Schrödinger's cat: Eksperimen pemikiran dalam mekanika kuantum

Fisikawan Austria, Erwin Schrödinger, salah satu penemu mekanika kuantum, mengajukan pertanyaan terkenal ini: Jika kucing dimasukkan ke kotak tertutup dengan perangkat yang punya peluang 50 persen untuk membunuh kucing dalam satu jam, bagaimana keadaan kucing tersebut setelah satu jam? Chad Orzel menyelidiki eksperimen pemikiran ini. [Disutradarai oleh Agota Vegso, dinarasikan oleh Addison Anderson].

Fisikawan Austria, Erwin Schrödinger,
adalah salah satu penemu mekanika kuantum,

tetapi paling dikenal karena sesuatu
yang tak pernah ia lakukan:

eksperimen pikiran yang melibatkan kucing.

Dia membayangkan memasukkan
seekor kucing ke kotak tertutup

dengan perangkat yang berpeluang 50 persen
untuk membunuh kucing itu dalam satu jam.

Setelah satu jam, dia bertanya,
"Bagaimana keadaan kucing itu?"

Menurut akal sehat, kucing itu
mungkin hidup atau mati,

tetapi Schrödinger menunjukkan
bahwa menurut fisika kuantum,

sesaat sebelum kotak dibuka,
kucing itu bisa hidup sekaligus mati,

pada saat yang sama.

Saat kotak dibuka,
baru terlihat satu keadaan pasti.

Sebelum kotak dibuka,
keadaan kucing itu tak pasti,

separuh ini dan separuh itu.

Ini tampaknya tak masuk akal,
justru itu maksud Schrödinger.

Dia menganggap fisika kuantum
sangat meresahkan secara filosofis

sampai meninggalkan teori
yang dia bantu buat

dan beralih untuk menulis tentang biologi.

Meski tampak tak masuk akal,
kucing Schrödinger sangat nyata,

bahkan penting.

Jika benda kuantum tak bisa berada
dalam dua keadaan sekaligus,

komputer yang kamu gunakan
untuk menonton ini tak mungkin ada.

Fenomena kuantum bernama superposisi

adalah konsekuensi dari dualitas
partikel dan gelombang dari setiap benda.

Agar punya panjang gelombang,

suatu benda harus meliputi
wilayah ruang tertentu,

berarti benda itu menempati
banyak posisi sekaligus.

Tapi panjang gelombang suatu benda
yang terbatas pada wilayah ruang kecil

tak bisa didefinisikan dengan sempurna.

Jadi, benda itu berada
dalam banyak panjang gelombang sekaligus.

Sifat gelombang ini tak terlihat
pada benda sehari-hari

karena makin besar momentum,
panjang gelombangnya makin kecil.

Seekor kucing relatif besar dan berat.

Jika satu atom dibuat sebesar Tata Surya,

panjang gelombang kucing
yang berlari dari fisikawan

akan sekecil atom dalam Tata Surya itu.

Terlalu kecil untuk dideteksi.

Jadi, sifat gelombang
dari kucing tak akan pernah terlihat.

Namun, partikel kecil seperti elektron,

bisa menunjukkan bukti dramatis
dari sifat dualitasnya.

Jika elektron ditembakkan satu per satu
ke dua celah sempit di penghalang,

setiap elektron di sisi luar terdeteksi
di satu tempat pada saat tertentu,

seperti partikel.

Tapi jika eksperimen ini
diulang berkali-kali,

dengan mencatat setiap deteksi,

akan terlihat pola yang merupakan
karakteristik sifat gelombang:

satu set garis, wilayah
yang memiliki banyak elektron

terpisah oleh daerah yang tak ada
elektronnya sama sekali.

Jika satu celah dihalangi,
garisnya tak terbentuk.

Ini menunjukkan bahwa pola itu
adalah hasil dari setiap elektron

yang melewati kedua celah
pada saat bersamaan.

Sebuah elektron tak memilih
akan pergi ke kiri atau ke kanan,

melainkan kiri dan kanan sekaligus.

Kondisi Superposisi ini juga
menghasilkan teknologi modern.

Elektron dekat inti atom

berada di orbit yang bentuknya
seperti gelombang menyebar.

Jika dua atom didekatkan,

elektron tak perlu memilih satu atom saja,

melainkan digunakan oleh keduanya.

Beginilah beberapa ikatan kimia terbentuk.

Elektron dalam molekul bukan hanya ada
di atom A atau atom B, tapi keduanya.

Saat ditambahkan atom lagi,
elektron lebih menyebar lagi,

digunakan banyak atom sekaligus.

Elektron dalam benda padat
tak terikat pada atom tertentu,

melainkan digunakan secara bersama-sama,
meliputi ruang yang luas.

Superposisi keadaan yang sangat besar ini

menentukan cara elektron
bergerak melalui materi,

baik konduktor, isolator,
atau semikonduktor.

Memahami cara elektron
digunakan bersama oleh atom

membuat kita bisa secara akurat
mengontrol sifat bahan semikonduktor,

seperti silikon.

Jika berbagai semikonduktor
digabungkan dengan tepat,

transistor bisa dibuat dalam skala kecil,

ada jutaan dalam satu cip komputer.

Cip dan elektronnya yang menyebar itu

menyalakan komputer yang kamu gunakan
untuk menonton video ini.

Ada lelucon lama tentang internet ada
untuk berbagi video tentang kucing.

Namun, sebenarnya internet ada
berkat seorang fisikawan Austria,

dan kucing imajinernya.