CEPOSONLINE.COM, JAYAPURA-Bagaimana jika sebuah partikel bisa berada dalam lebih dari satu keadaan, menembus penghalang yang seharusnya sulit dilewati, atau memiliki keterkaitan dengan partikel lain meski berjauhan?
Fenomena yang terdengar seperti fiksi tersebut justru merupakan bagian dari dunia nyata. Di tingkat atom dan partikel subatomik, alam bekerja dengan aturan yang berbeda dari pengalaman manusia sehari-hari.
Inilah yang dipelajari dalam fisika kuantum, salah satu cabang fisika yang mengubah cara manusia memahami materi, energi dan alam semesta.
Dilansir dari RadarTubang, tayangan edukatif kanal YouTube Kok Bisa? mengulas perjalanan lahirnya fisika kuantum sekaligus sejumlah fenomena yang membuat dunia mikroskopis terlihat begitu berbeda dari hukum fisika klasik.
Selama berabad-abad, hukum fisika klasik menjadi dasar untuk menjelaskan berbagai fenomena, mulai dari gerak benda hingga orbit planet.
Dengan mengetahui kondisi awal suatu benda dan hukum yang bekerja, pergerakannya secara prinsip dapat dihitung dan diprediksi.
Namun, ketika ilmuwan mulai meneliti atom dan radiasi pada awal abad ke-20, sejumlah hasil eksperimen tidak dapat dijelaskan dengan teori klasik.
Salah satu persoalan muncul dalam kajian radiasi benda hitam. Perhitungan klasik menghasilkan prediksi bahwa energi yang dipancarkan pada frekuensi tinggi akan meningkat tanpa batas. Hasil tersebut bertentangan dengan pengamatan.
Fisikawan Jerman Max Planck kemudian menawarkan gagasan penting. Ia mengusulkan bahwa energi dipancarkan atau diserap dalam paket-paket diskret, bukan secara kontinu.
"Om Planck nganggap energi punya paket terkecil yakni quanta energi ternyata putus-putus alias cuma bisa ada dalam jumlah-jumlah tertentu. Ibaratnya kayak awalnya kita bisa bebas beli telur segimana aja, sekarang kita cuma bisa beli berlusinan," ujar narator dalam tayangan Kok Bisa?
Salah satu konsep penting dalam mekanika kuantum adalah superposisi.
Secara sederhana, sebuah sistem kuantum dapat berada dalam kombinasi beberapa keadaan sebelum dilakukan pengukuran. Hasil pengukuran kemudian memberikan salah satu kemungkinan yang sesuai dengan keadaan kuantum tersebut.
Perilaku ini berbeda dari benda dalam kehidupan sehari-hari yang biasanya dapat kita gambarkan berada pada satu posisi atau keadaan tertentu.
Dunia kuantum juga mengenal quantum tunneling atau terowongan kuantum. Fenomena ini memungkinkan partikel memiliki probabilitas untuk melewati penghalang energi yang menurut gambaran fisika klasik tidak dapat dilewatinya.
Efek tersebut memiliki peran penting dalam sejumlah fenomena fisika dan teknologi modern.
Fenomena lain yang tidak kalah menarik adalah quantum entanglement atau keterikatan kuantum.
Dua sistem kuantum dapat berada dalam keadaan yang saling berkorelasi. Ketika salah satu bagian sistem diukur, hasilnya memiliki hubungan tertentu dengan hasil pengukuran bagian lainnya, bahkan ketika keduanya telah dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh.
Fenomena ini menjadi salah satu dasar penting dalam penelitian teknologi kuantum, termasuk pengembangan komunikasi dan komputasi kuantum.
Namun, entanglement tidak berarti manusia dapat mengirim pesan secara instan melampaui kecepatan cahaya. Korelasi kuantum tersebut tidak dapat digunakan untuk mengirimkan informasi secara bebas dengan cara tersebut.
Fisika kuantum juga memperkenalkan prinsip ketidakpastian Heisenberg.
Prinsip ini menunjukkan adanya batas fundamental terhadap ketepatan pengukuran pasangan besaran tertentu, seperti posisi dan momentum sebuah partikel.
"Semakin akurat kita tahu lokasi partikel, semakin kita enggak bisa tahu seberapa cepat dia bergerak, dan sebaliknya... Alam semesta di level paling dasar itu berarti enggak pasti," ungkap narator Kok Bisa?.
Ketidakpastian tersebut bukan sekadar akibat alat ukur yang kurang canggih, melainkan merupakan bagian dari struktur teori kuantum.
Meski konsepnya sulit dibayangkan, fisika kuantum tidak berhenti sebagai teori di ruang laboratorium.
Pemahaman tentang perilaku materi pada tingkat atom dan partikel menjadi dasar bagi perkembangan berbagai teknologi modern, termasuk semikonduktor, transistor, laser, dan sejumlah teknologi pencitraan serta sensor.
Saat ini, prinsip-prinsip kuantum juga menjadi fondasi pengembangan teknologi baru seperti komputer kuantum dan sistem komunikasi kuantum.
Perjalanan fisika kuantum menunjukkan bahwa pemahaman manusia mengenai alam semesta terus berkembang.
Apa yang dahulu dianggap tidak masuk akal berdasarkan pengalaman sehari-hari ternyata dapat dijelaskan melalui teori dan eksperimen pada skala yang sangat kecil.
Dunia kuantum pun mengingatkan bahwa alam tidak selalu bekerja sesuai intuisi manusia. Justru dengan mempertanyakan asumsi lama dan menguji batas pengetahuan, sains menemukan cara baru untuk memahami alam semesta. (*)
Editor : Elfira Halifa