Salah satu aspek paling aneh dari mekanika kuantum adalah keterjeratan, karena dua partikel terjerat saling memengaruhi melintasi jarak yang sangat jauh, yang sekilas melanggar prinsip fisik dasar lokalitas: apa yang terjadi pada titik tertentu di ruang angkasa hanya dapat memengaruhi titik-titik di dekatnya. Tetapi bagaimana jika lokalitas - dan ruang itu sendiri - ternyata tidak begitu fundamental? George Masser mengeksplorasi kemungkinan konsekuensi dari ini dalam buku barunya Spooky Action At a Distance. (Albert Einstein menyebut keterjeratan kuantum sebagai "aksi menakutkan dari kejauhan").
Ketika filsuf Jennan Ismael berusia sepuluh tahun, ayahnya, seorang profesor kelahiran Irak di Universitas Calgary, membeli lemari kayu besar di pelelangan. Setelah mengobrak-abriknya, dia menemukan sebuah kaleidoskop tua dan sangat senang. Dia bereksperimen dengannya selama berjam-jam dan menemukan cara kerjanya. “Saya tidak memberi tahu saudara perempuan saya bahwa saya menemukannya karena saya takut dia akan mengambilnya,” kenangnya.
Saat Anda mengintip ke dalam kaleidoskop dan memutar pipa, sosok-sosok beraneka warna mulai mekar, berputar dan bersatu dengan cara yang tampaknya sama sekali tidak dapat dijelaskan dan tidak dapat diprediksi, seolah-olah mereka memiliki efek yang menakutkan satu sama lain dari kejauhan. Tetapi semakin Anda mengagumi mereka, semakin Anda memperhatikan pola dalam gerakan mereka. Bentuk di ujung berlawanan dari bidang visual Anda berubah secara serempak, dan simetri ini memungkinkan Anda untuk memahami apa yang sebenarnya terjadi: bentuk ini bukanlah objek fisik, tetapi gambar objek - pecahan kaca yang berputar di dalam tabung cermin.
“Ada satu bagian kaca yang muncul secara berlebihan di berbagai bagian ruang,” kata Ismael. “Jika Anda fokus pada keseluruhan ruang lingkup, deskripsi fisik dari kaleidoskop tiga dimensi akan menjadi cerita kausal yang cukup jelas. Ada sepotong kaca, itu tercermin di cermin, dan seterusnya. Dilihat pada kenyataannya, kaleidoskop bukan lagi misteri, meski masih mengejutkan.
Puluhan tahun kemudian, mempersiapkan ceramah tentang fisika kuantum, Ismael teringat kaleidoskop dan membeli tabung tembaga baru yang mengilap dalam kotak beludru. Dia menjadi, seperti yang disadarinya, metafora untuk nonlokalitas dalam fisika. Mungkin partikel dalam eksperimen keterjeratan atau galaksi dalam batas galaksi yang jauh berperilaku aneh, karena mereka adalah proyeksi - kreasi sekunder, dalam arti tertentu - yang ada di area objek yang sama sekali berbeda.
“Dalam kasus kaleidoskop, kami tahu apa yang harus kami lakukan: kami harus melihat keseluruhan sistem; kita harus melihat bagaimana citra ruang diciptakan, kata Ismael. - Bagaimana membangun analog ini untuk efek kuantum? Untuk melakukan ini, Anda perlu melihat kosmos yang kita kenal - kosmos sehari-hari, tempat kita mengukur peristiwa yang terletak di berbagai bagian kosmos - sebagai struktur yang tidak dapat larut. Mungkin ketika kita melihat pada dua bagian tersebut, kita melihat kejadian yang sama. Kami berinteraksi dengan elemen realitas yang sama di berbagai bagian ruang."
Bersama dengan orang lain, dia mempertanyakan asumsi, yang diikuti oleh hampir setiap fisikawan dan filsuf sejak Democritus, bahwa ruang adalah tingkat realitas fisik terdalam. Sama seperti naskah drama yang menggambarkan tindakan para aktor di atas panggung, tetapi mendahului panggung, hukum fisika secara tradisional menganggap keberadaan ruang begitu saja. Kita tahu hari ini bahwa alam semesta lebih dari sekedar benda di luar angkasa. Fenomena nonlokalitas melompati ruang; tidak ada tempat yang dibatasi. Ia memanifestasikan dirinya pada tingkat realitas yang lebih dalam dari pada ruang, di mana konsep jarak tidak lagi menjadi masalah, di mana hal-hal yang jauh tampak dekat, seolah-olah hal yang sama muncul di lebih dari satu tempat, seperti banyak gambar dari sepotong kaca dalam sebuah kaleidoskop.
Ketika kita memikirkan istilah-istilah pada tingkat ini, hubungan antara partikel subatom di bangku laboratorium, di dalam dan di luar lubang hitam, dan antara bagian-bagian alam semesta yang berseberangan tidak lagi tampak begitu menyeramkan. Michael Heller, fisikawan, filsuf, dan teolog dari Akademi Teologi Kepausan di Krakow, Polandia, berkata: “Jika Anda setuju bahwa fisika adalah nonlokal pada tingkat fundamental, maka itu sangat wajar, karena dua partikel yang jauh satu sama lain berada di satu tingkat non-lokal yang mendasar. Bagi mereka, ruang dan waktu tidak penting. Hanya ketika Anda mencoba memvisualisasikan fenomena ini dari perspektif ruang angkasa - yang bisa dimaafkan karena kita terbiasa berpikir seperti itu - mereka membingungkan pemahaman kita.
Video promosi:
Gagasan tentang tingkat yang dalam tampaknya wajar karena, bagaimanapun, fisikawan selalu berusaha keras untuk itu. Kapanpun mereka tidak dapat memahami aspek-aspek tertentu dari dunia kita, mereka berasumsi bahwa mereka belum sampai ke dasar semuanya. Mereka memperbesar dan melihat blok bangunan. Bahwa air cair bisa mendidih atau membeku agak misterius. Tetapi transformasi ini masuk akal jika kita menggambarkan keadaan cair, gas, dan padat bukan sebagai zat dasar, tetapi sebagai bentuk berbeda dari satu zat dasar.
Aristoteles menganggap keadaan air yang berbeda sebagai inkarnasi yang berbeda dari apa yang disebut materi primordial, dan ahli atom - dengan bijak - berpikir bahwa atom diatur ulang menjadi struktur yang lebih kaku atau bebas. Secara massal, bahan penyusun materi ini memperoleh sifat-sifat yang kekurangan masing-masing. Demikian pula, ruang dapat terdiri dari bagian-bagian yang tidak spasial itu sendiri. Bagian-bagian ini juga dapat dibongkar dan dipasang kembali menjadi struktur nonspatial, seperti yang mengisyaratkan lubang hitam dan Big Bang.
“Ruang waktu tidak bisa menjadi fundamental,” kata ahli teori Nima Arkani-Hamed. "Ini harus dibuat dari sesuatu yang lebih sederhana."
Pemikiran ini sepenuhnya mengubah fisika. Nonlokalitas tidak lagi menjadi misteri; itu adalah kenyataan, dan lokalitas menjadi misteri yang sesungguhnya. Ketika kita tidak dapat lagi mengambil ruang begitu saja, kita harus menjelaskan apa itu dan dari apa yang muncul, secara mandiri atau dalam proses menyatu dengan waktu.
Jelas, membangun ruang tidak akan semudah menggabungkan molekul menjadi cairan. Apa yang bisa menjadi bahan penyusunnya? Kami biasanya mengatakan bahwa balok penyusun harus lebih kecil dari benda-benda penyusunnya. Jika Anda menyusun Menara Eiffel yang terperinci dari tusuk gigi, Anda tidak perlu menjelaskan bahwa tusuk gigi lebih kecil dari menara.
Tapi kalau bicara ruang tidak ada yang “kurang”, karena ukuran itu sendiri adalah konsep ruang. Balok penyusun tidak bisa mendahului ruang jika harus menjelaskannya. Mereka seharusnya tidak memiliki ukuran maupun ruang; mereka harus ada di mana-mana, di seluruh alam semesta dan tidak di mana pun pada saat yang sama, sehingga tidak bisa disodok. Apa arti kurangnya posisi untuk suatu hal? Dimana dia? “Ketika kita berbicara tentang keluarnya ruang-waktu, itu harus mengalir keluar dari suatu kerangka kerja, dari mana kita sangat jauh,” kata Arkani-Hamed.
Dalam filsafat Barat, kerajaan di luar angkasa secara tradisional dianggap sebagai kerajaan di luar fisika - tempat kehadiran Tuhan dalam teologi Kristen. Pada awal abad ke-18, "monad" Gottfried Leibniz - yang direpresentasikannya sebagai elemen primitif alam semesta - ada, seperti Tuhan, di luar ruang dan waktu. Teorinya adalah satu langkah menuju ruang-waktu yang muncul, tetapi tetap di bidang metafisika, terhubung secara longgar dengan dunia benda-benda konkret. Jika fisikawan berhasil menjelaskan ruang yang muncul, mereka harus mengembangkan konsep ketiadaan ruang mereka sendiri.
Einstein meramalkan kesulitan ini. “Mungkin… pada prinsipnya kita harus meninggalkan kontinum ruang-waktu,” tulisnya. - Sangat mungkin untuk membayangkan bahwa kecerdikan manusia suatu hari akan menemukan metode yang memungkinkan jalan ini. Namun, saat ini, program semacam itu tampak seperti upaya untuk bernapas di ruang kosong."
John Wheeler, seorang ahli teori gravitasi terkenal, menyarankan bahwa ruang waktu dibangun dari "prgeometri", tetapi mengakui bahwa itu hanya "gagasan demi gagasan". Bahkan Arkani-Hamed pun mengungkapkan keraguannya: “Masalah ini sangat kompleks. Tidak mungkin membahasnya dalam bahasa yang biasa kami gunakan”.
Apa yang mendorong Arkani-Hamed dan rekan-rekannya untuk melanjutkan adalah menemukan cara yang dijelaskan Einstein - cara untuk mendeskripsikan fisika dengan ketiadaan ruang, bernapas dalam ruang hampa. Dia menjelaskan upaya ini dalam kerangka sejarah: “Selama lebih dari 2.000 tahun orang telah mengajukan pertanyaan tentang kedalaman ruang dan waktu, tetapi itu terlalu dini. Kami akhirnya tiba di era di mana Anda dapat mengajukan pertanyaan ini dan berharap mendapatkan jawaban yang bermakna."
Berdasarkan materi dari Gizmodo
Ilya Khel
