Kucing Schrödinger dan Pemahaman Akan Realitas

Tahukah kamu tentang Kucing Schrödinger?

Kucing Schrödinger ialah eksperimen pikiran (gedanken experiment) yang menggambarkan bagaimana seekor kucing di dalam kotak berada dalam situasi yang tidak pasti. Namun tahukah kamu bahwa sebenarnya eksperimen kucing Schrodinger ini diajukan untuk menentang teori kuantum, dengan menunjukkan bahwa teori kuantum tidak masuk akal?

Berbeda dengan skala makroskopik di mana fisika klasik masih bisa digunakan, pada skala subatomik, fisika klasik tidak memadai. Fenomena-fenomena pada skala subatomik ini menunjukkan betapa terbatasnya apa yang biasa kita alami sehari-hari. Oleh karena itu, deskripsi alam semesta melalui fisika klasik diganti menjadi fisika kuantum yang selain mampu menjelaskan fenomena pada skala subatomik lebih baik, juga tereduksi menjadi fisika klasik pada skala makroskopik.

Menurut fisika klasik, diamati atau tidak, suatu objek memiliki posisi dan momentum tertentu, yang pada prinsipnya dapat diukur dengan seakurat mungkin.  Konsep realitas seperti ini tidak berlaku pada fisika kuantum, selama belum diamati, keadaan masih berupa “bisa jadi” atau probabilistik, dan dapat dianggap sebagai perpaduan semua keadaan yang mungkin (fenomena superposisi). 

Setelah pengukuran dilakukan, dan bergantung jenis pengukuran yang dilakukan, barulah dapat diketahui aspek tertentu dari realitas partikel. Alam membatasi kemampuan kita untuk mengukur beberapa parameter sekaligus misalnya posisi dan momentum secara akurat. Batasan ini dinyatakan dalam ketidakpastian Heisenberg. 

Jika informasi lengkap tentang keadaan awal suatu sistem tidak dimiliki maka kemungkinan terjadinya suatu peristiwa di masa depan dapat dinyatakan dalam bentuk peluang. Misalnya pada percobaan melempar koin, sisi mana yang akan muncul masing-masing dapat diberi peluang 50%.

Meskipun demikian, jika posisi, kecepatan dan kecepatan sudut koin saat awal dapat diukur dengan sangat akurat, maka sisi mana yang akan muncul pada prinsipnya dapat diketahui dengan pasti. Bahkan pada sistem yang chaotic sekalipun, menurut fisika klasik pada prinsipnya masa depan sistem dapat diketahui secara akurat, meskipun pada prakteknya sulit. Ini berbeda dengan fisika kuantum. Alam membatasi kemampuan kita mengetahui masa depan, sebaik-baiknya yang bisa dilakukan adalah menghitung peluang. 

Einstein tidak senang dengan perilaku alam semesta yang probabilistic seperti ini. Menurut Einstein “Tuhan tidak bermain dadu dengan alam semesta”. Einstein bersama Boris Podolsky dan Nathan Rosen dalam makalah ilmiahnya berusaha menunjukkan bagaimana fisika kuantum tidak lengkap.

Eksperimen pikiran yang mereka ajukan dikenal sebagai paradoks EPR. Seperti apa eksperimennya? Tidak akan dibahas disini karena perlu artikel tersendiri untuk membahasnya. Paradoks EPR terkait dengan fenomena teleportasi kuantum.

Kejadian yang kita amati sehari-hari tidak menunjukkan superposisi. Apa yang kita amati selalu salah satu kemungkinan tidak pernah perpaduan semua kemungkinan. Lalu di mana batas antara perilaku kuantum yang dominan pada partikel subatomik dan dunia makroskopik yang kita amati?

Erwin Schrodinger menjelaskan menggunakan eksperimen pikiran bagaimana “keanehan” perilaku partikel subatomik dapat memberi efek pada skala makro..Sejalan dengan Einstein, ia ingin menunjukkan betapa mustahilnya fisika kuantum. Eksperimen pikiran ini dikenal sebagai paradoks kucing Schrodinger. Eksperimennya kira kira seperti ini.

Ada seekor kucing terkurung dalam kamar baja di mana hidup atau matinya kucing itu bergantung pada keadaan suatu atom radioaktif. Jika atom tersebut meluruh (decay), kucing itu mati terpapar radioaktif. Sebaliknya, jika atom itu tidak meluruh, kucing itu hidup. Eksperimen ini tidak pernah dilakukan, hanya di dalam pikiran. Tidak ada kucing yang benar-benar mati kecuali di dalam pikiran. Silahkan menilai jahat tidaknya Schrodinger, di dalam pikiran masing-masing

Pemahaman ortodoks fisika kuantum, dikenal sebagai interpretasi Copenhagen yang dipelopori oleh antara lain Bohr, Born, Heisenberg menyatakan bahwa, sebelum diamati, atom pada eksperimen di atas dinyatakan dalam keadaan superposisi meluruh dan tidak meluruh. Konsekuensinya berdampak pada skala makro di mana sebelum diamati kucing Schrodinger berada dalam keadaan superposisi hidup dan mati. 

Intuisi kita yang dibentuk oleh pengalaman akan fenomena sehari-hari akan memahami bahwa atom tersebut sebenarnya sudah berada pada salah satu keadaan meluruh atau tidak meluruh, pengamat hanya belum tahu saja. Pemahaman seperti ini tidak sesuai dengan fisika kuantum.

Banyak eksperimen yang menunjukkan (misalnya eksperimen celah ganda) bahwa pemahaman klasik seperti itu memberikan prediksi yang keliru. Sebelum pengukuran dilakukan realitas belum jelas. Segala kemungkinan berpadu. Konsekuensinya, sebelum pintu dibuka, realitas sang kucing juga menjadi tidak jelas. Saat pintu ruang baja dibuka, keadaan superposisi itu kolaps menjadi salah satu keadaan (hidup atau mati) yang diamati oleh pengamat. 

Tampaknya fisika kuantum menempatkan pengamat ke posisi sentral. Tindakan mengamati sistem mengganggu sistem yang diamati. Tidak ada cara meminimalisir gangguan tersebut sampai pengaruhnya dapat diabaikan. Bahkan menurut Pascal Jordan, salah seorang pelopor fisika kuantum:

Observations not only disturb what has to be measured. They produced it……We ourselves produce the results of measurement

Bukankah fisika seharusnya mempelajari apa yang diluar sana, tidak tergantung pada ada yang mengamati atau tidak?  Tidak demikian menurut Bohr 

“Physics is to be regarded not so much as the study of something a priori given, but rather as the development of methods of ordering and surveying human experience….”

Bagaimana pengamatan mengubah superposisi kuantum menjadi realitas fisis masih dipersoalkan oleh sebagian fisikawan (measurement problem). Sementara itu sebagian fisikawan lainnya menganut prinsip “shut up and calculate”, istilah yang dipopulerkan oleh D. Mermin. Kira-kira maksudnya lebih baik memikirkan hal yang lebih penting lainnya. Menurut Feynman

“I cannot define the real problem, therefore I suspect there’s no real problem, but I’m not sure there’s no real problem.” 

Berbagai usaha dikemukakan fisikawan untuk menunjukkan adanya realitas klasik dibalik sifat probabilistic fisika kuantum, antara lain: Bohm’s hidden variable, objective collapse dan lain-lain. Mungkin karena terbiasa dengan skala makro membentuk prasangka kita untuk tidak mau menerima kenyataan bahwa alam berperilaku se-elegan yang digambarkan fisika kuantum. 

Apakah pada akhirnya ada yang berhasil? Biar waktu yang menjawab. Selain itu ada juga interpretasi fisika kuantum, yang menganggap bahwa semua kemungkinan superposisi kuantum terjadi pada dunia paralel. Ini dikenal sebagai many-worlds interpretation.  Interpretasi ini cukup sering muncul di film-film sci-fi.

Apakah dunia paralel memang ada? entahlah, sampai kita menemukan cara untuk membuktikan keberadaan dunia paralel tersebutJadi, apakah kamu sudah memahami konsep teori kuantum ini? Menurut Feynman sih “Nobody understands quantum mechanics”, karena untuk memahami kita cenderung membuat analogi dengan sesuatu yang biasa kita temui pada skala makro  yang sangat terbatas. Analogi apapun yang kita pilih tidak pernah bisa memberi gambaran seutuhnya. Komentar di bawah jika kamu mempunyai pertanyaan, ya!

Sumber:

http://www.bbc.com/earth/story/20170215-the-strange-link-between-the-human-mind-and-quantum-physics#

https://en.wikipedia.org/wiki/Measurement_problem

http://scihi.org/niels-bohr-quantum-mechanics/

https://en.wikipedia.org/wiki/Interpretations_of_quantum_mechanics#

https://www.nature.com/articles/d41586-018-06749-8

https://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/

https://www.nature.com/articles/s41467-017-01375-w

Share to your beloved people

Leave a Reply

twenty + 9 =