Prinsip Ketidakpastian Heisenberg adalah satu dari sejumlah ide
dari fisika kuantum yang berkembang menjadi budaya umum.
Ide ini menjelaskan kamu tidak bisa tahu posisi dan kecepatan tepat bersamaan
pada suatu objek
dan muncul sebagai metafora dalam segala hal
mulai dari kritik sastra sampai komentar olahraga.
Ketidakpastian pada umumnya dijelaskan dari hasil pengukuran,
bahwa hasil pengukuran posisi benda mengubah kecepatannya, atau sebaliknya.
Sebenarnya, ide ini jauh lebih dalam dan lebih menakjubkan.
Prinsip Ketidakpastian muncul karena segala hal di alam semesta
berperilaku seperti partikel dan gelombang secara bersamaan.
Dalam mekanika kuantum, posisi dan kecepatan yang tepat pada objek
tidak ada artinya.
Untuk memahami hal ini,
kita perlu meninjau arti dari perilaku partikel atau gelombang.
Menurut definisi, partikel ada di satu tempat pada suatu waktu.
Kita bisa menggambarkannya dengan grafik dengan kemungkinan
menemukan benda pada tempat tertentu, yang terlihat seperti lonjakan,
100% pada satu titik, dan nol pada titik lainnya.
Di sisi lain, gelombang, adalah gangguan yang menyebar pada ruang,
seperti riak yang bergerak pada permukaan kolam.
Kita bisa menggambarkan ciri-ciri dari pola gelombang secara keseluruhan,
terutama, panjang gelombangnya,
yaitu jarak antara dua puncak yang berdekatan,
atau dua lembah yang berdekatan.
Tapi, kita tak bisa menentukan posisinya.
Karena ia punya kemungkinan berada di mana pun.
Panjang gelombang penting dalam fisika kuantum
karena panjang gelombang benda berhubungan dengan momentumnya,
atau massa dikali kecepatan.
Benda yang bergerak cepat punya momentum yang besar,
namun panjang gelombangnya pendek.
Benda yang berat memiliki momentum besar bahkan ketika ia tidak terlalu cepat,
yang artinya panjang gelombangnya juga pendek.
Inilah sebabnya kita tidak menyadari sifat gelombang dari benda sehari-hari.
Jika kamu melempar bola baseball,
panjang gelombangnya adalah sepermiliar triliun triliun meter,
terlalu kecil untuk dideteksi.
Benda kecil, seperti atom atau elektron,
memiliki panjang gelombang yang besar untuk bisa diukur pada eksperimen fisika.
Jadi, jika kita punya gelombang, kita bisa ukur panjang gelombangnya,
dan juga momentumnya, tetapi ia tidak memiliki posisi.
Kita bisa mengetahui posisi partikel,
tetapi ia tidak punya panjang gelombang, jadi momentumnya tidak ada.
Untuk mendapatkan suatu partikel dengan posisi dan momentumnya,
kita perlu menggabungkan kedua gambar
agar menghasilkan grafik dengan gelombang, tapi pada daerah yang sempit
Bagaimana caranya?
Dengan menggabungkan beberapa panjang gelombang berbeda,
yang memberi objek kuantum memiliki beberapa momentum yang berbeda.
Saat menggabungkan dua gelombang,
kita menemukan puncaknya berhimpit, dan gelombangnya menjadi lebih besar,
dan di sisi lain saat puncak dan lembah saling mengisi,
akan menghasilkan daerah gelombang yang terpisah, tanpa adanya gelombang.
Jika ditambah gelombang ketiga,
daerah tanpa gelombang akan semakin besar,
demikian juga dengan yang keempat, daerah bergelombang menjadi semakin sempit
Jika gelombang terus ditambahkan, kita bisa membuat paket gelombang
dengan panjang gelombang yang jelas pada daerah yang sempit
Itulah objek kuantum dengan sifat gelombang dan partikel,
tetapi untuk mendapatkannya
kita harus menghilangkan nilai pasti dari posisi dan momentumnya.
Posisinya tidak terbatas pada satu titik.
Ada kemungkinan untuk menemukannya pada suatu titik
di tengah paket gelombang,
dan kita membuat paketnya dengan menambahkan gelombang,
yang artinya ada kemungkinan untuk menemukannya
dengan momentum yang sesuai pada salah satu gelombang.
Posisi dan momentum tidaklah pasti,
dan ketidakpastiannya saling terhubung.
Untuk mengurangi ketidakpastian posisinya dengan membuat paket yang lebih kecil,
kamu perlu menambah gelombang,
yang artinya ketidakpastian momentum membesar.
Untuk memperjelas momentumnya, dibutuhkan paket yang lebih besar,
yang artinya ketidakpastian posisi membesar.
Itulah Prinsip Ketidakpastian Heisenberg,
dicetuskan oleh fisikawan Jerman, Werner Heisenberg pada tahun 1927.
Ketidakpastian ini bukan masalah pengukuran,
tetapi hasil yang tak bisa disangkal dari penggabungan sifat partikel dan gelombang.
Prinsip Ketidakpastian bukan hanya batasan praktis pengukuran.
Ia adalah batasan sifat-sifat yang bisa dimiliki sebuah benda,
yang terdapat pada struktur dasar dari alam semesta itu sendiri.