"Revolusi Belum Selesai Einstein" oleh Lee Smolin
(Gambar: © Penguin Press)
Mekanika kuantum adalah ilmu yang pasti. Kasing ditutup, dan terima kasih banyak - atau banyak yang akan berdebat.
Berkat karya perintis pada 1920-an, banyak orang percaya bahwa kita sekarang tahu semua yang perlu kita ketahui tentang gerak pada skala atom atau subatomik. Menurut fisikawan Denmark Niels Bohr dan para pengikutnya, kita dapat menegaskan posisi tepat dari partikel atom atau lintasannya, tetapi kita tidak dapat melakukan keduanya pada saat yang bersamaan. Prediksi semacam itu hanya bisa probabilistik, tidak pernah benar-benar tepat.
Fisikawan teoretis Lee Smolin, dari Institut Perimeter untuk Fisika Teoretis di Waterloo, Kanada, telah menghabiskan seluruh karirnya untuk menantang pandangan ini. Smolin percaya bahwa kemenangan Bohr adalah contoh karisma yang melumpuhkan perbedaan pendapat yang sah, bahkan dari para pembangkang terkemuka seperti Albert Einstein dan Erwin Schrödinger.
Hari ini, Smolin, mengikuti jejak Albert Einstein dan melanjutkan tradisi panjang yang mencakup fisikawan lain termasuk David Bohm, mencari teori untuk "melengkapi" fisika kuantum dengan memungkinkan deskripsi yang tepat dan bukan probabilitas fuzzy. Smolin memiliki perspektif "realistis", yang bertentangan dengan pandangan "anti-realistis" dari Bohr dan pembantunya. Smolin menetapkan perspektifnya dalam "Revolusi yang Belum Selesai Einstein"(Penguin Press, April 2019). Space.com bertemu dengan Smolin untuk membahas buku itu, bagaimana ide-ide baru menjadi dominan dalam sains, dan apa yang dia lakukan sekarang.
Space.com: Apa perbedaan antara pendekatan realistis dan anti-realistis mekanika kuantum?
Lee Smolin: Bagi saya, perbedaan antara seseorang yang realis tentang fenomena kuantum versus seseorang yang bukan realis adalah, sebagai realis, Anda percaya ada cerita yang lengkap, dan ada deskripsi lengkap, yang bisa kita dapatkan dari proses atom apa pun, dari setiap proses nuklir, apa pun yang terjadi di dunia subatomik. Mekanika kuantum tidak memberikan deskripsi yang lengkap tentang setiap proses secara individual, sehingga tidak bisa lengkap. Kita harus menemukan teori yang lebih dalam dari itu. Mekanika kuantum adalah langkah menuju pemahaman fisika subatomik, tapi itu bukan langkah terakhir. Jadi, tugasnya adalah menggali lebih dalam dan menemukan atau menemukan teori yang lebih baik yang memberikan deskripsi lengkap.
Jika Anda menyebutnya anti-realis, maka Anda berpikir bahwa mekanika kuantum seperti yang ditulis pada 1920-an mungkin adalah teori terakhir, dan tidak ada motivasi untuk melihat lebih dalam.
Space.com: Anda merujuk orang yang mencari penyelesaian teori kuantum sebagai "realis naif" karena pandangan mereka tidak perlu pembenaran yang berbelit-belit. Bisakah Anda menguraikan istilah ini?
Smolin: Naif benar-benar berarti canggih. Naif berarti Anda telah mendengar semua keberatan mendasar terhadap gagasan bahwa kita dapat memberikan deskripsi lengkap tentang dunia apa adanya dan menolaknya dan menganggapnya sebagai tujuan kita untuk memahami alam sepenuhnya dan seolah-olah kita tidak ada di sini. Ilmu pengetahuan adalah deskripsi tentang alam yang seharusnya objektif, tidak dipaksakan oleh percobaan kami atau oleh ide-ide kami atau keyakinan kami.
Space.com: Apakah "naif" berarti sepenuhnya terbuka terhadap ide dan keyakinan baru?
Smolin: Benar-benar terbuka? Tidak. Orang-orang lupa bahwa fisika, seperti sains apa pun, memiliki sejarah dan tradisi. Ambil ide sederhana seperti momentum, yang harus dipahami dalam konteks semua diskusi sejak abad ke-16 dan ke-17 tentang prinsip inersia, prinsip relativitas, dan sebagainya. Anda tidak dapat menjelaskan konsep seperti momentum tanpa terbenam dalam seluruh sejarah konsep tersebut.
Space.com: Buku Anda jelas dan jelas, dan dapat dimengerti oleh orang-orang dengan berbagai tingkat pengetahuan latar belakang. Apa proses penulisan Anda?
Smolin: Wah terima kasih! Saya akan menganggap itu sebagai pujian. Saya memiliki banyak pengalaman dan banyak praktik mengajar fisika modern kepada nonscientists. Di berbagai universitas, saya sering mengajar mata pelajaran "fisika untuk kemanusiaan" atau "fisika untuk penyair". Jadi saya memiliki banyak pengalaman dengan mengasah strategi pedagogis yang berbeda untuk digunakan dalam pengajaran fisika kuantum atau relativitas kepada orang awam.
Buku seperti ini memiliki beberapa khalayak secara bersamaan. Saya berbicara dengan para ahli dan kolega, tetapi terutama saya berbicara dengan orang awam. Dan orang awam pertama yang penting adalah editor. Saya selalu bersikeras bekerja dengan editor yang memiliki gelar dalam sastra atau humaniora atau sejarah - bukan gelar dalam sains. Saya juga memiliki beberapa pembaca ujian yang tidak memiliki pendidikan sains. Mereka semua mendorong saya untuk mengklarifikasi, mengklarifikasi, mengklarifikasi dan jika perlu menulis ulang buku itu. Buku khusus ini melewati tiga penulisan ulang lengkap. Tidak ada yang tersisa di lantai ruang pemotongan, sehingga untuk berbicara. Seluruh konsep pertama benar-benar ditinggalkan dan direkonseptualisasikan, dan hasilnya adalah buku yang jauh lebih baik, menurut pendapat saya.
Space.com: Mengingat bahwa itu sepenuhnya ditulis ulang beberapa kali, berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menulis buku?
Smolin: Menulis bukan pekerjaan saya; pekerjaan saya sehari-hari adalah menjadi ahli fisika teoretis. Tapi di waktu luang saya, bisa dikatakan, sekitar tiga tahun. Akan ada satu bulan atau enam minggu ketika saya terutama mengerjakan buku itu, dan kemudian enam bulan akan berlalu dan saya akan merenung dan memikirkannya dan kemudian saya akan terjun lagi selama tiga minggu atau sebulan. Jadi seperti itu selama tiga tahun.
Space.com: Buku Anda merinci sejarah fisika kuantum di awal abad ke-20. Mengapa revolusi kuantum anti-realis yang dipicu oleh Niels Bohr menjadi pandangan dominan - dalam sekejap mata?
Smolin: Ada dua hal yang bertindak secara bersamaan. Salah satunya, dan yang paling penting, adalah keberhasilan eksperimental yang mencengangkan. Umat manusia berkembang dalam waktu kurang dari 30 tahun sejak didamaikan dengan gagasan bahwa materi terbuat dari atom menjadi teori fisika atom lengkap. Dan itu bekerja secara substansial untuk menjelaskan spektra [pelangi warna yang dihasilkan dengan memisahkan komponen cahaya dengan panjang gelombangnya], kekuatan, senyawa kimia - semuanya! Kemudian dengan sangat cepat, fisika nuklir, fisika partikel, cara kerja bintang - astrofisika.
Jadi, keberhasilan eksperimental sangat mencengangkan, dan itu cepat. Diukur terhadap itu, perbedaan pendapat bahkan orang-orang seperti Einstein, Schrödinger dan de Broglie yang berkata, "Tunggu sebentar! Fondasinya berantakan!" Semua itu bisa disapu di bawah karpet.
Itu yang pertama. Yang kedua adalah prestise dan karisma Niels Bohr, dengan dukungan yang dia dapatkan dari pemerintah Denmark dan perusahaan bir Carlsberg, untuk mendirikan pusat di mana segala sesuatu datang melaluinya. Kepribadiannya yang sangat hipnosis dan karismatik dapat memengaruhi pemikiran generasi orang yang keluar dari perang yang mengerikan [Perang Dunia I]. Jadi itu banyak hal yang berbeda sekaligus.
Space.com: Dan teori-teori lain tidak bisa maju.
Sungguh mengherankan bahwa teori gelombang percontohan de Broglie - bahkan jika itu dapat diperjuangkan oleh Einstein, oleh de Broglie dan dengan cara lain oleh Schrödinger - tidak memiliki dampak, terlepas dari kenyataan bahwa ini bukan bukan siapa-siapa. Mereka adalah orang-orang terkenal di dunia dengan Hadiah Nobel, yang telah melakukan sains besar, tetapi perbedaan pendapat mereka dapat diabaikan selama beberapa generasi.
[Teori gelombang percontohan, yang dikembangkan Louis de Broglie pada 1920-an dan David Bohm berkembang pada 1950-an, menegaskan bahwa elektron mencakup baik partikel maupun gelombang dan bahwa partikel bergerak ke arah yang dipandu gelombang. Itu deterministik, bukan probabilistik.]
Saya pikir pada akhirnya para ilmuwan adalah manusia, dan kita dipengaruhi oleh semua hal, dari bias yang tidak disadari hingga ambisi menjadi kekuatan sosial. Sejarah mekanika kuantum menjadi cerita yang layak untuk direnungkan, tetapi itu bukan cerita yang tidak biasa.
Space.com: Bagaimana reaksi teman-teman Anda terhadap buku Anda?
Smolin: Sejauh ini tidak ada yang mengejutkan. Pandangan saya terkenal dalam komunitas fisikawan. Betapapun provokatifnya kelihatannya dalam struktur buku ini, tidak ada diskusi yang belum sepenuhnya diperdebatkan di kalangan fisikawan.
Satu-satunya hal yang baru adalah beberapa bab terakhir. Saya mengambil risiko besar untuk meletakkan pekerjaan saya saat ini di atas meja.
Space.com: Tolong jelaskan pekerjaan Anda saat ini.
Smolin: Hal terpenting yang saya lakukan dalam pekerjaan baru saya adalah menganggap serius peran nonlocality. [Nonlocality mengacu pada kemampuan benda untuk mempengaruhi tindakan benda lain yang sangat berjauhan dalam ruang dan waktu.] Jika Anda ingin memberikan deskripsi yang realistis dan lengkap tentang apa yang terjadi ketika Anda memiliki dua partikel atau lebih yang telah berinteraksi dan apa yang kita sebut "terjerat," maka bagaimana Anda memilih untuk memanipulasi salah satu partikel dapat mempengaruhi yang lain, bahkan jika mereka sangat berjauhan. Dan ini berarti Anda harus menganggap serius bahwa pengaruh tidak dibatasi oleh gagasan bahwa segala sesuatu hanya memengaruhi apa yang dekat dengan mereka.
Jadi, saya menganggapnya serius, dan mencoba membuat teori di mana keterikatan kuantum ini mendasar dan gagasan tentang ruang muncul. Ruang tidak ada; kita dapat membuat deskripsi ruang sekitar yang muncul dengan cara yang sama seperti saat kita menggunakan tekanan dan suhu untuk menggambarkan gas.
Saya sama sekali bukan satu-satunya orang yang mencoba mengembangkan teori ini. Gagasan bahwa ruang mungkin muncul dari keterjeratan adalah ide lama yang mendapatkan daya tarik baru dari orang-orang seperti Roger Penrose. Teori saya adalah bahwa ruang mungkin muncul, tetapi waktu itu fundamental dan kausalitas itu fundamental. Itu pandangan yang disetujui oleh sejumlah orang, dan banyak orang akan tidak setuju.
Space.com: Apa tujuan akhir melakukan pekerjaan teoretis semacam ini?
Smolin: Idenya adalah untuk mengembangkan dan menemukan teori dari mana Anda dapat menyimpulkan prediksi yang diuji eksperimen. Kebanyakan orang yang serius tidak menganggap serius proposal teoretis kecuali jika disertai dengan cara mengujinya, setidaknya secara prinsip jika tidak sekarang dalam praktik. Tanpa eksperimen, sangat mudah bagi ahli teori untuk berbicara matematika yang indah, yang salah dan tidak ada hubungannya dengan alam. Kita membutuhkan eksperimentalis untuk menyisihkan ide dan mempersempit kemungkinan.
Hanya generasi terakhir atau dua yang memiliki situasi yang sulit diuji oleh teori-teori itu. Jadi, Anda dapat membuat seluruh generasi mengerjakan, katakanlah, model fisika partikel yang melampaui model standar dan ini tidak diuji secara eksperimental. Ini tidak biasa, dan sayangnya, mencirikan periode kita.
Banyak orang yang serius di bidang fisika teoretis dasar bekerja sangat keras untuk menggoda dan membuat proposal yang dapat diuji sekarang. Versi nonlokalitas saya memprediksi bahwa efek kuantum sebagian disebabkan oleh fakta bahwa atom sangat mirip dengan sejumlah besar atom di alam semesta. Jika kita dapat membuat sistem kuantum yang unik - yang tidak memiliki salinan lengkap di mana pun di alam semesta yang dapat diamati - ini tidak akan mematuhi mekanika kuantum, itu akan mematuhi beberapa persamaan yang agak berbeda yang saya dapatkan. Itu hampir di ambang batas yang dapat diuji oleh laboratorium eksperimental dalam mekanika kuantum sekarang.
Artikel ini telah diedit dan diringkas untuk kejelasan. Kamu bisa beli "Revolusi Belum Selesai Einstein" di Amazon.com.
- Atom-atom Tersangkut 'Seram' Ini Hanya Membawa Quantum Computing Satu Langkah Lebih Dekat
- Quasar Kuno Memberikan Bukti Luar Biasa untuk Keterikatan Quantum
- Mengapa Mekanika Kuantum Tidak Dapat Menjelaskan Gravitasi? (Op-Ed)
