Lu apsal bro?

Albert Einstein memang tidak sekepala dengan Niels Bohr mengenai citra-citra mekanik kuantum; kebesandaran pembolehcerap, kebarangkalian, keruntuhan fungsi gelombang dan ketakserasian bolehcerap. Einstein membidas falsafah mekanik kuantum itu, dengan kata-kata beliau yang terkenal iaitu, "God does not play at dice with the universe", namun dibalas balik oleh Niels Bohr, "Quit telling God what to do!". Meskipun sikap tidak selesa Einsten terhadap mekanik kuantum, namun beliau juga banyak menyumbang dalam pembinaan awal mekanik kuantum, antaranya ialah Kesan Fotoelektrik yang melayakkan beliau di anugerahi Hadiah Nobel Fizik pada tahun 1921, . Einstein juga terlibat dalam pembinaan teori kuantum dalam fizik cahaya (atau foton). [Sumbangan beliau dalam teori kuantum dalam foton boleh klik di sini]

Rasa tidak puas hati Einstein terhadap Mekanik Kuantum ketara jika diselak sejarah perdebatan beliau dengan Bohr di Persidangan Solway, di Hotel Metropole, Brussel, Belgium pada akhir Oktober 1927. Persidangan tersebut diselenggarakan oleh Ernst Solway. Bohr yang beraliran Tafsiran Conpenhagen (merupakan mazhab falsafah mekanik kuantum yang awal, di anuti oleh Werner Heisenberg, juga Erwin Schrodinger), aliran yang menjadi seteru kepada Einstein yang agak Nyataisme (Realisme) pandangannya pada fizik.


RAJAH 1: Meskipun berlainan ideologi dan anutan, mereka masih lagi boleh bersantai

Pada persidangan tersebut hanya berkisar prinsip Ketakpastian yang terkandung dalam Mekanik Kuantum aliran Copenhagen dan Prinsip Sebab-Akibat yang menjadi anutan Einstein dan kita sedia maklum akan prinsip dan pada masa yang sama juga Prinsip Sebab-Akibat juga tekal dalam Teori Kerelatifan, yang mana beliau juga penyumbang kepada teori tersebut. Aliran mekanik kuantum Tafsiran Copenhagen memperkenalkan Prinsip Ketakpastian Heiseberg yang mempengaruhi konsep ruang-masa (antaranya ialah ketakserasian pengukuran), dan ia juga bertentangan dengan Prinsip Sebab-Akibat. Prinsip Sebab-Akibat ialah satu "Hukum" yang menyatakan bahawa entiti B yang mana keberlakuannya bergantung entiti A, dengan kata lain A adalah sebab kepada B dan B adalah akibat kepada A [Entiti boleh ditakrifkan sebagai, objek fizik, fenomena, situasi dan peristiwa]. Prinsip Ketakspastian melanggari prinsip Sebab-Akibat, iaitu tak semestinya B menjadi akibat kepada A. Memang jelas ianya mencabuli Prinsip Sebab-Akibat.


RAJAH 2: Wolfgang Pauli dan Niels Bohr, antara penyumbang utama dalam Fizik Moden

Persidangan selanjutnya pada tahun 1930, Einstein masih lagi tidak berpuas hati dengan Mekanik Kuantum dan kali ini beliau berhujah bagi menjatuhkan Prinsip Ketakpastian Heisenberg. Beliau memberikan gambaran sebuah kotak yang di dalamnya kosong. Tenaga foton, E (cahaya tersebut) dan waktu pancaran foton tersebut, kedua-duanya boleh ditentukan dengan pasti. Waktu (t) dan tenaga pancaran foton (E) adalah dua pembolehubah terkandung dalam Prinsip Ketakpastian, iaitu ΔE.Δt≥ħ/2.


RAJAH 3: Werner Heisenberg dan Niels Bohr. Andaian penulis: Kalau Albert Einstein terserempak dengan mereka mungkin beliau akan berkata, "Apa korang bincang, korang tak puas hati ka?"

Kotak itu akan ditimbang, setelah pengatur masa cahaya dipasang dalam kotak tersebut untuk menentukan"waktu" penyinaran satu foton dengan tenaga foton tersebut, E=hf. Kemudian kotak tersebut ditimbang untuk mendapat perubahan jisim (jisim akhir, selepas penyinaran itu). Perubahan jisim kotak tersebut didapati sebanyak m=E/c2 = hf/c2 (daripada persamaan keabadian jisim-tenaga, E=mc2). Jisim akhir = jisim_kotak + jisim_foton (iaitu, m=hf/c2).


Rajah 4: Andaian penulis lagi: Kalau Einstein terserempak dengan mereka, mungkin beliau akan berkata, "Perghh... Macholah ahli fizik kuantum aliran Copenhagen"

Kesimpulan daripada ujikaji imaginasi ini (Gendanken thought), maka "perubahan tenaga" (E) diketahui dengan tepat (melalui keabadian jisim-tenaga, iaitu dengan diukur jisim foton tersebut bersama-sama kotak), begitu juga "waktu" (t) pancaran foton tersebut. Maka gugurlah Prinsip Ketakpastian mekanik kuantum.

Paradoks yang ditimbulkan oleh Einstein melalui ujikaji Gendanken itu di patahkan oleh Bohr dengan hujah, "Ketika waktu foton dipancarkan terjadi sentakan yang menyebabkan ketidakpastian posisi jam dalam medan gravitasi bumi. Ini menyebabkan berlakunya ketidakpastian pada pencatatan waktu berdasarkan andaian Teori Kerelatifan Umum” Beliau, Bohr mematahkan hujah Einstein dengan menggunakan hujah daripada teori Einstein itu sendiri, iaitu Teori Kerelatifan Am


RAJAH 5: Niels Bohr dan Max Planck

Permusuhan Einstein terhadap mekanik kuantum Bohr itu tidak berkubur begitu sahaja meskipun tahun demi tahun berselang dan Einstein telah pun menduduki posisi sebagai dekan di Institut Kajian Lanjutan, Princeton (Institute of Advanced Study). Kali ini Einstein bersama pelajar-pelajar beliau, Boris Podolsky dan Nathan Rosen telah mengajukan satu lagi ujikaji Gendanken yang mana ianya sekarang terkenal dikenali Paradoks-EPR. Paradoks tersebut sememangnya cuba untuk menjatuhkan Prinsip Ketakpastian. [Degil betul Einstein, tak hairanlah mantan pensyarah saya di UKM, Prof Madya Dr Suhaimi berkata bahawa Einstein memang seorang yang sangat degil dan "berkepala batu", memang sesuailah nama keluarganya Einstein, bermaksud "Satu Batu", tambah beliau. "Ein (Satu)" + "Stein (Batu)", (Satu batu)]


RAJAH 6: "Tak pasti" anak tangga mana perlu saya naiki?

Artikel mereka yang terkenal itu, "Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?" [Artikel asal tersebut boleh diklik pada tajuk artikel tersebut]. Jika satu zarah pi-on berspin-0 mereput kepada sepasang zarah elektron dan positron yang masing-masingnya berspin atas ↑ dan bawah ↓ (spin yang terabadi) dan masing-masing bergerak menjauhi antara satu sama lain (katakan jarak dua zarah itu jauhnya 100tahun cahaya). Dalam falsafah klasik, kita tidak memperdulikan sama ada zarah-zarah tersebut ke atas atau ke bawah, yang pastinya kedua-duanya mesti saling berpasangan supaya spinnya terabadi. Mekanik kuantum (Aliran Tafsiran Copenhagern) memerihalkan bahawa spin zarah elektron atau spin zarah positron tersebut tidak pasti sehinggalah kita mengukurnya. Masalahnya disini timbul jika kita mengukur zarah elektron berspin atas ↑, secara tidak langsung ia mempengaruhi zarah positron "pada ketika itu" juga. Bermaksud terdapat tindakan pada jarak yang jauh dengan medium komunikasi yang lebih cepat daripada cahaya untuk "memaklum" kepada zarah elektron supaya berpin bawah ↓.
[Menarikan?!!]


RAJAH 7: Kebanyakan rencana Paradoks EPR menggunakan nama Alice dan Bob sebagai pencerap zarah-zarah tersebut

Kemudian Einstein, Podolsky dan Rosen berhujah bahawa meskpun jarak tersebut dipisahkan sangat jauh di antara satu sama lain, pengukuran pada satu zarah sudah pasti tidak akan mempengaruhi pengukuran yang satu lagi, kerana Teori Kerelatifan Khas menegaskan bahawa tiada sebarang medium komunikasi yang lebih cepat daripada cahaya!

Hujah tersebut agak logik juga (logik pada pandangan penulis, tetapi penulis tetap bermazhab Tafsiran Copenhagen kerana mazhab itu yang perlu penulis beri kuliah dalam kursus Pengenalan Mekanik Kuantum di universiti). Bohr berhujah kembali dengan menegaskan bahawa "ketekalan mekanik kuantum tidak boleh pada pemisahan antara pencerap dan sistem yang dicerap". Tambah beliau lagi, "Dua zarah dan pecerap adalah sebahagian daripada satu sistem yang saling perlu- memerlukan. Sangat naif anggapan bahawa sistem atom dapat dipisahkan. Sistem atom tak akan pernah terpisah"


RAJAH 8: Einstein punya idea, Bell dapat pengiktirafan. Hehehe....


RAJAH 9: John Bell dan Ketaksamaan Bell


Prinsip Ketakpastian hanya berlaku dalam sistem atom berskala mikroskopik (dan ia konsisten), manakala pada jarak berskala besar, fiziknya pula hanya mematuhi Teori Kerelatifan atau Aliran Fizik Klasik. Lagipun Prinsip Sebab-akibat tidak berlaku dalam skala mikroskopik.


RAJAH 10: Mereka dengan alat bantuan mengajar yang tradisional (chalk and talk), tetapi menghasilkan fizikawan yang menggempitakan dunia fizik.

Berturut-turut rasa tidak puas hati Einstein mencanang namun dibidas secara berhujah oleh Bohr, sama ada melalui persidangan rasmi atau tidak rasmi, malahan juga melalui penulisan mereka saling berdebat. Meskipun paradoks EPR telah dibidas, oleh itu perbincangannya berhenti sekian lama (selama 29 tahun) setelah John Bell kembali untuk membincang paradoks dengan cubaan menghubungkan kepada mekanik statistik dengan mencadangkan bahawa terdapat satu pembolehubah yang perlu diketengahkan dan ia dikenali sebagai "teori pembolehubah tersembunyi" tanpa menafikan prinsip kelokalan (setempat).

Wallahu a'lam


Begitulah rentetan kronologi rasa tidak puas Albert Einstein terhadap Mekanik Kuantum aliran Tafsiran Copenhangen (anutan Neils Bohr). Bertalu-talu hujah diberikan, dan begitu jugalah bidas yang diutarakan.

Sekiranya Bohr berketurunan Melayu mungkin beliau bengang (Amok) dan akan lantang berkata, "Lu apsal bro? Bikin gua panas jek"


Bro Albert vs Der Bohr