Tahukah kamu? Elektron bisa tahu lho
kalau pintu sebelah ditutup atau dibuka tanpa perlu melewatinya, bahkan mampu
membaca pikiran kita. Mari kita lakukan eksperimen berikut.
Perhatikan diagram 1, di sebelah kiri ada oven yang
memproduksi elektron dan satu set sirkuit magnet yang mengarahkan elektron
untuk bergerak ke kanan. Di tengah-tengah, kita tempatkan layar dengan dua
celah yang kecil dan berukuran sama, satu di atas dan satu lagi di bawah. Kita
sebut kedua celah tersebut sebagai celah A (atas) dan celah B (bawah). Di
belakangnya lagi, kita taruh sebuah layar yang akan berpendar di lokasi tempat
elektron menabraknya (layar berpendar/scintillation screen). Kita asumsikan
bahwa kita bisa menutup dua celah A dan B tanpa saling mempengaruhi satu sama lain
(independent).
Percobaan kita lakukan dengan jalan menembakkan elektron yang
diproduksi oleh oven ke arah dua celah itu, dan mencatat lokasi di mana
elektron itu menabrak layar berpendar. Bagian penting lain dari percobaan kita
ini adalah elektron ditembakkan satu per satu, alias satu elektron dalam sekali
waktu, misalnya sehari sekali kita tembakkan satu elektron. Dengan demikian
tidak ada peristiwa 2 elektron atau lebih bisa masuk lewat satu celah secara
bersamaan dan berinteraksi satu sama lain. Juga tidak akan ada peristiwa satu
elektron masuk celah A dan satu elektron yang lain masuk celah B dalam waktu
bersamaan.
Mari kita mulai percobaan kita. Pertama, kita tutup celah A
dan buka celah B. Kita tembakkan elektron satu per satu, dan kita catat lokasi
di mana elektron itu jatuh pada layar berpendar. Setelah menembakkan elektron
satu demi satu dalam jumlah yang cukup banyak, kita akan mendapatkan distribusi
dari lokasi jatuhnya elektron di layar berpendar. Perhatikan diagram 2. Mari kita
sebut semua peristiwa dari percobaan pertama dengan celah A tertutup dan celah
B terbuka beserta hasilnya sebagai peristiwa 1.
Selanjutnya, kita ganti dengan membuka celah A dan tutup
celah B. Kita ulangi percobaan seperti di peristiwa 1 dengan menembakkan
elektron satu per satu. Sekali lagi, setelah cukup banyak elektron yang kita
tembakkan, kita akan mendapatkan distribusi akan lokasi elektron di layar
berpendar yang berbeda dengan distribusi yang kita dapatkan bila celah A dibuka
dan celah B ditutup. Perhatikan diagram 3. Kita sebut semua peristiwa dalam
percobaan ini beserta hasilnya sebagai peristiwa 2.
Sekarang, kita buka kedua celah A dan B secara bersamaan.
Kita tembakkan lagi elektron satu demi satu dan kita catat lokasi elektron di
layar berpendar. Kita akan mendapatkan distribusi dari lokasi elektron yang
berbeda dengan peristiwa 1 dan peristiwa 2. Perhatikan lagi diagram 1. Kita
sebut semua peristiwa dan hasil dari percobaan dengan kedua celah dibuka secara
bersamaan ini sebagai peristiwa 3.
Nah, setelah menganalisis secara detil hasil percobaan di
atas, ada dua hal yang sangat menarik, yang menjadi perdebatan para ilmuwan
dari awal abad ke-20 sampai sekarang. Yang pertama, ada titik-titik lokasi pada
layar berpendar di mana kita menemukan elektron di peristiwa 1 atau 2, yaitu
ketika salah satu celah dibuka dan celah yang lain ditutup, tetapi tidak
ditemukan elektron di peristiwa 3 ketika kedua celah dibuka secara bersamaan.
Ini adalah titik-titik tempat distribusi lokasi elektron di diagram 1 bernilai
nol. Perhatikan titik M diagram 1.
Apa artinya ini? Mari kita misalkan titik M ini ada di
peristiwa 1 di mana celah A ditutup dan celah B dibuka. Artinya ada elektron
yang jatuh di titik M di peristiwa 1: elektron masuk lewat pintu B lalu jatuh
ke titik M. Intuisi kita mungkin mengatakan bahwa ketika celah A juga dibuka
seperti yang kita lakukan di peristiwa 3 (ingat celah B tetap dibuka) maka kita
mengharapkan tetap akan ada elektron yang jatuh di titik M. Dengan kata lain,
intuisi kita mengatakan seharusnya peristiwa 2 tidak akan berhubungan dengan
peristiwa 1 (independent).
Hasil percobaan yang dilakukan di laboratorium, seperti yang
ditunjukkan di diagram 1, ternyata berbeda dengan harapan intuisi kita. Ini
mengindikasikan bahwa elektron tahu kalau celah sebelah (celah A) ditutup atau
dibuka tanpa perlu melewatinya. Kalau celah A dibuka dia akan berperilaku
seperti yang dicatat di peristiwa 3 dimana elektron tidak menabrak titik M,
sebaliknya kalo celah A ditutup, dia akan berperilaku seperti yang dicatat di
peristiwa 2 di mana elektron masuk lewat celah B dan menabrak titik M dilayar
berpendar. Jika benar begitu yang terjadi, maka ini adalah perilaku yang sangat
misterius. Bagaimana benda mati bisa "melihat" dan "berperilaku"
sesuai dengan penglihatannya.
Yang lebih misterius lagi, karena pilihan penutupan atau
pembukaan celah A bisa dilakukan ketika elektron masih dalam perjalanan dari
oven ke layar dengan dua celah dan karena penutupan/pembukaan celah A tidak mempengaruhi
perilaku elektron di perjalanan, maka hal di atas mengindikasikan bahwa
elektron tahu pilihan kita untuk menutup atau membuka celah A bahkan sebelum
kita melakukannya. Artinya elektron bisa membaca pikiran kita.
Percobaan semacam ini disebut sebagai delayed choice
experiment dan merupakan karakteristik dari fisika kuantum, yaitu fisika yang
mengklaim menjelaskan hal-hal tentang dunia mikro: elektron, proton, dll.
Percobaannya tentu sangat detil dan melibatkan alat-alat ukur yang sangat
sangat canggih dan berpresisi tinggi. Artinya alat-alat ini harus bisa
membedakan antara hasil percobaan yang asli dengan gangguan/noise yang
sangat-sangat kecil sekali.
Perlu diketahui bahwa peristiwa semacam ini tidak terjadi di
dunia makro, misalnya kalau elektron diganti dengan kelereng atau bola, dll.
Oleh karenanya, menggabungkan misteri tersebut di dunia mikro dan hal-hal
intuitif di dunia makro adalah salah satu tantangan di fisika yang sampai
sekarang tidak ada kebulatan suara di antara para ilmuwan.
Catatan
Setting percobaan semacam ini di fisika disebut sebagai
percobaan dengan dua celah (double slit experiment) sebagai pembeda dengan
percobaan dengan satu celah (single slit experiment). Percobaan ini pertama
kali dilakukan oleh Young di abad ke-17 dengan menggunakan cahaya untuk
membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang. Sekarang kita tahu bahwa cahaya
terdiri dari partikel-partikel yang disebut foton (photon). Elektron pada
percobaan diatas juga bisa diganti dengan foton, proton, neutron, atau
benda-benda mikro yang lain.
Bahan bacaan
- Roger Penrose, The Large, the Small, and Human Mind,
Cambridge University Press, Cambridge, 1997.
- J. S. Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics,
Cambridge University Press, Cambridge, 1987.
Penulis
Agung Budiyono, sekarang peneliti bidang fisika di RIKEN
(Institute for the Physical and Chemical Research), Jepang. Kontak:
agungby@yahoo.com.
Baca juga:
Baca juga:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar