GILANYA DUNIA QUANTUM: PART 1B – SAKTINYA SEBUAH PARTIKEL, MULAI DARI PUNYA “KESADARAN” HINGGA “MEMUTAR BALIK WAKTU”

SUMBER GAMBAR

Karena terus menemui jalan buntu, para ilmuwan kemudian memutuskan memodifikasi percobaan “celah ganda” tersebut. Namun hasilnya pun semakin aneh dan aneh.

“QUANTUM ERASER” EXPERIMENT

Jika tadi sensor diletakkan sebelum papan dimana lubang A dan B berada, maka kini sensor diletakkan setelah papan tersebut. Jadi foton diamati setelah ia keluar entah dari lubang A dan B, bukan sebelumnya. Tapi hasilnya tetap sama, pola interferensi tak terlihat dan yang terlihat hanya pola partikel biasa. Mau ditaruh di depan atau belakang, partikel foton seakan tetap tahu dimana sensor itu berada.

Sekarang percobaannya lebih nyeleneh lagi. Setelah sensor, diletakkan alat tambahan lain yang disebut “quantum eraser”. Jika sensor bertujuan untuk mengetahui dimana partikel lewat (lubang A atau lubang B), maka “quantum eraser” bertujuan untuk menghapus semua informasi yang dihasilkan oleh sensor tersebut. Jadi jika ilmuwan memutuskan menyalakan “quantum eraser”, alat itu akan menghancurkan semua data yang diperoleh dari sensor tersebut sebelum para ilmuwan bisa melihat hasilnya.

Bagaimana hasilnya? Pola interferensi terlihat lagi.

Hal ini secara filosofis, kembali mencengangkan. Percobaan “quantum eraser” membuktikan bahwa partikel tak hanya “sadar” akan kondisi sekelilingnya, ia juga bisa mengetahu “niat” dari para ilmuwan. Jika para ilmuwan memang tidak berniat mengamatinya (dengan menyalakan “quantum eraser”), maka walaupun ada sensor sekalipun, foton akan berperilaku sebagai gelombang. Namun jika para ilmuwan benar berniat mengamati foton (dengan mematikan “quantum eraser”), maka ia berperilaku seperti partikel.

Ini membuktikan masalahnya bukan si partikel mengetahui apakah ada sensor atau tidak, tapi ia juga bisa tahu niat kita, kapan sensor itu berfungsi atau tidak.

Seakan-akan ia bisa membaca pikiran kita.

Namun percobaan terakhir, yang jauh lebih rumit, membuktikan bahwa partikel tak hanya memiliki kesadaran, bahkan bisa membaca pikiran kita, ia juga bisa memutar balik waktu.

“DELAYED CHOICE” EXPERIMENT

Modifikasi eksperimen “celah ganda” yang paling rumit ini disebut “delayed choice” dan dicetuskan oleh seorang fisikawan Korea Selatan bernama Yoon-Ho Kim. Ia melibatkan peralatan rumit yang tak hanya melibatkan 1 layar saja, melainkan 5 layar. Di sini, sebuah alat laser menciptakan foton yang kemudian diarahkan ke papan dengan “celah ganda”. Di sini, percobaannya hampir mirip dengan percobaan “celah ganda” biasa, namun di sinilah perbedaannya:

Tiap foton yang telah melewati celah (A ataupun B) akan melewati sebuah kristal yang terbuat dari bahan Beta Barium Borate (BBO). Kristal BBO ini akan memecah satu partikel foton menjadi dua partikel foton, masing-masing memiliki energi setengah dari partikel foton semula. Perlu diingat, kedua foton ini berada dalam kondisi “quantum entaglement” (akan gue jelaskan di artikel berikutnya tentang “teleportasi”), tapi yang cukup kalian ketahui bahwa partikel ini kembar, gitu aja.

Karena katanya tiap partikel foton punya kesadaran, kita kasih aja mereka nama. Anggap saja ada partikel A yang melewati celah A, kemudian masuk ke kristal BBO dan terpisah menjadi dua, sebut saja Anna dan Anny. Partikel B yang keluar melalui celah B akan terpisah juga menjadi Budi dan Bono.

Anna dan Budi, masing-masing akan masuk ke layar D0, akhir cerita.

Namun Anny dan Bono masih memiliki perjalanan yang panjang. Baik Anny dan Bono masing-masing memiliki 3 kemungkinan. Kita bahas dulu Anny dari celah A (kita tandai perjalanannya dengan garis merah). Anny dipantulkan Prisma dan bisa menempuh 3 jalur:

1. Anny dipantulkan cermin MA1 dan akhirnya berujung di layar D4

2. Anny menembus lurus cermin MA1, tapi dipantulkan cermin MA2, dan dipantulkan lagi oleh cermin MAB dan akhirnya tiba di layar D2

3. Anny menembus lurus cermin MA1, dipantulkan cermin MA2, tapi menembus lurus cermin MAB dan tiba di layar D1

Jadi Anny, seperti semua partikel yang keluar dari celah A, bisa berakhir di layar D1, D2, dan D4. Perhatikan di gambar sebenarnya ada 5 layar, D0 sampai D4. Namun foton yang keluar dari celah A takkan pernah sampai di layar D3.

Sekarang kita bahas bagaimana nasib Bono. Bono dari celah B (kita tandai perjalanannya dengan garis biru) dipantulkan Prisma dan bisa menempuh 3 jalur:

1. Bono dipantulkan cermin MB1 dan akhirnya berujung di layar D3

2. Bono menembus lurus cermin MB1, tapi dipantulkan cermin MB2, dan dipantulkan lagi oleh cermin MAB dan akhirnya tiba di layar D1

3. Bono menembus lurus cermin MB1, dipantulkan cermin MB2, tapi menembus lurus cermin MAB dan tiba di layar D2

Jadi Bono, seperti semua partikel yang keluar dari celah B, bisa berakhir di layar D1, D2, dan D3. Namun foton dari celah B takkan pernah sampai di layar D4

Kesimpulannya, hasil dari keempat layar adalah berikut:

1. Di layar D1 dan D2: kita takkan bisa menebak darimana asal foton tersebut, sebab foton dari celah A dan B bisa sama-sama tiba di layar-layar ini 

2. Di layar D3: kita bisa menebak bahwa semua foton dari layar ini pastilah dari celah B 

3. Di layar D4: kita bisa menebak bahwa semua foton dari layar ini pastilah dari celah A

Lalu bagaimana polakah yang terlihat di tiap layar?

SUMBER GAMBAR

Di layar D1 dan D2 terlihat pola interferensi, sedangkan di layar D3 dan D4, terlihat pola partikel.

Berarti, foton Anny dan Bono, apabila mereka sampai di layar D1 dan D2 akan berperilaku seperti gelombang. Akan tetapi jika Anny dan Bono sampai di layar D3 dan D4, mereka akan berperilaku seperti partikel. Alasannya? Karena di layar D3 dan D4 mereka bisa diamati darimana asalnya (foton di D3 selalu dari celah B, foton di D4 selalu dari celah A), sedangkan di layar D1 dan D2, tidak bisa.

Mungkin kalian ingat, “Bang, kan masih ada satu layar lagi di D0 tempat Anna dan Budi mangkal. Di sana kan bisa dilihat polanya apa, gelombang apa partikel?”

Nah di sinilah letak masalahnya. Ketika dilihat, di layar D0 tertera pola campuran antara interferensi dan partikel. Jreng jreng jreng!!!

Artinya, pasangan dari setiap foton yang berperilaku seperti gelombang di D1 dan D2, juga akan berperilaku seperti gelombang di D0. Sebaliknya, pasangan dari setiap foton yang berperilaku sebagai partikel di D3 dan D4, juga berperilaku seperti partikel di D0. Karena itulah hasil di D0 merupakan gabungan dari semua layar D1-D4.

Satu-satunya cara agar ini terjadi, adalah setiap partikel foton tersebut pergi ke masa lalu dan memberitahukan pasangan fotonnya agar bertindak sama.

Mengapa? Karena perjalanan Anny dan Bono begitu panjang (mantul sana mantul sini), otomatis waktu yang mereka perlukan untuk sampai di layar jauh lebih lama ketimbang waktu yang dibutuhkan Anna dan Budi yang langsung sampai ke layar D0. Perbedaan waktu tersebut mungkin sangat singkat, hanya beberapa nanodetik (sekitar sepersejuta detik), tapi tetap saja partikel yang mengenai layar D1-4 berada di masa depan ketimbang pasangan mereka di D0.

Bila kalian masih bingung apa kaitannya dengan time travel, gue akan jelaskan begini.

Masih ingat kan Anny dan Anna kembaran? Anna tiba di layar D0, sedangkan Anny katakanlah tiba di D4. Dengan demikian, Anny berperilaku seperti partikel, karena ia sudah “ketahuan” datang dari celah A. Tapi Anna, yang tiba di layar D0 beberapa nanodetik sebelum Anny, ternyata juga berperilaku seperti partikel. Nah, bagaimana Anna tahu Anny bakalan “diamati' dan harus jadi partikel? Jawabannya yang mungkin adalah Anny kembali ke masa lalu dan memberitahu Anna tentang apa yang bakal terjadi padanya.

Semisal percakapan mereka: “Sis, ini gue Anny! Gawat nih gue jatuh di D4 dan gue harus jadi partikel. Lu juga harus jadi partikel ya begitu sampai di D0” dan Anna-pun menjawab, “OK!”

Hal sebaliknya katakanlah terjadi pada Budi dan Bono. Budi tiba di layar D0, sedangkan Bono katakanlah tiba di D1. Dengan demikian, Bono berperilaku seperti gelombang, karena ia nggak “ketahuan” datang dari celah A atau B. Tapi Budi, yang tiba di layar D0 beberapa nanodetik sebelum Bono sampai di D1, berperilaku juga sebagai gelombang.

Penjelasan yang mungkin, lagi-lagi, Bono kembali dari masa depan dan memberitahu Budi tentang nasibnya: “Bro, ini gue Bono! Tenang bro gue jatuh di D1 nih jadi lu bisa jadi gelombang begitu sampai di D0” dan Budi-pun menjawab, “OK!”

Aneh? Seorang fisikawan lain bernama John Archibal Wheeler pernah melakukan eksperimen yang jauh lebih aneh lagi.

COSMIC INTERFEROMETER EXPERIMENT

Cahaya yang berasal dari Bima Sakti ini sesungguhnya berasal dari 25 ribu tahun yang lalu

SUMBER GAMBAR

Bagaimana jika kita melakukan eksperimen “celah ganda” bukan menggunakan foton buatan, melainkan cahaya bintang? Semua eksperimen di atas dilakukan menggunakan foton yang berasal dari mesin laser, dengan kata lain foton-foton itu “dibuat” hanya beberapa detik sebelum eksperimen. Bagaimana jika sebuah teleskop mengarahkan foton dari bintang yang jaraknya jutaan atau bahkan milyaran tahun cahaya dari Bumi, lalu melakukan percobaan untuk membuktikan apakah ia gelombang atau partikel?

Jawabannya tetap sama. Apabila foton dari bintang itu diperlakukan tanpa adanya pengamat, hasilnya berupa gelombang. Namun jika diamati, hasilnya berupa partikel. Tapi di sinilah letak keanehannya. Keputusan bagi cahaya bintang itu untuk tiba ke Bumi dalam bentuk partikel atau gelombang tak bisa dilakukan di tengah jalan. Maksudnya, nggak bisa bintang mengeluarkan foton dalam bentuk gelombang di luar angkasa, kemudian ketika tiba di Bumi dan tahu dia akan diamati, tiba-tiba berubah menjadi partikel. Foton harus berupa partikel atau gelombang semenjak dia dikeluarkan dari bintang, tak bisa berubah di tengah jalan.

Jadi jika bintang tahu cahayanya akan diamati di Bumi, maka semenjak semula ia mengeluarkan foton-nya dalam bentuk partikel. Tapi ketika ia tahu bahwa ia akan dijadikan eksperimen di Bumi, namun tanpa pengamat (seperti di “celah ganda” tapi tanpa sensor), maka ia akan melepaskannya dalam bentuk gelombang.

Masalahnya adalah, perlu waktu jutaan tahun bagi sebuah bintang untuk cahayanya bisa sampai ke Bumi. Semisal jika bintang yang digunakan dalam percobaan Wheeler berjarak 10 juta tahun cahaya dari Bumi, maka butuh 10 juta tahun pula bagi cahaya itu dari detik ia dihasilkan di bintang itu hingga menempuh perjalanan sampai ke Bumi.

Dengan kata lain, keputusan bintang tersebut untuk melepaskan foton itu dalam bentuk partikel atau gelombang, dilakukan jutaan tahun sebelum eksperimen itu diadakan, atau bahkan sebelum manusia ada.

Di sini kita bisa mulai memahami anehnya cara kerja alam semesta, bahwa berbagai percobaan justru membuktikan bahwa zarah sekecil partikel, penyusun terkecil alam semesta ini, memiliki kesadaran, membaca pikiran, bahkan memutar kembali waktu.

Jika perjalanan waktu merupakan sebuah hal yang “lumrah” di jagad raya ini, bisakah kita melakukannya?

RETROCAUSALITY

Benarkah perjalanan waktu merupakan hal yang lumrah dialami zarah partikel dan merupakan bagian hukum alam? Dan benarkah "waktu" sebenarnya mengalir terbalik?

SUMBER GAMBAR

Apa yang terjadi pada eksperimen “Delayed Choice” dan “Cosmic Interferometer” tak hanya seakan mustahil, namun juga mengobrak-abrik tatanan hukum alam yang sudah sedemikian anggun dan logis. Salah satu hukum alam (yang diamini bahkan oleh Ilmu Fisika) adalah “Hukum Sebab-Akibat” atau “Causality”. Hukum ini berbunyi bahwa sebab akan menimbulkan akibat. Jika kita melakukan A, semisal mendorong pintu, maka akibatnya B terjadi, semisal pintu terbuka. Namun hasil dari dua percobaan itu malah menunjukkan bahwa “akibat” ternyata menimbulkan “sebab”. Masa lalu ternyata disebabkan oleh masa depan. Konsep absurd ini disebut “retrocausality” atau “kausalitas terbalik”.

Mulai pusing? Jika iya stop di sini dan baca kembali. Pahami benar-benar artikel ini sebab artikel lanjutannya akan jauh lebih memuyengkan.