Mengenal Teori Kuantum Untuk Pemula – Mungkin banyak orang di indonesia sering bertanya-tanya apa itu Teori Kuantum? Teori kuantum adalah dasar teori fisika modern yang menjelaskan sifat dan perilaku materi dan energi pada tingkat atom dan subatom. Sifat dan perilaku materi dan energi pada tingkat itu kadang-kadang disebut sebagai fisika kuantum dan mekanika kuantum. Organisasi di beberapa negara telah mencurahkan sumber daya yang signifikan untuk pengembangan komputasi kuantum, yang menggunakan teori kuantum untuk secara drastis meningkatkan kemampuan komputasi melampaui apa yang mungkin dilakukan dengan menggunakan komputer klasik saat ini.
Mengenal Teori Kuantum Untuk Pemula
Pada tahun 1900, fisikawan Max Planck mempresentasikan teori kuantumnya kepada Masyarakat Fisika Jerman. Planck telah berusaha menemukan alasan mengapa radiasi dari benda bercahaya berubah warna dari merah, menjadi oranye, dan, akhirnya, menjadi biru ketika suhunya naik. Dia menemukan bahwa dengan membuat asumsi bahwa energi ada di unit individu dengan cara yang sama seperti materi, bukan hanya sebagai gelombang elektromagnetik konstan – seperti yang telah diasumsikan sebelumnya – dan karena itu dapat diukur, dia dapat menemukan jawaban atas pertanyaannya. Keberadaan satuan-satuan tersebut menjadi asumsi pertama teori kuantum.
Planck menulis persamaan matematis yang melibatkan sebuah angka untuk mewakili satuan energi individual ini, yang disebutnya kuanta. Persamaan menjelaskan fenomena dengan sangat baik; Planck menemukan bahwa pada tingkat suhu tertentu (kelipatan tepat dari nilai minimum dasar), energi dari benda bercahaya akan menempati area spektrum warna yang berbeda. Planck berasumsi ada teori yang belum muncul dari penemuan kuanta, tetapi, pada kenyataannya, keberadaan mereka menyiratkan pemahaman yang sama sekali baru dan mendasar tentang hukum alam. Planck memenangkan Hadiah Nobel dalam Fisika untuk teorinya pada tahun 1918, tetapi perkembangan oleh berbagai ilmuwan selama periode tiga puluh tahun semuanya berkontribusi pada pemahaman modern tentang teori kuantum.
Perkembangan Teori Kuantum
Pada tahun 1900, Planck membuat asumsi bahwa energi terbuat dari unit individu, atau kuanta.
Pada tahun 1905, Albert Einstein berteori bahwa bukan hanya energi, tetapi radiasi itu sendiri dikuantisasi dengan cara yang sama.
Pada tahun 1924, Louis de Broglie mengusulkan bahwa tidak ada perbedaan mendasar dalam susunan dan perilaku energi dan materi; pada tingkat atom dan subatom dapat berperilaku seolah-olah terbuat dari partikel atau gelombang. Teori ini kemudian dikenal sebagai prinsip dualitas gelombang-partikel: partikel elementer dari energi dan materi berperilaku, tergantung pada kondisinya, seperti partikel atau gelombang.
Pada tahun 1927, Werner Heisenberg mengusulkan bahwa pengukuran simultan yang tepat dari dua nilai komplementer – seperti posisi dan momentum partikel subatom – tidak mungkin. Bertentangan dengan prinsip-prinsip fisika klasik, pengukuran simultan mereka tak terhindarkan cacat; semakin tepat satu nilai diukur, semakin cacat pengukuran nilai lainnya. Teori ini dikenal sebagai prinsip ketidakpastian, yang mendorong komentar terkenal Albert Einstein, “Tuhan tidak bermain dadu.”
Interpretasi Kopenhagen dan Teori Banyak Dunia
Dua interpretasi utama implikasi teori kuantum untuk sifat realitas adalah interpretasi Kopenhagen dan teori banyak dunia. Niels Bohr mengusulkan interpretasi Kopenhagen atas teori kuantum, yang menegaskan bahwa partikel adalah apa pun yang diukur (misalnya, gelombang atau partikel), tetapi tidak dapat dianggap memiliki sifat khusus, atau bahkan ada, sampai itu diukur. Singkatnya, Bohr mengatakan bahwa realitas objektif tidak ada. Ini diterjemahkan menjadi prinsip yang disebut superposisi yang mengklaim bahwa meskipun kita tidak mengetahui status objek apa pun, sebenarnya objek tersebut berada di semua kemungkinan status secara bersamaan, selama kita tidak memeriksanya.
Untuk mengilustrasikan teori ini, kita dapat menggunakan analogi Kucing Schrodinger yang terkenal dan agak kejam. Pertama, kami memiliki kucing hidup dan menempatkannya di kotak timah tebal. Pada tahap ini, tidak ada keraguan bahwa kucing itu hidup. Kami kemudian memasukkan botol sianida dan menutup kotaknya. Kami tidak tahu apakah kucing itu masih hidup atau kapsul sianidanya telah pecah dan kucing itu telah mati. Karena kita tidak tahu, kucing itu mati dan hidup, menurut hukum kuantum – dalam superposisi keadaan. Hanya ketika kita membuka kotak itu dan melihat kondisi apa kucing itu, superposisinya hilang, dan kucing itu harus hidup atau mati.
Interpretasi kedua dari teori kuantum adalah banyak dunia (atau teori multisemesta. Ini menyatakan bahwa segera setelah ada potensi untuk objek apa pun untuk berada dalam keadaan apa pun, alam semesta objek itu bertransmutasi menjadi serangkaian alam semesta paralel yang sama dengan jumlah kemungkinan keadaan di mana objek dapat ada, dengan setiap alam semesta berisi satu kemungkinan keadaan unik dari objek itu. Selain itu, ada mekanisme interaksi antara alam semesta ini yang entah bagaimana memungkinkan semua keadaan dapat diakses dengan cara tertentu dan untuk semua kemungkinan menyatakan akan terpengaruh dalam beberapa cara.Stephen Hawking dan mendiang Richard Feynman adalah di antara ilmuwan yang telah menyatakan preferensi untuk teori banyak dunia.
Pengaruh Teori Kuantum
Meskipun para ilmuwan sepanjang abad yang lalu telah menolak keras implikasi teori kuantum – Planck dan Einstein di antaranya – prinsip-prinsip teori telah berulang kali didukung oleh eksperimen, bahkan ketika para ilmuwan mencoba untuk menyangkalnya. Teori kuantum dan teori relativitas Einstein membentuk dasar bagi fisika modern. Prinsip-prinsip fisika kuantum sedang diterapkan di semakin banyak bidang, termasuk optik kuantum, kimia kuantum, komputasi kuantum, dan kriptografi kuantum.