Schoedinger dan Kucingnya

Post: Fisika Kuantum

Schroedinger, lengkapnya Erwin Schroedinger adalah nama seorang fisikawan asal Austria yang

merupakan salah satu pionir dalam pengembangan fisika kuantum. Ia terkenal dengan mekanika

gelombang yang ia definisikan ke dalam persamaan Schroedimger yang terkenal. Lalu, apa hubungannya

dengan kucing? Kenapa dengan kucingnya? Sebenarnya ini bukan tentang kucing Schroedinger yang

sebenarnya, walaupun menurut cerita Schroedinger sebenarnya juga memelihara kucing. Tapi ini bukan

tentang kucingnya, tapi tentang eksperimen dalam pikirannya yang melibatkan kucing yang juga ada dalam

pikirannya. Eksperimen pikiran, ya fisikawan-fisikawan pada awal-awal perkembangan fisika kuantum

gemar sekali melakukan eksperimen pikiran. Istilah dalam bahasa Jemannya adalah "gendanken

experiment".

Eksperimen pikiran yang digagas oleh Schroediger adalah hasil dari korespondensinya dengan Albert

Einstein. Einstein adalah satu diantara sekian fisikawan yang tidak mempercayai interpretasi mekanika

kuantum yang digagas oleh Niels Bohr dan kawan-kawan di Kopenhagen, Denmark. Interpretasi ini dikenal

dengan 'interpretasi Kopenhagen' dan diterima luas di kalangan kebanyakan fisikawan. Dalam interpretasi

Kopenhagen realitas dipandang muncul hanya sebagai akibat dari dilakukannya observasi. Selama

observasi belum dilakukan suatu materi akan dalam kondisi superposisi, suatu kondisi kombinasi atas lebih

dari satu keadaan. Misalnya, elektron yang dalam keadaan superposisi dapat bersifat gelombang

dan materi. Jika observasi dilakukan terhadap elektron tersebut, keadaan superposisi ini akan runtuh dan

elektron hanya akan bersifat gelombang atau materi.

Interpretasi ini tidak disukai oleh Einstein sehingga ia dan murid-muridnya, Boris Podolsky dan Nathan

Rosen, di Institute of Advanced Studies di Princeton University menggagas suatu eksperimen pikiran untuk

menunjukkan kelemahan interpretasi ini. Eksperimen pikiran ini dikenal dengan 'paradoks EPR', dimana

EPR adalah singkatan dari Einstein Podolsky Rosen. Namun kita tidak akan membahas paradoks EPR

pada artikel ini, jika penasaran banyak sumber di internet yang dapat dibaca. Schroedinger yang pada saat

itu berada di Oxford, Inggris membaca tentang paradoks EPR ini dan merasa Einstein sependapat

dengannya dalam hal menolak interpretasi kopenhagen. Schroedinger kemudian berbalas surat dengan

Einstein dimana dalam korespondensi surat ini Einstein menggagas beberapa ide eksperimen pikiran.

Terinspirasi oleh paradoks EPR dan korespondensinya dengan Einstein, Schroedinger menulis artikel

panjang yang diterbitkan di jurnal Die Naturwissenschaften yang berisikan salah satunya sebuah eksperimen

pikiran yang melibatkan kucing di dalam kotak.

Eksperimen pikiran ini melibatkan kotak baja tertutup, kucing, zat radioaktif (dalam jumlah kecil) dengan

kemungkinan yang sebanding untuk meluruh atau tidak meluruh dalam satu jam, alat pengukur radiasi,

palu, dan asam sianida (HCN) dalam tabung kaca tertutup. Dalam sistem ini kucing ditempatkan di dalam

kotak baja tertutup yang dilengkapi dengan perangkat mematikan yang terlindung dari kemungkinan

campur tangan usil dari si kucing. Perangkat mematikan ini terdiri atas alat pengukur radiasi Geiger counter

yang mana zat radioaktif ditempatkan padanya, zat radioaktif ini punya kemungkinan 50:50 untuk meluruh

dan tidak meluruh dalam waktu satu jam. Ketika zat radioaktif ini meluruh Geiger counter akan

mengaktifkan relay (semacam sakelar) yang akan melepaskan palu yang akan memecahkan tabung berisi

asam sianida yang akan membunuh si kucing di dalam kotak.

Jika kita telah membiarkan sistem ini selama satu jam, kita dapat mengatakan kucing dalam kotak hidup

jika zat radioaktif tidak meluruh dan Jika zat radioaktif meluruh maka kucing dalam kotak akan mati. Dengan

kata lain kucing di dalam kotak berada dalam dua keadaan sekaligus yaitu mati dan hidup. Jika sistem ini

dikaitkan dengan interpretasi Kopenhagen bisa dikatakan bahwa kucing dalam keadaan hidup dan mati

sampai dilakukannya observasi untuk membuka kotak yang menyebabkan runtuhnya salah satu keadaan,

yaitu kucing yang hidup atau kucing yang mati. Tentu sangat bertentangan dengan akal sehat bahwa ada

kucing yang hidup dan mati dalam waktu bersamaan karena tidak pernah kita temui dalam realitas. Inilah

yang coba ditunjukkan oleh Schroedinger bahwa konsep interpretasi Kopenhagen begitu konyol karena

tidak berdasarkan pada realitas.

Einsten menyambut gembira paradoks kucing dalam kotak ini, dalam korespondensinya ke Schroedinger

ia mengungkapkan bahwa kucing yang dalam keadaan hidup dan mati dalam waktu yang bersamaan tidak

dapat digunakan untuk mendeskripsikan realitas, dengan kata lain interpretasi Kopenhagen tak dapat

digunakan untuk mendeskripsikan realitas. Einstein dan Schroedienger adalah sedikit dari beberapa

fisikawan yang tidak setuju dengan mekanika kuantum dan berpikir bahwa fisika kuantum tidak lengkap

dan membutuhkan penjelasan tambahan. Mereka percaya bahwa realitas ada dengan atau tanpa

observasi dan bahwa ada realitas tersembunyi yang belum terungkap untuk menjelaskan keanehan-

keanehan kuantum. Paradoks kucing Schroedinger hanyalah satu dari sekian banyak eksperimen pikiran

dan paradoks tentang "keanehan" kuantum. Sangat menarik sekali mengetahui dan memahami fenomena-

fenomena di skala atomik dengan perilakunya yang kadang di luar pemahaman umum yang berlaku di

dunia makro/besar.

Referensi:

J. Gribbin, Erwin Schrodinger and the quantum revolution. London, UK: Transworld Publishers, 2013.