This thought experiment will help you understand quantum mechanics - Matteo Fadel

المترجم: Asmaa Sheikh Warak المدقّق: Hamzeh Koumakli

After a long day working on the local particle accelerator,

بعد قضاء يوم شاق في العمل على مسرّع الجسيمات المحلّي

you and your friends head to the arcade to unwind.

تتوجّه وأصدقاؤك إلى صالة ألعاب الفيديو للاسترخاء.

The lights go out for a second, and when they come back,

تنطفئ الأنوار لوهلة وعندما تعمل الإنارة مجدداً

there before you gleams a foosball table nobody remembers seeing before.

تتوهّج أمامكم طاولة كرة قدم لم يرها أحد من قبل.

Always game, you insert your coins.

تُدخل عملاتك المعدنية في الآلة كسائر الألعاب.

And with a fanfare, Quantum Foosball begins.

وتبدأ اللعبة بإصدار ضجة.

Here are the rules: as with normal foosball,

إليك قواعد اللعبة: كسائر ألعاب كرة قدم الطاولة العادية

the object is to score points

فإن الغاية هي تسجيل الأهداف

by spinning levers with tiny players to sink the ball in your opponent’s goal.

عبر لف القضبان باستخدام لاعبين صغار لإدخال الكرة في مرمى خصمك.

Only instead of a standard ball, you’ll be playing with a giant electron.

ولكن ستلعبون بإلكترون ضخم، بدلاً من كرة عادية.

It behaves like a normal electron in all respects, it’s just much larger.

يمتلك الإلكترون الضخم خواص الإلكترون العادي ولكنه أكبر حجماً بكثير.

Though the rules are simple, gameplay is anything but.

على الرغم من بساطة القواعد إلا أن طريقة اللعب ليست بسيطةً إطلاقاً.

Instead of the familiar laws of Newtonian physics,

فبدلاً من قوانين نيوتن المعروفة في الفيزياء

the movement of the ball is governed by quantum mechanics.

تخضع حركة الكرة لميكانيكا الكم.

To minimize the influence from photons and air molecules,

لتقليل تأثير الفوتونات وجزيئات الهواء

you’ll be playing in a vacuum. In the dark.

ستلعبون في الفراغ، وفي الظلام.

But that’s ok, because you can watch for the flashes of light

ولكن ذلك ليس بمشكلة لأن بإمكانكم الرؤية من ومضات الضوء

given off by collisions between figures and the ball.

المُنبعثة من التصادمات بين الأجسام والكرة.

The goals themselves will flash when the electron

ستومض الأهداف نفسها أيضاً عندما يصطدم الإلكترون فيها

hits their particle detectors.

بأجهزة الكشف عن الجسيمات.

Now you just have to figure out how to get the electron to go where you want.

عليكم الآن معرفة كيفية توجيه الإلكترون كما تريدون.

As soon as it enters play, the electron will never rest.

لن يتوقف الإلكترون مطلقاً بمجرّد بدء اللعبة.

This is a direct consequence of the Heisenberg Uncertainty Principle,

هذه نتيجة مباشرة لمبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ

which says that the better you know where a quantum particle is,

والذي ينص على أنه لا يمكن تحديد سرعة وموضع الجسم

the less you know about its velocity, and vice versa.

بشكل دقيق وفي آنٍ واحد.

Since you know it’s on the field, its velocity is largely uncertain.

بما أنك تعلم أن الإلكترون في ساحة اللعب لذلك فإن تحديد السرعة أمر مستحيل.

The electron will behave more like a wave than a particle,

سيتصرّف الإلكترون على أنه موجة لا جسيم

with its position described by probability distributions that you’ll have to imagine.

وسيتحدّد موقعه حسب التوزيعات الاحتمالية التي سيتعيّن عليك تخيّلها.

These distributions are spread throughout the entire field,

تنتشر هذه التوزيعات في كافة أنحاء الساحة

making it possible to observe a goal at any time and in either side.

مما يسمح بمراقبة الهدف في أي وقت وفي الجانبين.

The way to win is to control and concentrate the distribution

كي تفوز عليك التحكم في التوزيع وتركيزه

over the opposite goal,

على الهدف المعاكس.

giving yourself the highest likelihood of scoring points.

مما يمنحك أعلى احتمالية لتسجيل النقاط.

Your skill as a player will be determined by your ability to predict

تتحدّد مهاراتك باللعب بقدرتك على التنبؤ

where the electron is most likely to be,

بمكان تواجد الإلكترون

then manipulate the probability distribution by spinning the rods

ثم التعامل مع التوزيعات الاحتماليات عبر تدوير القضبان

with just the right amount of strength.

بالقدر المناسب من القوة.

Quantum particles only receive energy in precise amounts, called quanta.

تمتص الجسيمات الكمية كميات محددة من الطاقة تدعى الكمّات.

So spin too hard or too soft,

لذا إن أدرت المقبض بقوة أو برفق زائد

and the electron will stay on its previous course.

فسيبقى الإلكترون في مكانه السابق.

The game board has been carefully constructed to contain the electron,

صُممت اللعبة لتُبقي الإلكترون ضمن ساحة اللعب

but even so, sometimes it’ll quantum tunnel through the walls

ومع ذلك يمكنه أحياناً الانتقال عبر الجدران

without any apparent reason.

بدون أي سبب واضح.

At that point it could be anywhere in the universe,

وبذلك يمكن أن يكون في أي مكان في الكون

so to save you the trouble of tracking it down,

لذا لتوفير عناء تتبع الإلكترون

the game will spit out a new ball.

تُطلق اللعبةُ كرةً جديدة.

The fact that quantum particles behave like waves

إن حقيقة تصرّف الجسيمات الكمومية كالموجات

becomes particularly evident in the presence of obstacles.

تصبح واضحة بوجود الحواجز بشكل خاص.

As the particle travels through the rows of miniature figures,

بينما ينتقل الجسيم عبر صفوف الأشكال المصغرة

complicated interference patterns will develop in the probability distribution,

ستتطوّر أنماط التداخل المعقدة في توزيع الاحتمالات

making it even more difficult to accurately predict its position.

مما يجعل التنبؤ بموضعه بدقة أمراً صعباً للغاية.

And here’s where your advanced physics degree can finally come in handy:

وهنا يمكن لشهادتك المتقدمة في الفيزياء أن تساعدك أخيراً.

you can use the laws of quantum mechanics to your advantage.

يمكنك استخدام قوانين ميكانيكا الكم لصالحك.

The only moments when the electron will behave as a particle,

الحالة الوحيدة التي يتصرف الإلكترونُ فيها كجسيم

rather than a wave, are when it hits something.

وليس كموجة هي عند اصطدامه بجسمٍ ما.

With frequent enough kicks,

بتطبيق عدد معين من الضربات

the particle would have no time to evolve like a wave and, therefore,

لن يكون لدى الجسيم وقت للتطور لموجة

not spread out in space.

وبالتالي لن ينتشر في الفضاء.

So if you can pass it very quickly between two of your miniatures,

فإن استطعت تمريره بسرعة بين لاعبين اثنين من لاعبيك

you can keep it localized.

فسيبقى الإلكترون ضمن ساحة اللعب.

Masters of the game call this the Quantum Zeno Maneuver.

يُطلق محترفو اللعبة على ذلك مناورة زينو الكم.

Now, if you really want to dominate your opponents,

إن أردت التغلّب على خصمك حقاً

there’s one more thing you can try, but it’s pretty tricky.

يمكنك تجربة أمر آخر ولكنه صعب جداً.

One of the distinctive features of the quantum world

إحدى السمات المميزة للعالم الكمي

is the possibility of state superpositions,

هي إمكانية تراكب الحالة

where particles’ positions or velocities

حيث يمكن أن تكون مواضع الجسيمات أو سرعاتها

can be simultaneously in two or more different states.

في حالتين مختلفتين أو أكثر وفي آنٍ واحد.

If you can put the electron into a superposition

إن استطعت وضع الإلكترون في تراكب

of being simultaneously kicked and not kicked,

ما بين حالتيّ الركل وعدم الركل

it’ll be almost impossible for your opponents to figure out

فسيكون من المستحيل لخصومك تقريبأً

where and how to strike.

معرفة مكان الضربة وكيفية تنفيذها.

It’s said that Erwin Schrödinger,

يُقال أن إروين شرودنجر

the greatest Quantum Foosball champion of all time,

-وهو أعظم بطل في كرة قدم الطاولة الكمية على مر العصور-

is the only player to have mastered this technique.

هو اللاعب الوحيد المُتقن لهذه التقنية.

But maybe you can be the second:

لكن ربما يمكنك أن تكون الثاني:

Just figure out a way to simultaneously turn and not turn your rods.

عليك فقط اكتشاف طريقة للف وعدم لف القضبان في نفس الوقت.