Eksperimen pemikiran yang dikenal sebagai kucing Schrödinger adalah salah satu konsep yang paling terkenal, dan disalahpahami, dalam mekanika kuantum. Dengan berpikir mendalam tentang hal itu, para peneliti telah sampai pada wawasan spektakuler tentang realitas fisik.
Siapa yang datang dengan kucing Schrödinger?
Fisikawan Austria Erwin Schrödinger, yang membantu menemukan disiplin mekanika kuantum, pertama kali memahami teka-teki kucingnya pada tahun 1935 sebagai komentar tentang masalah yang awalnya diajukan oleh termasyhur Albert Einstein, menurut sebuah artikel di Quanta Magazine.
Sementara mengembangkan pemahaman baru mereka tentang dunia subatomik, sebagian besar rekan Einstein dan Schrödinger menyadari bahwa entitas kuantum menunjukkan perilaku yang sangat aneh. Fisikawan Denmark Niels Bohr memperjuangkan pemahaman bahwa partikel seperti elektron tidak memiliki sifat yang terdefinisi dengan baik sampai mereka diukur. Sebelum itu, partikel ada dalam apa yang dikenal sebagai superposisi keadaan, dengan, misalnya, peluang 50% untuk diorientasikan "ke atas" dan peluang 50% untuk diorientasikan "ke bawah".
Einstein, khususnya, tidak menyukai penjelasan yang tidak pasti ini. Dia ingin tahu bagaimana, tepatnya, alam semesta tahu bahwa seseorang sedang mengukur sesuatu. Schrödinger menyoroti absurditas ini dengan kucing konseptualnya yang terkenal kejam.
Misalkan seseorang membuat alat aneh, Schrödinger menulis dalam makalah 1935 berjudul "Situasi Saat Ini dalam Mekanika Kuantum." Peralatan tersebut terdiri dari sebuah kotak dengan vial sianida yang disegel, di atasnya ditangguhkan sebuah palu yang dipasang pada penghitung Geiger yang ditujukan pada benjolan kecil uranium radioaktif ringan. Di dalam kotak, ada juga kucing (dan ingat, ini adalah eksperimen pemikiran yang tidak pernah benar-benar dilakukan).
Kotak disegel, dan percobaan dibiarkan berjalan selama beberapa waktu yang ditentukan, mungkin satu jam. Pada jam itu, uranium, yang partikel-partikelnya mematuhi hukum mekanika kuantum, memiliki peluang memancarkan radiasi yang kemudian akan diambil oleh penghitung Geiger, yang pada gilirannya akan melepaskan palu dan menghancurkan vial, membunuh kucing itu. oleh keracunan sianida.
Menurut orang-orang seperti Bohr, sampai kotak dibuka dan status kucing "diukur," itu akan tetap dalam superposisi hidup dan mati. Orang-orang seperti Einstein dan Schrödinger menolak keras kemungkinan seperti itu, yang tidak sesuai dengan semua pengalaman biasa yang kita katakan - kucing bisa hidup atau mati, tidak keduanya pada saat yang sama.
"Fisika uantum tidak memiliki komponen penting, sebuah cerita tentang bagaimana ia berbaris dengan hal-hal di dunia," tulis jurnalis sains Adam Becker dalam bukunya "What Is Real?" (Buku Dasar, 2018). "Bagaimana sejumlah atom yang fenomenal, diatur oleh fisika kuantum, memunculkan dunia yang kita lihat di sekitar kita?"
Apakah kucing Schrödinger nyata?
Kucing Schrödinger memotong ke inti dari apa yang aneh tentang interpretasi Bohr tentang kenyataan: kurangnya garis pemisah yang jelas antara kuantum dan dunia sehari-hari. Sementara kebanyakan orang berpikir itu memberikan contoh dalam mendukung partikel yang kurang memiliki sifat yang terdefinisi dengan jelas sampai mereka diukur, niat asli Schrödinger adalah kebalikannya - untuk menunjukkan bahwa gagasan seperti itu tidak masuk akal. Namun, selama beberapa dekade, fisikawan sebagian besar mengabaikan masalah ini, pindah ke kesulitan lain.
Tetapi mulai tahun 1970-an, para peneliti dapat menunjukkan bahwa partikel-partikel kuantum dapat dibuat di negara-negara yang selalu bersesuaian satu sama lain - jadi jika seseorang menunjukkan orientasi "naik", yang lain akan "turun" - sebuah fenomena yang oleh Schrödinger disebut keterjeratan. . Pekerjaan semacam itu telah digunakan untuk menopang bidang komputasi kuantum yang muncul, yang menjanjikan untuk menghasilkan mesin penghitung yang jauh lebih cepat daripada teknologi saat ini.
Pada tahun 2010, fisikawan juga berhasil membuat versi kucing Schrödinger di dunia nyata, meskipun dengan cara yang tidak melibatkan felisida (alias, pembunuhan kucing). Universitas California, Santa Barbara, para ilmuwan membangun resonator, pada dasarnya garpu tala kecil, seukuran piksel pada layar komputer. Mereka memasukkannya ke dalam superposisi di mana ia berosilasi dan tidak berosilasi pada saat yang sama, menunjukkan bahwa objek yang relatif besar dapat menempati keadaan kuantum yang aneh.
Percobaan yang lebih baru telah menempatkan kelompok hingga 2.000 atom di dua tempat yang berbeda pada saat yang sama, lebih lanjut mengaburkan garis pemisah antara mikroskopis dan makroskopis. Pada tahun 2019, para peneliti di University of Glasgow bahkan berhasil mengambil foto foton terjerat menggunakan kamera khusus yang mengambil gambar setiap kali foton muncul dengan mitra terjerat.
Sementara fisikawan dan filsuf belum sepakat tentang cara berpikir tentang dunia kuantum, wawasan Schrödinger telah menghasilkan banyak jalan penelitian yang bermanfaat dan kemungkinan akan terus melakukannya untuk masa mendatang yang dapat diperkirakan.
