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

מתרגם: Yubal Masalker מבקר: Ido Dekkers

This is a representation of your brain,

זוהי תצוגת המוח שלנו.

and your brain can be broken into two parts.

ניתן לחלק את מוחנו לשני חלקים.

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

שם זה החצי השמאלי, שהוא הצד של ההיגיון,

and then the right half,

וכאן זה החצי הימני,

which is the intuitive.

שהוא הצד האינטואיטיבי.

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

אם היה לנו סרגל כדי למדוד את היכולות של כל חצי,

then we can plot our brain.

היינו יכולים להציב את מוחנו על גרף.

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

לדוגמא, זה היה מישהו שהוא כולו היגיון.

This would be someone who's entirely intuitive.

וזה היה מישהו שהוא כולו אינטואיציה.

So where would you put your brain on this scale?

היכן כל אחד היה שם את מוחו על גרף זה?

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

חלקנו היו מעדיפים אולי את אחד הקצוות הללו.

but I think for most people in the audience,

אבל אני חושב שאצל רוב האנשים בקהל זה,

your brain is something like this --

המוח הוא משהו כזה --

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

בעל יכולות גבוהות של שני החצאים בו-זמנית.

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

זה לא שהם מבטלים אחד את השני.

You can be logical and intuitive.

ניתן להיות גם הגיוני וגם אינטואיטיבי.

And so I consider myself one of these people,

וכך,אני מחשיב את עצמי כאחד מאנשים כאלה.

along with most of the other experimental quantum physicists,

ביחד עם רוב הפיזיקאים הניסיוניים בתורת הקוונטים,

who need a good deal of logic

אנו זקוקים להרבה מאוד היגיון

to string together these complex ideas.

כדי לחבר ביחד רעיונות מורכבים אלה.

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

אבל באותו זמן, אנו גם זקוקים להרבה מאוד אינטואיציה

to actually make the experiments work.

כדי לגרום לניסויים לעבוד.

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

כיצד אנו מפתחים אינטואיציה זו? ובכן, אנו אוהבים לשחק עם דברים.

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

אנו משחקים עם זה ורואים כיצד זה עובד.

and then we develop our intuition from there.

ומזה אנו מפתחים את האינטואיציה שלנו.

And really you do the same thing.

גם אתם עושים ממש אותו הדבר.

So some intuition

כך שחלק מהאינטואיציה

that you may have developed over the years

שאולי פיתחתם במשך השנים

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

היא שדבר מסויים נמצא אך ורק במקום אחד ברגע מסויים.

I mean, it can sound weird to think about

כלומר, זה עשוי להיות מוזר לחשוב על כך

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

שדבר מסויים נמצא בשני מקומות שונים בו-זמנית,

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

אבל לא נולדנו עם הרעיון הזה, אלא פיתחנו אותו.

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

אני זוכר שראיתי ילד משחק על חוסם מכוניות.

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

הוא היה פעוט והוא נפל הרבה.

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

אבל אני בטוח שהמשחק הזה לימד אותו שיעור בעל ערך,

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

והוא שדברים גדולים לא נותנים לך לעבור דרכם,

and that they stay in one place.

ושהם נשארים במקום אחד.

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

וזהו מודל תפיסתי חשוב על העולם,

unless you're a particle physicist.

אלא אם אתה פיזיקאי חלקיקים.

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

כי אז זה יהיה מודל איום בשביל פיזיקאי חלקיקים,

because they don't play with car stops,

מאחר והם לא משחקים עם חוסמי מכוניות,

they play with these little weird particles.

אלא עם חלקיקים זעירים ומוזרים.

And when they play with their particles,

וכאשר הם משחקים עם החלקיקים שלהם,

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

הם מוצאים אותם עושים כל מיני דברים באמת מוזרים --

like they can fly right through walls,

לדוגמא, הם יכולים לעבור דרך קירות,

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

או, הם יכולים להיות בשני מקומות שונים בו-זמנית.

And so they wrote down all these observations,

הם רשמו את כל התצפיות הללו,

and they called it the theory of quantum mechanics.

והם כינו אותן מכניקה קוונטית.

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

וזה המצב שהפיזיקה היתה בו עד לפני כמה שנים;

you needed quantum mechanics

היינו זקוקים למכניקה קוונטית

to describe little, tiny particles.

כדי לתאר חלקיקים זעירים.

But you didn't need it

אבל לא היה בה צורך

to describe the large, everyday objects around us.

כדי לתאר עצמים גדולים ויומיומיים סביבנו.

This didn't really sit well with my intuition,

זה לא הסתדר לי עם האינטואיציה שלי,

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

ואולי זה רק כי אני לא משחק עם חלקיקים לעיתים קרובות.

Well, I play with them sometimes,

טוב, אני משחק איתם לפעמים,

but not very often.

אבל לא לעיתים קרובות.

And I've never seen them.

ואף פעם לא ראיתי אותם.

I mean, nobody's ever seen a particle.

כלומר, אף אחד לא ראה אי-פעם חלקיק.

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

אבל זה גם לא הסתדר לי עם ההיגיון.

Because if everything is made up of little particles

מכיוון שאם הכל בנוי מחלקיקים קטנים

and all the little particles

וכל החלקיקים הקטנים

follow quantum mechanics,

מצייתים למכניקה קוונטית,

then shouldn't everything just follow quantum mechanics?

אז האם לא כל דבר צריך לציית למכניקה קוונטית?

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

איני רואה סיבה מדוע לא.

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

לכן הייתי מרגיש הרבה יותר טוב בכל הנושא הזה

if we could somehow show

אם היינו יכולים להראות איכשהו

that an everyday object

שגם עצם רגיל

also follows quantum mechanics.

מציית למכניקה קוונטית.

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

לכן לפני מספר שנים התחלתי לפעול בעניין

So I made one.

ויצרתי אחד כזה.

This is the first object

זהו העצם הראשון

that you can see

שאתם מסוגלים לראות

that has been in a mechanical quantum superposition.

שהיה תחת סופרפוזיציה (ריבוי מיקומים) קוונטית.

So what we're looking at here

מה שרואים כאן

is a tiny computer chip.

הוא שבב מחשב קטנטן.

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

וניתן לראות בערך את הנקודה הירוקה ממש במרכז.

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

וזוהי חתיכת המתכת שאני עומד לדבר עליה עוד מעט.

This is a photograph of the object.

זהו צילום של הדבר.

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

ואני אתקרב קצת. אנו צופים ממש ישר במרכז.

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

והנה תקריב ממש, ממש גדול של פיסת המתכת הקטנה.

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

מה שאנו צופים בו היא חתיכת מתכת קטנה,

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

וצורתה כשל מקפצת בריכה והיא בולטת החוצה על-פני האדן.

And so I made this thing

יצרתי דבר זה

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

כמעט באותה דרך שבה יוצרים שבב מחשב.

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

נכנסתי לחדר נקי עם שבב סיליקון טרי,

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

ואז פשוט התעסקתי עם כל המכונות הגדולות במשך כ-100 שעות.

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

בשלב האחרון, היה עליי לבנות מכונה משלי --

to make this swimming pool-shaped hole

כדי לייצר את הקדח בצורת בריכת-שחיה

underneath the device.

תחת ההתקן.

This device has the ability

להתקן זה יש היכולת

to be in a quantum superposition,

להיות בריבוי-מיקומים קוונטי,

but it needs a little help to do it.

אבל הוא זקוק למעט עזרה כדי לעשות זאת.

Here, let me give you an analogy.

ברשותכם אעשה לכם אנלוגיה.

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

יודעים עד כמה זה לא נוח להיות במעלית דחוסה באנשים?

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

כלומר, כאשר אני לבד במעלית, אני עושה כל מיני דברים מוזרים,

but then other people get on board

אבל אז נכנסים אנשים אחרים

and I stop doing those things

ואני מפסיק לעשות את אותם הדברים,

because I don't want to bother them,

כי אני לא רוצה להטרידם,

or, frankly, scare them.

או, יותר נכון, להפחידם.

So quantum mechanics says

אז מכניקה קוונטית אומרת

that inanimate objects feel the same way.

שעצמים דוממים מרגישים אותו הדבר.

The fellow passengers for inanimate objects

הנוסעים האחרים בשביל עצמים דוממים

are not just people,

הם לא רק האנשים,

but it's also the light shining on it

אלא גם האור שמאיר עליהם

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

והרוח הנושבת עליהם וחום החדר.

And so we knew, if we wanted to see

לכן ידענו שאם רוצים לראות

this piece of metal behave quantum mechanically,

את פיסת המתכת הזו מתנהגת לפי מכניקה קוונטית,

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

עלינו לסלק החוצה את כל הנוסעים האחרים.

And so that's what we did.

ולכן זה מה שעשיתי.

We turned off the lights,

כיבינו את האורות,

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

ואז שמנו אותה בתא-ואקום ושאבנו את כל האויר,

and then we cooled it down

ואחר-כך קיררנו אותה

to just a fraction of a degree above absolute zero.

עד פחות ממעלה אחת מעל לאפס המוחלט.

Now, all alone in the elevator,

עכשיו, כל כולה לבדה במעלית,

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

פיסת המתכת הקטנה היתה חופשיה להתנהג איך שהיא רוצה.

And so we measured its motion.

וכך מדדנו את תנועתה.

We found it was moving in really weird ways.

מצאנו שהיא נעה באופן מאוד מוזר.

Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,

במקום פשוט להיות במנוחה, היא רטטה.

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

והאופן בו רטטה היה לנשום ככה --

like expanding and contracting bellows.

כאילו מפוח שמתפשט ומתכווץ.

And by giving it a gentle nudge,

ובכך שנתננו לה טפיחה קלה,

we were able to make it both vibrate

היינו מסוגלים לגרום גם לרטוט

and not vibrate

וגם לא לרטוט

at the same time --

בו-זמנית --

something that's only allowed with quantum mechanics.

משהו שיכול להתרחש רק במכניקה קוונטית.

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

מה שאני מספר לכם כאן זה באמת משהו פנטסטי.

What does it mean for one thing

מה המשמעות של גם לרטוט

to be both vibrating and not vibrating

וגם לא לרטוט

at the same time?

בו-זמנית?

So let's think about the atoms.

הבה נחשוב על האטומים.

So in one case:

במצב אחד:

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

כל טריליוני האטומים היוצרים את פיסת המתכת

are sitting still

יושבים בשקט

and at the same time those same atoms

ובאותו הזמן אותם האטומים

are moving up and down.

נעים מעלה מטה.

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

רק בזמנים מאוד מסויימים הם מסודרים ביחד.

The rest of the time they're delocalized.

בשאר הזמן, הם מוסטים ממקומם.

That means that every atom

זה אומר שכל אטום

is in two different places at the same time,

נמצא בשני מקומות שונים בו-זמנית,

which in turn means the entire chunk of metal

שזה אומר שכל פיסת המתכת

is in two different places.

נמצאת בשני מקומות שונים.

I think this is really cool.

אני חושב שזה ממש מדליק.

(Laughter)

(צחוק)

Really.

באמת.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

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

זה היה שווה להינעל בחדר נקי לכל השנים האלו כדי לבצע זאת.

because, check this out,

כי, תראו את זה,

the difference in scale

ההבדל במימדים

between a single atom and that chunk of metal

בין אטום בודד ואותה פיסת מתכת

is about the same as the difference

הוא בערך זהה להבדל

between that chunk of metal and you.

בין אותה פיסה ואנחנו.

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

לכן אם אטום בודד יכול להיות בשני מקומות שונים בו-זמנית,

that chunk of metal can be in two different places,

ואותה פיסת מתכת יכולה להיות בשני מקומות שונים,

then why not you?

אז מדוע לא אנחנו?

I mean, this is just my logical side talking.

כלומר, זהו רק הצד של ההיגיון שלי שמדבר.

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

לכן דמיינו שאנחנו נמצאים במקומות רבים בו-זמנית,

what would that be like?

איך נרגיש אז?

How would your consciousness

כיצד התודעה שלנו

handle your body being delocalized in space?

תתיחס לגופנו שאינו נמצא במקום מוגדר בחלל?

There's one more part to the story.

ויש צד נוסף לסיפור.

It's when we warmed it up,

כאשר חיממנו אותה,

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

והדלקנו את האורות והסתכלנו פנימה,

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

ראינו שפיסת המתכת עדיין נשארה שלמה.

And so I had to develop this new intuition,

ולכן היה עליי לפתח אינטואיציה חדשה,

that it seems like all the objects in the elevator

והיא שנראה כאילו כל העצמים במעלית

are really just quantum objects

הם באמת עצמים קוונטיים

just crammed into a tiny space.

הדחוסים בחלל קטנטן.

You hear a lot of talk

שומעים הרבה על כך

about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.

שלפי מכניקה קוונטית הכל מקושר ביחד.

Well, that's not quite right.

ובכן, זה לא לגמרי נכון;

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

זה יותר מזה, זה יותר עמוק.

It's that those connections,

זה כל אותם הקשרים,

your connections to all the things around you,

הקשרים שלנו עם כל הדברים מסביבנו,

literally define who you are,

פשוטו כמשמעו, מגדירים מי אנחנו.

and that's the profound weirdness of quantum mechanics.

וזו המוזרות התהומית של מכניקה קוונטית.

Thank you.

תודה לכם.

(Applause)

(מחיאות כפיים)