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

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Alsa Saal

After a long day working on the local particle accelerator,

אחרי יום עבודה ארוך על מאיץ החלקיקים המקומי,

you and your friends head to the arcade to unwind.

אתם וחבריכם יוצאים לחנות המשחקים כדי להשתחרר.

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

האורות מהבהבים לשניה, וכשהם חוזרים,

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

לפניכם קורן שולחן כדורגל שאף אחד לא זוכר שראה לפני כן.

Always game, you insert your coins.

מוכנים תמיד למשחק, אתם מכניסים את המטבעות שלכם.

And with a fanfare, Quantum Foosball begins.

ועם שלל צלצולים, משחק הכדורגל השולחני הקוואנטי מתחיל.

Here are the rules: as with normal foosball,

הנה הכללים: כמו עם כדורגל שולחני רגיל,

the object is to score points

המטרה היא לזכות בנקודות

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

על ידי סיבוב ידיות עם שחקנים זעירים כדי להכניס את הכדור לשער של היריב.

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

רק שבמקום כדור רגיל, אתם תשחקו עם אלקטרון עצום.

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

הוא מתנהג כמו אלקטרון נורמלי בכל אופן, הוא פשוט הרבה יותר גדול.

Though the rules are simple, gameplay is anything but.

למרות שהכללים פשוטים, המשחק ממש לא.

Instead of the familiar laws of Newtonian physics,

במקום החוקים הרגילים של הפיזיקה הניוטונית,

the movement of the ball is governed by quantum mechanics.

התנועה של הכדור נשלטת על ידי מכאניקה קוואנטית.

To minimize the influence from photons and air molecules,

כדי להקטין את ההשפעה מפוטונים ומולקולות אויר,

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

אתם תשחקו בואקום. בחושך.

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

אבל זה בסדר, בגלל שאתם יכולים לצפות בהבזקים של אור

given off by collisions between figures and the ball.

שנוצרים בהתנגשויות בין שחקנים לכדור.

The goals themselves will flash when the electron

השערים עצמם יהבהבו כשהאלקטרון

hits their particle detectors.

יפגע בגלאי החלקיקים שלהם.

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

עכשיו אתם רק צריכים להבין איך להזיז את האלקטרון לאן שאתם רוצים.

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

ברגע שהוא נכנס למשחק, האלקטרון לעולם לא ינוח.

This is a direct consequence of the Heisenberg Uncertainty Principle,

זו תוצאה ישירה של עקרון אי הוודאות של הייזנברג,

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

שאומר שככל שאתם יודעים טוב יותר היכן החלקיק הקוואנטי נמצא,

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

אתם יודעים פחות את המהירות שלו, ולהפך.

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

מאחר ואתם יודעים שהוא בשדה, המהירות שלו היא באופן כללי לא וודאית.

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

האלקטרונים יתנהגו יותר כמו גלים מאשר חלקיקים,

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

עם המיקום שלו מתואר על ידי התפלגות הסתברותית שאתם תצטרכו לדמיין.

These distributions are spread throughout the entire field,

ההתפלגויות האלו מתפשטות ברחבי המגרש כולו,

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

מה שמאפשר להבחין בשער בכל זמן בכל צד.

The way to win is to control and concentrate the distribution

הדרך לזכות היא לשלוט ולרכז את ההסתברות

over the opposite goal,

לכיוון השער הנגדי,

giving yourself the highest likelihood of scoring points.

מה שנותן לכם את הסבירות הגבוהה ביותר לזכות בנקודות.

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

היכולות שלכם כשחקנים יקבעו על ידי היכולת שלכם לחזות

where the electron is most likely to be,

היכן האלקטרון כנראה יהיה,

then manipulate the probability distribution by spinning the rods

ואז להשפיע על התפלגות ההסתברות על ידי סיבוב מוטות

with just the right amount of strength.

עם הכמות המתאימה של כוח.

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

חלקיקים קוואנטיים מקבלים אנרגיה רק בכמויות מדוייקות, שנקראות קוונטות.

So spin too hard or too soft,

אז. סובבו חזק מדי או חלש מדי,

and the electron will stay on its previous course.

והאלקטרון ישאר במסלול הקודם שלו.

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

לוח המשחק נבנה בזהירות כדי להכיל את האלקטרון,

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

ועדיין, לפעמים הוא יעבור במנהור קוואנטי דרך הקירות

without any apparent reason.

בלי סיבה נראית לעין.

At that point it could be anywhere in the universe,

בנקודה זו הוא יכול להיות בכל מקום ביקום,

so to save you the trouble of tracking it down,

אז כדי לחסוך מכם את הצרות של לעקוב אחריו,

the game will spit out a new ball.

המשחק ישגר כדור חדש.

The fact that quantum particles behave like waves

העובדה שחלקיקים קוואנטיים מתנהגים כמו גלים

becomes particularly evident in the presence of obstacles.

הופכת לברורה במיוחד בנוכחות של מכשולים.

As the particle travels through the rows of miniature figures,

כשהחלקיק נע דרך שורות של דמויות מיניאטוריות,

complicated interference patterns will develop in the probability distribution,

תבניות התאבכות מורכבות יתפתחו בהתפלגות הסתברותית,

making it even more difficult to accurately predict its position.

מה שיקשה אפילו יותר לחזות בדיוק את המיקום שלו.

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

ופה התואר המתקדם שלכם בפיזיקה יכול לבסוף להועיל:

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

אתם יכולים להשתמש בחוקי מכאניקת הקוואנטית לטובתכם.

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

הרגעים היחידים שבהם האלקטרון יתנהג כמו חלקיק,

rather than a wave, are when it hits something.

במקום כמו גל, הם כשהוא פוגע במשהו.

With frequent enough kicks,

עם פגיעות תכופות מספיק,

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

לחלקיק לא יהיה זמן להתפתח כמו גל, ולכן,

not spread out in space.

הוא לא יתפשט במרחב.

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

אז אם אתם יכולים להעביר אותו ממש מהר בין שתיים מהמיניאטורות שלכם,

you can keep it localized.

אתם יכולים לשמור עליו ממוקד.

Masters of the game call this the Quantum Zeno Maneuver.

מאסטרים של המשחק קוראים לזה מהלך קוואנטום זנו.

Now, if you really want to dominate your opponents,

עכשיו, אם אתם באמת רוצים לשלוט ביריבים שלכם,

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

יש דבר נוסף שאתם יכולים לנסות, אבל זה די טריקי.

One of the distinctive features of the quantum world

אחת התכונות המייחדות של העולם הקוואנטי

is the possibility of state superpositions,

היא האפשרות של סופרפוזיציה של מצבים,

where particles’ positions or velocities

כשהמיקום או המהירות של חלקיקים

can be simultaneously in two or more different states.

יכולים להיות באותו זמן בשניים או יותר מצבים שונים.

If you can put the electron into a superposition

אם אתם יכולים לשים את האלקטרון בסופר פוזיציה

of being simultaneously kicked and not kicked,

של להיות באותו זמן נבעט ולא נבעט,

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

זה יהיה כמעט בלתי אפשרי ליריבים שלכם להבין

where and how to strike.

איפה ואיך לפגוע.

It’s said that Erwin Schrödinger,

נאמר שארווין שרודינגר,

the greatest Quantum Foosball champion of all time,

אלוף כדורגל השולחן הקוואנטי הגדול בכל הזמנים,

is the only player to have mastered this technique.

הוא השחקן היחיד ששלט בטכניקה.

But maybe you can be the second:

אבל אולי אתם יכולים להיות השניים:

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

פשוט גלו דרך לסובב ולא לסובב את המוטות באותו זמן.