Quantum Entanglement: Debat Einstein, Bohr, Bell, Peraih Nobel

Teori quantum memang penuh tanda tanya. Banyak teka-teki di sana. Enigma. Bagi Anda yang suka berpetualang, quantum merupakan wahana yang mempesona.

Quantum entanglement (QE) memungkinkan terjadinya pengiriman informasi secara spontan tanpa butuh proses. Atau, seakan-akan ada proses yang lebih cepat dari cahaya. Einstein menyebut QE sebagai “aksi mengerikan” dari jarak jauh. Karenanya, komputer quantum bisa jauh lebih cepat dari komputer digital biasa. Benarkah demikian? Tetap tanda tanya.

Quantum entanglement is the phenomenon that occurs when a group of particles are generated, interact, or share spatial proximity in a way such that the quantum state of each particle of the group cannot be described independently of the state of the others, including when the particles are separated by a large distance.”

“Rangkulan kuantum, quantum entanglement, adalah fenomena yang terjadi ketika sekelompok partikel dihasilkan, berinteraksi, atau berbagi kedekatan spasial sedemikian rupa sehingga keadaan kuantum setiap partikel kelompok tidak dapat dijelaskan secara independen dari keadaan yang lain, termasuk ketika partikel dipisahkan oleh jarak yang jauh.” 

Quantum makin membingungkan karena probabilistik. Seluruh pengetahuan kita adalah probabilistik. Bahkan, realitas quantum itu sendiri adalah probabilistik. Tidak ada yang bersifat pasti. Atau, yang pasti adalah pasti probabilistik. Dari situasi ini, kita terombang-ambing dalam wacana kepastian dan wacana kebebasan.

1. Rangkulan Quantum
2. Hidden Variable
3. Ineq Bell
3.1 Taruhan Bell
3.2 Hidden Variable Klasik
3.3 Fenomena Quantum
4. Eksperimen
4.1 Ilustrasi Sepakat
4.2 Ilustrasi Pelanggaran
4.3 Perkembangan Eksperimen
4.4 Bocoran Loophole
5. Sains Teknologi
6. Interpretasi
6.1 Copenhagen
6.2 Wave Pilot
6.3 Many World
6.4 GRW
6.5 Superdeterminism
6.6 Superluminal
7. Debat Lanjutan
7.1 Kontra Posisi
7.2 Mikro-teori
7.3 Barza
7.4 Logika Modal
7.5 Ringkasan

Dalam tulisan ini, kita akan mulai dengan membahas QE atau rangkulan quantum. Semua ilmuwan – Einstein, Bohr, Bell, dan lain-lain – menerima fenomena QE. Hanya saja, mereka berbeda memahami QE. Secara praktis, kita bisa memanfaatkan QE untuk mengembangkan komputer quantum super cepat. Tidak harus terpengaruh oleh perdebatan perbedaan pemahaman terhadap QE.

Einstein menolak penjelasan teori quantum. “Tuhan tidak sedang main dadu,” kata Einstein. Teori quantum tidak lengkap. Ada hidden-variable yang belum diketahui oleh quantum. Sehingga, quantum tidak bisa memastikan realitas quantum. Jika hidden-variable diperhitungkan maka quantum menjadi lengkap dan bersifat pasti.

Bohr menolak pandangan Einstein. Tidak ada hidden-variable. Realitas quantum memang tidak-pasti. “Berhentilah berbicara apa yang harus dilakukan Tuhan,” jawab Bohr ke Einstein.

Perdebatan kubu Einstein dan Bohr berlangsung sampai hampir 30 tahun, tidak ada yang bisa memutuskan mana yang lebih benar. Baru pada tahun 1964, Bell menuliskan paper yang menyatakan bahwa formula Einstein (local-hidden-variable) tidak bisa diselaraskan dengan formula Bohr (quantum-mechanic). Lebih dari itu, Bell menetapkan syarat ineq (pertidaksamaan) agar Einstein bernilai benar. Secara matematis, terbukti, bahwa teori quantum melanggar syarat ineq. Sehingga, formula Einstein harus ditolak.

Clauser, pada tahun 1972, kemudian disempurnakan Aspect 1982, berhasil melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa teori quantum melanggar ineq. Selanjutnya, banyak eksperimen quantum serupa. Pada tahun 2022, Aspect menerima hadiah Nobel fisika bersama dua peneliti lainnya – Clauser dan Zeilinger. Posisi Einstein makin tersisih dalam formulasi quantum.

Meski terjadi keragaman interpretasi terhadap quantum, fakta sains dan teknologi bisa disepakati. Sehingga valid, kita mengembangkan teknologi quantum: komputasi quantum, sistem informasi quantum, kriptografi quantum, dan lain-lain. Lalu, apa gunanya perdebatan pemahaham quantum? Perdebatan bermanfaat bagi pengembangan teknologi masa depan. Atau, perdebatan bermanfaat terhadap pengembangan pengetahuan manusia itu sendiri. Bukankah pengetahuan adalah karakter unik untuk menjadi manusia sejati?

1. Rangkulan Quantum

Dalam kehidupan sehari-hari, fenomena entanglement atau rangkulan quantum adalah wajar. Meski wajar, Anda bisa melakukan sulapan dengan prinsip rangkulan ini.

Suruh Adi bebas memilih angka 1 sampai 8. Misal, Adi memilih angka 6. Lalu, suruh Budi bebas memilih angka 1 sampai 9. Misal, budi memilih angka 8. Kemudian, jumlahkan itu semua dengan angka 3.

Hasilnya adalah angka Budi 8 dikurangi 1 yaitu 7 dan angka 1 taruh di depannya sehingga terbentuk 17.

Tentu, kita bisa menguji 6 + 8 + 3 = 17.

Anda bisa sulapan secara berulang-ulang. Adi = 4, Budi = 3, dan tambahkan dengan 5. Hasilnya adalah angka Budi 3 dikurangi 1 jadi 2 dan tempatkan angka 1 di depannya maka terbentuk 12.

Mengapa sulapan itu bisa berjalan? Karena ada rangkulan tersembunyi. Ada hidden-variable. Saya selalu merangkul angka Adi agar berjumlah 9 dengan angka saya. Adi = 6 maka saya rangkul dengan 3 sehingga 6 + 3 = 9. Adi = 4 maka saya rangkul dengan 5 sehingga 4 + 5 = 9. Angka Budi berapa pun tidak berpengaruh. Karena ditambah 9 sama artinya dengan angka Budi dikurangi 1 lalu ditambah 10.

Rangkulan quantum mirip dengan rangkulan biasa tetapi berbeda. Pasangan foton atau elektron bisa saling merangkul berdasar QE.

Misal elektron spin A (arah atas) merangkul elektron spin B (arah bawah). Dua elektron tersebut dipisahkan. Ketika kita melihat elektron pertama adalah A maka kita bisa menyimpulkan, tanpa perlu melihat, elektron kedua adalah B. Biasa saja. Masuk akal. Apa masalahnya?

Masalahnya adalah, pertama, elektron-elektron itu bisa dipisahkan dengan jarak sangat jauh, misal, antara Mars dan Venus. Kedua, realitas elektron spin A atau spin B itu tidak terjadi bila tidak ada pengamatan. Elektron di Mars bukan A dan bukan B selama tidak ada pengamat. Begitu juga, elektron di Venus. Ketiga, misal 2 hari kemudian, kita mengamati elektron di Mars adalah B, spontan, elektron di Venus adalah A – baik ada pengamat atau tidak.

Bagaimana elektron di Mars bisa komunikasi spontan dengan elektron di Venus? Melebihi kecepatan cahaya dengan cara spontan? Pasti ada sesuatu yang tersembunyi: hidden-variable.

2. Hidden Variable

Einstein mengusulkan solusi hidden-variable. Pada tahun 1935, Einstein bersama Podolsky dan Rosen menulis paper yang menyatakan bahwa teori quantum tidak lengkap. Kelak, paper ini dikenal sebagai EPR. Tentu saja mendorong munculnya paradoks EPR.

Beberapa waktu kemudian, Bohr menulis paper balasan menolak klaim dari EPR. Hidden-variable tidak eksis. Realitas quantum memang tidak deterministik (model-ontic). Sehingga, pengetahuan kita tentang quantum juga tidak deterministik (model-epistemik).

Bagi Einstein, model-epistemik itu akan menjadi deterministik atau bersifat pasti jika dilengkapi dengan hidden-variable. Jika Einstein benar maka mekanika quantum akan selaras dengan mekanika klasik Newton. Ketika elektron dipisahkan, mereka sudah menyimpan hidden-variable yang memastikan mereka A atau B.

3. Ineq Bell

Pada tahun 1964, Bell menulis paper merespon EPR. Bell berhasil menetapkan syarat, yaitu ineq, agar hidden-variable bernilai benar sesuai data eksperimen sejauh itu. Bell membuat formulasi matematis dari local-hidden-variable. Dengan cara ini, kita lebih fokus dalam mengkajinya.

Sementara, posisi teori quantum selalu benar. Karena, teori quantum menerima data sains, waktu itu, apa adanya. Bohr, atau interpretasi Copenhagen, menerima realitas quantum sebagai tidak-deterministik.

3.1 Taruhan Bell

Taruhan Bell memang beresiko bagi Einstein dengan hidden-variablenya. Maksudnya, hidden-variable bisa diterima sebagai benar atau hidden-variable bisa ditolak dan dianggap sebagai salah.

Sementara, tidak ada taruhan bahaya bagi teori quantum. Jika Einstein salah maka teori quantum berjalan seperti apa adanya. Jika Einstein benar maka teori quantum direvisi makin sempurna.

Hasil formulasi Bell membuktikan, secara matematis, teori quantum melanggar ineq. Sehingga, local-hidden-variable harus ditolak.

Bagaimana Bell bisa melakukan itu?

3.2 Hidden Variable Klasik

Mari kita mencermati fenomena mekanika klasik yang menggambarkan hidden-variable.

Diagram Venn akan memudahkan ilustrasi kita. Kita akan memilih orang yang “sehat” dan tidak “berbohong” dan tidak “menipu”. Dengan pertimbangan wajar, “berbohong” adalah dosa kecil dan “menipu” adalah dosa besar. Jika “berbohong” dilakukan dua kali maka menjadi dosa besar setara dengan “menipu.”

Ada dua cara untuk memilih orang-orang yang kita harapkan. Pertama, dengan cara bertahap. Kedua, dengan cara pintas.

Cara bertahap adalah pilih orang yang sehat dan tidak berbohong (S – B) = (5 + 4).

Tetapi, orang berbohong hanya dosa kecil. Maka pilih lagi orang yang berbohong dan tidak menipu (B – M) = (6 + 2).

Hasil total cara bertahap adalah,

(S – B) + (B – M) = (5 + 4) + (6 + 2).

Cara pintasan adalah langsung saja pilih orang yang sehat dan tidak menipu (S – M) = (5 + 2).

Kita bisa menyimpulkan,

Bertahap “selalu lebih besar atau sama dengan” Pintasan.

Dalam kasus khusus, bisa saja, Bertahap = Pintasan.

Tetapi, tidak mungkin Bertahap akan lebih kecil dari Pintasan. Inilah inti dari ineq Bell.

Jika (H) maka (ineq).

Jika local-hidden-variable benar maka persyaratan ineq terpenuhi.

Kontra posisi justru lebih meyakinkan.

Jika (tidak ineq) maka (tidak H).

Dan, teori quantum adalah “tidak ineq” maka local-hidden-variable ditolak.

Bagaimana bisa? Jangan-jangan teori quantum ada yang salah? Atau teori quantum tidak lengkap?

3.3 Fenomena Quantum

Tiba waktunya, kita menunjukkan bahwa teori quantum melanggar ineq. Agar mudah, kita gunakan istilah yang mirip, foton sehat atau elektron sehat.

Foton-berbohong adalah pengukuran dengan sumbu membentuk sudut t dari sumbu seharusnya. Sedangkan, foton-menipu membentuk sudut 2t. Berbohong dua kali akan setara dengan menipu satu kali.

Bertahap

Foton-sehat 100% dilewatkan ke polariser-berbohong yang membentuk sudut t. Dengan trigonometri, kita peroleh foton-sehat-berbohong adalah (cos t)^2 dan foton-sehat-tidak-berbohong adalah (sin t)^2.

Hasil tahap1 = (sin t)^2

Tahap2, kita tambahkan, foton-berbohong ke polariser-menipu. Karena selisih sudut menipu dengan berbohong adalah 2t – t = t maka foton-berbohong-tidak-menipu adalah,

Hasil tahap2 = (sin t)^2

Sehingga, total hasil,

Bertahap = (sin t)^2 + (sin t)^2

Pintasan

Mari kita bandingkan dengan hasil pintasan, yaitu, foton sehat kita arahkan ke polariser-menipu yang membentuk sudut 2t. Kita peroleh hasil foton-tidak-menipu adalah,

Pintasan = (sin 2t)^2

Berdasar syarat ineq maka “Bertahap” harus lebih besar atau sama dengan “Pintasan.” Untuk melanggar ineq, kita perlu tunjukkan ada “Pintasan” lebih besar dari “Bertahap”.

Pintasan > Bertahap

(sin 2t)^2 > (sin t)^2 + (sin t)^2

Dengan, misalnya, memilih t = 30 derajat maka

(3/4) > (1/4) + (1/4).

Melanggar ineq. Teori quantum melanggar ineq. Akibatnya, local-hidden-variable kita tolak. Teori quantum menolak Einstein.

4. Eksperimen

Apakah ineq Bell bisa diuji secara eksperimen? Tentu saja bisa meski sulit. Para peneliti yang berhasil mengukuhkan ineq Bell, tiga orang di antaranya, meraih hadiah Nobel Fisika 2022.

Secara matematis, teori quantum melanggar ineq Bell dalam banyak kasus.

4.1 Ilustrasi Sepakat

Mari kita buat ilustrasi lagi agar makin jelas. Kita membawa 8 ribu foton atau elektron seluruhnya spin A ke Mars dan pasangannya, 8 ribu elektron, seluruhnya spin B ke Venus.

M = AAAA AAAA
V = BBBB BBBB

Untuk memudahkan, kita fokus ke Mars. Kita mengukur dengan sudut K dan 2K.

K = BAAA AAAA
2K = BBAA AAAA

Tidak melanggar ineq karena (K + K) = (2K)

L = BBAA AAAA
2L = BBBA AAAA

Tidak melanggar ineq karena (L + L) > (2L)

Untuk dua kasus di atas, local-hidden-variable sepakat dengan teori quantum. Local-hidden-variable bisa bernilai benar. Sedangkan, teori quantum selalu benar karena menerima data apa adanya, “just given.”

4.2 Ilustrasi Pelanggaran

Kasus di bawah ini, contoh melanggar ineq.

N = AAAA AAAA
2N = BAAA AAAA

Melanggar ineq karena (N + N) < (2N). Melanggar ineq karena hasil “Bertahap” lebih kecil dari hasil “Pintasan”. Atau, hasil “Pintasan” lebih besar dari hasil “Bertahap”.

Hal ini bisa terjadi ketika ukuran sudut pengukuran kecil. Secara ilustrasi intuitif, dosa kecil berbohong bisa dimaafkan. Bohong kedua kali, masih dosa kecil, bisa dimaafkan lagi. Tetapi, jika langsung menipu maka dosanya cukup besar sehingga tidak dimaafkan. Padahal, dosa menipu itu setara dengan 2 kali dosa bohong.

4.3 Perkembangan Eksperimen

Clauser, pada tahun 1972, kemudian disempurnakan Aspect 1982, berhasil melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa teori quantum melanggar ineq. Selanjutnya, banyak eksperimen quantum serupa. Pada tahun 2022, Aspect menerima hadiah Nobel fisika bersama dua peneliti lainnya – Clauser dan Zeilinger. Posisi Einstein makin tersisih dalam formulasi quantum.

Teorema Bell dengan bagus menetapkan kriteria ineq untuk menguji local-hidden-variable. Secara teoritis, terbukti teori quantum bisa melanggar ineq. Tetapi, secara eksperimental, teorema Bell sulit diuji. Selanjutnya, para ilmuwan mengembangkan beragam ineq yang memungkinkan pengujian eksperimen. Bagaimana pun, ragam ineq yang baru ini tetap kita sebut sebagai ineq Bell. Tujuan setiap ineq sama tetapi bentuknya bisa sangat berbeda.

Clauser (1972) adalah ilmuwan pertama yang berhasil melakukan pengujian ineq secara aktual. Clauser menerapkan ineq-Freedman. Hasil pengujian menunjukkan bahwa teori quantum melanggar ineq. Dengan demikian, EPR atau local-hidden-variable ditolak. Clauser meraih Nobel Fisika 2022.

Aspect (1982) berhasil melakukan pengujian, pertama, dengan ineq CH74. Kedua, dengan ineq CHSH. Dan ketiga, sangat terkenal, dengan menerapkan “pilihan” antara dua setting ketika foton dalam “penerbangan” menuju detektor. Semua hasil pengujian, menolak local-hidden-variable. Aspect meraih Nobel Fisika 2022.

Dan masih banyak pengujian-pengujian lain dengan hasil konsisten menolak EPR. Apakah, dengan demikian, EPR terbukti salah?

Sulit untuk mengatakan bahwa EPR terbukti salah. Karena EPR terbukti benar dalam mekanika klasik, mekanika relativitas, dan sebagian mekanika quantum. EPR, local-hidden-variable, hanya gagal pada sebagian kecil mekanika quantum. Kita hanya bisa mengatakan untuk menolak EPR, kemudian, menerima teori quantum.

Lalu, apa itu teori quantum? Quantum adalah teori ilmu pasti in-deterministk. Pasti tidak pasti. Pasti probabilistik. Tampaknya, masih akan ada kajian lanjutan untuk memberi kepastian yang pasti tidak pasti dari teori quantum.

4.4 Bocoran Loophole

Beberapa pihak mengkhawatirkan validitas pengujian teorema Bell karena ada peluang terjadi bocoran informasi melalui loophole. Sejak tahun 2015, dikembangkan cara untuk membersihkan bocoran-bocoran tersebut. Sehingga, hasil pengujian lebih bersih dan valid.

Yang menarik dari bocoran adalah, justru, menambah besar batas atas kriteria ineq. Dengan menutup bocoran, kita berhasil menurunkan kriteria batas atas ineq. Akibatnya, teori quantum makin mudah, peluang lebih besar, untuk melanggar ineq. Makin menguatkan teorema Bell. Dan, menolak EPR dari Einstein-Podolsky-Rosen.

5. Sains Teknologi

Meski terjadi keragaman interpretasi terhadap quantum, fakta sains dan teknologi bisa disepakati. Sehingga valid, kita mengembangkan teknologi quantum berdasar QM dan QE: komputasi quantum, sistem informasi quantum, kriptografi quantum, dan lain-lain. Lalu, apa gunanya perdebatan pemahaham quantum? Perdebatan bermanfaat bagi pengembangan teknologi masa depan. Atau, perdebatan bermanfaat terhadap pengembangan pengetahuan manusia itu sendiri. Bukankah pengetahuan adalah karakter unik untuk menjadi manusia sejati?

Di satu sisi, penerapan teknologi bernilai penting bagi masyarakat. Teknologi instrumentasi, sistem pengukuran, juga penting untuk kajian quantum itu sendiri. Di sisi lain, perdebatan teori quantum mendorong sains berkembang melampaui batas-batas. Pada gilirannya, membuka peluang penerapan teknologi lebih luas lagi. Kita memang membutuhkan keduanya: teknologi quantum dan perdebatan teori quantum.

6. Interpretasi

Lalu, apa makna itu semua? Apa interpretasi bahwa QM melanggar kriteria ineq Bell? Apa arti bahwa local-hidden-variable dari EPR tidak bisa ditemukan? Lagi, fakta sains, misal QE, bisa disepakati. Tetapi, para ilmuwan dan para filsuf berbeda interpretasi terhadap fakta sains tersebut.

Fakta bahwa QE benar-benar terjadi artinya “aksi mengerikan” dari jarak jauh memang ada bahkan terjadi secara spontan. Local-hidden-variable ditolak artinya fenomena quantum berbeda dengan fenomena makro sehari-hari. Ketika kita melihat ada orang sehat maka orang sehat itu benar-benar ada, realisme. Sementara, ketika kita mengatakan “terlihat” elektron maka elektron itu hanya mungkin ada dan mungkin saja tidak ada. Realisme quantum belum terbentuk.

Bagaimana pun, elektron bisa berinteraksi dengan alam sekitar, misal, untuk mengubah spin ke atas menjadi ke bawah. Tetapi, kecepatan interaksi mereka tidak akan melebihi kecepatan cahaya. Interaksi mereka terbatas secara ruang dan waktu yaitu bersifat lokal. Tidak ada yang tersembunyi dari seluruh yang lokal karena local-hidden-variable terbukti tidak ada.

6.1 Copenhagen

Interpretasi Copenhagen adalah pioner QM. Bohr dan Heisenberg adalah beberapa tokoh besar dari aliran Copenhagen. Masyarakat sains secara luas menerima interpretasi Copenhagen.

Copenhagen menerima bahwa realitas quantum, realitas sub-atomik, adalah in-deterministik. Saya menyebutnya sebagai realitas pre-realisme. Copenhagen menerima realisme, menolak idealisme dalam suatu perspektif. Tetapi, realisme itu belum eksis. Realisme itu menjadi eksis dengan adanya pengukuran atau interaksi dengan semesta. Kucing Schrodinger merupakan ilustrasi tepat bagi pre-realisme versi Copenhagen.

QM adalah model-ontic yang merupakan model dari realitas itu sendiri. Karena model-ontic ini tidak-deterministik maka model-epistemik juga bersifat tidak-deterministik. Akibatnya, misal dalam kasus QE, terjadi paradoks-paradoks yang berbeda dengan mekanika klasik. Terjadi “aksi mengerikan” dari jauh dalam QE.

6.2 Pilot Wave

Pilot Wave menyatakan adanya “gelombang pilot” yang mendahului dari realisme quantum. Berbagai macam paradoks, termasuk ineq Bell, bisa diselesaikan oleh pilot-wave. Pilot-wave menjelajahi semesta “mendahului” segalanya. Karenanya, pilot-wave adalah penyebab dan solusi dari beragam paradoks.

David Bohm mengembangkan interpretasi pilot-wave ini yang bisa kita pandang sebagai kelanjutan EPR. Beberapa ahli mengkombinasikan pilot-wave dengan gelombang de Broglie. Hasilnya, pilot-wave menjadi konsep yang sangat menarik. Misal, paradoks QE terjadi akibat dari pilot-wave yang aktif “menghubungkan” pasangan elektron secara terus-menerus.

Bagaimana pun, pilot-wave tidak menjadi aliran utama bagi sains saat ini. Barangkali, karena konsep pilot-wave lebih dekat ke spekulasi metafisika dibanding konsep fisika pada umumnya. Pilot-wave bisa “lebih cepat” dari cahaya. Apa realitas fisik dari pilot-wave? Jika elektron memiliki pilot-wave dan wave-function, maka, elektron bukan partikel elementer?

6.3 Many Worlds

Interpretasi Many-Worlds atau multiverse menarik bagi banyak orang. Semua posibilitas, semua kemungkinan, dari QM adalah nyata aktual di dunia mereka masing-masing. Dengan perspektif seperti itu, many-worlds akan selalu bernilai benar.

Many-worlds menghadapi beragam tantangan secara konsep dan eksperimen. Meski demikian, setiap tantangan bisa saja, suatu saat, menemukan solusinya. Saat ini, interpretasi many-worlds tidak menjadi aliran utama kajian sains. Tetapi, tetap menarik, terutama bila kita mengembangkan kisah fiksi ilmiah. Untuk kasus QE, memang, terjadi di dunia kita. Jika ada possibility tidak terjadi QE maka hal tersebut tetap aktual, tetapi, di dunia yang lain.

6.4 GRW

GRW (Ghirardi – Rimini – Weber) mengembangkan interpretasi QM dengan konsep kolaps spontan. Di dunia makrokospis, realisme sudah terbentuk secara spontan. Sedangkan dalam skala mikro terjadi fenomena quantum, pre-realisme, realisme belum kolaps. GRW menjadi kajian utama QM di era kontemporer ini. Bell, Penrose, dan Putnam adalah beberapa tokoh pendukung interpretasi kolaps spontan GRW.

Secara prinsip, GRW menerima interpretasi Copenhagen lalu melangkah lebih detil. Problem dari Copenhagen adalah tidak memberi penjelasan detil bagaimana proses kolaps itu terjadi. Copenhagen menerima realitas quantum apa adanya, “just given.” GRW menawarkan detilasi secara matematis. Sampai saat ini, GRW masih jauh dari sempurna. Sehingga, terbuka luas bagi para pengkaji untuk melengkapinya.

Untuk kasus QE, GRW menerima interpretasi Copenhagen kemudian melengkapi dengan model matematika yang mendeskripsikan proses kolaps spontan QE, meski belum sempurna. Diharapkan, “aksi mengerikan” dari jarak jauh itu tidak lagi mengerikan karena bisa dipahami dengan GRW.

6.5 Superdeterminism

Dari istilahnya, kita bisa memahami superdetermins adalah determinism dengan ukuran “super.”

Semua interpretasi QM, sampai saat ini, gagal memberi interpretasi yang tuntas. Superdeterminism memberi solusi dengan menyatakan bahwa semua fenomena sudah deteministik jauh-jauh sebelum suatu kejadian terjadi. Tuhan, atau kekuatan super dari Nature, mengatur itu semua tanpa terdeteksi oleh pikiran manusia.

Para peneliti mengira dirinya memiliki kebebasan untuk menentukan setting suatu pengukuran. Sejatinya, rasa bebas itu sudah ditetapkan jauh hari. Sehingga, peneliti quantum yang ada di Mars terpisah dengan yang ada di Venus bisa selaras setting mereka dalam QE. Semua sudah berada dalam naungan superdeterminism.

Superdeterminism memberi solusi yang tuntas. Bahkan, Bell mendukung superdeterminism. Bagaimana pun, kajian fisika tampaknya sulit menerima interpretasi superdeterminism. Salah satu sebabnya, kajian fisika jadi bergeser ke kajian metafisika dengan interpretasi ini. Di sisi lain, seorang pengkaji masih bisa bertanya, “Bagaimana proses superdeterminism itu terjadi?” Kita berhadapan dengan pertanyaan paling dasar lagi. Tetapi, bukankah jawaban superdeterminism memang benar? Tuhan yang mengatur semua fenomena.

6.6 Superluminal

Interpretasi superluminal menyatakan ada sesuatu s yang bergerak dengan kecepatan s > c. Sehingga, fenomena QE bisa kita pahami dengan eksistensi s.

a) Melanggar relativias. Tentu, s melanggar relativitas. Relativitas menyatakan kecepatan maksimum adalah kecepatan cahaya c. Atau, kita bisa mengatakan bahwa s merevisi relativitas. Kecepatan maksimum bukan c, tetapi s. Barangkali, s = kc di mana k > 1.

b) Formula relativitas baru bisa hanya dengan mengganti semua c menjadi s. Dengan cara ini, transformasi Lorenz tetap berlaku. Atau, bisa jadi formula baru ini benar-benar baru yang beda jauh dengan transformasi Lorenz.

c) Local-hidden-variable sebagaimana konsep Bell dalam merumuskan EPR terbukti tidak eksis. Tetapi, s memang tidak-lokal, seperti pemahaman selama ini. Sehingga, kita bisa menganggap s sebagai non-local. Bell sendiri, tampaknya, terbuka dengan peluang non-local.

d) Bukti empiris kecepatan maksimum adalah c sampai saat ini. Benar. Bukti empiris, kita tahu, tergantung kemampuan indera, aparatus, teknologi, dan perspektif pengamat. Bagaimana pun, tetap ada peluang akan teramati s yang lebih cepat dari cahaya. Barangkali tahun depan, abad depan, atau milenia depan. Apakah kita yakin, 1000 tahun ke depan, teknologi tetap dibatasi oleh c?

e) Secara teoritis, misal Maxwell, kecepatan maksimum adalah c. Benar. Kita tahu, meski formula Maxwell adalah aksiomatis teoritis, tetapi, semua aksioma Maxwell didasarkan data empiris pada masa nya. Sehingga, misal 100 tahun ke depan, ada peluang diperoleh data empiris baru. Dan, pada masa itu, ilmuwan bisa menyusun teori baru dengan aksioma baru yang menyatakan kecepatan maksimum adalah s.

Apakah kecepatan maksimum itu penting? Penting. Dengan menetapkan kecepatan maksimum misal c atau s maka kita bisa mengembangkan teori sains yang lebih koheren. Relativitas Einstein lebih koheren dari mekanika Newton. Einstein menetapkan kecepatan maksimum c, sementara, Newton berasumsi tidak ada batas kecepatan. Demikian juga, teori quantum membatasi ukuran terkecil adalah quanta sesuai konstanta Planck.

Seandainya, suatu saat, terbukti bahwa kecepatan maksimum adalah s maka apakah ada peluang akan ditemukan yang lebih besar dari s?

Interpretasi baru membuka cakrawala baru bagi sains dan filsafat. Interpretasi QE dengan menghadirkan s adalah interpretasi baru yang menantang beragam asumsi selama ini.

7. Debat Lanjutan

Einstein sadar dan mengatakan, “Seribu pengamatan afirmasi tidak bisa memastikan kebenaran teori. Tetapi, satu bukti penolakan sudah cukup untuk menolak teori.” Sehingga, debat EPR dan ineq Bell masih bisa terus berlanjut. Mari kita coba untuk menyusun logika implikasi dan kontra posisi.

7.1 Kontra Posisi

Bell menolak EPR, local-hidden-variable, melalui logika kontra posisi. Karena bukti empiris, dan teoritis, MENOLAK untuk taat ineq maka EPR DITOLAK. Kesimpulan ini sah secara logika formal. Bagaimana dari perspektif lain?

Ide ==> Konsep ==> Universal-observasi ==> Partikular-observasi

Ide dasar dari EPR menyatakan bahwa QM tidak lengkap, atau ada hidden variable yang terlewat.

Konsep. Bell menyusun konsep local-hidden-variable berdasar EPR. Kemudian membandingkan dengan formula QM dan tercipta ineq. Jika EPR benar maka QM harus taat ineq. Tetapi secara matematis, QM memang bisa melanggar ineq. Sementara, mekanika klasik Newton selalu taat ineq.

Universal-observasi. Kita berharap bisa melakukan eksperimen, atau pengamatan, yang menunjukkan setiap fenomena quantum taat terhadap kriteria ineq. Kita tahu bahwa tidak mungkin bisa mengamati fenomena secara universal. Kita harus menerima untuk, hanya bisa, observasi partikular.

Partikular-observasi. Eksperimen demi eksperimen dirancang untuk bisa mengamati fenomena quantum. Di antaranya adalah oleh Clauser (1972) dan oleh Aspect (1982) yang mengantarkan mereka meraih Nobel Fisika 2022. Setiap pengamatan ini bersifat partikular. Maksudnya, terbatas hanya pada fenomena quantum tertentu saja. Jika local-hidden-variable benar maka, diharapkan, pengamatan fenomena quantum taat kriteria ineq.

Dan, kita tahu, hasil pengamatan menunjukkan bahwa fenomena quantum melanggar kriteria ineq. Dengan kata lain, partikular-observasi adalah negatif atau negasi.

Selanjutnya, logika kontra posisi beroperasi.

Partikular-observasi ditolak karena QM melanggar ineq. Maka, selanjutnya, universal-observasi juga ditolak. Maka, kemudian, konsep local-hidden-variable ditolak. Dan terakhir, maka EPR ditolak.

EPR meng-klaim bahwa QM tidak-lengkap. Jika EPR ditolak maka QM adalah lengkap, diterima. Benarkah?

7.2 Mikro-teori

Sangat sulit bagi kita, untuk menerima bahwa QM adalah lengkap. Dengan ragam paradoks-paradoks, kita menduga QM memang tidak-lengkap. Dugaan kita, justru, cenderung menerima hipotesis EPR yang menyatakan bahwa QM tidak lengkap.

Mari kita cermati partikular-observasi misal eksperimen oleh Aspect (1982). Eksperimen ini, terbukti, menolak taat ineq secara partikular. Tetapi, konsekuensinya, universal-observasi juga ditolak. Secara universal, QM menolak untuk taat ineq. Secara universal, QM melanggar ineq. Di sini, terjadi rancu. Kita perlu hati-hati.

QM tidak menolak secara universal dari kriteria ineq. Yang bisa kita tolak adalah hanya klaim universalitasnya. Kriteria ineq hanya berlaku partikular. Sebagian QM melanggar ineq. Sebagian QM yang lain taat ineq. Dengan demikian tercipta keragaman teori yang kita sebut sebagai mikro-teori. Sebagian mikro-teori mengkaji QM yang melanggar ineq. Sebagian mikro-teori lain mengkaji QM yang taat ineq.

Yang menarik, QM yang taat ineq berpotensi menemukan hidden-variabel. Jadi, kita memiliki peluang merumuskan QM yang deterministik. Akankah berhasil? Waktu yang akan membuktikan.

7.3 Batas Barza

Problem batas fenomena quantum dengan fenomena mekanika klasik tak terpecahkan sampai saat ini. Mikro-teori berpotensi menjadi solusi untuk problem batas atau barza quantum ini.

Jika seribu elektron berlaku QM maka sampai jumlah berapa elektron kah akan berlaku mekanika klasik? Berapa elektron kah sebagai barza?

Saya menduga bahwa kriteria ineq yang akan menjadi barza. Jadi, bukan jumlah elektron yang menentukan barza. Tetapi, sistem pengukuran dan interaksi seluruh variable yang menentukan barza dan tercermin dalam batas kriteria ineq itu sendiri.

Ambil contoh ineq asli dari Bell. Jika kita memilih delta cukup kecil maka QM melanggar ineq. Sementara, jika delta cukup besar maka QM taat ineq. Berapakah nilai delta tersebut? Solusi delta ini adalah barza.

7.4 Logika Modal

Sejak awal, QM bersifat probabilistik. Sewajarnya, semua kesimpulan teori quantum memiliki karakter probabilistik dalam satu dan lain cara. Sehingga proses inferensi kita menggunakan implikasi, atau kontra posisi, lebih tepat menggunakan logika-modal.

Paling utama dari logika-modal adalah karakter niscaya (necessary) dan mungkin (possibly). Secara konsep, barangkali kita bisa membuat proposisi niscaya. Sementara, secara empiris, kita akan lebih tepat menggunakan proposisi possibly. Karena sains fisika melibatkan kajian empiris, maka teori quantum akan banyak terdiri dari proposisi possibly.

Karakter probabilistik ini menjadikan QM terbuka dengan ragam perbedaan. Sekaligus menjadikan QM lebih dinamis.

7.5 Ringkasan

Secara ringkas, kita bisa meyakini perdebatan EPR dan teorema Bell masih akan terus berlangsung dalam beberapa tahun ke depan. Bila tumbuh beragam mikro-teori maka QM akan makin menarik.

Ide EPR tidak bisa ditolak oleh hasil partikular-observasi. Demikian juga, ide teorema Bell tidak bisa ditolak oleh partikular-observasi. Partikular-observasi hanya bisa menolak karakter universal dari universal-observasi. Ide EPR dan ide teorema Bell tidak bisa saling menolak. Mereka, ide EPR dan teorema Bell, hanya bisa saling bersaing. Sebagian ide kalah bersaing lalu ditinggalkan. Sebagian ide yang lain menang bersaing dan, kemudian, makin berkembang.

Iklan

Diterbitkan oleh Paman APiQ

Lahir di Tulungagung. Hobi: baca filsafat, berlatih silat, nonton srimulat. Karena Srimulat jarang pentas, diganti dengan baca. Karena berlatih silat berbahaya, diganti badminton. Karena baca filsafat tidak ada masalah, ya lanjut saja. Menyelesaikan pendidikan tinggi di ITB (Institut Teknologi Bandung). Kini bersama keluarga tinggal di Bandung.

Ikuti Percakapan

1 Komentar

Tinggalkan komentar

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: