Bisakah Kucing Schrödinger Ada Dalam Kehidupan Nyata?

Bisakah Kucing Schrödinger Ada Dalam Kehidupan Nyata?
Shutterstock

Pernahkah Anda berada di lebih dari satu tempat pada waktu yang sama? Jika Anda jauh lebih besar dari atom, jawabannya tidak.

Tetapi atom dan partikel diatur oleh aturan mekanika kuantum, di mana beberapa kemungkinan situasi berbeda dapat hidup berdampingan sekaligus.

Sistem kuantum diatur oleh apa yang disebut "fungsi gelombang": objek matematika yang menggambarkan probabilitas dari berbagai kemungkinan situasi ini.

Dan kemungkinan yang berbeda ini dapat hidup berdampingan dalam fungsi gelombang sebagai apa yang disebut "superposisi" dari keadaan yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah partikel yang ada di beberapa tempat yang berbeda pada saat yang bersamaan disebut sebagai “superposisi spasial”.

Hanya ketika pengukuran dilakukan, fungsi gelombang "runtuh" ​​dan sistem berakhir dalam satu keadaan tertentu.

Umumnya, mekanika kuantum berlaku untuk dunia kecil atom dan partikel. Juri masih belum tahu apa artinya untuk objek skala besar.

Dalam penelitian kami, diterbitkan hari ini di Optica, kami mengusulkan sebuah eksperimen yang dapat menyelesaikan pertanyaan rumit ini untuk selamanya.


Dapatkan Yang Terbaru Dari Diri Sendiri


Kucing Erwin Schrödinger

Pada tahun 1930-an, fisikawan Austria Erwin Schrödinger mengemukakan eksperimen pemikirannya yang terkenal tentang seekor kucing dalam sebuah kotak yang, menurut mekanika kuantum, dapat hidup dan mati pada saat yang bersamaan.

Di dalamnya, seekor kucing ditempatkan dalam kotak tertutup di mana peristiwa kuantum acak memiliki peluang 50-50 untuk membunuhnya. Sampai kotak dibuka dan kucing diamati, kedua kucing itu mati serta hidup pada saat bersamaan.

Dengan kata lain, kucing ada sebagai fungsi gelombang (dengan banyak kemungkinan) sebelum diamati. Ketika diamati, itu menjadi objek yang pasti.


Apa itu Kucing Schrödinger?

Setelah banyak perdebatan, komunitas ilmiah pada saat itu mencapai konsensus dengan "Interpretasi Kopenhagen". Ini pada dasarnya mengatakan bahwa mekanika kuantum hanya dapat diterapkan pada atom dan molekul, tetapi tidak dapat menggambarkan objek yang jauh lebih besar.

Ternyata mereka salah.

Dalam dua dekade terakhir ini, fisikawan telah dibuat status kuantum dalam benda yang terbuat dari triliunan atom - cukup besar untuk dilihat dengan mata telanjang. Meskipun, ini punya belum termasuk superposisi spasial.

Bagaimana fungsi gelombang menjadi nyata?

Tetapi bagaimana fungsi gelombang menjadi objek "nyata"?

Inilah yang oleh fisikawan disebut sebagai "masalah pengukuran kuantum". Ini telah membingungkan para ilmuwan dan filsuf selama sekitar satu abad.

Jika ada mekanisme yang menghilangkan potensi superposisi kuantum dari objek berskala besar, itu akan membutuhkan "mengganggu" fungsi gelombang - dan ini akan menciptakan panas.

Jika panas seperti itu ditemukan, ini berarti superposisi kuantum skala besar tidak mungkin. Jika panas seperti itu dikesampingkan, maka kemungkinan alam tidak keberatan "menjadi kuantum" pada ukuran berapa pun.

Jika yang terakhir ini masalahnya, dengan kemajuan teknologi kita bisa meletakkan benda besar, bahkan mungkin makhluk hidup, ke dalam status kuantum.

Ini adalah ilustrasi resonator dalam superposisi kuantum. Gelombang merah mewakili fungsi gelombang.
Ini adalah ilustrasi resonator dalam superposisi kuantum. Gelombang merah mewakili fungsi gelombang.
Christopher Baker, penulis tersedia

Fisikawan tidak tahu seperti apa mekanisme yang mencegah superposisi kuantum skala besar akan terlihat. Menurut beberapa orang, ini adalah bidang kosmologis yang tidak diketahui. Lainnya mencurigai gravitasi bisa ada hubungannya dengan itu.

Pemenang Hadiah Nobel bidang fisika tahun ini, Roger Penrose, berpendapat bahwa itu bisa jadi akibat dari kesadaran makhluk hidup.

Mengejar gerakan kecil

Selama dekade terakhir ini, fisikawan dengan tergesa-gesa mencari sejumlah kecil panas yang akan mengindikasikan gangguan pada fungsi gelombang.

Untuk mengetahuinya, kita memerlukan metode yang dapat menekan (sesempurna mungkin) semua sumber panas “berlebih” lainnya yang mungkin menghalangi pengukuran yang akurat.

Kita juga perlu menjaga efek yang disebut "reaksi balik" kuantum, di mana tindakan mengamati dirinya sendiri menciptakan panas.

Dalam penelitian kami, kami telah merumuskan eksperimen semacam itu, yang dapat mengungkapkan apakah superposisi spasial dimungkinkan untuk objek skala besar. Terbaik percobaan sejauh ini belum bisa mencapai ini.

Menemukan jawabannya dengan sinar kecil yang bergetar

Eksperimen kami akan menggunakan resonator pada frekuensi yang jauh lebih tinggi daripada yang pernah digunakan. Ini akan menghilangkan masalah panas dari lemari es itu sendiri.

Seperti kasus pada percobaan sebelumnya, kita perlu menggunakan lemari es pada 0.01 derajat kelvin di atas nol mutlak. (Absoloute zero adalah suhu terendah yang mungkin secara teoritis).

Dengan kombinasi suhu yang sangat rendah dan frekuensi yang sangat tinggi ini, getaran pada resonator mengalami proses yang disebut "kondensasi Bose".

Anda dapat membayangkan ini sebagai resonator yang membeku begitu kokoh sehingga panas dari lemari es tidak dapat menggoyahkannya, bahkan tidak sedikit pun.

Kami juga akan menggunakan strategi pengukuran berbeda yang sama sekali tidak melihat pergerakan resonator, melainkan jumlah energi yang dimilikinya. Metode ini juga akan sangat menekan panas reaksi balik.

Tapi bagaimana kita melakukan ini?

Partikel tunggal cahaya akan memasuki resonator dan memantul bolak-balik beberapa juta kali, menyerap energi berlebih. Mereka akhirnya akan meninggalkan resonator, membawa energi berlebih pergi.

Dengan mengukur energi partikel cahaya yang keluar, kita dapat menentukan apakah ada panas di resonator.

Jika ada panas, ini akan menunjukkan sumber yang tidak diketahui (yang tidak kami kendalikan) telah mengganggu fungsi gelombang. Dan ini berarti superposisi tidak mungkin terjadi dalam skala besar.

Apakah semuanya kuantum?

Eksperimen yang kami usulkan cukup menantang. Ini bukan hal yang bisa Anda atur begitu saja pada hari Minggu sore. Mungkin perlu bertahun-tahun pengembangan, jutaan dolar dan sejumlah besar fisikawan eksperimental yang terampil.

Meskipun demikian, ini bisa menjawab salah satu pertanyaan paling menarik tentang realitas kita: apakah semuanya kuantum? Jadi, kami yakin itu sepadan dengan usaha.

Mengenai menempatkan manusia, atau kucing, ke dalam superposisi kuantum - tidak ada cara bagi kita untuk mengetahui bagaimana ini akan mempengaruhi makhluk itu.

Untungnya, ini adalah pertanyaan yang tidak perlu kami pikirkan, untuk saat ini.Percakapan

tentang Penulis

Stefan Forstner, Rekan Riset Postdoctoral, Universitas Queensland

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}

DARI EDITOR

Newsletter InnerSelf: Oktober 18, 2020
by Innerself Staf
Hari-hari ini kita hidup dalam gelembung kecil ... di rumah kita sendiri, di tempat kerja, dan di depan umum, dan mungkin dalam pikiran kita sendiri dan dengan emosi kita sendiri. Namun, hidup dalam gelembung, atau merasa seperti kita…
Newsletter InnerSelf: Oktober 11, 2020
by Innerself Staf
Hidup adalah sebuah perjalanan dan, seperti kebanyakan perjalanan, datang dengan pasang surutnya. Dan seperti siang selalu mengikuti malam, begitu pula pengalaman pribadi kita sehari-hari berubah dari gelap menjadi terang, dan bolak-balik. Namun,…
Newsletter InnerSelf: Oktober 4, 2020
by Innerself Staf
Apapun yang kita alami, baik secara individu maupun kolektif, kita harus ingat bahwa kita bukanlah korban yang tidak berdaya. Kita dapat memperoleh kembali kekuatan kita untuk mengukir jalan kita sendiri dan untuk menyembuhkan hidup kita, secara spiritual…
InnerSelf Newsletter: September 27, 2020
by Innerself Staf
Salah satu kekuatan terbesar umat manusia adalah kemampuan kita untuk menjadi fleksibel, menjadi kreatif, dan berpikir di luar kotak. Menjadi orang lain selain kita kemarin atau sehari sebelumnya. Kita bisa berubah...…
Yang Cocok Untuk Saya: "Untuk Kebaikan Tertinggi"
by Marie T. Russell, InnerSelf
Alasan saya membagikan "apa yang berhasil untuk saya" adalah karena hal itu mungkin berhasil untuk Anda juga. Jika tidak persis seperti yang saya lakukan, karena kita semua unik, beberapa variasi sikap atau metode mungkin saja sesuatu ...