Tak seorang pun di dunia ini yang memahami apa itu mekanika kuantum. Ini mungkin hal terpenting yang perlu Anda ketahui tentang dia. Tentu saja, banyak fisikawan telah belajar menggunakan hukum dan bahkan memprediksi fenomena berdasarkan komputasi kuantum. Tetapi masih belum jelas mengapa pengamat eksperimen menentukan perilaku sistem dan menjadikannya salah satu dari dua keadaan.
Berikut adalah beberapa contoh eksperimen dengan hasil yang pasti akan berubah di bawah pengaruh pengamat. Mereka menunjukkan bahwa mekanika kuantum secara praktis berkaitan dengan intervensi pikiran sadar ke dalam realitas material.
Ada banyak interpretasi tentang mekanika kuantum saat ini, tetapi Interpretasi Kopenhagen mungkin yang paling terkenal. Pada 1920-an, dalil umumnya dirumuskan oleh Niels Bohr dan Werner Heisenberg.
Interpretasi Kopenhagen didasarkan pada fungsi gelombang. Ini adalah fungsi matematika yang berisi informasi tentang semua kemungkinan keadaan sistem kuantum tempat ia ada secara bersamaan. Menurut Interpretasi Kopenhagen, keadaan suatu sistem dan posisinya relatif terhadap keadaan lain hanya dapat ditentukan dengan pengamatan (fungsi gelombang hanya digunakan untuk menghitung secara matematis kemungkinan menemukan sistem dalam satu keadaan atau lainnya).
Kita dapat mengatakan bahwa setelah pengamatan, sistem kuantum menjadi klasik dan segera tidak ada lagi di kondisi lain selain sistem di mana ia diamati. Kesimpulan ini menemukan lawan-lawannya (ingat Einstein yang terkenal "Tuhan tidak bermain dadu"), tetapi keakuratan perhitungan dan prediksi masih punya mereka sendiri.
Namun demikian, jumlah pendukung interpretasi Kopenhagen menurun, dan alasan utamanya adalah runtuhnya fungsi gelombang secara tiba-tiba secara misterius selama percobaan. Eksperimen pemikiran Erwin Schrödinger yang terkenal dengan kucing malang harus menunjukkan absurditas fenomena ini. Mari kita ingat detailnya.
Di dalam kotak hitam duduk seekor kucing hitam dan dengan itu sebotol racun dan mekanisme yang dapat melepaskan racun secara acak. Misalnya, atom radioaktif dapat memecahkan gelembung selama peluruhan. Waktu peluruhan atom yang tepat tidak diketahui. Hanya paruh yang diketahui, di mana pembusukan terjadi dengan probabilitas 50%.
Jelas, bagi pengamat luar, kucing di dalam kotak terbagi dalam dua keadaan: hidup jika semuanya berjalan dengan baik, atau mati jika pembusukan telah terjadi dan botolnya pecah. Kedua keadaan ini dijelaskan oleh fungsi gelombang kucing, yang berubah seiring waktu.
Video promosi:
Semakin banyak waktu berlalu, semakin besar kemungkinan terjadinya peluruhan radioaktif. Tapi begitu kita membuka kotaknya, fungsi gelombangnya runtuh, dan kita langsung melihat hasil percobaan yang tidak manusiawi ini.
Faktanya, sampai pengamat membuka kotak tersebut, kucing akan terus menyeimbangkan antara hidup dan mati, atau akan hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Nasibnya hanya bisa ditentukan oleh tindakan seorang pengamat. Absurditas ini ditunjukkan oleh Schrödinger.
1. Difraksi elektron
Menurut survei fisikawan terkenal oleh The New York Times, eksperimen difraksi elektron adalah salah satu studi paling menakjubkan dalam sejarah sains. Apa sifatnya? Ada sumber yang memancarkan berkas elektron ke layar peka cahaya. Dan ada penghalang di jalan elektron-elektron ini, sebuah pelat tembaga dengan dua celah.
Gambar seperti apa yang dapat Anda harapkan di layar jika elektron biasanya ditampilkan kepada kita sebagai bola bermuatan kecil? Dua garis berlawanan dengan slot di pelat tembaga. Namun kenyataannya, pola yang jauh lebih kompleks dari garis-garis putih dan hitam yang bergantian muncul di layar. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ketika melewati celah tersebut, elektron mulai berperilaku tidak hanya seperti partikel, tetapi juga seperti gelombang (foton atau partikel cahaya lainnya berperilaku dengan cara yang sama, yang dapat menjadi gelombang pada saat yang sama).
Gelombang ini berinteraksi di ruang angkasa, bertabrakan dan memperkuat satu sama lain, dan sebagai hasilnya, pola kompleks dari garis-garis terang dan gelap yang bergantian ditampilkan di layar. Pada saat yang sama, hasil percobaan ini tidak berubah, bahkan jika elektron lewat satu per satu - bahkan satu partikel pun bisa menjadi gelombang dan melewati dua celah secara bersamaan. Postulat ini adalah salah satu yang utama dalam interpretasi mekanika kuantum Kopenhagen, ketika partikel dapat secara bersamaan menunjukkan sifat fisik "biasa" dan sifat eksotis seperti gelombang.
Tapi bagaimana dengan si pengamat? Dialah yang membuat cerita kusut ini semakin membingungkan. Ketika fisikawan selama percobaan mencoba untuk menentukan dengan bantuan instrumen, melalui celah mana elektron benar-benar lewat, gambar di layar berubah secara dramatis dan menjadi "klasik": dengan dua bagian yang diterangi tepat di seberang celah, tanpa garis bolak-balik.
Elektron tampak enggan untuk mengungkapkan sifat gelombang mereka kepada pengamat yang waspada. Sepertinya misteri yang diselimuti kegelapan. Tetapi ada juga penjelasan yang lebih sederhana: pemantauan sistem tidak dapat dilakukan tanpa mempengaruhinya secara fisik. Kami akan membahas ini nanti.
2. Fullerene yang dipanaskan
Eksperimen difraksi partikel dilakukan tidak hanya dengan elektron, tetapi juga dengan benda lain yang jauh lebih besar. Misalnya, mereka menggunakan fullerene, molekul besar dan tertutup yang terdiri dari beberapa puluh atom karbon. Baru-baru ini, sekelompok ilmuwan dari Universitas Wina, dipimpin oleh Profesor Zeilinger, mencoba memasukkan elemen observasi ke dalam eksperimen ini. Untuk melakukan ini, mereka menyinari molekul fullerene yang bergerak dengan sinar laser. Kemudian, dipanaskan oleh sumber eksternal, molekul-molekul itu mulai bersinar dan secara tak terelakkan menunjukkan kehadirannya kepada pengamat.
Seiring dengan inovasi ini, perilaku molekul juga berubah. Sebelum dimulainya pengamatan komprehensif semacam itu, fullerene cukup berhasil dalam menghindari rintangan (menunjukkan sifat gelombang), mirip dengan contoh sebelumnya dengan elektron menabrak layar. Tetapi dengan kehadiran seorang pengamat, fullerene mulai berperilaku seperti partikel fisik yang sepenuhnya mematuhi hukum.
3. Dimensi pendinginan
Salah satu hukum paling terkenal di dunia fisika kuantum adalah prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang menurutnya tidak mungkin menentukan kecepatan dan posisi objek kuantum pada saat yang bersamaan. Semakin akurat kita mengukur momentum suatu partikel, semakin kurang akurat kita dapat mengukur posisinya. Namun, di dunia nyata makroskopis kita, validitas hukum kuantum yang bekerja pada partikel kecil biasanya tidak diperhatikan.
Eksperimen terbaru Profesor Schwab dari AS memberikan kontribusi yang sangat berharga untuk bidang ini. Efek kuantum dalam eksperimen ini didemonstrasikan bukan pada level elektron atau molekul fullerene (dengan perkiraan diameter 1 nm), tetapi pada objek yang lebih besar, pita aluminium kecil. Pita ini dipasang di kedua sisi sehingga bagian tengahnya dalam keadaan ditangguhkan dan dapat bergetar di bawah pengaruh luar. Selain itu, sebuah perangkat ditempatkan di dekatnya yang secara akurat dapat merekam posisi pita itu. Eksperimen tersebut mengungkapkan beberapa hal menarik. Pertama, setiap pengukuran yang terkait dengan posisi objek dan pengamatan pita mempengaruhinya, setelah setiap pengukuran posisi pita berubah.
Para peneliti menentukan koordinat pita dengan presisi tinggi, dan dengan demikian, sesuai dengan prinsip Heisenberg, mengubah kecepatannya, dan karenanya posisi selanjutnya. Kedua, secara tidak terduga, beberapa pengukuran menyebabkan pendinginan pita. Dengan demikian, pengamat dapat mengubah karakteristik fisik objek hanya dengan kehadirannya.
4. Partikel beku
Seperti yang Anda ketahui, partikel radioaktif yang tidak stabil membusuk tidak hanya dalam percobaan dengan kucing, tetapi juga dengan sendirinya. Setiap partikel memiliki rentang hidup rata-rata, yang ternyata dapat meningkat di bawah pengawasan pengamat. Efek kuantum ini telah diprediksi sejak tahun 1960-an, dan bukti eksperimental yang brilian muncul dalam makalah yang diterbitkan oleh kelompok yang dipimpin oleh fisikawan pemenang Hadiah Nobel Wolfgang Ketterle dari MIT.
Dalam pekerjaan ini, peluruhan atom rubidium tereksitasi yang tidak stabil dipelajari. Segera setelah persiapan sistem, atom-atom digairahkan menggunakan sinar laser. Pengamatan berlangsung dalam dua mode: kontinu (sistem terus-menerus terkena pulsa cahaya kecil) dan berdenyut (sistem disinari dengan pulsa yang lebih kuat dari waktu ke waktu).
Hasil yang diperoleh sepenuhnya sesuai dengan prediksi teoritis. Efek cahaya eksternal memperlambat peluruhan partikel, mengembalikannya ke keadaan semula, yang jauh dari kondisi peluruhan. Besarnya efek ini juga sejalan dengan prakiraan. Umur maksimum atom rubidium tereksitasi yang tidak stabil meningkat 30 kali lipat.
5. Mekanika dan kesadaran kuantum
Elektron dan fullerene berhenti menunjukkan sifat gelombangnya, pelat aluminium menjadi dingin, dan partikel yang tidak stabil memperlambat peluruhannya. Pengawasan yang cermat dari yang melihatnya benar-benar mengubah dunia. Mengapa ini tidak bisa menjadi bukti keterlibatan pikiran kita dalam cara kerja dunia? Mungkinkah Carl Jung dan Wolfgang Pauli (fisikawan Austria, pemenang Nobel, pelopor mekanika kuantum) benar ketika mereka mengatakan bahwa hukum fisika dan kesadaran harus dilihat sebagai pelengkap satu sama lain?
Kita selangkah lagi untuk menyadari bahwa dunia di sekitar kita hanyalah produk ilusi dari pikiran kita. Idenya menakutkan dan menggoda. Mari kita coba beralih ke fisikawan lagi. Terutama dalam beberapa tahun terakhir, ketika semakin sedikit orang yang percaya interpretasi Kopenhagen tentang mekanika kuantum dengan fungsi gelombang samar-samar runtuh, mengacu pada dekoherensi yang lebih biasa dan dapat diandalkan.
Intinya adalah bahwa dalam semua eksperimen dengan observasi ini, para peneliti pasti memengaruhi sistem. Mereka menyalakannya dengan laser dan memasang alat pengukur. Mereka disatukan oleh sebuah prinsip penting: Anda tidak dapat mengamati sistem atau mengukur propertinya tanpa berinteraksi dengannya. Setiap interaksi adalah proses memodifikasi properti. Terutama ketika sistem kuantum kecil terkena objek kuantum kolosal. Beberapa pengamat Buddha yang netral selamanya tidak mungkin pada prinsipnya. Dan di sini istilah "dekoherensi" mulai berlaku, yang tidak dapat diubah dari sudut pandang termodinamika: sifat kuantum suatu sistem berubah ketika berinteraksi dengan sistem besar lainnya.
Selama interaksi ini, sistem kuantum kehilangan sifat aslinya dan menjadi klasik, seolah-olah "mengikuti" sistem yang besar. Ini juga menjelaskan paradoks kucing Schrödinger: kucing adalah sistem yang terlalu besar, sehingga tidak dapat diisolasi dari bagian dunia lainnya. Rancangan percobaan pemikiran ini tidak sepenuhnya benar.
Bagaimanapun, jika kita mengasumsikan realitas tindakan penciptaan dengan kesadaran, dekoherensi tampaknya menjadi pendekatan yang jauh lebih nyaman. Bahkan mungkin terlalu nyaman. Dengan pendekatan ini, seluruh dunia klasik menjadi salah satu konsekuensi besar dari dekoherensi. Dan seperti yang dinyatakan oleh penulis salah satu buku paling terkenal di bidang ini, pendekatan ini secara logis mengarah pada pernyataan seperti "tidak ada partikel di dunia" atau "tidak ada waktu pada tingkat fundamental."
Apakah itu benar dalam seorang pencipta-pengamat atau dalam dekoherensi yang kuat? Kita harus memilih di antara dua kejahatan. Namun demikian, para ilmuwan semakin yakin bahwa efek kuantum adalah manifestasi dari proses mental kita. Dan di mana pengamatan berakhir dan kenyataan dimulai bergantung pada kita masing-masing.
Berdasarkan materi dari topinfopost.com
