Schroedinger dan kucing dalam kotak

Erwin Schroedinger. sumber: wikimedia commons

Schroedinger, lengkapnya Erwin Schroedinger, adalah seorang fisikawan asal Austria yang merupakan salah satu pionir dalam pengembangan fisika kuantum. Ia terkenal dengan mekanika gelombang yang ia definisikan ke dalam sebuah persamaan yang dikenal degan persamaan Schroedinger. Lalu, apa hubungannya dengan kucing? Kenapa dengan kucingnya? Sebenarnya ini bukan tentang kucing Schroedinger yang sebenarnya, walaupun menurut cerita Schroedinger juga punya kucing peliharaan. Artikel ini tidak akan menceritakan tentang kucingnya, tapi tentang eksperimen pikiran yang digagasnya yang melibatkan kucing. Eksperimen pikiran? Ya, fisikawan gemar sekali melakukan eksperimen pikiran. Istilah dalam bahasa Jemannya adalah "gendanken experiment".

Eksperimen pikiran yang digagas Schroediger adalah hasil dari korespondensinya dengan Albert Einstein. Einstein adalah satu diantara sekian fisikawan yang tidak mempercayai interpretasi/tafsir 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 terhadap sistem kuantum. Selama observasi belum dilakukan, suatu sistem kuantum akan dalam kondisi superposisi, suatu kondisi kombinasi atas lebih dari satu keadaan dalam waktu bersamaan. Misalnya, elektron yang dalam keadaan superposisi dapat berada di dua lokasi berbeda dalam waktu yang bersamaan. Jika observasi dilakukan terhadap elektron tersebut, keadaan superposisi ini akan runtuh dan elektron hanya akan berada di salah satu dari dua lokasi.

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 yang dalam korespondensinya 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.

Kucing dalam kotak. sumber: wikimedia commons

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, terisolasi dari dunia luar,  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 tempat zat radioaktif diletakkan, 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 sakelar yang akan melepaskan palu dan memecahkan tabung berisi asam sianida yang akan membunuh si kucing di dalam kotak.

Jika kita membiarkan sistem ini selama satu jam, kita dapat mengatakan si kucing punya kemungkinan hidup dan mati 50:50. 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. Mereka berpikir bahwa fisika kuantum belum 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 mikro dengan perilakunya yang kadang di luar pemahaman umum yang berlaku di dunia makro/besar.

Referensi:

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

Avatar

Dwi Prananto

Menyelesaikan Sarjana Teknik Fisika di ITS (2010), Master bidang Fisika Material Terkondensasi di Tohoku University (2013) dan PhD bidang Ilmu Material di JAIST (2019). Saat ini bekerja sebagai staf peneliti di Niigata University, Jepang.

You may also like...

8 Responses

  1. Avatar asek1 says:

    Yang dipakai untuk uji coba kok kucing ya pak? kok gakpake anjing, kelinci, tikus atau hewan yang lain? Apa keistimewaan kucing dalam percobaan ini? Apa karena kucing punya kekebalan khusus terhadap radiasi isotop?

  2. Avatar bagus says:

    Mungkin Schrodinger ingin membuat istilah baru: "kucing percobaan", bukan "kelinci percobaan" atau "tikus percobaan".... Cuma mungkin saja sih, karena "kelinci percobaan" terlalu mainstream, mungkin beliau ingin mencoba dengan sesuatu yang baru: "kucing percobaan".

  3. Avatar dwi.prananto says:

    Sebetulnya tidak ada masalah apakah hewan yang digunakan adalah kucing atau anjing atau kelinci. Inti dari eksperimen pikiran ini bukan pada hewan percobaannya tapi Schroedinger mencoba membawa permasalahan mekanika kuantum dari skala atomik ke skala makroskopik dengan mentransformasikan ketidakpastian yang selama ini terbatas pada skala atomik ke skala yang lebih besar, sehingga terlihat ketidak masuk akalan konsep interpretasi Kopenhagen.
    Tentang pemilihan kucing sebagai hewan dalam percobaan, menurut cerita Schroedinger pada saat itu memelihara kucing dan mungkin ini yang menginspirasinya untuk memilih kucing.

  4. giganggu giganggu says:

    Wooo, baru paham pak...btw jawabannya akdemis sekali...

  5. Avatar Jeffry says:

    Nah... Saya punya pertanyaan yg lebih menitikberatkan pada keberlangsungan percobaan itu, yg mungkin berpengaruh. Dalam kurun waktu sebelum atau sesudah zat radioaktif itu meluruh oksigen untuk si kucing bernafas udah habis... Lha kalaupun zat radioaktif itu tidak meluruh kucingnya pasti sudah mati karena kehabisan oksigen.

  1. February 25, 2017

    […] yang berbeda tempat realistas berperilaku sangat kontras, wilayah kuantum yang probabilistik tempat kucing Schroedinger hidup dan mati di waktu yang bersamaan (superposisi) dan wilayah klasik yang deterministik dapat […]

  2. August 16, 2017

    […] tulisan sebelumnya telah dibahas tentang eksperimen pikiran yang digagas fisikawan Erwin Schroedinger sebagai ekspresi […]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA Image

*