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

Tradutor: Revisor: Maurício Kakuei Tanaka

After a long day working on the local particle accelerator,

Após um longo dia de trabalho no acelerador de partículas local,

you and your friends head to the arcade to unwind.

você e seus amigos vão para o fliperama para relaxar.

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

As luzes se apagam por um segundo

e, quando voltam, vocês estão diante de uma mesa de futebol

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

que ninguém se lembra de ter visto antes.

Always game, you insert your coins.

Sempre preparado, você insere suas moedas.

And with a fanfare, Quantum Foosball begins.

Com uma fanfarra, começa o futebol de mesa quântico.

Here are the rules: as with normal foosball,

Eis as regras:

como no futebol de mesa normal,

the object is to score points

o objetivo é marcar pontos girando barras com jogadores minúsculos

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

para acertar a bola no gol adversário.

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

Porém, em vez de uma bola padrão, você vai jogar com um elétron gigante.

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

Ele se comporta como um elétron normal em todos os aspectos, mas é muito maior.

Though the rules are simple, gameplay is anything but.

Embora as regras sejam simples, não é um jogo fácil.

Em vez das conhecidas leis da física de Newton,

Instead of the familiar laws of Newtonian physics,

the movement of the ball is governed by quantum mechanics.

o movimento da bola é governado pela mecânica quântica.

To minimize the influence from photons and air molecules,

Para minimizar a influência de fótons e moléculas de ar,

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

você vai jogar no vácuo e no escuro.

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

Mas tudo bem, porque você pode observar os clarões de luz

given off by collisions between figures and the ball.

emitidos por colisões entre os jogadores e a bola.

The goals themselves will flash when the electron

Os gols vão piscar quando o elétron atingir os detectores de partículas.

hits their particle detectors.

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

Agora só é preciso descobrir como fazer o elétron ir para onde você quiser.

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

Assim que entra em jogo, o elétron nunca descansa.

This is a direct consequence of the Heisenberg Uncertainty Principle,

Essa é uma consequência direta do princípio da incerteza de Heisenberg,

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

segundo o qual quanto mais você souber a posição de uma partícula quântica,

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

menos você saberá sobre sua velocidade e vice-versa.

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

Como você sabe que ela está no campo, sua velocidade é bastante incerta.

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

O elétron se comportará mais como uma onda do que como uma partícula,

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

com sua posição descrita por distribuições de probabilidade

que você terá que imaginar.

These distributions are spread throughout the entire field,

Essas distribuições estão espalhadas por todo o campo,

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

possibilitando observar os gols a qualquer momento e de qualquer lado.

The way to win is to control and concentrate the distribution

Para vencer,

é necessário controlar e concentrar a distribuição sobre o gol oposto,

over the opposite goal,

giving yourself the highest likelihood of scoring points.

dando a si mesmo a maior probabilidade de marcar pontos.

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

Sua habilidade como jogador

será determinada por sua capacidade de prever o local mais provável do elétron

where the electron is most likely to be,

then manipulate the probability distribution by spinning the rods

e, em seguida, manipular a distribuição de probabilidade

girando as barras com a quantidade certa de força.

with just the right amount of strength.

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

Partículas quânticas só recebem energia em quantidades precisas, chamadas quanta.

So spin too hard or too soft,

Se você girar muito forte ou muito suavemente,

and the electron will stay on its previous course.

o elétron permanecerá no curso em que já se encontra.

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

O tabuleiro do jogo foi cuidadosamente construído para conter o elétron,

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

mas, mesmo assim, às vezes, ele fará um túnel quântico nas paredes

without any apparent reason.

sem qualquer razão aparente.

At that point it could be anywhere in the universe,

Nesse momento, ele pode ir a qualquer lugar do Universo.

so to save you the trouble of tracking it down,

Para evitar o trabalho de rastreá-lo, o jogo libera uma nova bola.

the game will spit out a new ball.

The fact that quantum particles behave like waves

O fato de partículas quânticas se comportarem como ondas

becomes particularly evident in the presence of obstacles.

torna-se especificamente evidente na presença de obstáculos.

As the particle travels through the rows of miniature figures,

À medida que a partícula viaja pelas fileiras de jogadores em miniatura,

complicated interference patterns will develop in the probability distribution,

padrões de interferência complexos

se desenvolvem na distribuição de probabilidade,

making it even more difficult to accurately predict its position.

tornando ainda mais difícil prever com precisão sua posição.

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

É aqui que seu diploma de física avançada pode finalmente ser útil:

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

você pode usar a seu favor as leis da mecânica quântica.

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

Os únicos momentos em que o elétron se comportará como uma partícula,

rather than a wave, are when it hits something.

não como uma onda,

é quando ele atingir algo.

With frequent enough kicks,

Com chutes bastante frequentes,

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

a partícula não teria tempo de evoluir como uma onda

e, portanto, não se espalharia no espaço.

not spread out in space.

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

Se você puder passá-la muito rapidamente entre dois jogadores,

you can keep it localized.

conseguirá mantê-la na área do campo.

Masters of the game call this the Quantum Zeno Maneuver.

Os mestres do jogo chamam isso de efeito quântico de Zenão.

Now, if you really want to dominate your opponents,

Agora, se quiser realmente dominar seus adversários,

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

você pode tentar mais uma coisa,

mas é bem complicado.

One of the distinctive features of the quantum world

Uma das características evidentes do mundo quântico

is the possibility of state superpositions,

é a possibilidade de superposições de estado,

where particles’ positions or velocities

em que posições ou velocidades de partículas

can be simultaneously in two or more different states.

podem estar simultaneamente em dois ou mais estados diferentes.

If you can put the electron into a superposition

Se você conseguir colocar o elétron em uma superposição

of being simultaneously kicked and not kicked,

de ser, ao mesmo tempo, chutado e não chutado,

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

será quase impossível seus adversários descobrirem onde e como atacar.

where and how to strike.

It’s said that Erwin Schrödinger,

Dizem que Erwin Schrödinger,

o maior campeão de todos os tempos de futebol de mesa quântico,

the greatest Quantum Foosball champion of all time,

is the only player to have mastered this technique.

é o único jogador a dominar essa técnica.

But maybe you can be the second:

Mas talvez você possa ser o segundo:

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

basta descobrir uma maneira de girar e não girar simultaneamente as barras.