Apa Itu Teori Kuantum? (1)

Teori Quantum,dan Alam Semesta (1)

Pada fisika klasik, dengan sistem fisik apa pun, ruang keadaan dikaitkan, yang mewakili totalitas cara yang mungkin untuk menetapkan nilai ke variabel dinamis yang mencirikan keadaan sistem. Untuk sistem dengan banyak derajat kebebasan, spesifikasi lengkap dari status sistem mungkin tidak tersedia atau berat; mekanika statistik klasik berurusan dengan situasi seperti itu dengan menerapkan distribusi probabilitas atas ruang keadaan sistem. 

Distribusi probabilitas yang memberikan probabilitas apa pun selain satu atau nol untuk beberapa kuantitas fisik dianggap sebagai spesifikasi yang tidak lengkap dari keadaan sistem. Dalam mekanika kuantum, semuanya berbeda. Tidak ada keadaan kuantum yang menetapkan nilai pasti untuk semua kuantitas fisik, dan probabilitas dibangun ke dalam rumusan standar teori.

Pada upaya  merumuskan teori kuantum dari beberapa sistem, biasanya dimulai dengan perumusan Hamiltonian atau Lagrangian dari teori mekanik klasik sistem itu. Dalam perumusan Hamiltonan mekanika klasik, konfigurasi suatu sistem diwakili oleh suatu himpunan koordinat. Ini dapat berupa, misalnya, posisi masing-masing kumpulan partikel titik, tetapi kita juga dapat mempertimbangkan kasus yang lebih umum, seperti koordinat sudut yang menentukan orientasi benda tegar. 

Untuk setiap koordinat ada momentum konjugasi terkait. Jika koordinat menunjukkan posisi beberapa objek, momentum yang terkonjugasi ke koordinat itu mungkin yang biasa kita sebut "momentum", yaitu kecepatan benda dikalikan dengan massanya. Jika koordinatnya suatu sudut, maka momentum yang terkonjugasi dengannya adalah momentum sudut.

Terlepas dari statusnya sebagai bagian inti dari fisika kontemporer, tidak ada konsensus di antara fisikawan atau filsuf fisika tentang pertanyaan tentang apa, jika ada, keberhasilan empiris teori kuantum memberitahu kita tentang dunia fisik. Hal ini memunculkan kumpulan masalah filosofis yang dikenal sebagai "interpretasi mekanika kuantum". Seseorang tidak boleh disesatkan oleh terminologi ini untuk berpikir bahwa apa yang kita miliki adalah formalisme matematika yang tidak ditafsirkan tanpa koneksi ke dunia fisik. 

Sebaliknya, ada inti operasional umum yang terdiri dari resep untuk menghitung probabilitas hasil eksperimen yang dilakukan pada sistem yang tunduk pada prosedur persiapan keadaan tertentu. Apa yang sering disebut sebagai "interpretasi" yang berbeda dari mekanika kuantum berbeda pada apa, jika ada, yang ditambahkan ke inti umum. Dua dari pendekatan utama, teori variabel tersembunyi dan teori keruntuhan, melibatkan perumusan teori fisika yang berbeda dari mekanika kuantum standar; ini membuat terminologi "interpretasi" semakin tidak tepat.

 Sebagian besar literatur filosofis yang berhubungan dengan teori kuantum berpusat pada masalah apakah kita harus menafsirkan teori, atau perluasan atau revisi yang sesuai, dalam istilah realis, dan, jika demikian, bagaimana hal ini harus dilakukan. Berbagai pendekatan untuk apa yang disebut "Masalah Pengukuran" mengusulkan jawaban yang berbeda untuk pertanyaan-pertanyaan ini. 

Namun, ada pertanyaan lain yang menarik secara filosofis. Ini termasuk bantalan nonlokalitas kuantum pada pemahaman kita tentang struktur ruang-waktu dan kausalitas, pertanyaan tentang karakter ontologis keadaan kuantum, implikasi mekanika kuantum untuk teori informasi, dan tugas menempatkan teori kuantum sehubungan dengan teori lain, baik aktual dan hipotetis. 

Dikursus di Kompasiana ini, saya akan meminjam pemikiran pada buku  The Routledge Companion to Philosophy of Physics (Knox dan Wilson, eds., 2021); The Oxford Handbook of the History of Quantum Interpretations (Freire, et al. eds., 2022) berisi esai tentang sejarah diskusi tentang masalah ini.

 Teori Quantum adalah salah satu pilar dasar Fisika saat ini. Ini mengumpulkan satu set ide-ide baru yang diperkenalkan sepanjang sepertiga pertama abad ke-20 untuk menjelaskan proses yang pemahamannya bertentangan dengan konsepsi fisik saat ini. Kerangka aplikasinya terbatas, hampir secara eksklusif, pada tingkat atom, subatom, dan nuklir, di mana ia sangat penting. Tetapi itu  berlaku di bidang lain, seperti elektronik, dalam fisika material baru, dalam fisika energi tinggi, dalam desain instrumentasi medis, dalam kriptografi dan komputasi kuantum, dan dalam kosmologi teoretis alam semesta awal.