TED2011
Aaron O'Connell: Making sense of a visible quantum object
Aaron O'Connell: Görünür bir kuantum cismi yapmabilme hissi
Filmed:
Readability: 3.2
1,482,555 views
Fizikçiler, insan ölçekli nesnelerden tamamen farklı olan, atom-altı parçacıkları incelemek için kuantum mekaniğinin tuhaf kurallarını kullanırlar. Aaron O'Connell yaptığı büyük buluş ile bu perdeyi biraz daha araladı ve çıplak gözle görülebilecek, aynı anda iki yerde de bulunabilen bir cisim yaptı. Konuşmasında bu sonuç üzerinden ilginç bir yol öneriyor.
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
Bu beynin temsili bir gösterimi.
00:18
and your brain can be broken into two parts.
1
3000
3000
Ve beyninizi iki bölüme ayırabiliriz.
00:21
There's the left half, which is the logical side,
2
6000
2000
Mantıkla ilgili olan sol tarafı,
00:23
and then the right half,
3
8000
2000
ve sezgiyle ilgili olan
00:25
which is the intuitive.
4
10000
2000
sağ tarafı.
00:27
And so if we had a scale to measure the aptitude of each hemisphere,
5
12000
3000
Ve her lobun sahip olduğu yeteneği ölçmek için bir ölçeklendirme yaparsak,
00:30
then we can plot our brain.
6
15000
2000
beynimizin bir grafiğini çizebiliriz.
00:32
And for example, this would be somebody who's completely logical.
7
17000
3000
Örneğin, bu tamamen mantığına güvenen birisi olacaktır.
00:35
This would be someone who's entirely intuitive.
8
20000
3000
Buda tamamen sezgilerine güvenen birisi olacaktır.
00:39
So where would you put your brain on this scale?
9
24000
3000
Peki bu ölçekte beyninizi siz nereye koymak istiyorsunuz?
00:42
Some of us may have opted for one of these extremes,
10
27000
3000
Bazılarımız için bu aşırı bir yorum olabilir
00:45
but I think for most people in the audience,
11
30000
2000
fakat çoğu seyirci için böyle olduğunu düşünüyorum,
00:47
your brain is something like this --
12
32000
2000
beyniniz böyle bir şeye benziyor --
00:49
with a high aptitude in both hemispheres at the same time.
13
34000
3000
aynı anda her iki lobda da yüksek bir yetenek mevcut.
00:52
It's not like they're mutually exclusive or anything.
14
37000
2000
Loblar birbirin dışlayan yada destekleyen bir şekilde çalışmazlar.
00:54
You can be logical and intuitive.
15
39000
2000
Mantıklı ve sezgisel olabilirsiniz.
00:56
And so I consider myself one of these people,
16
41000
3000
Sonra kendimi, mantığı çok iyi olan
00:59
along with most of the other experimental quantum physicists,
17
44000
3000
ve bu karmaşık fikirleri iyi bir şekilde bir araya getirebilen
01:02
who need a good deal of logic
18
47000
2000
diğer deneysel kuantum
01:04
to string together these complex ideas.
19
49000
2000
fizikçilerden birisi olarak düşündüm.
01:06
But at the same time, we need a good deal of intuition
20
51000
3000
Ama aynı zamanda, deneyin çalışması için
01:09
to actually make the experiments work.
21
54000
2000
iyi bir sezgiyede ihtiyacımız var.
01:11
How do we develop this intuition? Well we like to play with stuff.
22
56000
3000
Bu sezgiyi nasıl geliştirebiliriz? Bir şeyler ile oynamayı severiz.
01:14
So we go out and play with it, and then we see how it acts,
23
59000
3000
Bu yüzden onunla iyice oynarız sonra onun nasıl davrandığına bakarız.
01:17
and then we develop our intuition from there.
24
62000
3000
Böylelikle sezgimiz gelişir.
01:20
And really you do the same thing.
25
65000
2000
Gerçekten aynı şeyi yaparsınız.
01:22
So some intuition
26
67000
2000
Ve bunca yıldır
01:24
that you may have developed over the years
27
69000
2000
geliştirdiğiniz biraz sezgi herhangi bir şeyin
01:26
is that one thing is only in one place at a time.
28
71000
4000
belli bir zamanda belli bir yerde olacağıdır.
01:30
I mean, it can sound weird to think about
29
75000
3000
Anlatmaya çalıştığım, bir şeyin aynı anda
01:33
one thing being in two different places at the same time,
30
78000
4000
iki farklı yerde olacağını düşünmek kulağa saçma gelebilir
01:37
but you weren't born with this notion, you developed it.
31
82000
3000
fakat bu kavramı siz geliştirdiniz, böyle doğmadınız.
01:40
And I remember watching a kid playing on a car stop.
32
85000
3000
Araba engeli üstünde tepelenen bir çocuk izlediğimi hatırlıyorum.
01:43
He was just a toddler and he wasn't very good at it, and he kept falling over.
33
88000
3000
Daha bir bebekti ve bu konuda iyi değildi, üzerinden düşüp duruyordu.
01:46
But I bet playing with this car stop taught him a really valuable lesson,
34
91000
3000
Ama iddaya girerimki, o engel ile oynamak ona gerçekten önemli bir ders verdi,
01:49
and that's that large things don't let you get right past them,
35
94000
4000
büyük şeylerin ona rahatça geçiş izini vermeyeceği ve
01:53
and that they stay in one place.
36
98000
3000
yerinde bir bütün olarak kalacağı.
01:56
And so this is a great conceptual model to have of the world,
37
101000
3000
Bu dünya için büyük bir kavramsal model,
01:59
unless you're a particle physicist.
38
104000
2000
tabii eğer bir parçacık fizikçisi değilseniz.
02:01
It'd be a terrible model for a particle physicist,
39
106000
2000
Bu bir parçacık fizikçisi için korkunç bir model,
02:03
because they don't play with car stops,
40
108000
2000
çünkü onlar garip küçük parçacıklar ile oynuyorlar,
02:05
they play with these little weird particles.
41
110000
3000
araba engelleri ile oynamıyorlar.
02:08
And when they play with their particles,
42
113000
2000
Ve parçacıklar ile oynarken,
02:10
they find they do all sorts of really weird things --
43
115000
2000
gerçekten her türlü tuhaf şeyleri buluyorlar --
02:12
like they can fly right through walls,
44
117000
3000
duvarların içinden geçebilen
02:15
or they can be in two different places at the same time.
45
120000
4000
ya da aynı anda iki farklı yerde olabilen şeyleri.
02:19
And so they wrote down all these observations,
46
124000
3000
Sonra tüm bu gözlemleri alt alta yazdıkları zaman
02:22
and they called it the theory of quantum mechanics.
47
127000
4000
ona kuantum mekaniği teorisi diyorlar.
02:26
And so that's where physics was at a few years ago;
48
131000
3000
Birkaç yıl önce fiziğin bulunduğu yer buydu;
02:29
you needed quantum mechanics
49
134000
2000
küçük, minik parçacıkları tanımlamak için
02:31
to describe little, tiny particles.
50
136000
2000
kuantum mekaniğine ihtiyacınız vardı.
02:33
But you didn't need it
51
138000
2000
Ama çevremizdeki büyük,
02:35
to describe the large, everyday objects around us.
52
140000
4000
gündelik cisimleri tanımlamak için gerek değildi.
02:39
This didn't really sit well with my intuition,
53
144000
3000
Bu gerçekten benim sezgim ile bağdaşmadı,
02:42
and maybe it's just because I don't play with particles very often.
54
147000
3000
belki de çok sık parçacıklar ile oynamadığımdandır.
02:45
Well, I play with them sometimes,
55
150000
2000
Bazen oynuyorum tabii
02:47
but not very often.
56
152000
2000
ama çok sık değil.
02:49
And I've never seen them.
57
154000
2000
Ve ben onları hiç görmedim.
02:51
I mean, nobody's ever seen a particle.
58
156000
3000
Şimdiye kadar hiç kimse bir parçacık görmedi.
02:54
But it didn't sit well with my logical side either.
59
159000
3000
Ama buda mantıklı tarafım ile bağdaşmadı.
02:57
Because if everything is made up of little particles
60
162000
3000
Çünkü eğer her şey küçük parçacıklardan oluşuyorsa
03:00
and all the little particles
61
165000
2000
ve tüm küçük parçacıklar için
03:02
follow quantum mechanics,
62
167000
2000
kuantum mekaniği geçerliyse,
03:04
then shouldn't everything just follow quantum mechanics?
63
169000
3000
o zaman neden herşey içinde kuantum mekaniği geçerli olmasın?
03:09
I don't see any reason why it shouldn't.
64
174000
3000
Ben olmaması için bir sebep göremiyorum.
03:12
And so I'd feel a lot better about the whole thing
65
177000
2000
Ve eğer bir şekilde kuantum mekaniğinin geçerli olduğu
03:14
if we could somehow show
66
179000
2000
gündelik hayatımız ile ilgili
03:16
that an everyday object
67
181000
2000
bir cisim yaparsak,
03:18
also follows quantum mechanics.
68
183000
2000
kendimi daha iyi hissedecektim.
03:20
So a few years ago, I set off to do just that.
69
185000
3000
Bu nedenle birkaç yıl önce, sadece bunu yapmak için yola çıktım.
03:23
So I made one.
70
188000
3000
Ve bir tane yaptım.
03:26
This is the first object
71
191000
2000
Bu gördüğünüz
03:28
that you can see
72
193000
2000
mekanik kuantum
03:30
that has been in a mechanical quantum superposition.
73
195000
3000
süperpozisyonunun geçerli olduğu ilk cisimdir.
03:33
So what we're looking at here
74
198000
2000
Burada baktığımız şey
03:35
is a tiny computer chip.
75
200000
2000
küçük bir bilgisayar çipi.
03:37
And you can sort of see this green dot right in the middle.
76
202000
3000
Ortasındaki bu yeşil noktaya bakabilirsiniz.
03:40
And that's this piece of metal I'm going to be talking about in a minute.
77
205000
3000
Önümüzdeki dakikalar boyunca bu metal parçasından bahsedeceğim.
03:43
This is a photograph of the object.
78
208000
2000
Bu cismin bir fotoğrafı.
03:45
And here I'll zoom in a little bit. We're looking right there in the center.
79
210000
3000
Biraz yakınlaştıracağım, merkezine doğru bakalım.
03:48
And then here's a really, really big close-up of the little piece of metal.
80
213000
3000
Ve burada gerçekten bu küçük metal parçasını çok çok yakından göreceğiz.
03:51
So what we're looking at is a little chunk of metal,
81
216000
2000
Şimdi bu küçük metal parçasında neye bakıyoruz?
03:53
and it's shaped like a diving board, and it's sticking out over a ledge.
82
218000
3000
üzerinden çıkıntı gibi uzanan bir tramplene benziyor.
03:56
And so I made this thing
83
221000
2000
Bunu neredeyse
03:58
in nearly the same way as you make a computer chip.
84
223000
2000
bir bilgisayar çipinin yapıldığı şekilde yaptım.
04:00
I went into a clean room with a fresh silicon wafer,
85
225000
3000
Yeni bir silikon devre levhası ile temiz bir odaya girdim
04:03
and then I just cranked away at all the big machines for about 100 hours.
86
228000
3000
ve yaklaşık 100 saat boyunca bütün büyük makinelerde olduğu gibi krank'a bağladım.
04:06
For the last stuff, I had to build my own machine --
87
231000
2000
Son aşamada, cihaz altına havuz şeklinde bir
04:08
to make this swimming pool-shaped hole
88
233000
3000
delik açmak için kendi makinemi
04:11
underneath the device.
89
236000
2000
yapmak zorunda kaldım.
04:13
This device has the ability
90
238000
2000
Bu cihaz bir kuantum süperpozisyonu
04:15
to be in a quantum superposition,
91
240000
2000
oluşturmak için yeterli fakat yinede
04:17
but it needs a little help to do it.
92
242000
2000
biraz yardıma ihtiyacı var.
04:19
Here, let me give you an analogy.
93
244000
2000
Buna benzeyen bir örnek vereğim.
04:21
You know how uncomfortable it is to be in a crowded elevator?
94
246000
3000
Bilirsiniz kalabalık bir asansör ne kadar rahatsız edicidir.
04:24
I mean, when I'm in an elevator all alone, I do all sorts of weird things,
95
249000
3000
Asansörde tek başıma olduğum zaman her türlü garip hareketi yapabilirim
04:27
but then other people get on board
96
252000
2000
ama asansöre başka insanlar bindiği zaman
04:29
and I stop doing those things
97
254000
2000
bu garip şeyleri yapmayı bırakırım,
04:31
because I don't want to bother them,
98
256000
2000
çünkü o kişileri rahatsız etmek istemem ya da açıkçası
04:33
or, frankly, scare them.
99
258000
3000
onları korkutmak istemem.
04:36
So quantum mechanics says
100
261000
2000
Burada kuantum mekaniği
04:38
that inanimate objects feel the same way.
101
263000
3000
cansız nesneler içinde aynı şekiyi öngörüyor.
04:41
The fellow passengers for inanimate objects
102
266000
2000
Cansız nesneler için misafirler sadece insanlar değil,
04:43
are not just people,
103
268000
2000
aynı zamanda
04:45
but it's also the light shining on it
104
270000
2000
üzerinde parlayan ışık,
04:47
and the wind blowing past it and the heat of the room.
105
272000
3000
esen rüzgar ve odanın ısısı.
04:50
And so we knew, if we wanted to see
106
275000
2000
Ve biz biliyoruz ki eğer bu metal parçasını
04:52
this piece of metal behave quantum mechanically,
107
277000
3000
kuantum mekaniğine göre hareket ederken görmek istiyorsak,
04:55
we're going to have to kick out all the other passengers.
108
280000
2000
misafirlerin hepsini kovmak zorundayız.
04:57
And so that's what we did.
109
282000
2000
Bizim yaptığımızda bu.
04:59
We turned off the lights,
110
284000
2000
Işıkları kapattık,
05:01
and then we put it in a vacuum and sucked out all the air,
111
286000
2000
ve tüm havayı dışarı çıkartarak bir vakumun içine koyduk,
05:03
and then we cooled it down
112
288000
2000
sonra mutlak sıfıra
05:05
to just a fraction of a degree above absolute zero.
113
290000
2000
çok yakın bir dereceye kadar soğuttuk.
05:07
Now, all alone in the elevator,
114
292000
2000
Şimdi asansördeki gibi yapayalnız olarak,
05:09
the little chunk of metal is free to act however it wanted.
115
294000
2000
küçük metal parçası istediği şekilde hareket etmekte serbest.
05:11
And so we measured its motion.
116
296000
2000
Sonra hareketini gözlemliyoruz.
05:13
We found it was moving in really weird ways.
117
298000
2000
Csimi erçekten garip şekillerde hareket ederken bulduk.
05:15
Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,
118
300000
3000
Yerinde kımıldamadan duruyor, titriyordu.
05:18
and the way it was vibrating was breathing something like this --
119
303000
3000
Yaptığı titreşim, sanki nefes almak gibiydi --
05:21
like expanding and contracting bellows.
120
306000
2000
genişliyor ve bağırıyor gibiydi.
05:23
And by giving it a gentle nudge,
121
308000
2000
Ona hafif bir itme kuvveti vererek,
05:25
we were able to make it both vibrate
122
310000
2000
aynı anda hem titreşim yapmasını
05:27
and not vibrate
123
312000
2000
hemde titreşim
05:29
at the same time --
124
314000
2000
yapmamasını sağladık --
05:31
something that's only allowed with quantum mechanics.
125
316000
3000
bu sadece kuantum mekaniğinin izin veridiği bir şeydir.
05:34
So what I'm telling you here is something truly fantastic.
126
319000
3000
Ben burada size gerçekten harika bir şey söylüyorum.
05:37
What does it mean for one thing
127
322000
2000
Peki aynı anda hem titreşmesi
05:39
to be both vibrating and not vibrating
128
324000
2000
hemde titreşmemesi
05:41
at the same time?
129
326000
2000
ne anlama geliyor?
05:43
So let's think about the atoms.
130
328000
2000
Atomlar hakkında düşünelim.
05:45
So in one case:
131
330000
2000
Örneğimizde:
05:47
all the trillions of atoms that make up that chunk of metal
132
332000
3000
küçük metal parçasını oluşturan trilyonlarca atomun
05:50
are sitting still
133
335000
2000
hepsi duruyor
05:52
and at the same time those same atoms
134
337000
2000
ve aynı zamanda bu atomlar
05:54
are moving up and down.
135
339000
2000
yukarı ve aşağı hareket ediyorlar.
05:56
Now it's only at precise times when they align.
136
341000
3000
Sadece bir an için hizalanıyorlar.
05:59
The rest of the time they're delocalized.
137
344000
2000
Geri kalan zamanlarda yerleri belli değil.
06:01
That means that every atom
138
346000
2000
Bu her atom aynı anda
06:03
is in two different places at the same time,
139
348000
2000
iki farklı yerde demektir, buda şu anlama gelir,
06:05
which in turn means the entire chunk of metal
140
350000
3000
küçük metal parçasının hepsi iki farklı
06:08
is in two different places.
141
353000
2000
yerde bulunur.
06:10
I think this is really cool.
142
355000
2000
Bu olayın gerçekten harika olduğunu düşünüyorum.
06:12
(Laughter)
143
357000
2000
(Gülüşmeler)
06:14
Really.
144
359000
2000
Gerçekten.
06:16
(Applause)
145
361000
3000
(Alkışlar)
06:19
It was worth locking myself in a clean room to do this for all those years
146
364000
5000
Tüm bu yıllar boyunca kendimi temiz bir odaya kilitlememe değdi.
06:24
because, check this out,
147
369000
2000
Şuna bakın,
06:26
the difference in scale
148
371000
2000
çünkü tek bir atom ile
06:28
between a single atom and that chunk of metal
149
373000
2000
küçük metal parçası arasındaki mesafe farkı,
06:30
is about the same as the difference
150
375000
2000
metal parçası ile sizin aranızdaki
06:32
between that chunk of metal and you.
151
377000
2000
mesafe farkı neredeyse aynı.
06:34
So if a single atom can be in two different places at the same time,
152
379000
3000
Eğer tek bir atom aynı anda farklı iki yerde bulunabiliyorsa,
06:37
that chunk of metal can be in two different places,
153
382000
3000
bu küçük metal parçasıda iki farklı yerde bulunabilir,
06:40
then why not you?
154
385000
2000
peki ya siz neden bulunmayasınız?
06:42
I mean, this is just my logical side talking.
155
387000
3000
Bu sadece mantıklı tarafımın sesi.
06:46
So imagine if you're in multiple places at the same time,
156
391000
4000
Hayal edin eğer aynı anda birden fazla yerde bulunabilseydiniz,
06:50
what would that be like?
157
395000
3000
bu nasıl bir şey olurdu?
06:53
How would your consciousness
158
398000
2000
Bilinciniz, uzayda yeribelli olmayan
06:55
handle your body being delocalized in space?
159
400000
4000
vücudunuzu nasıl yönetebilirdi?
06:59
There's one more part to the story.
160
404000
2000
Hikayenin bir parçası daha var.
07:01
It's when we warmed it up,
161
406000
2000
Isıtıp, ışıkları açıp,
07:03
and we turned on the lights and looked inside the box,
162
408000
3000
kutunun içine baktığımız zaman metalin hala orada
07:06
we saw that the piece metal was still there in one piece.
163
411000
4000
tek parça halinde olduğunu gördük.
07:10
And so I had to develop this new intuition,
164
415000
3000
Ve bu yüzden bu yeni bir sezgi geliştirmek
07:13
that it seems like all the objects in the elevator
165
418000
3000
zorunda kaldım, asansör içindeki tüm cisimler
07:16
are really just quantum objects
166
421000
2000
gerçekten kuantum cisimleri gibi
07:18
just crammed into a tiny space.
167
423000
2000
küçük bir alana sıkışmış gibi görünüyor.
07:20
You hear a lot of talk
168
425000
2000
Kuantum mekaniğinin
07:22
about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.
169
427000
3000
nasıl herşeyi birbirine bağlı olduğunu anlatan bir çok konuşma duyduğunuz.
07:25
Well, that's not quite right.
170
430000
2000
Eh, bu tam olarak doğru değil;
07:27
It's more than that; it's deeper.
171
432000
3000
bundan daha fazlasını ve derini var.
07:30
It's that those connections,
172
435000
2000
Bu bağlantılar, etrafınızdaki
07:32
your connections to all the things around you,
173
437000
3000
her şey ile olan bağlantılarınız tam anlamıyla
07:35
literally define who you are,
174
440000
3000
sizin kim olduğunuzu tanımlar.
07:38
and that's the profound weirdness of quantum mechanics.
175
443000
3000
Ve buda kuantum mekaniğinin çok mu çok derin garipliğidir.
07:41
Thank you.
176
446000
2000
Teşekkürler.
07:43
(Applause)
177
448000
2000
(Alkışlar)
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