Schrödinger's cat: A thought experiment in quantum mechanics - Chad Orzel

Translator: Rozhan yasin Reviewer: Daban Q. Jaff

Austrian physicist Erwin Schrödinger is one of the founders of quantum mechanics,

فیزیازانی نەمسایی ئێروین شرۆدینگەر یەکێک لە دامەزرێنەرانی میکانیکی کوانتەمی،

but he's most famous for something he never actually did:

بەڵام ئەو بەناوبانگترینە بۆ شتێک کە ئەو هەرگیز نەیکرد:

a thought experiment involving a cat.

تاقیکردنەوەیەکی فیکری کە پشیلەیەکی تێوەگلاوە.

He imagined taking a cat and placing it in a sealed box

ئەو خەیاڵی دەکرد پشیلەیەک ببا و دانانی لە سندوقێکی مۆرکراو

with a device that had a 50% chance of killing the cat in the next hour.

لەگەڵ ئامێرێک کە شانسی 50% ی هەبوو لە کاتی داهاتوودا پشیلەکە بکوژم.

At the end of that hour, he asked, "What is the state of the cat?"

لە کۆتایی ئەو کاتژمێرە، پرسی... "دۆخی پشیلەکە چۆنە؟"

Common sense suggests that the cat is either alive or dead,

هەستی گشتی پێشنیاری ئەوە دەکات کە پشیلەکە یان زیندووە یان مردووە

but Schrödinger pointed out that according to quantum physics,

بەڵام شرۆدینگەر ئاماژەی بەوە کرد کە بەپێی بۆ فیزیای کوانتەمی

at the instant before the box is opened, the cat is equal parts alive and dead,

لە کاتی دەست پێکردنی سندوقەکە پشیلەکە بەشی یەکسانە لە زیندوویی و مردوویی

at the same time.

لە هەمان کاتدا.

It's only when the box is opened that we see a single definite state.

تەنها کاتێکە کە سندوقەکە دەکرێتەوە کە ئێمە یەک دەوڵەتی دیاریکراو دەبینین.

Until then, the cat is a blur of probability,

تا ئەو کاتە پشیلەکە کە لە ئەگەری,

half one thing and half the other.

نیوەی شتێک و نیوەکەی تر.

This seems absurd, which was Schrödinger's point.

ئەمە بێمانایە کە خاڵی شرۆدینگەر بوو.

He found quantum physics so philosophically disturbing,

ئەو فیزیای کوانتەمی دۆزیەوە لە فەلسەفەوە بێزارکەرە

that he abandoned the theory he had helped make

کە واز لە تیۆرییەکە بهێنێت ئەو یارمەتی دا

and turned to writing about biology.

وە ڕووی کردە نووسین دەربارەی بایۆلۆجی.

As absurd as it may seem, though, Schrödinger's cat is very real.

وەک ئەوەی کە بێمانایە پشیلەکەی شرۆدینگەر زۆر ڕاستە

In fact, it's essential.

لەڕاستیدا، ئەوە گرنگە.

If it weren't possible for quantum objects to be in two states at once,

ئەگەر بۆ شتە کوانتەمییەکان نەگونجاو بێت کە لە دوو دەوڵەتدا بن

the computer you're using to watch this couldn't exist.

ئەو کۆمپیوتەرەی کە بەکاری دەهێنیت بۆ سەیرکردنی ئەمەنەیتوانی هەبێت.

The quantum phenomenon of superposition

دیاردەی کوانتەمی سوپەرپۆست

is a consequence of the dual particle and wave nature of everything.

ئەنجامی دووانە تەونی و سروشتی شەپۆل لە هەموو شتێک.

In order for an object to have a wavelength,

بۆ ئەوەی ئامانجێک هەبێت درێژی شەپۆل,

it must extend over some region of space,

دەبێت بۆ هەندێک شوێن درێژ بکرێتەوە.

which means it occupies many positions at the same time.

واتە زۆر شوێن داگیر دەکات لە هەمان کاتدا.

The wavelength of an object limited to a small region of space

درێژی شەپۆلی ئۆبجێکتێکی سنووردار بۆ ناوچەی بچوکی بۆشایی

can't be perfectly defined, though.

بە تەواوی پێناسە ناکرێت.

So it exists in many different wavelengths at the same time.

کەواتە لە چەندین درێژی شەپۆلی جیاوازدا ھەیە لە هەمان کاتدا.

We don't see these wave properties for everyday objects

ئێمە ئەو تایبەتمەندییە شەپۆلانە نابینین بۆ شتە ڕۆژانەکان

because the wavelength decreases as the momentum increases.

چونکە درێژی شەپۆلەکان کەم دەبێت لەگەڵ زیادبوونی تەوژمەکە.

And a cat is relatively big and heavy.

پشیلەش تا ڕادەیەک گەورە و سەنگینە .

If we took a single atom and blew it up to the size of the Solar System,

ئەگەر گەر تاکە گەردیلەیەکمان برد و بتەقینە تا قەبارەی کۆمەڵەی خۆر،

the wavelength of a cat running from a physicist

درێژی شەپۆلی پشیلەیەک ڕاکردن لە فیزیازان

would be as small as an atom within that Solar System.

بچووک دەبێت وەک ئەتۆمێک لە ناو ئەو کۆمەڵەی خۆرە.

That's far too small to detect, so we'll never see wave behavior from a cat.

زۆر بچووکە بۆ ئەوەی بیدۆزیەوە، بۆیە ھەرگیز هەڵسوکەوتی شەپۆل لە پشیلەیەک نابینم.

A tiny particle, like an electron, though,

بەڵام، تۆوێکی بچووک، وەک ئەلکترۆن،

can show dramatic evidence of its dual nature.

دەتوانێت بەڵگەی دراماتیکی نیشان دەدات لە سروشتی دووانەیی خۆی.

If we shoot electrons one at a time at a set of two narrow slits cut in a barrier,

یەک جار لە یەک کاتدا ئەلیکترۆنەکە بتەقێین دوو پارچە باریک لە بەربەستێک دابڕدرا

each electron on the far side is detected at a single place at a specific instant,

هەر ئەلیکترۆنەکە لە لایەکی دوورەوە دۆزرایەوە لە شوێنێکی دیاریکراو

like a particle.

وەک تەنە.

But if you repeat this experiment many times,

ئەگەر دووبارە بکەیتەوە تاقیمان کردووەتەوە،

keeping track of all the individual detections,

پاراستنی هەموو دۆزینەوەی تاک،

you'll see them trace out a pattern that's characteristic of wave behavior:

تۆ ئەوان دەبینیت کە لە شێوەی تایبەتمەندی هەڵسوکەوتی شەپۆل:

a set of stripes - regions with many electrons

کۆمەڵێک هێڵی - هەرێم لەگەڵ زۆرێک ئەلکترۆنەکان

separated by regions where there are none at all.

جیاکراونەتەوە بە هەرێمەکان کە هیچ شتێک نییە.

Block one of the slits and the stripes go away.

یەکێک لە دریچەکان بلۆک بکە وە هێڵەکان دەدوورنەوە.

This shows that the pattern is a result of each electron going through both slits

دەریدەخات کە ئەو شێوەیە لە ئەنجامی ئەلیکترۆنەکە بە هەردوو درەوشەکان دەڕوات

at the same time.

لە ھەمان کاتدا.

A single electron isn't choosing to go left or right

تاکە ئەلیکترۆنێک هەڵبژاردن ناکات بۆ بڕۆی بۆ لای چەپ یان ڕاست

but left and right simultaneously.

بەڵام چەپ و ڕاست لە یەک کاتدا.

This superposition of states also leads to modern technology.

ئەم پێگەیەی دەوڵەتەکان هەروەها سەرکردایەتی دەکت بۆ تەکنەلۆژیای سەردەم

An electron near the nucleus of an atom exists in a spread out, wave-like orbit.

ئەلیکترۆنەیەک لە نزیک ناوکەکەی ئەتۆمێک لە سوڕانەوەیەکی بڵاوو شەپۆلدا هەیە

Bring two atoms close together,

دوو گەردیلە لە یەک نزیک کەن،

and the electrons don't need to choose just one atom

وە ئەلکترۆنەکان پێویستیان بەوە نیە تەنها یەک ئەتۆم هەڵبژێرە

but are shared between them.

بەڵام هاوبەشن لە نێوانیاندا.

This is how some chemical bonds form.

بەم شێوەیە هەندێک بۆندەکانی کیمیایی پێک ئەهینن.

An electron in a molecule isn't on just atom A or atom B, but A+ B.

ئەلیکترۆنەیەک لە گەردیلدا لەسەر نییە تەنها ئەتۆم ئەی یان ئەتۆم بی، بەڵام A+ B

As you add more atoms, the electrons spread out more,

کاتێک ئەتۆم زیاتر زیاد دەکەیت ئەلکترۆنەکان زیاتر بڵاوبوونەوە

shared between vast numbers of atoms at the same time.

هاوبەش کراوە لەنێوان ژمارە زۆرەکانی ئەتۆم لە هەمان کاتدا

The electrons in a solid aren't bound to a particular atom

ئەلکترۆنەکان لە ڕەقدا نین بەستراو بە ئەتۆمێکی تایبەتەوە

but shared among all of them, extending over a large range of space.

بەڵام هاوبەش بوون لە نێوان هەموویاندا درێژ دەبێتەوە لەسەر مەودایەکی گەورە.

This gigantic superposition of states

ئەم سوپەرمێنتە زەبەلاحەی ویلایەتەکان

determines the ways electrons move through the material,

ڕێگاکانی جوڵانی ئەلکترۆنەکان دیاری دەکات لە ڕێگەی ماددەوە,

whether it's a conductor or an insulator or a semiconductor.

ئەگەر ئەوە گەیەنەر بێت یان ئەنسۆلاتە یان نیمچە گەیەنەر.

Understanding how electrons are shared among atoms

تێگەیشتن لە هاوبەشی کردنی ئەلکترۆنەکان لە نێوان ئەتۆمەکاندا

allows us to precisely control the properties of semiconductor materials,

ڕێگەمان پێدەدات بە وردی کۆنتڕۆڵی تایبەتمەندی ەکانی ماددە نیمچە گەیەنەرەکان

like silicon.

وەک سلیکۆن.

Combining different semiconductors in the right way

تێکەڵکردنی نیمچە گەیەنەری جیاواز بە ڕێگای ڕاست

allows us to make transistors on a tiny scale,

ڕێگەمان پێدەدات بۆ دروستکردنی وەرگێڕ بە پێوەری بچوک،

millions on a single computer chip.

ملیۆنان لەسەر یەک پارچە کۆمپیوتەر

Those chips and their spread out electrons

ئەو جپسانە و بڵاوبوونەوەی ئەلکترۆنەکان

power the computer you're using to watch this video.

ئەو کۆمپیوتەرەی بەکاری دەهێنیت سەیری ئەم ڤیدیۆیە بکە

An old joke says that the Internet exists to allow the sharing of cat videos.

نوکتەیەکی کۆن دەڵێت کە ئینتەرنێت ھەیە بۆ ڕێگەدان بە هاوبەشکردنی ڤیدیۆکانی پشیلە.

At a very deep level, though, the Internet owes its existance

لە ئاستێکی زۆر قوڵدا، هەرچەندە ئینتەرنێت ەکە بوونی خۆی پێدەوسێ

to an Austrian physicist and his imaginary cat.

بۆ فیزیازانی نەمسایی وە پشیلە خەیاڵییەکەی.