Dari Einstein Hingga Fisika Kuantum dan Kucing Schrodinger

“Suatu ketika hiduplah seorang wanita bernama Bright –dan ia berkelana melampaui kecepatan cahaya. Suatu hari ia berangkat, dengan kecepatan relatif terhadap waktu, dan kembali pada malam sebelum keberangkatan” (dalam Lawrence M. Krauss, Physics of Star Trek)

Apa itu teori kuantum –yang belakangan meramaikan jagat sains? Fisika kuantum awalnya dikembangkan oleh Max Planck untuk mengenali sifat atom. Mulanya, pengembangan kuantum dilakukan sebagai upaya untuk menjawab berbagai fenomena yang tidak mampu dijelaskan oleh Fisika Klasik yang dipelopori Isaac Newton melalui teori gravitasinya. Namun, seiring perkembangan waktu, teori ini justru menjadi fenomena baru yang mendorong ke arah fisika modern.

Fisikawan jenius yang kemudian amat masyhur di abad ke-20, yaitu Albert Einstein, memperkenalkan teori relativitas yang awalnya berbentuk teori relativitas khusus (disebut khusus karena dibatasi oleh karakter tertentu agar dapat berlaku) menjadi teori relativitas umum. Teori relativitas umum mampu menjelaskan berbagai fenomena alam semesta terkait gravitasi dan menjawab pertanyaan mengenai “orbital merkurius” yang cenderung berbeda dengan planet-planet lainnya di tata-surya.

Tak disangka, fenomena teori relativitas memunculkan penjelajahan baru dan luas di bidang fisika dimana ukuran materi penelitian berada pada skala atomik. Sejumlah fisikawan lain pun, seperti Niels Bohr, Wolfgang Pauli, Erwin Shcroedinger, Werner Heisenberg, kemudian mencunulkan alias melahirkan ragam teori baru yang membuka cakrawala akan pemikiran pada skala  atomik tersebut.

Seiring dengan perkembangan teori dan hasil penelitian di bidang kuantum inilah, para ilmuwan kuantum mendapati fakta yang sulit diterima pada akal sehat dimana energi kuantum mengandung unsur probabilistik, tidak memenuhi konsep separabilitas dan lokalitas. Dan Albert Einstein, yang merupakan dedengkot penelitian kuantum itu pun, tidak bisa menerima kenyataan bahwa teori kuantum ternyata tidak bersifat deterministik sebagai ungkapannya yang terkenal: “Tuhan tidak sedang bermain dadu”.

Di kemudian hari, Albert Einstein menerbitkan makalah tentang percobaan imajiner dengan meminta kita membayangkan setumpuk serbuk mesiu, karena ketidakstabilan beberapa partikel, akan terbakar suatu ketika. Di sini, persamaan mekanika kuantum menjelaskan paduan antara sistem yang belum dan sudah meledak. Namun kenyataannya belum tentu seperti itu. Karena dalam kenyataan, tidak ada kondisi perantara antara meledak dan belum meledak.

Analogi serbuk mesiu tersebut ternyata mendorong alias memotivasi kuriositas Erwin Schrodinger mengeluarkan ide eksperimen yang ternyata lebih meyakinkan dibanding analogi serbuk mesiu Albert Einstein. Dan berikut eksperimen imajiner ala Schrodinger:

“Anggaplah terdapat seekor kucing yang terkurung dalam ruang baja, bersama alat pencacah Geiger (pengukur radiasi ionisasi) yang diberi sedikit zat radioaktif yang sangat sedikit. Dalam satu jam, salah satu atom meluruh, tetapi juga kemungkinan tidak. Jika atom meluruh, tabung pencacah tersebut melepas muatan zat yang melalui relai yang terhubung sehingga mendorong palu di dalam ruang baja untuk memecahkan tabung percobaan kecil berisi asam hidrosianida. Jika ruang baja tersebut dibiarkan selama satu jam, kita akan mengatakan bahwa kucing itu masih hidup jika saat itu tidak ada atom yang luruh. Fungsi-psi seluruh sistem tersebut akan menunjukkan hal ini dengan kucing mati dan hidup yang tercampur atau tumpang tindih di dalamnya.”

Eksperimen imajiner Erwin Schrodinger ini pun sontak menjadi fenomena yang mengejutkan di dunia fisika karena mempertanyakan realitas teori kuantum yang cenderung tidak rasional terhadap dunia nyata. Berdasarkan pemahaman teori kuantum yang saat itu sedang berkembang, kucing akan berada pada kondisi hidup dan mati sekaligus sampai diamati kondisi yang sebenarnya terjadi pada kucing.

Dan seperti kita tahu, hingga saat ini belum pernah dilakukan eksperimen sebenarnya yang berbentuk kucing, tikus, atau bahkan kutu. Namun pemikiran Erewin Schrodinger mendorong eksperimen lain di bidang fisika kuantum untuk membuktikan karakter fisika kuantum sebenarnya berdasarkan rekonstruksi eksperimen-eksperimen imajiner yang dilakukan oleh Einstein dan Schrodinger.

Singkatnya, terdapat berbagai interpretasi terhadap eksperimen analogi yang dilontarkan Schrodinger. Teori ini menimbulkan paradoks yang bahkan menimbulkan pemikiran ruang dan waktu yang bersifat paradoks –dimana setiap kejadian memiliki alternatif kejadian berikut yang berbeda. Pemahaman tersebut memungkinan seseorang memiliki berbagai alternatif jalan hidup dengan kombinasi cerita yang berbeda-beda.

Begitupun, Kucing Schrodinger acapkali dilibatkan dalam karya seni populer seperti komik, film, kartun, dan serial televisi. Akhirnya, kita hanya bisa berdoa, semoga kucing Schrodinger tetap baik-baik saja meskipun berkali-kali digunakan dalam eksperimen imajiner para ahli fisika.