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

Aaron O'Connell: Tìm hiểu một vật thể cơ học nhìn thấy được

Translator: Ngan Nguyen H Reviewer: Duc Nguyen

This is a representation of your brain,

Đây là hình biểu diễn não bộ của bạn.

and your brain can be broken into two parts.

Và não bộ của bạn có thể chia thành 2 phần.

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

Có nửa trái, nửa thiên về logic,

and then the right half,

và nửa phải,

which is the intuitive.

nửa thiên về trực giác.

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

Và nếu chúng ta có một thang đo khả năng của mỗi bán cầu,

then we can plot our brain.

chúng ta có thể vẽ sơ đồ não bộ.

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

Và ví dụ, đây sẽ là ai đó có thiên hướng lập luận logic.

This would be someone who's entirely intuitive.

Và đây là một người thiên hoàn toàn về trực giác.

So where would you put your brain on this scale?

Vậy não bộ của bạn sẽ ở đâu trong thang đo này?

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

Vài người trong số chúng ta có thể chọn một trong hai thái cực,

but I think for most people in the audience,

nhưng tôi nghĩ với đa số khán thính giả,

your brain is something like this --

não bộ của bạn sẽ như thế này --

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

với khả năng cao ở 2 bán cầu não cùng lúc.

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

Không phải là chúng nhất thiết phải riêng rẽ.

You can be logical and intuitive.

Cùng một lúc bạn có thể tuân theo vừa logic vừa trực giác

And so I consider myself one of these people,

Và do đó tôi cho rằng tôi là một trong số những người đó,

along with most of the other experimental quantum physicists,

bên cạnh đa số những nhà vật lý lượng tử thực nghiệm khác,

who need a good deal of logic

những người cần có logic tốt

to string together these complex ideas.

để móc nối những ý tưởng phức hợp

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

Nhưng cùng lúc, chúng ta cần trực giác tốt

to actually make the experiments work.

để làm thí nghiệm hiệu quả.

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

Làm thế nào để phát triển trực giác? Chúng ta thích chơi với các thứ.

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

Vậy chúng ta ra ngoài và chơi với nó, và chúng ta xem nó hoạt động như thế nào.

and then we develop our intuition from there.

Và chúng ta phát triển trực giác theo cách đó.

And really you do the same thing.

Và thực sự bạn làm điều y hệt thế.

So some intuition

Vậy một trực giác

that you may have developed over the years

mà bạn có thể đã phát triển qua các năm

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

là một vật chỉ có thể ở một chỗ tại một thời điểm xét.

I mean, it can sound weird to think about

Ý tôi là, nghe có vẻ kỳ cục khi nghĩ rằng

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

một thứ có thể ở hai nơi trong cùng một thời điểm,

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

nhưng bạn không được sinh ra với lập luận này, bạn phát triển nó.

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

Và tôi nhớ mình từng quan sát một đứa trẻ chơi với một cái chặn xe hơi.

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

Nó mới chỉ là một đứa trẻ mới chập chững biết đi, và nó cứ vấp ngã luôn.

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

Nhưng tôi cược là với cái chặn xe đã dạy cho nó một bài học hết sức có giá trị,

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

và đó là những vật to lớn không cho phép bạn bước qua nó,

and that they stay in one place.

và chúng luôn ở nguyên một chỗ.

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

Và vì thế đây là một hình mẫu cơ sở về thế giới,

unless you're a particle physicist.

trừ khi bạn là một nhà vật lý nguyên tử,

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

Nó sẽ là một hình mẫu kinh khủng cho một nhà vật lý nguyên tử,

because they don't play with car stops,

bởi họ không đùa nghịch với những cái chặn xe hơi,

they play with these little weird particles.

họ chơi đùa với những phân tử bé nhỏ kỳ lạ.

And when they play with their particles,

Và khi họ chơi đùa với những phân tử của họ,

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

họ thấy họ làm những việc hơi kỳ cục --

like they can fly right through walls,

như thể họ có thể bay qua các bức tường,

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

hoặc họ có thể ở hai nơi khác nhau trong cùng một thời điểm.

And so they wrote down all these observations,

Và thế là họ viết ra toàn bộ những quan sát đó,

and they called it the theory of quantum mechanics.

và họ gọi đó là lý thuyết của cơ học lượng tử.

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

Và đó là vật lý vài năm về trước;

you needed quantum mechanics

bạn cần cơ học lượng tử

to describe little, tiny particles.

để mô tả những phân tử nhỏ xíu.

But you didn't need it

Nhưng bạn không cần nó

to describe the large, everyday objects around us.

để mô tả các vật thể lớn trong đời sống quanh ta.

This didn't really sit well with my intuition,

Điều này không thực sự phù hợp với trực giác của tôi,

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

và có thể chỉ vì tôi không thường xuyên chơi đùa với các phân tử.

Well, I play with them sometimes,

Vâng, thỉnh thoảng tôi có chơi đùa với chúng,

but not very often.

nhưng không thường xuyên.

And I've never seen them.

Và tôi chưa từng thấy chúng.

I mean, nobody's ever seen a particle.

Ý tôi là, chưa ai từng nhìn thấy tận mắt một phân tử.

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

Nhưng nó cũng không phù hợp với khía cạnh logic của tôi.

Because if everything is made up of little particles

Bởi vì nếu mọi thứ được tạo thành bởi các hạt phân tử

and all the little particles

và tất cả các hạt phân tử

follow quantum mechanics,

đều tuân theo cơ học lượng tử,

then shouldn't everything just follow quantum mechanics?

thì lẽ ra mọi vật đều phải tuân theo cơ học lượng tử?

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

Tôi không thấy lý do nào cho rằng không thể như vậy.

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

Và thế là tôi cảm thấy tốt hơn hẳn về toàn bộ sự việc

if we could somehow show

nếu chúng ta có thể bằng một cách nào đó cho thấy

that an everyday object

rằng một vật thể bình thường

also follows quantum mechanics.

cũng tuân theo cơ học lượng tử.

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

Vậy vài năm trước, tôi bắt đầu làm như vậy.

So I made one.

Tôi làm được một cái.

This is the first object

Đây là vật thể đầu tiên

that you can see

mà bạn có thể nhìn thấy

that has been in a mechanical quantum superposition.

mà đã ở trong một sự chồng chập lượng tử.

So what we're looking at here

Vậy cái mà chúng ta nhìn thấy ở đây

is a tiny computer chip.

là một chip vi tính nhỏ.

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

Và bạn có thể nhìn thấy chấm màu xanh ở chính giữa.

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

Và rằng mẩu kim loại mà tôi chuẩn bị nói tới này trong một phút nữa.

This is a photograph of the object.

Đây là một bức ảnh của vật thể này.

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

Và ở đây tôi sẽ phóng to lên một chút. Chúng ta đang nhìn thẳng vào phần trung tâm.

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

Và đây là một ảnh siêu lớn cận cảnh của mẩu kim loại.

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

Và điều chúng ta đang nhìn vào là một mẩu kim loại,

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

và nó có dáng như một chiếc ván trượt, và nó đang chìa ra ở rìa.

And so I made this thing

Và thế là tôi làm thứ này

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

theo cách gần như cách làm một chip điện tử.

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

Tôi bước vào một căn phòng vô trùng với một mạch bán dẫn silic

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

và tôi vận hành với các máy móc cỡ lớn trong khoảng 100 giờ.

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

Cuối cùng, tôi phải tự tạo ra chiếc máy của mình --

to make this swimming pool-shaped hole

để làm ra cái hố dạng bể bơi này

underneath the device.

ở bên dưới thiết bị.

This device has the ability

Thiết bị có khả năng

to be in a quantum superposition,

ở trạng thái chồng chất lượng tử,

but it needs a little help to do it.

nhưng nó cần một chút giúp đỡ.

Here, let me give you an analogy.

Đây, để tôi cho các bạn một phép loại suy.

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

Bạn hiểu khó chịu như thế nào khi ở trong một chiếc thang máy chật cứng người?

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

Ý tôi là, khi tôi ở trong một chiếc thang máy một mình, tôi làm đủ trò kỳ cục,

but then other people get on board

nhưng khi những người khác bước vào

and I stop doing those things

và tôi dừng làm những trò đó,

because I don't want to bother them,

vì tôi không muốn làm phiền họ,

or, frankly, scare them.

hoặc, thật lòng mà nói, làm kinh sợ họ.

So quantum mechanics says

Vậy cơ học lượng tử cho rằng

that inanimate objects feel the same way.

các vật tĩnh cũng cảm thấy như vậy.

The fellow passengers for inanimate objects

Những người đi cùng thang máy đối với các vật thể tĩnh

are not just people,

không chỉ là con người,

but it's also the light shining on it

mà còn là ánh sáng chiếu vào nó

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

và gió thổi qua nó và nhiệt độ trong phòng.

And so we knew, if we wanted to see

Và thế là chúng ta biết rằng, nếu chúng ta muốn nhìn thấy

this piece of metal behave quantum mechanically,

mẩu kim loại này hoạt động theo nguyên tắc cơ học lượng tử,

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

chúng ta sẽ phải loại ra tất cả các "người đi cùng" khác.

And so that's what we did.

Và đó là điều chúng tôi đã làm.

We turned off the lights,

Chúng tôi tắt đèn đi,

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

và chúng tôi đặt nó vào môi trường chân không,

and then we cooled it down

làm lạnh nó

to just a fraction of a degree above absolute zero.

chỉ trên nhiệt độ 0 tuyệt đối (-273 độ C) một chút xíu.

Now, all alone in the elevator,

Bây giờ, một mình trong thang máy,

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

mẩu kim loại tự do hoạt động theo bất kỳ cách nào nó muốn.

And so we measured its motion.

Và rồi chúng tôi đo chuyển động của nó.

We found it was moving in really weird ways.

Chúng tôi thấy rằng nó chuyển động theo những cách hết sức kỳ lạ.

Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,

Thay vì chỉ đứng yên một chỗ, nó rung.

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

Và cách thức dao động của nó thể hiện như thế này --

like expanding and contracting bellows.

như một cái bể: dãn ra và co vào.

And by giving it a gentle nudge,

Bằng cách cho nó một cú thúc,

we were able to make it both vibrate

chúng tôi có thể làm cho nó vừa rung

and not vibrate

và vừa không rung

at the same time --

trong cùng một thời điểm --

something that's only allowed with quantum mechanics.

điều mà chỉ xảy ra với cơ học lượng tử.

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

Vậy điều tôi đang nói ở đây là một thứ gì đó thực sự tuyệt vời.

What does it mean for one thing

Có nghĩa gì khi một vật thể

to be both vibrating and not vibrating

vừa rung vừa không rung

at the same time?

trong cùng một thời điểm?

So let's think about the atoms.

Vậy hãy suy nghĩ về các hạt nguyên tử.

So in one case:

Vậy một trường hợp:

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

toàn bộ hàng nghìn tỷ nguyên tử tạo nên mẩu kim loại đó

are sitting still

đang ngồi yên một chỗ

and at the same time those same atoms

và trong cùng thời điểm đó chính những nguyên tử đó

are moving up and down.

đang chuyển động lên xuống.

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

Bây giờ ở những thời điểm xác định khi chúng thẳng hàng.

The rest of the time they're delocalized.

Thời gian còn lại chúng bị đẩy tới hỗn loạn.

That means that every atom

Điều này có nghĩa là mọi nguyên tử

is in two different places at the same time,

đều ở hai nơi khác nhau trong cùng một thời điểm,

which in turn means the entire chunk of metal

đồng nghĩa với việc toàn thể miếng kim loại

is in two different places.

ở hai nơi khác nhau.

I think this is really cool.

Tôi nghĩ điều này hết sức thú vị.

(Laughter)

(Tiếng cười)

Really.

Thật đấy.

(Applause)

(Vỗ tay)

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

Thật đáng để tôi tự nhốt mình trong một căn phòng vô trùng làm việc suốt những năm qua.

because, check this out,

Bởi vì, nhìn này,

the difference in scale

tỉ lệ

between a single atom and that chunk of metal

giữa một nguyên tử và mẩu kim loại

is about the same as the difference

gần bằng tỉ lệ

between that chunk of metal and you.

giữa mẩu kim loại đó và bạn.

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

Vậy nếu một nguyên tử đơn có thể ở hai nơi khác nhau trong cùng một thời điểm,

that chunk of metal can be in two different places,

mẩu kim loại có thể ở hai nơi khác nhau,

then why not you?

sao bạn lại không thể?

I mean, this is just my logical side talking.

Ý tôi là, đây là tiếng nói của khía cạnh logic trong tôi.

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

Vậy tưởng tượng nếu bạn ở nhiều nơi khác nhau trong cùng một thời điểm,

what would that be like?

nó sẽ như thế nào?

How would your consciousness

Nhận thức của bạn

handle your body being delocalized in space?

sẽ điều khiển cơ thể bạn bị phân tách trong không gian như thế nào?

There's one more part to the story.

Có một phần khác của câu chuyện.

It's when we warmed it up,

Là khi chúng tôi làm ấm nó lên,

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

và bật đèn và nhìn vào trong chiếc hộp,

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

chúng tôi thấy mẩu kim loại vẫn ở đó nguyên vẹn.

And so I had to develop this new intuition,

Và tôi phát triển trực giác,

that it seems like all the objects in the elevator

cho rằng có vẻ như là mọi vật thể trong thang máy

are really just quantum objects

là những vật thể lượng tử

just crammed into a tiny space.

bị nhồi vào trong một không gian bé xíu.

You hear a lot of talk

Bạn nghe rất nhiều cuộc nói chuyện

about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.

về cách mà cơ học lượng tử nói rằng mọi vật đều có mối liên hệ với nhau.

Well, that's not quite right.

Không hẳn như vây;

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

nó còn hơn thế, nó sâu sắc hơn.

It's that those connections,

Những mối liên kết đó,

your connections to all the things around you,

mối liên kết giữa bạn và toàn thể những thứ quanh bạn,

literally define who you are,

xác định bạn là ai theo nghĩa đen.

and that's the profound weirdness of quantum mechanics.

Và đó là sự kỳ cục đầy sâu sắc của cơ học lượng tử.

Thank you.

Cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)