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

Vertaald door: Tom Proost Nagekeken door: Christel Foncke

This is a representation of your brain,

Dit is een voorstelling van jullie hersenen.

and your brain can be broken into two parts.

Jullie hersenen kunnen in twee delen verdeeld worden.

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

De linkerhelft, de logische kant

and then the right half,

en de rechterhelft,

which is the intuitive.

de intuïtieve kant.

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

Als we een schaal hadden om de bekwaamheid van elke hemisfeer te meten

then we can plot our brain.

dan kunnen we ons verstand in kaart brengen.

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

Bijvoorbeeld: dit zou iemand zijn die helemaal logisch is.

This would be someone who's entirely intuitive.

Dit zou iemand zijn die helemaal intuïtief is.

So where would you put your brain on this scale?

Dus waar zou je jouw verstand zetten op deze schaal?

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

Enkelen van ons hebben misschien gekozen voor een van deze extremen,

but I think for most people in the audience,

maar ik denk dat bij de meeste mensen in het publiek

your brain is something like this --

jullie verstand zoiets is als dit --

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

met een hoge bekwaamheid in beide hemisferen tegelijkertijd.

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

Ze sluiten elkaar niet uit.

You can be logical and intuitive.

Je kan logisch én intuïtief zijn.

And so I consider myself one of these people,

Ik beschouw mezelf als een van deze mensen,

along with most of the other experimental quantum physicists,

samen met de meeste andere experimentele kwantumfysici,

who need a good deal of logic

die een hoop logica nodig hebben

to string together these complex ideas.

om deze complexe ideeën samen te brengen.

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

Maar tegelijkertijd, hebben we een hoop intuïtie nodig

to actually make the experiments work.

om de experimenten werkelijk uit te voeren.

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

Hoe ontwikkelen we deze intuïtie? Wel, we spelen graag met dingen.

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

We spelen ermee en we kijken hoe ze reageren.

and then we develop our intuition from there.

Daaruit ontwikkelen we onze intuïtie.

And really you do the same thing.

Eigenlijk doen jullie net hetzelfde.

So some intuition

Een intuïtie

that you may have developed over the years

die je misschien ontwikkeld hebt over de jaren

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

is dat een ding zich op ieder moment slechts op één plaats bevindt.

I mean, it can sound weird to think about

Ik bedoel, het kan raar klinken om er over na te denken

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

dat een ding zich op twee plaatsen bevindt op hetzelfde tijdstip,

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

maar je bent niet geboren met dit denkbeeld, je hebt het ontwikkeld.

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

Ik herinner me dat ik keek naar een kind dat speelde op een autodrempel.

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

Het was een kleuter en hij was er niet erg goed in, hij viel steeds.

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

Maar ik wed dat spelen met de drempel hem een erg waardevolle les geleerd heeft

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

en dat is dat grote dingen jou niet zomaar laten passeren,

and that they stay in one place.

en dat ze op één plaats blijven.

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

Dit is dus een goed conceptueel model om van de wereld te hebben,

unless you're a particle physicist.

tenzij je een deeltjesfysicus bent.

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

Het zou een slecht model zijn voor een deeltjesfysicus,

because they don't play with car stops,

omdat ze niet spelen met autodrempels,

they play with these little weird particles.

ze spelen met erg kleine rare deeltjes.

And when they play with their particles,

Wanneer ze met hun deeltjes spelen,

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

merken ze dat deze allerlei erg rare dingen doen

like they can fly right through walls,

zoals recht door muren vliegen,

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

of op twee plaatsen tegelijk zijn.

And so they wrote down all these observations,

Ze schreven al deze observaties op

and they called it the theory of quantum mechanics.

en ze noemden het de theorie van de kwantummechanica.

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

Dat is waar fysica stond een paar jaren geleden.

you needed quantum mechanics

Je had kwantummechanica nodig

to describe little, tiny particles.

om kleine, minuscule deeltjes te beschrijven.

But you didn't need it

Maar je had het niet nodig

to describe the large, everyday objects around us.

om grote, alledaagse objecten rondom ons te beschrijven.

This didn't really sit well with my intuition,

Dit klopte niet met mijn intuïtie

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

en misschien is het gewoon omdat ik niet erg vaak met deeltjes speel.

Well, I play with them sometimes,

Wel, ik speel soms met ze,

but not very often.

maar niet erg vaak.

And I've never seen them.

Ik heb ze nog nooit gezien.

I mean, nobody's ever seen a particle.

Ik bedoel, niemand heeft ooit een deeltje gezien.

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

Maar het klopte ook niet met mijn logische kant.

Because if everything is made up of little particles

Omdat, als alles gemaakt is uit kleine deeltjes

and all the little particles

en al de kleine deeltjes

follow quantum mechanics,

volgen de wetten van de kwantummechanica,

then shouldn't everything just follow quantum mechanics?

zou alles dan niet gewoon de wetten van de kwantummechanica moeten volgen?

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

Ik zie geen enkele reden waarom niet.

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

Ik zou me hierover een stuk beter voelen

if we could somehow show

als we op één of andere manier konden tonen

that an everyday object

dat een alledaags object

also follows quantum mechanics.

ook de regels van de kwantummechanica volgt.

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

Dus enkele jaren geleden begon ik eraan.

So I made one.

Ik heb er één gemaakt.

This is the first object

Dit is het eerste object

that you can see

dat je kan zien

that has been in a mechanical quantum superposition.

dat in een mechanische kwantum-superpositie is geweest.

So what we're looking at here

We kijken hier naar

is a tiny computer chip.

een minuscule computerchip.

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

Je kan min of meer het groene punt zien in het midden.

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

Dat is het stuk metaal waarover ik zo dadelijk ga praten.

This is a photograph of the object.

Dit is een foto van het object.

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

Hier zoem ik een beetje in. We kijken recht in het midden daar.

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

Dan hier een erg, erg grote close-up van het kleine stukje metaal.

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

We kijken naar een klein stukje metaal

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

in de vorm van een surfplank en het steekt uit over een richel.

And so I made this thing

Ik maakte dit ding

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

ongeveer op dezelfde manier zoals je een computerchip zou maken.

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

Ik ging in een cleanroom met een verse silicium-wafer

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

en boog me gedurende ongeveer 100 uren over al de grote machines.

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

Voor de afwerking moest ik mijn eigen machine bouwen

to make this swimming pool-shaped hole

om dit zwembad-vormig gat te maken

underneath the device.

onder het apparaat.

This device has the ability

Dit apparaat heeft het vermogen

to be in a quantum superposition,

om in een kwantum-superpositie te zijn,

but it needs a little help to do it.

maar het heeft hiervoor een beetje hulp nodig.

Here, let me give you an analogy.

Laat ik jullie een analogie geven.

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

Je weet hoe oncomfortabel het is om in een drukke lift te staan?

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

Ik bedoel, wanneer ik alleen in een lift ben, doe ik allerlei rare dingen,

but then other people get on board

maar wanneer andere mensen instappen,

and I stop doing those things

stop ik daarmee

because I don't want to bother them,

omdat ik hen niet wil lastigvallen,

or, frankly, scare them.

of, hen ronduit niet bang wil maken.

So quantum mechanics says

Kwantummechanica zegt

that inanimate objects feel the same way.

dat levenloze objecten op dezelfde manier werken.

The fellow passengers for inanimate objects

De medepassagiers voor levenloze objecten

are not just people,

zijn niet enkel mensen,

but it's also the light shining on it

maar ook het licht dat erop schijnt

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

en de wind die er langs blaast en de warmte van de kamer.

And so we knew, if we wanted to see

Dus wisten we dat als we wilden

this piece of metal behave quantum mechanically,

dat dit stuk metaal zich kwantummechanisch zou gedragen,

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

we alle passagiers buiten zouden moeten gooien.

And so that's what we did.

Dat deden we.

We turned off the lights,

We deden alle lichten uit

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

en plaatsten het in een vacuüm en zogen alle lucht eruit.

and then we cooled it down

Dan koelden we het

to just a fraction of a degree above absolute zero.

tot net een fractie van een graad boven het absolute nulpunt.

Now, all alone in the elevator,

Nu, helemaal alleen in de lift,

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

is het kleine stukje metaal vrij om zich te gedragen hoe het wilt.

And so we measured its motion.

We maten zijn beweging.

We found it was moving in really weird ways.

We zagen dat het zich op erg rare manieren bewoog.

Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,

In plaats van perfect stil te zitten, vibreerde het.

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

Het vibreerde op een manier alsof het ademde

like expanding and contracting bellows.

als een uitzettende en samentrekkende ballon.

And by giving it a gentle nudge,

Door het een zacht duwtje te geven,

we were able to make it both vibrate

konden we het laten vibreren

and not vibrate

en niet vibreren

at the same time --

tegelijkertijd --

something that's only allowed with quantum mechanics.

iets dat slechts toegestaan is in kwantummechanica.

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

Wat ik hier vertel is iets werkelijk fantastisch.

What does it mean for one thing

Wat betekent het voor een ding om

to be both vibrating and not vibrating

te vibreren en niet te vibreren

at the same time?

tegelijkertijd?

So let's think about the atoms.

Laat ons denken aan de atomen.

So in one case:

Bijvoorbeeld:

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

alle triljoenen atomen die dat stuk metaal vormen,

are sitting still

staan stil

and at the same time those same atoms

en tegelijkertijd bewegen diezelfde atomen

are moving up and down.

naar boven en beneden.

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

Ze staan slechts op nauwgezette tijdstippen op één lijn.

The rest of the time they're delocalized.

De rest van de tijd zijn ze gedelokaliseerd.

That means that every atom

Dit betekent dat elk atoom

is in two different places at the same time,

in twee verschillende plaatsen is op hetzelfde tijdstip,

which in turn means the entire chunk of metal

wat betekent dat het hele stuk metaal

is in two different places.

zich op twee plaatsen bevindt.

I think this is really cool.

Ik vind dat te gek.

(Laughter)

(Gelach)

Really.

Echt.

(Applause)

(Applaus)

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

Het was het waard om mezelf al die jaren op te sluiten in een cleanroom om dit te doen.

because, check this out,

Want, kijk,

the difference in scale

het verschil in schaal

between a single atom and that chunk of metal

tussen een enkel atoom en dat stuk metaal

is about the same as the difference

is ongeveer hetzelfde als het verschil

between that chunk of metal and you.

tussen dat stuk metaal en jou.

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

Als een enkel atoom tegelijkertijd op twee verschillende plaatsen kan zijn,

that chunk of metal can be in two different places,

kan dat stuk metaal op twee verschillende plaatsen zijn,

then why not you?

waarom jij dan niet?

I mean, this is just my logical side talking.

Ik bedoel, dit is slechts mijn logische kant.

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

Stel je voor dat je op verschillende plaatsen bent op hetzelfde tijdstip,

what would that be like?

hoe zou dat zijn?

How would your consciousness

Hoe zou je bewustzijn

handle your body being delocalized in space?

omgaan met je lichaam gedelokaliseerd in de ruimte?

There's one more part to the story.

Er is nog een deel van het verhaal.

It's when we warmed it up,

Wanneer we het opwarmden

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

en de lichten aandeden en in de doos keken,

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

zagen we dat het stuk metaal zich nog steeds op één plaats bevond.

And so I had to develop this new intuition,

Ik moest dus een nieuwe intuïtie ontwikkelen

that it seems like all the objects in the elevator

dat het lijkt dat al de objecten in de lift

are really just quantum objects

werkelijk slechts kwantumobjecten zijn

just crammed into a tiny space.

bij elkaar gepropt in een minuscule ruimte.

You hear a lot of talk

Je hoort veel zeggen

about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.

over hoe kwantummechanica aantoont dat alles met elkaar verbonden is.

Well, that's not quite right.

Wel, dat is niet helemaal juist.

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

Het is meer dan dat, het is dieper.

It's that those connections,

Het is zo dat al die connecties,

your connections to all the things around you,

jouw connecties met al de dingen rondom jou

literally define who you are,

letterlijk definiëren wie je bent.

and that's the profound weirdness of quantum mechanics.

Dat is de diepgaande rariteit van kwantummechanica.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)