FISIKA kuantum adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari perilaku partikel subatomik dalam skala yang sangat kecil, di mana konsep fisika klasik seperti energi dan momentum tidak lagi berlaku. Di skala ini, perilaku partikel dapat dijelaskan dengan menggunakan fungsi gelombang.
Fungsi gelombang, yang sering disimbolkan dengan simbol Ψ, adalah entitas matematika yang memberikan informasi tentang keadaan kuantum dari sebuah sistem. Fungsi gelombang menggambarkan probabilitas menemukan partikel dalam keadaan tertentu di setiap titik dalam ruang. Penemuan ini merupakan salah satu ide paling revolusioner dalam sejarah fisika.
Persamaan Schrödinger
Salah satu konsep kunci dalam fisika kuantum adalah persamaan Schrödinger. Ini adalah persamaan diferensial yang menggambarkan bagaimana fungsi gelombang dari sebuah sistem kuantum berkembang sepanjang waktu.
Baca juga: Mengapa Kadar Oksigen Menipis Saat Berada di Puncak Gunung?
Erwin Schrödinger, fisikawan Austria, memperkenalkan persamaan ini tahun 1926, yang segera menjadi salah satu pilar utama teori kuantum.
Dalam bentuk termudahnya, persamaan Schrödinger dapat ditulis sebagai: HΨ = EΨ. H adalah operator Hamiltonian yang merepresentasikan energi total dari sistem dan E adalah energi eigenvalue dari sistem tersebut. Persamaan ini menekankan bahwa energi dari sebuah sistem kuantum adalah kuantitas yang diskrit, bukan kontinyu seperti dalam fisika klasik.
Memahami persamaan Schrödinger bisa terasa menantang, tetapi bayangkan saja sebagai persamaan yang menghubungkan energi sistem dengan cara sistem tersebut berkembang sepanjang waktu.
Baca juga: Mengapa Tubuh Kita Menggigil Saat Kedinginan?
Untuk partikel tunggal bebas tanpa adanya gaya luar, persamaan Schrödinger menjadi lebih sederhana dan dapat dipecahkan dengan metode matematika tertentu. Hasil dari solusi ini memberikan gambaran tentang bagaimana partikel tersebut bergerak dan berinteraksi dengan lingkungannya (Richard Feynman, "The Feynman Lectures on Physics", 1965, Vol. III).
Interpretasi Probabilitas Fungsi Gelombang
Salah satu aspek yang paling menarik dari fisika kuantum adalah interpretasi probabilitas fungsi gelombang. Fungsi gelombang, Ψ, sendiri tidak memberikan informasi langsung tentang posisi partikel dalam suatu sistem.
Namun, ketika kita mengkuadratkan fungsi gelombang, |Ψ|^2, kita mendapatkan distribusi probabilitas menemukan partikel di suatu lokasi tertentu dalam ruang.
Baca juga: Mengungkap Fakta Menarik Mengenai Mata Minus: Pandangan yang Memudar
Interpretasi ini, yang sering disebut sebagai interpretasi Born setelah fisikawan Max Born yang pertama kali mengusulkannya, mengatakan bahwa sekalipun kita tidak dapat mengetahui dengan pasti di mana partikel berada, kita dapat mengetahui probabilitas menemukannya di lokasi tertentu.
Ini adalah konsep yang sangat berbeda dari fisika klasik, di mana posisi dan kecepatan sebuah obyek dapat ditentukan dengan pasti. Dalam fisika kuantum, konsep ketidakpastian menjadi sangat penting, dan interpretasi probabilitas fungsi gelombang adalah cara kita memahami ketidakpastian tersebut (Max Born, "On the Quantum Mechanics of Collisions", Zeitschrift für Physik, 1926).
Dengan demikian, fisika kuantum memberikan kita cara yang sangat berbeda untuk memandang alam semesta, di mana segalanya dilihat dalam bentuk probabilitas dan ketidakpastian, bukan kepastian.
Referensi:
Erwin Schrödinger, "Quantum Wave Mechanics", Physikalische Zeitschrift, 1926.
Richard Feynman, "The Feynman Lectures on Physics", Addison-Wesley, 1965.
Max Born, "On the Quantum Mechanics of Collisions", Zeitschrift für Physik, 1926.
