NARASOMA NOTEBOOK

Lalu, apa hubungan antara kucing dengan seorang yang bernama Schrodinger itu? Kenalkah anda dengannya? Bagi anda yang antusias terhadap sains fisika, atau pernah membaca luteratur seputar fisika modern, tentunya nama itu tidak asing. Namun bagi yang tidak, saya beritahukan bahwa dia adalah warga Austria yang merupakan salah satu pendiri cabang fisika modern, mekanika kuantum. Nama lengkapnya Erwin Schrodinger. Perlu juga kiranya saya tegaskan bahwa dia adalah seorang playboy! Ya, satu – satunya playboy yang saya kagumi. Tentu saja bukan karena sifat “main perempuan” nya, melainkan karena teori yang dicetuskannya. Bahkan konon, ia menyelesaikan teorinya yang rumit itu sambil berhubungan intim dengan seorang kekasih gelapnya di sebuah villa.

Tunggu dulu. Apa itu mekanika kuantum? Dan apa pula peran Schrodinger dalam pengembangannya? Sebelum mengulas lebih jauh tentang Erwin The Playboy, kita tinjau dulu perkembangan teori atom lewat sejarah singkat. Sebab hubungan antara Schrodinger dengan kucingnya terletak di sini. Sekitar tiga abad sebelum masehi, Demokritus seorang filosof Yunani menyatakan bahwa semua materi tersusun atas ‘sesuatu’ yang kecil, sedemikian kecilnya sehingga tidak dapat dibagi lagi.

Tak banyak orang yang menanggapi hal ini, sampai John Dalton pada tahun 1808 mempublikasikan sebuah karya yang meyakini adanya atom. Yang tidak hanya berdasarkan nalar murni belaka, melainkan melalui eksperimen yang dilakukan oleh Antonie Laovisier dan selanjutnya Joseph Louis Proust(1). Dalton menyatakan bahwa atom mirip dengan bola pejal, yang jika dapat dibagi lagi maka sifat bagiannya akan berbeda dengan sifat atom. Dan, atom identik membentuk unsur yang sama, sedangkan atom yang berbeda membentuk unsure yang berbeda pula. Pengembangan selanjutnya dilakukan oleh kimiawan Dmitri Ivanovich Mendleev(2), hingga ia dapat menyusun table periodik yang memuat daftar unsur.

Tahun 1897, Joseph John Thompson melalui eksperimen sinar tabung katoda-nya berhasil menemukan partikel bermuatan negatif, yang selanjutnya dikenal dengan nama elektron. Hal ini tidak bertentangan dengan teori atom Dalton karena meskipun elektron membentuk susunan atom, namun ia mempunyai perbedaan sifat dengan induknya. Karena muatan atom adalah netral, dan elektron bermuatan negatif, maka tak pelak lagi hipotesis partikel bermuatan positif harus diajukan. Thompson mengusulkan model atom terdiri atas elektron yang terletak di inti, juga mempunyai muatan positif yang tersebar merata dalam struktur bola.

Namun model yang diajukan oleh Thompson itu tidak sesuai dengan hasil eksperimen yang dilakukan oleh Ernest Rutherford. Karena itulah, ia mengajukan model atom baru. Atom, tersusun atas partikel bermuatan positif yang tepusat di inti, sedangkan elektron berputar – putar di sekelilingnya. Selebihnya hanya ruang kosong. Mirip seperti planet – planet yang mengintari matahari. Model ini selanjutnya disempurnakan oleh murid Rutherrford, Niels Bohr. Sejak itu, eksperimen – eksperimen yang melibatkan atom terus berkembang. Misalnya, ternyata masih terdapat satu partikel lagi yang membentuk atom, yaitu neutron. Ia bermuatan netral dan bersama – sama dengan proton menyusun inti atom.

Salah satu fenomena atomik yang menarik adalah peluruhan. Semua atom, dalam jangka waktu tertentu akan berubah menjadi atom lain dengan memancarkan energinya(3). Ya, semuanya tanpa kecuali. Namun rata – rata unsure yang kia temui dalam kehidupan sehari – hari mempunayi ‘waktu-paruh’ yang cukup lama sehingga kita tidak akan lenyap begitu saja. Unsur yang meluruh dalam waktu singkat biasanya merupakan unsur berat seperti Uranium. Bayangkan, anda memiliki sekantung kelereng seberat 1 kg. Setelah satu jam, seberat 0,5 kg kelereng – kelereng anda lenyap entah ke mana. Setelah satu jam lagi, kelereng anda yang tadinya 0,5 kg menghilang lagi setengahnya sehingga anda hanya mempunyai 0.25 kg kelereng (sperempat kantung) saat dua jam pertama. Begitu seterusnya. Sepertinya tidak ada yang aneh.

Sekarang masalahnya kita sederhanakan, anda punya dua buah atom yang mudah meluruh. Bayangkan saja dua buah bola billiard yang identik tapi berbeda warna, satu berwarna merah dan satu lagi kuning, untuk membedakan. Sesuai dengan aturan peluruhan, anda akan punya satu bola billiard saat jangka waktu atom habis. Namun, jika ditanya atom mana yang akan meluruh lebih dulu? Bisakah anda memberikan jawaban pasti? Tidak, anda hanya akan dapat berkata “Kemungkinan bola-atom yang meluruh berwana kuning adalah 50%”. Inilah salah satu dasar paham probabilistik.

Beralih ke bab lain, Max Planck mengeluarkan postulat bahwa energi radiasi elektromagnetik -yang sebelumnya dianggap kontinum- adalah diskrit, alias hanya kelipatan bilangan bulat dari besaran tertentu. Hal ini menggelitik Einstein untuk mengajukan hipotesis bahwa cahaya (gelombang elektromagnetik) juga diskrit. Dengan kata lain, gelombang yang mempunyai sifat partikel. Padahal sebelumnya telah sah bahwa  cahaya merupakan gelombang, dan gelombang sama sekali berbeda dengan partikel. Mekanika, yaitu cabang fisika yang mempelajari tentang gerak benda, untuk gelombang-saja dan partikel-saja telah dibangun oleh Newton dan fisikawan lain hampir dua abad sebelumnya, bahkan ia menuai kesuksesan besar. Dibuktikan dengan revolusi besar – besaran di bidang industri pada masa itu. Tapi ilmu mekanika yang menjelaskan perilaku gelombang-partikel belum ada. Karena itulah para fisikawan selanjutnya mengembangkan mekanika baru ini, yang selanjutnya disebut mekanika kuantum. 

Kembali ke Schrodinger sang perayu kelas wahid. Ia merombak persamaan – persamaan dalam mekanika gelombang-saja sehingga cocok untuk partikel. Namun persamaan gelombang Schrodinger itu tidak mempunyai arti fisis apapun(4). Max Born secara berani memberinya tafsiran, dengan mengkuadratkan fungsi gelombang Schrodinger, maka persamaan gelombang tersebut berarti probabilitas menemukan partikel di suatu tempat dan waktu tertentu. Kata probabilitas ini, tentu saja, mengarah pada paham probabilistik. Hal ini, tentu saja membuat Schrodinger marah. Sebab ia sendiri menyangkal bahwa alam itu besifat probabilistik, terlebih persamaan gelombangnya ditafsirkan Born sekehendak hatinya.

Lantas Schrodinger mengajukan suatu teka - teki. Misalkan ada sebuah kotak dengan peralatan – peralatan seperti : bahan atom radioaktif, mesin Geiger (pendeteksi radioaktivitas), botol berisi racun, benang, gunting dan terakhir palu. Kita rakit alat – alat itu sedemikian rupa lalu masukkan kucing ke dalamnya. Tutup kotak, dan tunggu selama waktu-paruh atom radioaktif itu. Jika bahan ternyata meluruh, maka mesin Geiger akan mengamati redioaktivitas tersebut dan memutar jarum meterannya. Gerakan jarum meteran itu akhirnya menggerakkan gunting untuk memotong benang yang menahan palu. Karena palu sekarang tidak memunyai penahan, maka ia jatuh menimpa botol racun hingga pecah. Racun menyebar dan akhirnya kucing mati karena menghirupnya. Kesimpulannya, kucing mati jika atom meluruh atau tetap hidup jika atom tidak meluruh.

Dengan demikian, terdapat kemungkinan 50% kucing hidup, dan 50% kucing mati. Dan kita tidak tahu pasti sampai kita membuka tutup kotak. Namun jika kita membuka tutup, jangan – jangan itulah penyebab atom meluruh. Atau bisa juga, awalnya atom tidak ingin meluruh. Namun lantaran kita membuka kotak, ia jadi meluruh. Dan tidak mungkin pula kucing setengah amti dan setengah hidup. Jadi apakah kucing mati atau hidup? Pertanyaan ini menimbulkan banyak versi jawaban yang tak kalah aneh dengan kasus yang ditanyakan itu sendiri. Kopenhagen (Institut yang dipimpin Bohr) menafsirkan, kucing boleh mati dan hidup dalam waktu yang sama. Ada pula tafsiran dunia paralel, jadi kucing mati di dunia yang satu, dan hidup di dunia yang lainnya. Kita bahas lain kali saja…

Well, sekejam itukah Schrodinger The Playboy? Tenang, percobaan yang melibatkan kucing tersebut hanya rekayasa alias hayalan. Jadi tidak terjadi di dunia nyata.