TED2011
Aaron O'Connell: Making sense of a visible quantum object
Aaron O'Connell: Membuat obyek kuantum yang terlihat menjadi masuk akal
Filmed:
Readability: 3.2
1,482,555 views
Fisikawan terbiasa dengan gagasan bahwa partikel sub-atomik berperilaku sesuai dengan aturan aneh mekanika kuantum, sama sekali berbeda dengan obyek berskala manusia. Dalam sebuah percobaan terobosan, Harun O'Connell telah mengaburkan perbedaan dengan menciptakan obyek yang terlihat oleh mata tanpa alat bantu, tetapi berada di dua tempat pada waktu yang sama. Dalam pembicaraan ini ia menyarankan cara yang berpikir yang menarik tentang hasilnya.
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
Ini adalah representasi dari otak Anda.
00:18
and your brain can be broken into two parts.
1
3000
3000
Dan otak Anda dapat dibagi menjadi dua bagian.
00:21
There's the left half, which is the logical side,
2
6000
2000
Ada bagian kiri, yang merupakan sisi logikal,
00:23
and then the right half,
3
8000
2000
dan bagian kanan,
00:25
which is the intuitive.
4
10000
2000
yang merupakan sisi intuisi.
00:27
And so if we had a scale to measure the aptitude of each hemisphere,
5
12000
3000
Dan jika kita harus mengukur kemampuan dari masing-masing belahan,
00:30
then we can plot our brain.
6
15000
2000
lalu kita bisa menggambar otak kita.
00:32
And for example, this would be somebody who's completely logical.
7
17000
3000
Sebagai contoh, ini adalah seseorang yang sangat logikal.
00:35
This would be someone who's entirely intuitive.
8
20000
3000
Ini adalah seseorang yang selurunya intuitif.
00:39
So where would you put your brain on this scale?
9
24000
3000
Jadi di mana Anda letakkan otak Anda di skala ini?
00:42
Some of us may have opted for one of these extremes,
10
27000
3000
Beberapa dari kita mungkin memilih salah satu dari sisi ekstrim ini,
00:45
but I think for most people in the audience,
11
30000
2000
tetapi saya pikir kebanyakan hadirin,
00:47
your brain is something like this --
12
32000
2000
otak Anda adalah seperti ini --
00:49
with a high aptitude in both hemispheres at the same time.
13
34000
3000
dengan kemampuan yang tinggi di kedua belahan pada waktu yang sama.
00:52
It's not like they're mutually exclusive or anything.
14
37000
2000
Mereka bukanlah saling eksklusif atau apa pun.
00:54
You can be logical and intuitive.
15
39000
2000
Anda bisa menjadi logis dan intuitif.
00:56
And so I consider myself one of these people,
16
41000
3000
Jadi saya anggap diri saya salah satu dari orang-orang ini,
00:59
along with most of the other experimental quantum physicists,
17
44000
3000
bersama dengan sebagian besar fisikawan eksperimental kuantum lainnya,
01:02
who need a good deal of logic
18
47000
2000
yang memerlukan banyak logika
01:04
to string together these complex ideas.
19
49000
2000
untuk menggabungkan gagasan-gagasan rumit ini.
01:06
But at the same time, we need a good deal of intuition
20
51000
3000
Tetapi pada waktu yang sama, kami membutuhkan sejumlah intuisi
01:09
to actually make the experiments work.
21
54000
2000
untuk dengan nyata membuat eksperimen ini berjalan.
01:11
How do we develop this intuition? Well we like to play with stuff.
22
56000
3000
Bagaimana kita mengembangkan intuisi ini? Nah kita senang bermain dengan sesuatu.
01:14
So we go out and play with it, and then we see how it acts,
23
59000
3000
Jadi kita keluar dan bermain dengannya, dan kemudian kita melihat bagaimana ia berperilaku.
01:17
and then we develop our intuition from there.
24
62000
3000
Dan kita mengembangkan intuisi kita dari sana.
01:20
And really you do the same thing.
25
65000
2000
Dan nyatanya Anda melakukan hal yang sama.
01:22
So some intuition
26
67000
2000
Jadi sebagian intuisi
01:24
that you may have developed over the years
27
69000
2000
yang telah Anda kembangkan selama bertahun-tahun
01:26
is that one thing is only in one place at a time.
28
71000
4000
adalah sesuatu yang hanya berada di satu tempat pada satu waktu.
01:30
I mean, it can sound weird to think about
29
75000
3000
Maksud saya, ini akan terdengar aneh untuk berpikir
01:33
one thing being in two different places at the same time,
30
78000
4000
satu barang berada di dua tempat pada waktu yang sama,
01:37
but you weren't born with this notion, you developed it.
31
82000
3000
tetapi Anda tidak dilahirkan dengan pemikiran ini, Anda mengembangkannya.
01:40
And I remember watching a kid playing on a car stop.
32
85000
3000
Dan saya ingat melihat seorang anak bermain dengan pengganjal roda mobil.
01:43
He was just a toddler and he wasn't very good at it, and he kept falling over.
33
88000
3000
Dia seorang balita dan tidak mahir dengan hal ini, dan selalu jatuh.
01:46
But I bet playing with this car stop taught him a really valuable lesson,
34
91000
3000
Tetapi saya bertaruh bahwa bermain dengannya mengajarinya pelajaran berharga,
01:49
and that's that large things don't let you get right past them,
35
94000
4000
bahwa barang yang besar tidak membiarkan Anda melewatinya,
01:53
and that they stay in one place.
36
98000
3000
dan mereka diam di satu tempat.
01:56
And so this is a great conceptual model to have of the world,
37
101000
3000
Dan ini adalah model konseptual yang dimiliki tentang dunia,
01:59
unless you're a particle physicist.
38
104000
2000
kecuali Anda adalah seoarang fisikawan partikel.
02:01
It'd be a terrible model for a particle physicist,
39
106000
2000
Ini akan menjadi model yang buruk untuk fisikawan partikel,
02:03
because they don't play with car stops,
40
108000
2000
karena mereka tidak bermain dengan pengganjal roda mobil,
02:05
they play with these little weird particles.
41
110000
3000
mereka bermain dengan partikel kecil yang aneh ini.
02:08
And when they play with their particles,
42
113000
2000
Dan ketika mereka bermain dengan partikel mereka,
02:10
they find they do all sorts of really weird things --
43
115000
2000
mereka melakukan banyak hal yang aneh --
02:12
like they can fly right through walls,
44
117000
3000
seperti mereka dapat terbang menembus tembok,
02:15
or they can be in two different places at the same time.
45
120000
4000
atau mereka dapat berada di dua tempat berbeda pada saat yang sama.
02:19
And so they wrote down all these observations,
46
124000
3000
Lalu mereka menulis semua pengamatan-pengamatan ini,
02:22
and they called it the theory of quantum mechanics.
47
127000
4000
dan mereka menamakannya teori mekanika kuantum.
02:26
And so that's where physics was at a few years ago;
48
131000
3000
Dan itulah di mana fisika berada beberapa tahun lalu;
02:29
you needed quantum mechanics
49
134000
2000
Anda memerlukan fisika kuantum
02:31
to describe little, tiny particles.
50
136000
2000
untuk menjelaskan partikel yang kecil.
02:33
But you didn't need it
51
138000
2000
Tetapi Anda tidak membutuhkannya
02:35
to describe the large, everyday objects around us.
52
140000
4000
untuk menjelaskan obyek besar yang berada di sekitar kita.
02:39
This didn't really sit well with my intuition,
53
144000
3000
Ini tidak sesuai dengan intuisi saya,
02:42
and maybe it's just because I don't play with particles very often.
54
147000
3000
dan mungkin dikarenakan saya tidak sering bermain dengan partikel-partikel.
02:45
Well, I play with them sometimes,
55
150000
2000
Saya kadang-kadang bermain dengannya,
02:47
but not very often.
56
152000
2000
tetapi tidak sering.
02:49
And I've never seen them.
57
154000
2000
Dan saya belum pernah melihatnya.
02:51
I mean, nobody's ever seen a particle.
58
156000
3000
Maksud saya, tidak ada orang yang pernah melihat partikel.
02:54
But it didn't sit well with my logical side either.
59
159000
3000
Tetapi ini tidak sesuai dengan sisi logis saya juga.
02:57
Because if everything is made up of little particles
60
162000
3000
Karena semuanya terbuat dari partikel kecil
03:00
and all the little particles
61
165000
2000
dan semua partikel kecil
03:02
follow quantum mechanics,
62
167000
2000
mengikuti mekanika kuantum,
03:04
then shouldn't everything just follow quantum mechanics?
63
169000
3000
lalu mengapa tidak semuanya saja mengikuti mekanika kuantum?
03:09
I don't see any reason why it shouldn't.
64
174000
3000
Saya tidak melihat alasan mengapa tidak.
03:12
And so I'd feel a lot better about the whole thing
65
177000
2000
Lalu saya merasa lebih baik akan segalanya
03:14
if we could somehow show
66
179000
2000
jika kita dapat menunjukkan
03:16
that an everyday object
67
181000
2000
bahwa obyek setiap hari
03:18
also follows quantum mechanics.
68
183000
2000
juga mengikuti mekanika quantum.
03:20
So a few years ago, I set off to do just that.
69
185000
3000
Jadi beberapa tahun lalu, saya mulai melakukannya.
03:23
So I made one.
70
188000
3000
Jadi saya membuat satu.
03:26
This is the first object
71
191000
2000
Ini adalah obyek pertama
03:28
that you can see
72
193000
2000
yang dapat Anda lihat
03:30
that has been in a mechanical quantum superposition.
73
195000
3000
yang telah berada di superposisi kuantum mekanik.
03:33
So what we're looking at here
74
198000
2000
Jadi yang kita lihat di sini
03:35
is a tiny computer chip.
75
200000
2000
adalah chip komputer yang kecil.
03:37
And you can sort of see this green dot right in the middle.
76
202000
3000
Dan Anda dapat melihat titik hijau tepat di bagian tengah.
03:40
And that's this piece of metal I'm going to be talking about in a minute.
77
205000
3000
Dan itu adalah sepotong logam yang akan saya bicarakan sebentar lagi.
03:43
This is a photograph of the object.
78
208000
2000
Ini adalah foto dari obyek tersebut.
03:45
And here I'll zoom in a little bit. We're looking right there in the center.
79
210000
3000
Dan di sini saya akan zoom-in sedikit. Kita melihatnya di bagian tengah.
03:48
And then here's a really, really big close-up of the little piece of metal.
80
213000
3000
Dan ini adalah close-up yang sangat besar untuk sepotong logam yang kecil.
03:51
So what we're looking at is a little chunk of metal,
81
216000
2000
Jadi apa yang kita lihat adalah sedikit gumpalan logam,
03:53
and it's shaped like a diving board, and it's sticking out over a ledge.
82
218000
3000
dan bentuknya seperti papan menyelam, dan mencuat di atas langkan.
03:56
And so I made this thing
83
221000
2000
Jadi saya membuat barang ini
03:58
in nearly the same way as you make a computer chip.
84
223000
2000
dengan cara yang hampir sama dengan pembuatan chip komputer.
04:00
I went into a clean room with a fresh silicon wafer,
85
225000
3000
Saya pergi ke ruangan bersih dengan wafer silikon segar,
04:03
and then I just cranked away at all the big machines for about 100 hours.
86
228000
3000
dan saya menghidupkan mesin-mesin besar selama sekitar 100 jam.
04:06
For the last stuff, I had to build my own machine --
87
231000
2000
Untuk bagian terakhir, saya harus membuat mesin saya sendiri --
04:08
to make this swimming pool-shaped hole
88
233000
3000
untuk membuat lubang berbentuk kolam renang ini
04:11
underneath the device.
89
236000
2000
di bagian bawah alat ini.
04:13
This device has the ability
90
238000
2000
Alat ini memiliki kemampuan
04:15
to be in a quantum superposition,
91
240000
2000
untuk berada di superposisi kuantum,
04:17
but it needs a little help to do it.
92
242000
2000
tetapi ia membutuhkan sedikit bantuan untuk itu.
04:19
Here, let me give you an analogy.
93
244000
2000
Ini, biarkan saya memberi Anda analogi.
04:21
You know how uncomfortable it is to be in a crowded elevator?
94
246000
3000
Anda tahu bagaimana tidak nyamannya berada di lift yang ramai?
04:24
I mean, when I'm in an elevator all alone, I do all sorts of weird things,
95
249000
3000
Maksud saya, jika saya berada di lift sendirian, saya melakukan banyak hal aneh,
04:27
but then other people get on board
96
252000
2000
tetapi lalu orang lain masuk
04:29
and I stop doing those things
97
254000
2000
dan saya berhenti melakukan hal-hal tersebut,
04:31
because I don't want to bother them,
98
256000
2000
karena saya tidak mau menganggu mereka,
04:33
or, frankly, scare them.
99
258000
3000
atau, sejujurnya, menakuti mereka.
04:36
So quantum mechanics says
100
261000
2000
Jadi mekanika kuantum mengatakan
04:38
that inanimate objects feel the same way.
101
263000
3000
bahwa benda mati merasakan hal yang sama.
04:41
The fellow passengers for inanimate objects
102
266000
2000
Sesama penumpang itu adalah benda mati
04:43
are not just people,
103
268000
2000
bukan hanya manusia,
04:45
but it's also the light shining on it
104
270000
2000
tetapi ada juga sinar yang menyinarinya
04:47
and the wind blowing past it and the heat of the room.
105
272000
3000
dan angin yang meniup melewatinya dan panas dari ruangan.
04:50
And so we knew, if we wanted to see
106
275000
2000
Jadi kita tahu, jika kita ingin melihat
04:52
this piece of metal behave quantum mechanically,
107
277000
3000
potongan logam ini berperilaku secara kuantum mekanik,
04:55
we're going to have to kick out all the other passengers.
108
280000
2000
kita akan harus mengeluarkan semua penumpang lain.
04:57
And so that's what we did.
109
282000
2000
Jadi itulah yang kita lakukan.
04:59
We turned off the lights,
110
284000
2000
Kita mematikan lampu,
05:01
and then we put it in a vacuum and sucked out all the air,
111
286000
2000
dan kita menempatkannya di vakum dan menyedot udara keluar,
05:03
and then we cooled it down
112
288000
2000
lalu kita dinginkan
05:05
to just a fraction of a degree above absolute zero.
113
290000
2000
sehingga menjadi hanya sedikit di atas nol mutlak
05:07
Now, all alone in the elevator,
114
292000
2000
Sekarang, sendirian di lift,
05:09
the little chunk of metal is free to act however it wanted.
115
294000
2000
potongan kecil logam ini bebas untuk melakukan apa saja.
05:11
And so we measured its motion.
116
296000
2000
Jadi kita ukur gerakannya.
05:13
We found it was moving in really weird ways.
117
298000
2000
Kita temukan ia bergerak dengan cara yang aneh.
05:15
Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,
118
300000
3000
Bukannya tidak bergerak, ia bergetar.
05:18
and the way it was vibrating was breathing something like this --
119
303000
3000
Dan caranya bergetar adalah dengan bernapas sesuatu seperti ini --
05:21
like expanding and contracting bellows.
120
306000
2000
seperti puputan membesar dan mengecil.
05:23
And by giving it a gentle nudge,
121
308000
2000
Dengan menyentuhnya dengan lembut,
05:25
we were able to make it both vibrate
122
310000
2000
kita dapat membuat keduanya bergetar
05:27
and not vibrate
123
312000
2000
dan tidak bergetar
05:29
at the same time --
124
314000
2000
pada saat yang sama --
05:31
something that's only allowed with quantum mechanics.
125
316000
3000
sesuatu yang hanya diperbolehkan dengan mekanika kuantum.
05:34
So what I'm telling you here is something truly fantastic.
126
319000
3000
Jadi apa yang saya katakan adalah ada sesuatu yang sangat fantastis.
05:37
What does it mean for one thing
127
322000
2000
Apakah artinya ini untuk suatu benda
05:39
to be both vibrating and not vibrating
128
324000
2000
untuk keduanya bergerak dan tidak bergerak
05:41
at the same time?
129
326000
2000
pada saat bersamaan?
05:43
So let's think about the atoms.
130
328000
2000
Mari kita pikirkan atom.
05:45
So in one case:
131
330000
2000
Jadi satu contoh:
05:47
all the trillions of atoms that make up that chunk of metal
132
332000
3000
semua trilyunan atom yang membentuk sepotong logam tersebut
05:50
are sitting still
133
335000
2000
semua diam
05:52
and at the same time those same atoms
134
337000
2000
dan pada saat yang bersamaan, atom-atom tersebut
05:54
are moving up and down.
135
339000
2000
juga naik turun.
05:56
Now it's only at precise times when they align.
136
341000
3000
Sekarang hanyalah pada saat yang tepat ketika mereka sejajar.
05:59
The rest of the time they're delocalized.
137
344000
2000
Pada waktu yang lainnya, mereka terdelokalisasi.
06:01
That means that every atom
138
346000
2000
Artinya adalah setiap atom
06:03
is in two different places at the same time,
139
348000
2000
berada di dua tempat yang berbeda pada satu waktu,
06:05
which in turn means the entire chunk of metal
140
350000
3000
yang pada akhirnya berarti seluruh potongan logam
06:08
is in two different places.
141
353000
2000
berada di dua tempat berbeda.
06:10
I think this is really cool.
142
355000
2000
Saya pikir ini sangat keren.
06:12
(Laughter)
143
357000
2000
(Tertawa)
06:14
Really.
144
359000
2000
Benar.
06:16
(Applause)
145
361000
3000
(Tepuk tangan)
06:19
It was worth locking myself in a clean room to do this for all those years
146
364000
5000
Tidak sia-sia mengunci diri saya sendiri di kamar bersih untuk melakukan ini selama bertahun-tahun.
06:24
because, check this out,
147
369000
2000
Karena, lihatlah ini,
06:26
the difference in scale
148
371000
2000
perbedaan di skala
06:28
between a single atom and that chunk of metal
149
373000
2000
antara satuan atom dan potongan logam tersebut
06:30
is about the same as the difference
150
375000
2000
sama dengan perbedaan
06:32
between that chunk of metal and you.
151
377000
2000
antara potongan logam itu dan Anda.
06:34
So if a single atom can be in two different places at the same time,
152
379000
3000
Jadi jika atom satuan dapat berada di dua tempat secara bersamaan,
06:37
that chunk of metal can be in two different places,
153
382000
3000
potongan logam itu bisa berada di dua tempat,
06:40
then why not you?
154
385000
2000
mengapa Anda tidak bisa?
06:42
I mean, this is just my logical side talking.
155
387000
3000
Maksud saya, ini adalah sisi logis saya berbicara.
06:46
So imagine if you're in multiple places at the same time,
156
391000
4000
Jadi bayangkan jika Anda berada di beberapa tempat secara bersamaan,
06:50
what would that be like?
157
395000
3000
akan seperti apakah?
06:53
How would your consciousness
158
398000
2000
Bagaimana kesadaran Anda
06:55
handle your body being delocalized in space?
159
400000
4000
menangani tubuh Anda yang sedang didelokalisasi dalam ruangan?
06:59
There's one more part to the story.
160
404000
2000
Ada satu lagi bagian dari cerita.
07:01
It's when we warmed it up,
161
406000
2000
Ini adalah ketika kita menghangatkannya,
07:03
and we turned on the lights and looked inside the box,
162
408000
3000
dan kita menyalakan lampu dan melihat ke dalam kotak,
07:06
we saw that the piece metal was still there in one piece.
163
411000
4000
kita lihat potongan logam itu masih di situ dalam satu bagian.
07:10
And so I had to develop this new intuition,
164
415000
3000
Jadi saya harus mengembangkan intuisi baru ini,
07:13
that it seems like all the objects in the elevator
165
418000
3000
yang tampaknya seperti semua benda di lift
07:16
are really just quantum objects
166
421000
2000
adalah obyek kuantum
07:18
just crammed into a tiny space.
167
423000
2000
hanya berdesakan dalam ruang kecil.
07:20
You hear a lot of talk
168
425000
2000
Anda dengar banyak pembicaraan
07:22
about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.
169
427000
3000
tentang bagaimana mekanika kuantum mengatakan bahwa semua tersambung.
07:25
Well, that's not quite right.
170
430000
2000
Nah, itu tidak seluruhnya benar,
07:27
It's more than that; it's deeper.
171
432000
3000
ini lebih dari itu, lebih dalam.
07:30
It's that those connections,
172
435000
2000
Artinya adalah koneksi-koneksi itu,
07:32
your connections to all the things around you,
173
437000
3000
koneksi-koneksi Anda terhadap segala barang di sekitar Anda,
07:35
literally define who you are,
174
440000
3000
menentukan siapa diri Anda.
07:38
and that's the profound weirdness of quantum mechanics.
175
443000
3000
Dan itulah keanehan yang mendalam dari mekanika quantum.
07:41
Thank you.
176
446000
2000
Terima kasih.
07:43
(Applause)
177
448000
2000
(Tepuk tangan)
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