Aaron O'Connell: Making sense of a visible quantum object

Traduttore: Monica Scalici Revisore: Daniele Buratti

This is a representation of your brain,

Questa è una rappresentazione del cervello umano.

and your brain can be broken into two parts.

Il cervello può essere diviso in due parti.

There's the left half, which is the logical side,

L'emisfero sinistro, cioè la parte logica,

and then the right half,

e il destro,

which is the intuitive.

quello intuitivo.

And so if we had a scale to measure the aptitude of each hemisphere,

Quindi, se avessimo una scala per misurare le capacità di ciascun emisfero,

then we can plot our brain.

potremmo rappresentare schematicamente il cervello.

And for example, this would be somebody who's completely logical.

Ad esempio, questo sarebbe il cervello di qualcuno completamente logico.

This would be someone who's entirely intuitive.

Invece questo sarebbe quello di qualcuno totalmente intuitivo.

So where would you put your brain on this scale?

Allora, dove inserireste il vostro cervello in questa scala?

Some of us may have opted for one of these extremes,

Qualcuno di noi potrebbe aver scelto uno di questi estremi,

but I think for most people in the audience,

ma credo che per la maggioranza del pubblico

your brain is something like this --

il cervello sia qualcosa del genere...

with a high aptitude in both hemispheres at the same time.

con un alto livello di abilità in entrambi gli emisferi allo stesso tempo.

It's not like they're mutually exclusive or anything.

Non è che uno escluda l'altro-

You can be logical and intuitive.

Potete essere persone sia logiche che intuitive.

And so I consider myself one of these people,

E anche io mi considero una persona del genere,

along with most of the other experimental quantum physicists,

insieme alla maggior parte degli altri fisici quantistici sperimentali,

who need a good deal of logic

che hanno bisogno di una buona dose di capacità logica

to string together these complex ideas.

per legare tra loro idee complesse.

But at the same time, we need a good deal of intuition

Ma, allo stesso tempo, abbiamo anche bisogno dell'aiuto dell'intuizione

to actually make the experiments work.

per fare in modo che gli esperimenti funzionino davvero.

How do we develop this intuition? Well we like to play with stuff.

Ma come sviluppare l'intuizione? Beh, a noi piace giocare con le cose.

So we go out and play with it, and then we see how it acts,

Perciò le prendiamo e ci giochiamo, e stiamo a vedere come reagiscono.

and then we develop our intuition from there.

E da qui sviluppiamo la nostra intuizione iniziale.

And really you do the same thing.

In effetti, anche voi fate la stessa cosa.

So some intuition

Dunque, una delle intuizioni

that you may have developed over the years

che potreste aver elaborato negli anni

is that one thing is only in one place at a time.

è che una cosa si possa trovare solo in posto in dato momento.

I mean, it can sound weird to think about

Voglio dire, potrebbe sembrare un po' strano pensare

one thing being in two different places at the same time,

che un oggetto si trovi nello stesso momento in due luoghi diversi,

but you weren't born with this notion, you developed it.

ma voi non siete nati con questa idea, l'avete semplicemente elaborata.

And I remember watching a kid playing on a car stop.

Mi ricordo di un bambino che giocava su un dosso stradale.

He was just a toddler and he wasn't very good at it, and he kept falling over.

Sapeva appena camminare e non riusciva a mantenere l'equilibrio, cadeva sempre.

But I bet playing with this car stop taught him a really valuable lesson,

Ma scommetto che giocare su quel dosso gli abbia insegnato una lezione preziosa,

and that's that large things don't let you get right past them,

cioè che quell'affare largo non ti lascia passare,

and that they stay in one place.

e che si può trovare solo in un posto.

And so this is a great conceptual model to have of the world,

E questo è un ottimo modello concettuale per le cose del mondo,

unless you're a particle physicist.

a meno che tu non sia un fisico delle particelle.

It'd be a terrible model for a particle physicist,

Sarebbe un modello terribile per questi fisici,

because they don't play with car stops,

perché loro non giocano con i dossi,

they play with these little weird particles.

bensì con queste strane piccole particelle.

And when they play with their particles,

E quando giocano con le particelle

they find they do all sorts of really weird things --

scoprono di poterci fare tantissime cose strane...

like they can fly right through walls,

come farle attraversare pareti

or they can be in two different places at the same time.

o farle trovare in due luoghi diversi nello stesso momento.

And so they wrote down all these observations,

E poi hanno annotato tutte le loro osservazioni

and they called it the theory of quantum mechanics.

e le hanno chiamate teoria della meccanica quantistica.

And so that's where physics was at a few years ago;

Questo era il punto a cui erano arrivati i fisici alcuni anni fa;

you needed quantum mechanics

c'era bisogno della meccanica quantistica

to describe little, tiny particles.

per descrivere delle piccole, minuscole particelle.

But you didn't need it

Ma non ce n'era bisogno

to describe the large, everyday objects around us.

per descrivere i grandi oggetti di uso comune attorno a noi.

This didn't really sit well with my intuition,

Questo non si accordava molto bene con la mia parte intuitiva,

and maybe it's just because I don't play with particles very often.

forse perché non gioco molto spesso con le particelle.

Well, I play with them sometimes,

Beh, ci gioco qualche volta,

but not very often.

ma non molto spesso.

And I've never seen them.

E non le ho neanche mai viste.

I mean, nobody's ever seen a particle.

Voglio dire, nessuno ne ha mai vista una.

But it didn't sit well with my logical side either.

Ma questo non calza neanche molto bene con la mia parte logica.

Because if everything is made up of little particles

Perché se tutto è composto da piccole particelle

and all the little particles

e tutte le particelle

follow quantum mechanics,

seguono la meccanica quantistica,

then shouldn't everything just follow quantum mechanics?

allora la meccanica quantistica non dovrebbe applicarsi a tutto?

I don't see any reason why it shouldn't.

Non vedo nessuna ragione per cui non dovrebbe essere così.

And so I'd feel a lot better about the whole thing

E quindi mi sentirei molto più a mio agio

if we could somehow show

se potessimo dimostrare in qualche modo

that an everyday object

che anche gli oggetti di uso quotidiano

also follows quantum mechanics.

seguono le leggi della meccanica quantistica.

So a few years ago, I set off to do just that.

E così alcuni anni fa ho cominciato a lavorarci sopra.

So I made one.

E ne ho costruito uno.

This is the first object

Questo è il primo oggetto

that you can see

reale con cui abbiamo

that has been in a mechanical quantum superposition.

sperimentato il principio di sovrapposizione della meccanica quantistica.

So what we're looking at here

Ora, quello che stiamo guardando

is a tiny computer chip.

è un piccolo chip per computer.

And you can sort of see this green dot right in the middle.

Potete vedere questo piccolo cerchio verde nel mezzo.

And that's this piece of metal I'm going to be talking about in a minute.

Ed è di questo piccolo pezzo di metallo che voglio parlare brevemente.

This is a photograph of the object.

Questa è una fotografia dell'oggetto.

And here I'll zoom in a little bit. We're looking right there in the center.

Questo è un ingrandimento. Osserviamo proprio qui nel centro.

And then here's a really, really big close-up of the little piece of metal.

E questo è un ulteriore ingrandimento di quel pezzettino di metallo.

So what we're looking at is a little chunk of metal,

Quello che vediamo è un pezzettino di metallo

and it's shaped like a diving board, and it's sticking out over a ledge.

a forma di trampolino da piscina, ancorato su un bordo.

And so I made this thing

L'ho costruito

in nearly the same way as you make a computer chip.

più o meno come si costruisce un chip per computer.

I went into a clean room with a fresh silicon wafer,

Sono entrato in una stanza asettica con un wafer di silicio,

and then I just cranked away at all the big machines for about 100 hours.

e poi ho messo in funzione tutti i macchinari per un centinaio di ore.

For the last stuff, I had to build my own machine --

Come ultima cosa, ho dovuto costruire il mio macchinario...

to make this swimming pool-shaped hole

per ottenere questo foro a forma di piscina

underneath the device.

sotto il dispositivo.

This device has the ability

Il dispositivo ha la capacità

to be in a quantum superposition,

di sovrapposizione quantistica,

but it needs a little help to do it.

ma ha bisogno di un piccolo aiuto per riuscirci.

Here, let me give you an analogy.

Ora, lasciatemi fare un'analogia.

You know how uncomfortable it is to be in a crowded elevator?

Avete presente quanto sia scomodo stare in un ascensore pieno di persone?

I mean, when I'm in an elevator all alone, I do all sorts of weird things,

Voglio dire, quando sto da solo in ascensore faccio un sacco di cose strane,

but then other people get on board

ma poi salgono altre persone

and I stop doing those things

e la smetto

because I don't want to bother them,

perché non voglio infastidirle,

or, frankly, scare them.

o, per dirla tutta, spaventarle.

So quantum mechanics says

Quindi quello che ci dice la meccanica quantistica

that inanimate objects feel the same way.

è che gli oggetti inanimati hanno il mio tipo di reazione.

The fellow passengers for inanimate objects

Per loro gli altri passeggeri

are not just people,

non sono solo le persone,

but it's also the light shining on it

ma anche la luce che li colpisce,

and the wind blowing past it and the heat of the room.

e il vento che li lambisce e il calore della stanza.

And so we knew, if we wanted to see

E sappiamo che se vogliamo vedere

this piece of metal behave quantum mechanically,

questo pezzetto di metallo comportarsi secondo la meccanica quantistica,

we're going to have to kick out all the other passengers.

dobbiamo far uscire tutti gli altri passeggeri.

And so that's what we did.

Ed è quello che abbiamo fatto.

We turned off the lights,

Abbiamo spento le luci,

and then we put it in a vacuum and sucked out all the air,

poi l'abbiamo sistemato in un contenitore da cui abbiamo tolto l'aria,

and then we cooled it down

e quindi l'abbiamo raffeddato

to just a fraction of a degree above absolute zero.

ad una temperatura prossima allo zero assoluto.

Now, all alone in the elevator,

Ora, tutto solo nell'ascensore,

the little chunk of metal is free to act however it wanted.

il nostro pezzettino di metallo è libero di comportarsi come gli pare.

And so we measured its motion.

Allora abbiamo misurato il suo moto.

We found it was moving in really weird ways.

Abbiamo scoperto che si stava muovendo in un modo davvero strano.

Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,

Invece di stare perfettamente fermo, stava vibrando.

and the way it was vibrating was breathing something like this --

E il modo in cui vibrava era qualcosa di simile a un respiro...

like expanding and contracting bellows.

come il dilatarsi e il restringersi di un mantice

And by giving it a gentle nudge,

E dandogli un colpetto,

we were able to make it both vibrate

eravamo in grado di farlo sia vibrare

and not vibrate

che cessare di vibrare

at the same time --

nello stesso momento...

something that's only allowed with quantum mechanics.

qualcosa che è possibile solo nella meccanica quantistica.

So what I'm telling you here is something truly fantastic.

Quindi quello che vi sto dicendo è qualcosa di davvero fantastico.

What does it mean for one thing

Cosa vuol dire che un oggetto

to be both vibrating and not vibrating

possa vibrare e non vibrare

at the same time?

allo stesso tempo?

So let's think about the atoms.

Pensiamo agli atomi.

So in one case:

Questo caso:

all the trillions of atoms that make up that chunk of metal

tutti i trilioni di atomi che compongono quel pezzo di metallo

are sitting still

se ne stanno fermi

and at the same time those same atoms

e allo stesso tempo quegli atomi

are moving up and down.

si muovono su e giù.

Now it's only at precise times when they align.

Rimangono allineati solo in alcuni momenti specifici.

The rest of the time they're delocalized.

Per il resto del tempo sono delocalizzati.

That means that every atom

Questo significa che ogni singolo atomo

is in two different places at the same time,

si trova in due posti diversi nello stesso momento,

which in turn means the entire chunk of metal

che per estensione vuol dire che l'intero pezzo di metallo

is in two different places.

si trova al contempo in due luoghi diversi.

I think this is really cool.

Penso che sia una vera ficata.

(Laughter)

(Risate)

Really.

Davvero.

(Applause)

(Applausi)

It was worth locking myself in a clean room to do this for all those years

E' valsa la pena rinchiudermi per anni in una stanza asettica a provare e riprovare.

because, check this out,

Perché, sentite questa,

the difference in scale

la differenza di scala

between a single atom and that chunk of metal

tra un singolo atomo e quel pezzo di metallo

is about the same as the difference

è all'incirca la stessa

between that chunk of metal and you.

che c'é tra quel pezzo di metallo e una persona.

So if a single atom can be in two different places at the same time,

E quindi se un atomo può trovarsi in due posti diversi nello stesso momento,

that chunk of metal can be in two different places,

e questo pezzo di metallo può essere in due posti diversi,

then why not you?

allora perché non voi?

I mean, this is just my logical side talking.

Cioè, questo è ciò che mi dice la mia parte logica.

So imagine if you're in multiple places at the same time,

Provate ad immaginare di essere in tanti posti nello stesso momento,

what would that be like?

come vi sentireste?

How would your consciousness

Come farebbe la vostra coscienza

handle your body being delocalized in space?

a reagire al fatto che il vostro corpo è delocalizzato nello spazio?

There's one more part to the story.

C'é ancora un altro capitolo nella nostra storia.

It's when we warmed it up,

Quando lo abbiamo riscaldato,

and we turned on the lights and looked inside the box,

e poi acceso le luci e guardato nel contenitore,

we saw that the piece metal was still there in one piece.

abbiamo visto che il pezzo di metallo si trovava ancora lì, integro.

And so I had to develop this new intuition,

E allora il mio intuito mi ha suggerito che

that it seems like all the objects in the elevator

tutti gli oggetti presenti nell'ascensore

are really just quantum objects

sono semplicemente degli oggetti quantistici

just crammed into a tiny space.

stipati in un piccolo spazio.

You hear a lot of talk

Avrete sentito molto parlare

about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.

di come, secondo la meccanica quantistica, tutte le cose siano interconnesse.

Well, that's not quite right.

Beh, non è del tutto corretto;

It's more than that; it's deeper.

è più di questo, ed è molto più profondo.

It's that those connections,

Perché tutte quelle connessioni,

your connections to all the things around you,

le vostre connessioni con tutto ciò che vi circonda,

literally define who you are,

definiscono letteralmente chi siete voi.

and that's the profound weirdness of quantum mechanics.

Ed è questo il mistero più profondo della meccanica quantistica.

Thank you.

Grazie a tutti.

(Applause)

(Applausi)