2 bulan lalu · 367 view · 3 menit baca · Saintek 57647_69290.jpg
https://www.pexels.com

Fisika Kuantum Sesederhana Seekor Kucing

“Jika anda belum bisa menjelaskannya dengan sederhana, anda belum cukup memahaminya”.

Kutipan di atas berasal dari seorang fisikawan yang sangat terkenal, Albert Einstein. Fotonya dengan rambut keriting dan lidah terjulur sering dipajang dimana-mana dan dipandang sebagai manivestasi dari kecerdasan.

Fisika adalah subjek yang sangat sulit bagi sebagian besar orang. Namun, adalah sebuah tantangan menarik bagi sebagian orang lainnya untuk dapat menjelaskan hal yang sulit ini secara sesederhana dan semenarik mungkin sehingga bahkan dapat dipahami oleh kakek dan nenek yang belum pernah mempelajarinya.  

Fisika kuantum merupakan salah satu cabang Fisika yang mulai dikembangkan pada pertengahan 1920 oleh Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born dan lainnya. Objek kajian dari ilmu ini adalah partikel-partikel pada “dunia” atomik dan sub-atomik yakni atom dan penyusun-penyusunnya (elektron, proton, dan neutron). Ukuran dari partikel-partikel tersebut miliaran hingga triliunan kali lebih kecil dari sebutir debu. 

Namun , yang membuat partikel-partikel tersebut harus dikaji secara khusus adalah bukan ukurannya, melainkan keanehan-keanehan “prilaku”  partikel-partikel tersebut. Partikel-partikel tersebut “berperilaku” sangat berbeda dengan benda-benda makroskopis yang kita temui sehari-hari. Salah satu keanehannya dijelaskan oleh Erwin Schrödinger menggunakan eksperimen sederhana yang kemudian dikenal dengan Kucing Schrödinger.

Pada eksperimen tersebut, sebuah kucing diletakan di dalam kotak yang berisi sebuah tombol pemicu keluarnya gas beracun ke dalam kotak tersebut. Kapan pun tombol tersebut ditekan, kucing tersebut akan terpapar gas beracun dan mati seketika. Kotak tersebut kemudian ditutup rapat. Sekarang, kita tak mengetahui apa yang sebenarnya terjadi di dalam kotak. Entah kucing tersebut duduk dengan tenang atau malah menekan tombol sehingga mati oleh gas beracun. 

Jika seseorang membuka kotak tersebut dengan tujuan untuk mengetahui keadaan si kucing, maka orang tersebut sebenarnya merusak keadaan sebenarnya dari si kucing. Kucing bisa saja sebenarnya dalam keadaan diam namun kemudian terkejut sehingga menekan tombol dan mati. Atau bisa saja kucing yang sebenarnya tepat akan menekan tambol dan mati namun kemudian mengubah gerakannya sehingga tidak jadi mati. 


Memang terdengar sadis, tapi tenang saja, eksperimen ini merupakan eksperimen pemikiran sehingga hanya terjadi dalam pemikiran Schrödinger. Pada masa itu, eksperimen pemikiran seperti ini sering dilakukan untuk memahami fenomena-fonemena yang belum bisa terjangkau oleh eksperimen-eksperimen nyata.

Schrödinger kemudian menjelaskan bahwa saat berada dalam kotak, kucing tersebut dalam keadaan hidup dan mati secara bersamaan. Ini merupakan sebuah susperposisi (penjumlahan) dari keadaan dalam sebuah sistem. Semua tindakan observasi hanya akan merusak sistem tersebut.

Partikel-partikel sub atomik selalu berada dalam superposisi keadaan. Sebuah elektron dapat berada pada sebuah tempat tertentu dan juga tidak berada pada tempat tersebut pada saat bersamaan. 

Sebuah elektron dapat menghilang pada suatu tempat dan muncul di tempat yang lain pada saat yang bersamaan pula. Hal inilah yang coba dijelaskan oleh Schrödinger dengan menganalogikan elektron dengan seekor kucing. 

Selain penjelasan di tersebut, eksperimen Kucing Schrödinger ini juga ternyata memunculkan interpretasi yang lain. Beberapa ahli mengatakan bahwa superosisi keadaan merupakaan tanda adanya dunia paralel. Tindakan sesederhana membuka kotak Kucing Schrödinger akan memunculkan dunia paralel ini.

Saat kotak ditutup, kucing berada dalam keadaan hidup dan mati secara bersamaan, atau dapat dikatakan 50% hidup dan 50% mati dan hal ini adalah benar. Jika kemudian kotak dibuka dan kucing ditemukan dalam keadaan 100% mati, maka saat itu juga terbentuk dunia yang lain di mana kucing tersebut ditemukan 100% hidup. 


Namun demikian, fisikawan terkenal abad ini, Stephen Hawking, tidak setuju dengan interpretasi ini. Menurutnya, interpretasi adanya dunia paralel ini adalah interpretasi yang tidak penting. Ia pernah mangatakan bahwa interpretasi dunia paralel adalah “trivially true”. Di lain kesempatan, saking tidak pedulinya terhadap pembahasan tentang interpretasi dunia paralel, Hawking mengatakan “When I hear about Schrödinger’s cat, I reach for my gun”.

Para fisikawan selalu mencoba memahami fenomena-fenomena alam dengan cara yang serhana dan indah. Mereka mengamati, memahami, dan memodelkan sekaligus mendukung model yang mereka buat dengan persamaan-persamaan matematis.

Dengan pemahaman yang dimilikinya, Schrödinger membuat sebuah persamaan matematis yang dikenal dengan Persamaan Schrödinger. Pada persamaan tersebut, Ia menggambarkan partikel sebagai superposisi dari gelombang-gelombang kemungkinan. Persamaan tersebut secara empiris menjelaskan hal-hal aneh yang terjadi pada dunia atomik dan subatomic.


Orang-orang mungkin bertanya-tanya, apa kontribusi nyata dari para fisikawan selain menjadi guru. Atau apa manfaatnya memahami hal-hal seperti ini dan apa yang dapat dilakukan oleh persamaan-persamaan tersebut. Jawabannya adalah teknologi. Peralatan-peralatan canggih yang kita miliki saat ini adalah hasil dari modifikasi fenomena-fenomena alam. Modifikasi dilakukan agar fenomena-fenomena alam tersebut terjadi sesuai dengan arahan dan keinginan kita. Hal ini hanya bisa dilakukan jika kita memahami bagaimana alam bekerja. 

Lucy Hawking, putri Stephen Hawking, pernah mengatakan bahwa menurut ayahnya, pekerjaan yang paling menyenangkan di dunia ini adalah menjadi seorang fisikawan. Apakah memang benar semenyenangkan itu? Mari kita lihat apa lagi yang bisa para fisikawan lakukan.

Artikel Terkait