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

Translator: Black Note Reviewer: sadegh vn

After a long day working on the local particle accelerator,

بعد از یک روزطولانی کار کردن در شتاب دهنده ذرات محلی،

you and your friends head to the arcade to unwind.

شما و دوستانتان برای استراحت کردن به سمت آرکید می‌روید.

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

چراغ‌ها برای یک ثانیه خاموش می‌شوند، و هنگامی که دوباره روشن می‌شوند،

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

شما مقابلتان یک میز فوتبال دستی می‌بینید که هیچکس به یاد نمی‌آورد آن را دیده باشد.

Always game, you insert your coins.

شما که همیشه پایه هستید، سکه‌ها را وارد دستگاه می‌کنید.

And with a fanfare, Quantum Foosball begins.

و با هیاهوی، فوتبال دستی کوانتومی شروع می‌شود.

Here are the rules: as with normal foosball,

قوانین چنین می‌باشند : مثل فوتبال دستی معمولی،

the object is to score points

هدف کسب امتیاز می‌باشد

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

که با چرخاندن دسته‌ها با بازیکن‌های ریز و وارد کردن توپ به دروازه حریفتان می‌انجامد.

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

فقط بجای بازی کردن با یک توپ استاندارد، شما با یک الکترون بزرگ بازی خواهید کرد.

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

از تمامی جهات دقیقا مانند یک الکترون رفتار می‌کند، فقط خیلی بزرگ‌تر است.

Though the rules are simple, gameplay is anything but.

اگرچه قوانین ساده هستند، اما نحوه بازی اصلا هم آسان نیست.

بجای قوانین آشنای فیزیک نیوتنی،

Instead of the familiar laws of Newtonian physics,

the movement of the ball is governed by quantum mechanics.

حرکت توپ توسط مکانیک کوانتومی کنترل می‌شود.

To minimize the influence from photons and air molecules,

برای اینکه تاثیر فوتون‌ها و مولکول‌های هوا را به کمترین مقدار برسانیم،

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

شما در یک خلا و تاریکی بازی خواهید کرد.

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

ولی مشکلی نیست، چونکه شما می‌تواند جرقه‌های نوری که

given off by collisions between figures and the ball.

توسط برخورد توپ و بازیکن‌ها ایجاد می‌شود را ببینید.

The goals themselves will flash when the electron

خود ‌‌دروازه نیز

زمانی که الکترون به آشکارسازهای ذره آنها بخورد، چشمک خواهد زد.

hits their particle detectors.

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

شما فقط باید پیدا کنید چگونه الکترون را به جایی که می‌خواهید ببرید، برسانید.

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

زمانی الکترون وارد بازی شود، هیچگاه نخواهد ایستاد.

This is a direct consequence of the Heisenberg Uncertainty Principle,

این نتیجه‌ی مستقیم اصل عدم قطعیت هایزنبرگ می‌باشد،

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

که می‌گوید هر چقدر دقیق‌تر بدانید یک ذره کوانتومی کجاست،

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

با دقت کمتری سرعت آن را خواهید دانست، و برعکس.

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

چونکه شما می‌دانید در زمین بازی است، سرعت آن تا حد زیادی نامشخص است.

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

الکترون بیشتر مانند یک موج رفتار خواهد کرد تا یک ذره،

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

که موقعیت آن توسط توزیع های احتمالی که باید تصور کنید توضیح داده شده است.

These distributions are spread throughout the entire field,

این توزیع‌ها در کل زمین بازی پخش شده‌اند،

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

که امکان مشاهده یک دروازه را در هر زمان و در هر طرف ممکن می سازد.

The way to win is to control and concentrate the distribution

تنها روش برنده شدن کنترل و متمرکز کردن توزیع‌ها

over the opposite goal,

به سمت دروازه مقابل می‌باشد،

giving yourself the highest likelihood of scoring points.

که به شما بیشترین احتمال کسب امتیاز را می‌دهد.

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

مهارت شما به عنوان یک بازیکن با توانایی شما در پیش‌بینی

where the electron is most likely to be,

مکان احتمالی الکترون، تعیین خواهد شد،

then manipulate the probability distribution by spinning the rods

سپس توزیع احتمال را با چرخاندن میله‌ها

with just the right amount of strength.

با قدرت مناسب دستکاری کنید.

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

ذرات کوانتومی فقط به مقادیر مشخصی انرژی دریافت می‌کنند که کوانتا نامیده می‌شود.

So spin too hard or too soft,

پس اگر بیش از حد سفت یا نام بچرخانید،

and the electron will stay on its previous course.

و الکترون در مسیر قبلی خود به حرکت ادامه خواهد داد.

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

صفحه بازی به دقت ساخته شده است تا الکترون را در خود محفوظ کند،

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

ولی همچنان، گاهی الکترون

بدون هیچ گونه دلیلی، از میان دیوارها تونل کوانتومی خواهد زد.

without any apparent reason.

At that point it could be anywhere in the universe,

در آن زمان، الکترون می‌تواند در هرجایی از جهان باشد،

so to save you the trouble of tracking it down,

بنابراین برای نجات شما از دردسر ردیابی آن،

the game will spit out a new ball.

بازی یک توپ جدیدی تولید خواهد کرد.

The fact that quantum particles behave like waves

این واقعیت که ذرات کوانتومی رفتار موج‌مانند دارند

becomes particularly evident in the presence of obstacles.

به‌ويژه در حضور موانع آشکار می‌شود.

As the particle travels through the rows of miniature figures,

همانطور که ذره از میان ردیف‌های بازیکن‌های مینیاتوری حرکت می‌کند،

complicated interference patterns will develop in the probability distribution,

الگوهای تداخلی پیچیده‌ای در تابع احتمالی شکل خواهد گرفت،

making it even more difficult to accurately predict its position.

که پیش‌بینی مکان دقیق الکترون را سخت‌تر می‌کند.

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

و اینجاست که مدرک فیزیک پیشرفته شما در نهایت می‌تواند مفید باشد :

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

شما می‌توانید از قوانین مکانیک کوانتومی به نفع خود استفاده کنید.

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

تنها مواقعی که الکترون مانند یک ذره رفتار خواهد کرد،

rather than a wave, are when it hits something.

به جای یک موج، مواقعی است که به چیزی بر بخورد.

With frequent enough kicks,

با شوت‌های مکرر کافی،

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

ذره وقت نخواهد داشت مانند یک موج تکامل پیدا کند، بنابرین،

not spread out in space.

نمی‌تواند در فضا پخش شود.

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

پس اگر شما بتوانید آن بسیار سریع بین دو بازیکن خود رد کنید،

you can keep it localized.

می‌توانید آن را ثابت نگه دارید.

Masters of the game call this the Quantum Zeno Maneuver.

استادان این بازی این حرکت را مانور زنو کوانتومی می‌نامند.

Now, if you really want to dominate your opponents,

حالا، اگر واقعا بخواهید بر رقیبانتان پیروز شوید،

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

یک چیز دیگر وجود دارد که می توانید امتحان کنید، اما بسیار سخت است.

One of the distinctive features of the quantum world

یکی از ویژگی‌های متمایز دنیای کوانتومی

is the possibility of state superpositions,

احتمال برهم‌نهی حالات می‌باشد.

where particles’ positions or velocities

به طوری که مکان و سرعت ذرات

can be simultaneously in two or more different states.

می‌تواند همزمان در دو یا بیشتر حالت متفاوت باشد.

If you can put the electron into a superposition

اگر شما بتوانید الکترون را به یک برهم‌نهی

of being simultaneously kicked and not kicked,

شوت شدن و نشدن وارد کنید،

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

برای رقیبان شما فهمیدن اینکه

where and how to strike.

کجا و کی حمله کنند، تقریبا غیرممکن خواهد بود.

It’s said that Erwin Schrödinger,

گفته می‌شود که اروین شرودینگر،

بزرگترین قهرمان فوتبال دستی کوانتومی تمام دوران،

the greatest Quantum Foosball champion of all time,

is the only player to have mastered this technique.

تنها بازیکنی هست که در این تکنیک استاد شده است.

But maybe you can be the second:

ولی شاید شما بتوانید دومی بشوید :

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

فقط راهی برای هم چرخاندن و هم نچرخاندن میله‌هایتان پیدا کنید.