TED2011
Aaron O'Connell: Making sense of a visible quantum object
Aaron O'Connel: Găsind logica unui obiect cuantic vizibil
Filmed:
Readability: 3.2
1,482,555 views
Fizicienii sunt obişnuiţi cu ideea că particulele subatomice se comportă conform regulilor bizare ale mecanicii cuantice, complet diferit de obiectele la scară umană. Într-un experiment care a rezultat într-o descoperire, Aaron O'Connell a estompat acea diferenţă prin crearea unui obiect care e vizibil ochiului liber, dar despre care se poate demonstra că se află în două locuri în acelaşi timp. În această prezentare, el sugerează un mod interesant de a ne gândi la rezultat.
Aaron O'Connell - Physicist
Aaron O'Connell is the first person to experimentally induce and measure quantum effects in the motion of a humanmade object, bridging the quantum and classical worlds. Full bio
Aaron O'Connell is the first person to experimentally induce and measure quantum effects in the motion of a humanmade object, bridging the quantum and classical worlds. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
This is a representation of your brain,
0
0
3000
Aceasta este o reprezentare a creierului vostru.
00:18
and your brain can be broken into two parts.
1
3000
3000
Iar creierul vostru poate fi împărţit în două părţi.
00:21
There's the left half, which is the logical side,
2
6000
2000
Jumătatea stângă, care e partea logică,
00:23
and then the right half,
3
8000
2000
şi jumătatea dreaptă,
00:25
which is the intuitive.
4
10000
2000
care e cea intuitivă.
00:27
And so if we had a scale to measure the aptitude of each hemisphere,
5
12000
3000
Dacă am avea o scară pentru a măsura capacitatea fiecărei emisfere,
00:30
then we can plot our brain.
6
15000
2000
putem să ne reprezentăm grafic creierul.
00:32
And for example, this would be somebody who's completely logical.
7
17000
3000
De exemplu, acesta ar fi cineva care e complet logic.
00:35
This would be someone who's entirely intuitive.
8
20000
3000
Acesta e cineva care e complet intuitiv.
00:39
So where would you put your brain on this scale?
9
24000
3000
Unde v-aţi pune voi creierul pe această scară?
00:42
Some of us may have opted for one of these extremes,
10
27000
3000
Unii dintre noi poate au optat pentru una din aceste extreme,
00:45
but I think for most people in the audience,
11
30000
2000
dar eu cred că pentru majoritatea persoanelor din public,
00:47
your brain is something like this --
12
32000
2000
creierul vostru e cam aşa --
00:49
with a high aptitude in both hemispheres at the same time.
13
34000
3000
cu o mare capacitate în ambele emisfere în acelaşi timp.
00:52
It's not like they're mutually exclusive or anything.
14
37000
2000
Nu e ca şi când s-ar exclude una pe cealaltă.
00:54
You can be logical and intuitive.
15
39000
2000
Poţi fi logic şi intuitiv.
00:56
And so I consider myself one of these people,
16
41000
3000
Eu mă consider a fi unul din aceşti oameni,
00:59
along with most of the other experimental quantum physicists,
17
44000
3000
la fel ca şi majoritatea celorlalţi fizicieni din mecanica cuantică experimentală,
01:02
who need a good deal of logic
18
47000
2000
care au nevoie de destul de multă logică,
01:04
to string together these complex ideas.
19
49000
2000
pentru a lega toate aceste idei complexe.
01:06
But at the same time, we need a good deal of intuition
20
51000
3000
Dar, în acelaşi timp, avem nevoie de destul de multă intuiţie
01:09
to actually make the experiments work.
21
54000
2000
pentru a chiar face experimentele să funcţioneze.
01:11
How do we develop this intuition? Well we like to play with stuff.
22
56000
3000
Cum ne dezvoltăm această intuiţie? Ei bine, ne place să ne jucăm cu lucrurile.
01:14
So we go out and play with it, and then we see how it acts,
23
59000
3000
Ne ducem şi ne jucăm cu ele, apoi vedem cum se comportă.
01:17
and then we develop our intuition from there.
24
62000
3000
Şi apoi ne dezvoltăm intuiţia de acolo.
01:20
And really you do the same thing.
25
65000
2000
Iar voi faceţi acelaşi lucru.
01:22
So some intuition
26
67000
2000
O intuiţie
01:24
that you may have developed over the years
27
69000
2000
pe care poate aţi dezvoltat-o de-a lungul anilor
01:26
is that one thing is only in one place at a time.
28
71000
4000
e că un lucru se află într-un singur loc la un moment dat.
01:30
I mean, it can sound weird to think about
29
75000
3000
Vreau să spun, poate să sune ciudat să te gândeşti
01:33
one thing being in two different places at the same time,
30
78000
4000
la un lucru ca fiind în două locuri diferite în acelaşi timp,
01:37
but you weren't born with this notion, you developed it.
31
82000
3000
dar nu v-aţi născut cu noţiunea asta, aţi dezvoltat-o.
01:40
And I remember watching a kid playing on a car stop.
32
85000
3000
Îmi aduc aminte că priveam un copil jucându-se cu o opritoare de maşini.
01:43
He was just a toddler and he wasn't very good at it, and he kept falling over.
33
88000
3000
Era doar un bebeluş şi nu era prea bun la asta, şi tot cădea.
01:46
But I bet playing with this car stop taught him a really valuable lesson,
34
91000
3000
Dar pot să pariez că jocul cu această opritoare l-a învăţat o lecţie foarte valoroasă,
01:49
and that's that large things don't let you get right past them,
35
94000
4000
şi anume că obiectele mari nu te lasă să treci prin ele,
01:53
and that they stay in one place.
36
98000
3000
şi că stau într-un singur loc.
01:56
And so this is a great conceptual model to have of the world,
37
101000
3000
Acesta este un excelent model conceptual pentru lume,
01:59
unless you're a particle physicist.
38
104000
2000
afară de cazul când eşti un fizician al particulelor.
02:01
It'd be a terrible model for a particle physicist,
39
106000
2000
Ar fi un model groaznic pentru un fizician al particulelor,
02:03
because they don't play with car stops,
40
108000
2000
pentru că ei nu se joacă cu opritori de maşini,
02:05
they play with these little weird particles.
41
110000
3000
ei se joacă cu aceste particule ciudate.
02:08
And when they play with their particles,
42
113000
2000
Iar când se joacă cu particulele lor,
02:10
they find they do all sorts of really weird things --
43
115000
2000
descoperă că ele fac tot felul de lucruri ciudate --
02:12
like they can fly right through walls,
44
117000
3000
cum ar fi că pot zbura prin pereţi,
02:15
or they can be in two different places at the same time.
45
120000
4000
sau că pot fi în două locuri în acelaşi timp.
02:19
And so they wrote down all these observations,
46
124000
3000
Aşa că ei au notat toate aceste observaţii,
02:22
and they called it the theory of quantum mechanics.
47
127000
4000
şi le-au numit teoria mecanicii cuantice.
02:26
And so that's where physics was at a few years ago;
48
131000
3000
În stadiul acesta era fizica acum câţiva ani;
02:29
you needed quantum mechanics
49
134000
2000
aveai nevoie de mecanică cuantică
02:31
to describe little, tiny particles.
50
136000
2000
pentru a descrie particule mici, micuţe.
02:33
But you didn't need it
51
138000
2000
Dar nu aveai nevoie de ea
02:35
to describe the large, everyday objects around us.
52
140000
4000
pentru a descrie obiectele mari care ne înconjoară în fiecare zi.
02:39
This didn't really sit well with my intuition,
53
144000
3000
Asta nu se prea potrivea cu intuiţia mea,
02:42
and maybe it's just because I don't play with particles very often.
54
147000
3000
şi poate că e doar din cauză că nu mă joc cu particule foarte des.
02:45
Well, I play with them sometimes,
55
150000
2000
Bine, mă joc cu ele uneori,
02:47
but not very often.
56
152000
2000
dar nu foarte des.
02:49
And I've never seen them.
57
154000
2000
Plus că nu le-am văzut niciodată.
02:51
I mean, nobody's ever seen a particle.
58
156000
3000
Vreau să spun, nimeni nu a văzut vreodată o particulă.
02:54
But it didn't sit well with my logical side either.
59
159000
3000
Dar nu se potrivea nici cu partea mea logică.
02:57
Because if everything is made up of little particles
60
162000
3000
Pentru că, dacă totul e făcut din particule mici
03:00
and all the little particles
61
165000
2000
şi toate particulele mici urmează
03:02
follow quantum mechanics,
62
167000
2000
legile mecanicii cuantice,
03:04
then shouldn't everything just follow quantum mechanics?
63
169000
3000
nu ar trebui atunci ca totul să urmeze legile mecanicii cuantice?
03:09
I don't see any reason why it shouldn't.
64
174000
3000
Nu văd nici un motiv pentru care să nu o facă.
03:12
And so I'd feel a lot better about the whole thing
65
177000
2000
Aşa că m-aş simţi mult mai bine în legătură cu toată treaba asta
03:14
if we could somehow show
66
179000
2000
dacă am putea arăta cumva
03:16
that an everyday object
67
181000
2000
că un obiect obişnuit
03:18
also follows quantum mechanics.
68
183000
2000
urmează de asemenea legile mecanicii cuantice.
03:20
So a few years ago, I set off to do just that.
69
185000
3000
Aşa că, acum câţiva ani, m-am apucat să fac exact asta.
03:23
So I made one.
70
188000
3000
Aşa că am creat unul.
03:26
This is the first object
71
191000
2000
Acesta este primul obiect
03:28
that you can see
72
193000
2000
pe care îl putem vedea
03:30
that has been in a mechanical quantum superposition.
73
195000
3000
şi care s-a aflat într-o superpoziție cuantică.
03:33
So what we're looking at here
74
198000
2000
Ne uităm aici
03:35
is a tiny computer chip.
75
200000
2000
la un mic chip de computer.
03:37
And you can sort of see this green dot right in the middle.
76
202000
3000
Şi puteţi oarecum vedea acest punct verde din mijloc.
03:40
And that's this piece of metal I'm going to be talking about in a minute.
77
205000
3000
Aceea e piesa de metal despre care voi vorbi într-un minut.
03:43
This is a photograph of the object.
78
208000
2000
Aceasta este o fotografie a obiectului.
03:45
And here I'll zoom in a little bit. We're looking right there in the center.
79
210000
3000
Aici e o privire de aproape. Ce ne interesează e chiar acolo în centru.
03:48
And then here's a really, really big close-up of the little piece of metal.
80
213000
3000
Şi aici e o privire foarte foarte apropiată a micii piese de metal.
03:51
So what we're looking at is a little chunk of metal,
81
216000
2000
Ne uităm la acea mică bucată de metal,
03:53
and it's shaped like a diving board, and it's sticking out over a ledge.
82
218000
3000
în forma unei platforme de sărituri, şi iese în afară deasupra unei margini.
03:56
And so I made this thing
83
221000
2000
Am făcut acest obiect
03:58
in nearly the same way as you make a computer chip.
84
223000
2000
aproape în acelaşi fel în care faci un chip de computer.
04:00
I went into a clean room with a fresh silicon wafer,
85
225000
3000
Am intrat într-o cameră sterilă cu o plăcuţă proaspătă de silicon,
04:03
and then I just cranked away at all the big machines for about 100 hours.
86
228000
3000
şi apoi am tot meşterit la acele maşinării mari timp de cam 100 de ore.
04:06
For the last stuff, I had to build my own machine --
87
231000
2000
Pentru ultima parte, a trebuit să îmi construiesc propria maşinărie --
04:08
to make this swimming pool-shaped hole
88
233000
3000
pentru a face acea gaură în formă de piscină
04:11
underneath the device.
89
236000
2000
sub dispozitiv.
04:13
This device has the ability
90
238000
2000
Acest dispozitiv are abilitatea
04:15
to be in a quantum superposition,
91
240000
2000
de a se afla într-o superpoziție cuantică,
04:17
but it needs a little help to do it.
92
242000
2000
dar are nevoie de un pic de ajutor pentru asta.
04:19
Here, let me give you an analogy.
93
244000
2000
Haideţi să vă ofer o analogie.
04:21
You know how uncomfortable it is to be in a crowded elevator?
94
246000
3000
Ştiţi cât e de incomod să fii într-un lift aglomerat?
04:24
I mean, when I'm in an elevator all alone, I do all sorts of weird things,
95
249000
3000
Adică, atunci când sunt într-un lift de unul singur, fac tot felul de lucruri ciudate,
04:27
but then other people get on board
96
252000
2000
dar apoi urcă şi alţi oameni
04:29
and I stop doing those things
97
254000
2000
iar eu nu mai fac acele lucruri,
04:31
because I don't want to bother them,
98
256000
2000
pentru că nu vreau să îi deranjez,
04:33
or, frankly, scare them.
99
258000
3000
sau, sincer, să nu îi sperii.
04:36
So quantum mechanics says
100
261000
2000
Mecanica cuantică spune
04:38
that inanimate objects feel the same way.
101
263000
3000
că obiectele neînsufleţite se simt la fel.
04:41
The fellow passengers for inanimate objects
102
266000
2000
Pasagerii comuni cu obiectele neînsufleţite
04:43
are not just people,
103
268000
2000
nu sunt doar oameni,
04:45
but it's also the light shining on it
104
270000
2000
ci e şi lumina care străluceşte pe ele,
04:47
and the wind blowing past it and the heat of the room.
105
272000
3000
şi vântul care bate pe lângă ele şi căldura din cameră.
04:50
And so we knew, if we wanted to see
106
275000
2000
Aşa că ştiam că, dacă vrem să vedem
04:52
this piece of metal behave quantum mechanically,
107
277000
3000
comportamentul conform mecanicii cuantice al acestei bucăţi de metal,
04:55
we're going to have to kick out all the other passengers.
108
280000
2000
va trebui să îi dăm afară pe toţi ceilalţi pasageri.
04:57
And so that's what we did.
109
282000
2000
Aşa că asta e ce am făcut.
04:59
We turned off the lights,
110
284000
2000
Am stins luminile,
05:01
and then we put it in a vacuum and sucked out all the air,
111
286000
2000
apoi am pus-o în vid, i-am tras tot aerul afară,
05:03
and then we cooled it down
112
288000
2000
apoi am răcit-o
05:05
to just a fraction of a degree above absolute zero.
113
290000
2000
până la o fracţiune de grad deasupra lui zero absolut.
05:07
Now, all alone in the elevator,
114
292000
2000
Acum, singură în lift,
05:09
the little chunk of metal is free to act however it wanted.
115
294000
2000
bucăţica de metal e liberă să se comporte oricum doreşte.
05:11
And so we measured its motion.
116
296000
2000
Aşa că i-am măsurat mişcările.
05:13
We found it was moving in really weird ways.
117
298000
2000
Am aflat că se mişca în feluri foarte ciudate.
05:15
Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,
118
300000
3000
În loc de a sta perfect nemişcată, vibra.
05:18
and the way it was vibrating was breathing something like this --
119
303000
3000
Şi felul în care vibra era ca şi când ar fi respirat aşa --
05:21
like expanding and contracting bellows.
120
306000
2000
ca un burduf care se dilată şi se contractă.
05:23
And by giving it a gentle nudge,
121
308000
2000
Şi, dându-i un ghiont uşor,
05:25
we were able to make it both vibrate
122
310000
2000
am reuşit să o facem şi să vibreze
05:27
and not vibrate
123
312000
2000
şi să nu vibreze
05:29
at the same time --
124
314000
2000
în acelaşi timp --
05:31
something that's only allowed with quantum mechanics.
125
316000
3000
ceva ce e permis doar în mecanica cuantică.
05:34
So what I'm telling you here is something truly fantastic.
126
319000
3000
Deci, ce vă spun eu aici e ceva într-adevăr fantastic.
05:37
What does it mean for one thing
127
322000
2000
Ce înseamnă că un lucru
05:39
to be both vibrating and not vibrating
128
324000
2000
vibrează şi nu vibrează
05:41
at the same time?
129
326000
2000
în acelaşi timp?
05:43
So let's think about the atoms.
130
328000
2000
Să ne gândim la atomi.
05:45
So in one case:
131
330000
2000
Un caz:
05:47
all the trillions of atoms that make up that chunk of metal
132
332000
3000
toate trilioanele de atomi care formează acea bucată de metal
05:50
are sitting still
133
335000
2000
stau nemişcate
05:52
and at the same time those same atoms
134
337000
2000
şi în acelaşi timp aceiaşi atomi
05:54
are moving up and down.
135
339000
2000
se mişcă în sus şi în jos.
05:56
Now it's only at precise times when they align.
136
341000
3000
Se aliniază doar în momente precise.
05:59
The rest of the time they're delocalized.
137
344000
2000
În restul timpului, sunt delocalizaţi.
06:01
That means that every atom
138
346000
2000
Asta înseamnă că fiecare atom
06:03
is in two different places at the same time,
139
348000
2000
se află în două locuri diferite în acelaşi timp,
06:05
which in turn means the entire chunk of metal
140
350000
3000
ceea ce mai departe înseamnă că întreaga bucată de metal
06:08
is in two different places.
141
353000
2000
se află în două locuri diferite.
06:10
I think this is really cool.
142
355000
2000
Cred că asta e chiar mişto.
06:12
(Laughter)
143
357000
2000
(Râsete)
06:14
Really.
144
359000
2000
Serios.
06:16
(Applause)
145
361000
3000
(Aplauze)
06:19
It was worth locking myself in a clean room to do this for all those years
146
364000
5000
A meritat să mă închid într-o cameră sterilă pentru a face asta atâţia ani.
06:24
because, check this out,
147
369000
2000
Pentru că, fiţi atenţi,
06:26
the difference in scale
148
371000
2000
diferenţa de scară
06:28
between a single atom and that chunk of metal
149
373000
2000
între un singur atom şi acea bucată de metal
06:30
is about the same as the difference
150
375000
2000
e cam aceeaşi cu diferenţa
06:32
between that chunk of metal and you.
151
377000
2000
dintre bucata de metal şi voi.
06:34
So if a single atom can be in two different places at the same time,
152
379000
3000
Aşa că, dacă un singur atom poate fi în două locuri diferite în acelaşi timp,
06:37
that chunk of metal can be in two different places,
153
382000
3000
acea bucată de metal poate fi în două locuri diferite,
06:40
then why not you?
154
385000
2000
atunci de ce nu şi voi?
06:42
I mean, this is just my logical side talking.
155
387000
3000
Vreau să spun, aceasta e doar partea mea logică vorbind.
06:46
So imagine if you're in multiple places at the same time,
156
391000
4000
Imaginaţi-vă că sunteţi în mai multe locuri în acelaşi timp,
06:50
what would that be like?
157
395000
3000
cum ar fi asta?
06:53
How would your consciousness
158
398000
2000
Cum ar trata conştiinţa voastră
06:55
handle your body being delocalized in space?
159
400000
4000
delocalizarea în spaţiu a corpului vostru?
06:59
There's one more part to the story.
160
404000
2000
Mai e o singură parte din poveste.
07:01
It's when we warmed it up,
161
406000
2000
Când am încălzit-o,
07:03
and we turned on the lights and looked inside the box,
162
408000
3000
şi am aprins luminile şi ne-am uitat în cutie,
07:06
we saw that the piece metal was still there in one piece.
163
411000
4000
am văzut că acea piesă de metal era încă întreagă.
07:10
And so I had to develop this new intuition,
164
415000
3000
Aşa că a trebuit să îmi dezvolt o nouă intuiţie,
07:13
that it seems like all the objects in the elevator
165
418000
3000
şi anume că se pare că toate obiectele din lift
07:16
are really just quantum objects
166
421000
2000
sunt de fapt doar obiecte cuantice
07:18
just crammed into a tiny space.
167
423000
2000
înghesuite într-un spaţiu foarte mic.
07:20
You hear a lot of talk
168
425000
2000
Auzim multe
07:22
about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.
169
427000
3000
despre cum mecanica cuantică spune că totul este interconectat.
07:25
Well, that's not quite right.
170
430000
2000
Ei bine, nu e chiar aşa;
07:27
It's more than that; it's deeper.
171
432000
3000
e mai mult de atât, e mai adânc.
07:30
It's that those connections,
172
435000
2000
Acele conexiuni,
07:32
your connections to all the things around you,
173
437000
3000
conexiunile voastre la toate lucrurile din jurul vostru,
07:35
literally define who you are,
174
440000
3000
literalmente definesc cine sunteţi.
07:38
and that's the profound weirdness of quantum mechanics.
175
443000
3000
Şi asta e ciudăţenia profundă a mecanicii cuantice.
07:41
Thank you.
176
446000
2000
Mulţumesc.
07:43
(Applause)
177
448000
2000
(Aplauze)
ABOUT THE SPEAKER
Aaron O'Connell - PhysicistAaron O'Connell is the first person to experimentally induce and measure quantum effects in the motion of a humanmade object, bridging the quantum and classical worlds.
Why you should listen
Growing up reading philosophy, playing guitar, and generally not thinking about science, Aaron O’Connell never expected to revolutionize the world of physics. But an inspiring stuffed-monkey-shot-from-a-cannon demonstration and a series of positive research experiences as an undergraduate propelled him to graduate school at UCSB.
While there, in an experiment remarkable both for its conceptual simplicity and technical difficulty, O’Connell was the first person to measure quantum effects in an object large enough to see with the naked eye. Named Breakthrough of the year by Science Magazine, the experiment shattered the previous record for the largest quantum object, showing decisively that there is no hard line between the quantum and everyday worlds.
Aaron O'Connell | Speaker | TED.com