Beberapa interpretasi mekanika kuantum mengusulkan bahwa seluruh alam semesta kita dijelaskan oleh satu fungsi gelombang universal yang terus-menerus membelah dan mengalikan, menciptakan realitas baru untuk setiap kemungkinan interaksi kuantum. Itu pernyataan yang cukup berani. Jadi bagaimana kita sampai di sana?
Salah satu penemuan paling awal dalam sejarah mekanika kuantum adalah bahwa materi memiliki sifat seperti gelombang. Yang pertama menyarankan ini adalah fisikawan Prancis Louis de Broglie, yang berpendapat bahwa setiap partikel subatom memiliki gelombang yang terkait dengannya, seperti halnya Cahaya dapat berperilaku seperti partikel atau seperti gelombang.
Fisikawan lain segera mengkonfirmasi ide radikal ini, terutama dalam eksperimen di mana: elektron tersebar dari foil tipis sebelum mendarat di target. Hamburan elektron lebih merupakan karakteristik gelombang daripada partikel. Tapi kemudian muncul pertanyaan: Apa sebenarnya gelombang materi itu? Seperti apa kelihatannya?
Terkait: Apakah kita hidup di dunia kuantum?
Ahli teori kuantum awal seperti Erwin Schrödinger percaya bahwa partikel itu sendiri dioleskan di ruang dalam gelombang. Dia mengembangkan persamaannya yang terkenal untuk menggambarkan perilaku gelombang ini, yang masih digunakan sampai sekarang. Tapi ide Schrödinger gagal pada tes yang lebih eksperimental. Misalnya, meskipun elektron berperilaku seperti gelombang selama penerbangan, ketika mencapai tujuan, ia mendarat sebagai partikel tunggal yang kompak, sehingga tidak dapat diperluas secara fisik di ruang angkasa.
Sebaliknya, interpretasi alternatif mulai mendapatkan landasan. Hari ini kita menyebutnya interpretasi Kopenhagen mekanika kuantum, dan sejauh ini interpretasi paling populer di kalangan fisikawan. Dalam model ini, fungsi gelombang—seperti yang oleh fisikawan disebut sebagai sifat materi seperti gelombang—tidak benar-benar ada. Alih-alih, ini adalah kenyamanan matematis yang kami gunakan untuk menggambarkan awan probabilitas mekanika kuantum di mana kami mungkin menemukan partikel subatom saat kami mencarinya di lain waktu.
rantai keterikatan
Namun, interpretasi Kopenhagen memiliki beberapa masalah. Seperti yang ditunjukkan oleh Schrödinger sendiri, tidak jelas bagaimana fungsi gelombang berubah dari awan probabilitas sebelum pengukuran menjadi ketiadaan saat kita melakukan pengamatan.
Jadi mungkin ada sesuatu yang lebih berguna untuk fungsi gelombang. Mungkin itu senyata semua partikel itu sendiri.De Broglie adalah orang pertama yang mengusulkan ide ini, tetapi dia akhirnya bergabung dengan kubu Kopenhagen. Kemudian fisikawan seperti Hugh Everett meninjau kembali masalah tersebut dan sampai pada kesimpulan yang sama.
Membuat fungsi gelombang menjadi nyata memecahkan masalah pengukuran ini dalam interpretasi Kopenhagen karena mencegah pengukuran menjadi proses super khusus yang menghancurkan fungsi gelombang. Sebaliknya, apa yang kita sebut pengukuran sebenarnya hanyalah serangkaian panjang partikel kuantum dan fungsi gelombang yang berinteraksi dengan partikel kuantum dan fungsi gelombang lainnya.
Jika Anda membuat detektor dan menembakkan elektron ke sana, katakanlah, pada tingkat subatomik, elektron tidak tahu bahwa ia sedang diukur. Itu hanya mengenai atom di layar, yang mengirim sinyal listrik (terdiri dari lebih banyak elektron) ke kabel yang berinteraksi dengan layar yang memancarkan foton yang mengenai molekul di mata Anda, dan seterusnya.
Dalam gambar ini, setiap partikel individu mendapatkan fungsi gelombangnya sendiri, dan hanya itu. Semua partikel dan semua fungsi gelombang hanya berinteraksi seperti biasanya, dan kita dapat menggunakan alat mekanika kuantum (seperti persamaan Schrödinger) untuk membuat prediksi tentang bagaimana mereka akan berperilaku.
Fungsi gelombang universal
Tetapi partikel kuantum memiliki sifat yang sangat menarik karena fungsi gelombangnya. Ketika dua partikel berinteraksi, mereka tidak hanya bertabrakan; fungsi gelombang mereka secara singkat tumpang tindih. Ketika itu terjadi, Anda tidak dapat lagi memiliki dua fungsi gelombang yang terpisah. Sebagai gantinya, Anda harus memiliki fungsi gelombang tunggal yang menggambarkan kedua partikel secara bersamaan.
Ketika partikel berpisah, mereka masih mempertahankan fungsi gelombang gabungan ini. Fisikawan menyebut proses ini keterikatan kuantum – Apa Albert Einstein disebut sebagai “aksi menyeramkan di kejauhan”.
Jika kita mengikuti semua langkah pengukuran, serangkaian keterikatan fungsi gelombang yang ditumpangkan muncul. Elektron terjerat dengan atom di layar, yang pada gilirannya terjerat dengan elektron di kawat, dan seterusnya. Bahkan partikel di otak kita terjerat Bumidengan semua cahaya yang datang dan pergi dari planet kita, turun ke setiap partikel di alam semesta yang terjerat dengan setiap partikel lain di alam semesta.
Dengan setiap keterikatan baru, Anda memiliki fungsi gelombang tunggal yang menjelaskan semua partikel gabungan. Jadi kesimpulan yang jelas dari realisasi fungsi gelombang adalah bahwa ada fungsi gelombang tunggal yang menggambarkan seluruh alam semesta.
Ini disebut sebagai interpretasi “banyak dunia” dari mekanika kuantum. Itu mendapat nama ini ketika kita bertanya apa yang terjadi selama proses pengamatan. Dalam mekanika kuantum, kita tidak pernah yakin apa yang akan dilakukan partikel – kadang naik, kadang turun, dan seterusnya. Dalam interpretasi ini, setiap kali partikel kuantum berinteraksi dengan partikel kuantum lain, fungsi gelombang universal terbagi menjadi beberapa bagian, dengan alam semesta berbeda yang berisi masing-masing kemungkinan hasil yang berbeda.
Dan ini adalah cara mendapatkan multiverse. Keterikatan partikel kuantum belaka menciptakan banyak salinan alam semesta berulang kali. Masing-masing identik kecuali untuk perbedaan kecil dalam beberapa proses kuantum acak. Itu berarti ada banyak salinan dari Anda yang membaca artikel ini sekarang, semuanya persis sama hingga ke detail kuantum kecil.
Penafsiran ini juga memiliki kesulitan – misalnya, bagaimana cara kerja pemisahan ini? Tapi ini adalah cara radikal untuk melihat alam semesta, dan demonstrasi betapa kuatnya mekanika kuantum sebagai sebuah teori – apa yang dimulai sebagai cara untuk memahami perilaku partikel subatom dapat menentukan sifat-sifat seluruh kosmos.
Ikuti kami di Twitter @spacedotcom (terbuka di tab baru) atau pada Facebook (terbuka di tab baru).
“Ninja twitter bersertifikat. Ahli internet. Penggemar budaya pop hardcore. Baconaholic.”
You may also like
-
Aturan matematika ditemukan di balik distribusi neuron di otak kita
-
Para ilmuwan menemukan penjelasan untuk lubang gravitasi raksasa di Samudra Hindia
-
Peta baru yang akurat dari semua materi di alam semesta dirilis
-
Para ilmuwan mengatakan sepasang bintang yang sangat langka berperilaku sangat ‘aneh’
-
Lima Angsa Tewas Setelah Terbang Ke Saluran Listrik Hinkley | Berita Inggris