Apakah Malaikat Itu? Sebuah Pendekatan Ilmiah Populer

Sekali lagi, ini hanyalah analogi guna membantu memvisualisasikan bagaimana spin menentukan arah atau rotasi partikel dalam konteks kuantum.

Tentang Keadaan Kuantum dan Ungkapan Populer Nan Sensasional

Saat membincang tentang spin sebuah partikel, kita mengenal yang disebut dengan quantum state (keadaan kuantum). Mihirsinh Chauhan menyimpulkan bahwa quantum state -- biasa digambarkan oleh fungsi gelombang yang menggunakan simbol psi --adalah deskripsi matematis yang berisi semua informasi yang kita ketahui tentang sistem kuantum. Anda dapat menganggapnya sebagai "DNA" dari entitas kuantum. Keadaan kuantum (quantum state) adalah deskripsi lengkap dari sistem kuantum yang mengandung semua informasi tentang kemungkinan-kemungkinan dari posisi, momentum, energi, dan sifat lainnya dari sistem. Dalam fisika klasik, kita bisa menjelaskan posisi dan kecepatan sebuah benda dengan pasti, tetapi dalam fisika kuantum, keadaan sistem tidak bisa dijelaskan secara langsung dengan cara yang sama. Sebagai gantinya, keadaan kuantum memberikan informasi tentang peluang atau probabilitas berbagai hasil pengukuran yang bisa terjadi pada sistem tersebut.  

Adapun karakteristik utama dari keadaan kuantum yang eksotik ini, menurut beberapa sumber, antara lain terdiri dari tiga, yaitu:

Superposition (superposisi), di mana sebuah partikel dapat berada dalam beberapa keadaan sekaligus sampai dilakukan pengukuran. Implikasinya bahwa sebuah partikel bisa berada di dua tempat berbeda pada saat yang sama.

Entanglement (keterpautan kuantum). Dua partikel dapat terhubung sedemikian rupa sehingga keadaan satu partikel mempengaruhi keadaan partikel lainnya, bahkan jika mereka terpisah jauh secara fisik, dan yang luar biasanya interaksi keduanya bisa seketika.

Uncertainty (ketidakpastian). Adalah Werner Heisenberg yang mengenalkan Prinsip Ketidakpastian yang menyatakan bahwa ada batasan seberapa tepat kita bisa mengetahui pasangan properti tertentu (misalnya, posisi dan momentum) pada saat yang sama. Implikasi sederhananya kita ditakdirkan untuk tidak dapat mengetahuinya secara pasti. 

Keadaan kuantum yang memberikan pandangan probabilistik tentang alam ini berbeda dengan pandangan deterministik dalam fisika klasik. Kondisi inilah yang sangat tidak disukai Einstein. Keberatan Einstein terhadap fisika kuantum, sebagaimana interpretasi Kopenhagen yang dikembangkan oleh Niels Bohr dan Werner Heisenberg, diringkas dalam ungkapan terkenalnya: "Tuhan tidak sedang bermain dadu." Einstein merasa bahwa alam semesta harus memiliki prinsip dasar yang deterministik, di mana setiap peristiwa memiliki sebab yang pasti, berbeda dengan pandangan kuantum yang menyatakan bahwa beberapa aspek fisika kuantum hanya bisa dijelaskan dalam probabilitas hingga ada pengukuran yang dilakukan.

Berkenaan dengan ungkapan "Tuhan tidak sedang bermain dadu" sebenarnya tidaklah sereligius itu. Tidak ada kata Tuhan dalam ungkapannya tersebut. Redaksi asli dalam bahasa Jerman dari pernyataan yang Einstein ungkapkan dalam korespondensinya dengan fisikawan Max Born pada tahun 1926 adalah: "Die Quantenmechanik ist sehr achtunggebietend. Aber eine innere Stimme sagt mir, dass das noch nicht der wahre Jakob ist. Die Theorie liefert viel, aber dem Geheimnis des Alten bringt sie uns kaum näher. Jedenfalls bin ich überzeugt, dass der Alte nicht würfelt -- Mekanika kuantum memang mengesankan. Namun, suara hati mengatakan kepada saya bahwa itu belum menjadi hal yang nyata. Teori mengatakan banyak hal, tetapi tidak benar-benar membawa kita lebih dekat kepada Sang Tua. Bagaimanapun, saya yakin bahwa Sang Tua tidak bermain dadu." 

Frasa "der Alte" yang diterjemahkan sebagai "the Old One" inilah yang disebutkan Einstein sebagai rujukan metaforis kepada prinsip fundamental yang mengatur alam semesta, tetapi ia tidak secara eksplisit menyebut kata "Tuhan." Dengan kata lain, der Alte adalah prinsip atau hukum kosmik yang menurut Einstein seharusnya bersifat deterministik, bukan acak.

Pun demikian dengan Niels Bohr yang banyak disebutkan membalas ungkapan Einstein dengan kata-katanya: "Einstein, stop telling God what to do!". Maksud dari ungkapan ini adalah bahwa kita seharusnya tidak "mengatur" bagaimana alam semesta bekerja atau mengharapkan alam mengikuti aturan deterministik yang disukai Einstein. Namun, kutipan langsung yang berbunyi "Stop telling God what to do" adalah bentuk yang disederhanakan dan dipopulerkan, tetapi bukan merupakan kutipan historis yang terdokumentasi. Sebaliknya, diskusi mereka lebih mendalam dan filosofis. Misalnya, Bohr pernah berkata kepada Einstein bahwa "tidak ada harapan untuk mencari penyebab 'realitas' yang mendasari" di balik fenomena kuantum. Ini memperkuat perbedaan fundamental antara pendekatan Einstein yang mencari determinisme dengan pendekatan Bohr yang menerima ketidakpastian sebagai bagian inheren dari alam semesta kuantum.