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

Перекладач: Olena Sovyn Утверджено: Ruslan Savchuk

This is a representation of your brain,

Це схематичне представлення людського мозку.

and your brain can be broken into two parts.

Мозок можна розбити на дві частини:

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

ліва половина відповідає за логіку,

and then the right half,

права половина -

which is the intuitive.

за інтуїцію.

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

Якщо би у нас була шкала для вимірювання домінування півкуль [головного мозку],

then we can plot our brain.

ми могли б скласти карту мозку.

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

Це - хтось, хто повністю покладається на логіку.

This would be someone who's entirely intuitive.

А ця людина, покладається на інтуїцію.

So where would you put your brain on this scale?

Де би ви розмістили ваш мозок на цій шкалі?

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

Дехто, ймовірно, вибрав би одне із крайніх положень,

but I think for most people in the audience,

але, я думаю, у більшості присутніх

your brain is something like this --

мозок функціонує так -

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

з високим рівнем розвитку обох півкуль одночасно.

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

Вони не виключають одна одну.

You can be logical and intuitive.

Людина може мислити і логічно, і інтуїтивно.

And so I consider myself one of these people,

І себе я також таким вважаю,

along with most of the other experimental quantum physicists,

як і інших фізиків, що експериментують з квантовою механікою.

who need a good deal of logic

Таким людям для системного погляду на складні ідеї

to string together these complex ideas.

потрібна логіка.

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

В той же час, потрібна й інтуіція

to actually make the experiments work.

для планування успішних експериментів.

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

Як ми розвиваємо інтуїцію? Нам подобається грати з оточуючим світом.

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

Ми починаємо експериментувати та грати з навколишнім світом, при цьому спостерігаючи за його реакцією.

and then we develop our intuition from there.

Так і розвивається наша інтуїція.

And really you do the same thing.

Ви напевне чините так само.

So some intuition

Тому інтуїтивно

that you may have developed over the years

з роками ви зрозуміли,

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

що річ може знаходитись одночасно тільки в одному місці.

I mean, it can sound weird to think about

Сама думка про те, що річ може знаходитись в двох місцях одночасно,

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

може здаватись дивною,

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

але ви не народились з цією ідеєю - ви розвинули її.

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

Пам'ятаю, як спостерігав за дитиною, що бавилась із огорожею.

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

Вона тільки починала ходити, і це не зовсім в неї виходило - вона продовжувала спотикатись.

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

Але я впевнений, що ця гра дала їй цінний урок -

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

великі предмети не дозволяють пройти крізь них

and that they stay in one place.

і продовжують залишатись на попередньому місці.

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

Це прекрасна концептуальна модель світу,

unless you're a particle physicist.

але не для фізиків, що вивчають елементарні частинки.

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

Для цих вчених це жахлива модель,

because they don't play with car stops,

тому що вони не бавляться з бетонними блоками -

they play with these little weird particles.

вони бавляться з дивними маленькими частинками.

And when they play with their particles,

І коли вони бавляться з цими чатсинками,

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

то виявляють, що частинки здатні робити дивні речі -

like they can fly right through walls,

літати крізь стіни

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

чи бути в двох місцях одночасно.

And so they wrote down all these observations,

Фізики записали всі ці спостереження

and they called it the theory of quantum mechanics.

і назвали їх теорією квантової механіки.

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

Такий був стан фізики декілька років тому;

you needed quantum mechanics

квантова механіка була потрібною

to describe little, tiny particles.

для опису маленьких, крихітних частинок.

But you didn't need it

Але вона не була потрібна

to describe the large, everyday objects around us.

для опису великих об'єктів, які оточують нас щодня.

This didn't really sit well with my intuition,

Однак моя інтуїція підказала мені, що щось тут не так,

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

ймовірно, через те, що я не так часто бавлюсь з елементарними частинками.

Well, I play with them sometimes,

Звісно ж, я граю з ними інколи,

but not very often.

але не надто часто.

And I've never seen them.

І я ніколи їх не бачив.

I mean, nobody's ever seen a particle.

Їх взагалі ніхто ніколи не бачив.

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

Але логіка підказала мені і зворотнє:

Because if everything is made up of little particles

якщо все створене з елементарних частинок,

and all the little particles

а елементарні чатсинки

follow quantum mechanics,

підлягають законам квантової механіки,

then shouldn't everything just follow quantum mechanics?

то чому все не підлягає цим законам?

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

Я не бачу причини, через яку це могло б бути не так.

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

Тому я би більше переконався в своїй правоті,

if we could somehow show

якби зміг показати,

that an everyday object

що звичайний предмет

also follows quantum mechanics.

також підлягає законам квантової механіки.

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

Декілька років тому я починав працювати над цим.

So I made one.

І я зробив такий предмет.

This is the first object

Це перший в світі

that you can see

видимий для ока об'єкт,

that has been in a mechanical quantum superposition.

який знаходився в квантовій суперпозиції.

So what we're looking at here

Тут ви бачите

is a tiny computer chip.

крихітний комп'ютерний чіп.

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

Прямо в центрі - зелена точка.

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

Саме про цей кусочок металу я і розповідаю.

This is a photograph of the object.

Це фотографія об'єкта.

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

Зараз трохи наближу її. Ми поглянемо прямо в центр.

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

А це велике збільшення зображення цього куска металу.

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

Отже ми бачимо маленький кусочок металу,

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

який має форму трампліну і виступає за край.

And so I made this thing

Цей предмет я зробив

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

майже за тією ж технологією, що використовують для виробництва чіпів.

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

Я зайшов в ідеально чисту кімнату з новенькою кремнієвою заготовкою

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

і потім запускав всі ці величезні машини, витративши на це біля 100 годин.

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

Для останнього етапу мені довелось побудувати свою власну машину

to make this swimming pool-shaped hole

щоби зробити цей отвір у формі басейну

underneath the device.

під пристроєм.

This device has the ability

Отже цей предмет здатний

to be in a quantum superposition,

знаходитись в квантовій суперпозиції,

but it needs a little help to do it.

але для цього йому потрібно трішки допомогти.

Here, let me give you an analogy.

Зараз наведу вам аналогію.

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

Ви ж уявляєте, наскільки не зручно знаходитись в переповненому ліфті?

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

Коли я в ліфті один, то можу робити все чого лиш душа забажає,

but then other people get on board

але коли в ньому знаходяться інші люди,

and I stop doing those things

мені доводиться вгамуватись,

because I don't want to bother them,

тому що я не хочу їх турбувати,

or, frankly, scare them.

і, чесно кажучи, лякати.

So quantum mechanics says

Згідно квантової механіки,

that inanimate objects feel the same way.

неодухотворені предмети ведуть себе подібним чином.

The fellow passengers for inanimate objects

При цьому супутниками для них є

are not just people,

не тільки люди,

but it's also the light shining on it

але і світло, що падає на них,

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

і вітер, що їх обдуває, і навіть тепло в кімнаті.

And so we knew, if we wanted to see

Тому, щоби побачити, як цей кусочок металу

this piece of metal behave quantum mechanically,

буде підкорятись законам квантової механіки,

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

необхідно видалити всіх "попутників".

And so that's what we did.

Це ми і зробили.

We turned off the lights,

Виключили світло,

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

помістили метал у вакуум і викачали все повітря,

and then we cooled it down

потім охолодили його

to just a fraction of a degree above absolute zero.

майже до абсолютного нуля.

Now, all alone in the elevator,

Тепер, коли він був один "в ліфті",

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

маленький кусочок металу може вести себе як йому захочеться.

And so we measured its motion.

А ми в цей час вимірювали його рух.

We found it was moving in really weird ways.

Ми помітили, що він поводить себе вкрай дивно.

Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,

Так, замість того, щоби просто знаходитись в спокійному стані, він вібрував.

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

Вібрував він приблизно так,

like expanding and contracting bellows.

як розширяються та скорочуються ковальські міхи.

And by giving it a gentle nudge,

Коли ми його злегка підштовхнули,

we were able to make it both vibrate

він почав вібрувати

and not vibrate

і не вібрувати

at the same time --

одночасно -

something that's only allowed with quantum mechanics.

так ведуть себе тільки об'єкти квантової механіки.

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

Все, що я вам зараз розповідаю, справді фантастично.

What does it mean for one thing

Що означає, коли предмет

to be both vibrating and not vibrating

вібрує і не вібрує

at the same time?

одночасно?

So let's think about the atoms.

Давайте поговоримо про атоми.

So in one case:

Візьмемо такий приклад:

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

всі трильйони атомів, з яких складається кусочок металу,

are sitting still

знаходяться в стані спокою

and at the same time those same atoms

і в той же час вони

are moving up and down.

рухаються вверх і вниз.

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

І тільки в певний час вони вишиковуються в ряди.

The rest of the time they're delocalized.

Решту часу вони знаходяться в делокалізованому стані.

That means that every atom

Тобто кожен атом

is in two different places at the same time,

знаходиться в двох різних місцях одночасно,

which in turn means the entire chunk of metal

що, в свою чергу, означає, що весь кусочок металу

is in two different places.

знаходиться в двох різних місцях.

I think this is really cool.

Я вважаю, це прикольно.

(Laughter)

(Сміх)

Really.

Справді!

(Applause)

(Оплески)

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

Ради цього варто було закритись в стерильній кімнаті на роки.

because, check this out,

Задумайтесь:

the difference in scale

різниця масштабу

between a single atom and that chunk of metal

між атомом і кусочком металу

is about the same as the difference

майже така ж,

between that chunk of metal and you.

як між кусочком металу і людиною.

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

Якщо атом може знаходитись в двох місцях одночасно

that chunk of metal can be in two different places,

і цей кусочок металу може знаходитись в двох місцях одночасно,

then why not you?

то чому не людина?

I mean, this is just my logical side talking.

Така ось логіка моїх роздумів.

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

Уявіть собі, якби ви знаходились в різних місцях одночасно,

what would that be like?

як би ви себе відчували?

How would your consciousness

Як ваша свідомість

handle your body being delocalized in space?

справлялась би з тим, що ваше тіло делокалізоване?

There's one more part to the story.

Але це ще не вся історія.

It's when we warmed it up,

Якщо ми підігріємо [кусок металу],

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

ввімкнемо світло і заглянемо в коробку,

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

то побачимо, що він як і раніше там, в єдиному стані.

And so I had to develop this new intuition,

І інтуїтивно я думаю,

that it seems like all the objects in the elevator

що всі предмети в ліфті

are really just quantum objects

також є об'єктами квантової механіки,

just crammed into a tiny space.

скупченими в крихітному просторі.

You hear a lot of talk

Ви багато чули про те,

about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.

що, згідно квантової механіки, все взаємозв'язано.

Well, that's not quite right.

Це не зовсім так;

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

насправді все набагато серйозніше.

It's that those connections,

Саме всі ці зв'язки,

your connections to all the things around you,

ваші зв'язки зі всіма об'єктами, що вас оточують,

literally define who you are,

в буквальному змісті визначають те, хто ви є.

and that's the profound weirdness of quantum mechanics.

І це найбільше дивина квантової механіки.

Thank you.

Дякую вам.

(Applause)

(Оплески)