Asas Ketidakpastian (Uncertainty Principle )
Fisika adalah ilmu yang murni melibatkan variabel-variabel eksak, sedangkan ekonomi melibatkan interaksi sosial dan perilaku manusia yang, menurut sebagian besar orang, tidak dapat diramalkan. Karena sifat eksaknya, ilmu pasti langsung digolongkan sebagai sesuatu yang lebih sederhana (the simple), sedangkan ilmu-ilmu non eksakta, dengan segala ketidakpastiannya, dianggap sebagai sesuatu yang lebih kompleks (the complex).- www.fisikawan.com
Ilmu Fisika adalah ilmu murni yang bersifat eksak atau Pasti, namun mengapa dalam ilmu fisika tidak ditemukan ASAS KEPASTIAN, tapi justru dikenal ASAS KETIDAKPASTIAN, yang disebut-sebut sebagai Maha Karya Fisika Modern ?
Asas Ketidakpastian — Principle Of Uncertainty — dikemukakan oleh fisikawan Jerman, Werner Heisenberg, pada tahun 1927. Latar belakang Heisenberg mengemukakan asas tersebut adalah suatu pandangan terhadap sifat atom yang tak menentu tidak dapat dihubungkan dengan alat-alat manusia yang tak sempurna. Rahasia di dalam atom sangat tak terbatas, tak tergapai oleh penyempurnaan alat-alat pengukuran dan pengamatan. Bahkan ada pendapat pesimistik, bahwa upaya penemuan alat-alat canggih yang diharapkan mampu menerobos lebih jauh ke dalam dunia mikrokosmos, adalah usaha sia-sia alias “ mission impossible “.
Asas Ketidakpastian menyatakan, bahwa posisi dan kecepatan elektron tidak bisa ditentukan pada saat yang bersamaan, karena semakin akurat kecepatannya ditentukan, maka semakin tidak akurat penentuan posisinya, demikian sebaliknya.
Prinsip yang sederhana di dunia mikrokosmik / kuantum tersebut dipandang memiliki implikasi yang dalam terhadap cara pandang kita terhadap alam semesta /makrokosmik. Sebagian besar ilmuwan / fisikawan percaya, bahwa asas tersebut telah menjungkir-balikkan faham determinisme.
Werner Heisenberg dipandang sebagai orang yang berhasil menumbangkan faham yang dianut oleh Niels Bohr, fisikawan Denmark yang juga pembimbing Heisenberg semasa masih mahasiswa.
Niels Bohr dikenal berpaham deterministik. Lebih jauh lagi, asas ketidakpastian yang disampaikan Heisenberg pada tahun 1927 dipandang sebagai maha karya fisika modern, karena dianggap telah berhasil menggoncangkan dua tiang fisika klasik : hukum sebab-akibat dan ketentuan / kepastian.
The Principle of Uncertainty asserts therefore that it is absolutely and forever impossible to determine the position and the velocity of an electron at the same time — to state confidently that an electron is “right here at this spot” and is moving at “such and such a speed.” For by the very act of observing its position, its velocity is changed; and, conversely, the more accurately its velocity is determined, the more indefinite its position becomes. And when the physicist computes the mathematical margin of uncertainty in his measurements of an electron’s position and velocity he finds it is always a function of that mysterious quantity — Planck’s constant, h.
Quantum physics thus demolishes two pillars of the old science, causality and determinism. (philosophymagazine.com)
Pandangan tersebut memunculkan istilah ‘ Tuhan bermain dadu / God Plays Dice ‘ yang ditolak oleh Einstein dengan ungkapan populer yang dikenal : ‘God Does Not Play Dice ‘.
Benarkah Asas Ketidakpastian telah menggugurkan Hukum Sebab-Akibat dan suatu Ketentuan / Kepastian alam ? Jelas tidak benar.
Untuk membuktikannya, mari kita berimajinasi menciptakan suatu eksperimen imajiner. Eksperimen imajiner ini berbasis teori tentang model atom sesuai yang dikemukakan Neils Bohr pada tahun 1913. Dalam model ini, elektron dipandang sebagai partikel-partikel bermuatan negatif yang bergerak mengelilingi inti atom yang bermuatan positif. Lintasan gerak atau orbit elektron dibayangkan seperti kulit yang berlapis-lapis, dan masing-masing lapisan kulit tersebut mempunyai tingkatan energi yang berbeda. Tingkat energi paling rendah adalah kulit paling dalam, tingkat energi tertinggi adalah kulit paling luar.
Elektron-elektron bergerak stasioner pada masing-masing orbitnya, sehingga tidak ada energi yang dipancarkan maupun diserap. Energi yang dipancarkan atau diserap timbul bila terjadi perpindahan elektron dari satu orbit ke orbit lainnya. Berbasis teori model atom Bohr tersebut, maka mari kita imajinasikan suatu eksperimen sebagai berikut :
Seorang ahli fisika imajiner berusaha mengamati gerak elektron-elektron pada masing-masing orbitnya, dengan menggunakan supermikroskop yang sangat kuat. Ahli fisika itu mengalami kesulitan ketika ingin mengetahui posisi sebuah elektron tunggal. Mengingat ukuran sebuah elektron lebih kecil dari sebuah gelombang cahaya, dia hanya dapat menentukan sifat2 elektron cukup akurat, bila ia berhubungan dengan sejumlah elektron. Makin banyak/ sejumlah besar elektron yang diamati, maka semakin akurat informasi tentang sifat2 elektron bisa didapat. Oleh karenanya ahli fisika imajiner itu menyimpulkan adanya hubungan sebab-akibat :
Pertama, sebuah elektron tunggal tidak bisa diamati disebabkan ukurannya lebih kecil dari sebuah gelombang cahaya.
Ke dua, keakuratan penentuan sifat2 elektron tergantung banyaknya / sejumlah besar elektron yang diamati.
Jika ahli fisika itu berusaha memperbesar ukuran sebuah elektron yang dilihatnya, ia harus menyinari partikel itu dengan sinar yang lebih kuat, yaitu suatu radiasi gelombang pendek, dengan sinar X mungkin masih belum cukup. Elektron dapat dibuat nampak lebih jelas, hanya dengan sinar gamma Radium frekuensi tinggi. Namun kesulitan lain muncul, karena usaha menyinari partikel2 bisa mengganggu gerak elektron. Orbit stasioner elektron / keseimbangan gaya-gaya yang terjadi akibat muatan positif inti atom dan muatan negatif elektron2 tersebut akan terganggu.
Berdasarkan efek fotolistrik, sinar biasa menimbulkan gaya cukup keras pada elektron, dan sinar X yang mengenai elektron akan lebih keras lagi, sedangkan tumbukan sinar gamma yang lebih kuat bisa menimbulkan kerusakan. Disini ahli fisika imajiner tersebut juga melihat adanya hubungan sebab akibat : adanya gaya yang lebih keras terhadap elektron menyebabkan gangguan terhadap gerak stasioner elektron, dan menjadikan pula sulit menentukan posisi dan kecepatan elektron secara akurat dalam waktu bersamaan.
Dari eksperimen imajiner diatas terlihat jelas berlakunya Hukum Sebab-Akibat di dalam atom / mikrokosmik.Dan jangan terkejut, karena eksperimen imajiner ahli fisika menggunakan supermikroskop yang sangat kuat tersebut di atas, adalah eksperimen imajiner yang diciptakan oleh Werner Heisenberg ! Eksperimen imajiner tersebut yang melahirkan Asas Ketidakpastian.
Perlu diketahui, bahwa suatu eksperimen imajiner biasa digunakan oleh para ilmuwan untuk mendukung atau menjelaskan teori yang dikemukakannya. Dalam hal ini diperlukan kejelian, karena eksperimen2 imajiner tersebut cenderung menggiring ke arah kesimpulan yang diinginkan oleh pencipta eksperimen imajiner tersebut. Dalam contoh di atas dikemukakan eksperimen imajiner yang diciptakan oleh Heisenberg, namun diarahkan oleh penulis artikel ini kepada suatu kesimpulan terhadap berlakunya Hukum Sebab-Akibat.
Dengan demikian menjadi jelas, klaim bahwa Asas Ketidakpastian menggoncang dua pilar utama fisika klasik, Hukum Sebab-Akibat dan Ketentuan / Kepastian, adalah suatu klaim yang terjadi akibat kesalahpahaman belaka.
Bahkan, dengan menggunakan eksperimen imajiner Heisenbergdi atas, kita bisa menarik suatu kesimpulan adanya Asas Kepastian: yaitu prinsip yang diyakini / dipastikan berlakunya di dalam atom, antara lain hubungan antara inti atom dengan elektron, soal ukuran inti atom dan ukuran elektron dan polaritasnya / berlakunya Prinsip Polaritas / The Two-Polarity Principle.
Dan justru karena adanya ketentuan dan kepastian soal-soal tersebut, maka bisa digambarkan suatu model atom. Tanpa adanya ketentuan / kepastian dari hal-hal yang sudah diketahui tentang atom, tidak mungkin bisa menjelaskan perihal atom dan partikel yang ada di dalamnya. Dan tidak mungkin bisa menganalisa, lalu menyimpulkan bahwa pada waktu bersamaan kita tidak bisa menentukan posisi dan kecepatan elektron secara akurat / Asas Ketidakpastian. Disini terlihat lagi hubungan Sebab-Akibat, bahwa adanya Ketentuan / Kepastian berfungsi sebagai Penyebab, dan Ketidakpastian adalah Akibat atau konsekuensinya.
Namun hendaknya tidak dilupakan, bahwa eksperimen imajiner Werner Heisenberg yang dibahas di atas berbasis teori tentang model atom sesuai yang dikemukakan Neils Bohr pada tahun 1913. Sehingga kita harus memikirkan lebih jauh lagi apakah model atom Bohr sudah secara tepat menggambarkan skala besar alam semesta. Sehingga Asas Ketidakpastian yang didapat dari permodelan itu bisa disebut sebagai suatu ketetapan alam / hukum alam ( Natural law ), dan oleh karenanya dipandang bisa menggoncangkan Hukum Sebab-Akibat dan Ketetapan / Kepastian Alam ?
Sedangkan model atom Bohr itu sendiri sekarang sudah ditinggalkan sejak de Broglie mengemukakan teorinya bahwa elektron juga memiliki sifat gelombang. Model atom modern yang digunakan sekarang ini sudah tidak bicara lagi gerak stasioner elektron pada orbitnya, melainkan awan elektron di sekitar inti atom, yang merupakan orbital atau tempat kebolehjadian elektron. Model atom modern tidak lagi bicara soal posisi dan kecepatan elektron, melainkan momentum elektron.
Louis-Victor-Pierre-Raymond, de Broglie ( 15 August 1892–19 March 1987) was a French physicist who made groundbreaking contributions to quantum theory. In his 1924 PhD thesis he postulated the wave nature of electrons and suggested that all matter has wave properties. This concept is known as the de Broglie hypothesis, an example of wave–particle duality, and forms a central part of the theory of quantum mechanics.
De Broglie won the Nobel Prize for Physics in 1929, after the wave-like behaviour of matter was first experimentally demonstrated in 1927.
The 1925 pilot-wave model,[4] and the wave-like behaviour of particles discovered by de Broglie was used by Erwin Schrödinger in his formulation of wave mechanics. The pilot-wave model and interpretation was then abandoned, in favor of the quantum formalism, until 1952 when it was rediscovered and enhanced by David Bohm.(wikipedia.org)
Selayaknya Asas Ketidakpastian dimaknai lain. Sederhananya, model atom “ klasik “ / Bohr berbeda dengan model atom modern, oleh karenanya asas-asas yang mengaturnya tidak mungkin sama. Apa yang tetap sama dan tidak berubah adalah Ketentuan / Kepastian tentang soal-soal hubungan antara inti atom dengan elektron, ukuran atom dan inti atom serta adanya elektron, dan polaritasnya / berlakunya Prinsip Polaritas / The Two-Polarity Principle ( The Certainty Principle ).
Jika Asas Heisenberg itu tetap digunakan secara kaku, terlebih lagi dipandang sebagai suatu maha karya fisika modern yang menghasilkan suatu ketetapan alam, dan dilawankan kepada Hukum Sebab-Akibat dan Ketetapan / Kepastian Alam ataupun dipandang telah menggugurkan faham determinisme, maka bisa dikatakan telah terjadi kekeliruan dalam berlogika — Fallacy of Forced Hypothesis — yang pada gilirannya kekeliruan logika tersebut memunculkan istilah God Plays Dice.
Fakta, teori model atom sudah berubah, namun ternyata soal ‘ posisi dan kecepatan elektron ‘-nya Werner Heisenberg sepertinya sudah menjadi semacam dogma. Hal ini terlihat jelas dalam dua buku karangan Stephen Hawking, A Brief History of Time ( 1988 ) dan Grand Design ( 2010 ).
Dalam buku A Brief History of Time soal Asas Ketidakpastian dibahas dalam satu bab sendiri : Bab 4 : Asas Ketidakpastian.
Dan dalam bukunya yang terbaru, Grand Design, Stephen Hawking menyatakan :
“ It is not obvious, but it turns out that with regard to ( Heisenberg’s uncertainty principle ), the value of a field and its rate of change play the same role as the position and velocity of a particle. That is, the more accurately one is determined, the less accurately the other can be. An important consequence of that is that there is no such thing as empty space meaning that both the value of a field and its rate of change are exactly zero…. Since the uncertainty principle does not allow for values of both the field and the rate of change to be exact, space is never empty, called the vacuum, but the state is subject to what are call quantum jitters, or vacuum fluctuations-particles and fields quivering in and out of existence. “
Kelihatannya Stephen Hawking lupa bahwa dia pernah menulis:
“ Beberapa orang tidak pernah mengakui bahwa mereka keliru dan meneruskan mencari argumen-argumen baru, dan sering saling tidak konsisten, untuk mendukung pendapatnya yang salah. “
Mungkin benar apa yang pernah dikatakan oleh Alphonsus Kelly, seorang insinyur Irlandia :
“ Saya tahu ada pendeta yang mengkhotbahkan misteri yang tidak dia pahami. Saya pikir fisikawan melakukan hal yang sama. “
Sebetulnya asas ketidakpastian Heisenberg memberi konfirmasi yang lebih meyakinkan kepada kita tentang keterbatasan indera penglihatan manusia.
Sebagaimana diketahui, indera penglihatan manusia hanya mampu melihat dalam batas gelombang cahaya tampak, atau dalam batas spektrum kasat mata ( visible spectrum ), yaitu spektrum elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 400–700 nm. Dan keterbatasan indera manusia bukan hanya indera penglihatan saja, melainkan juga indera lainnya termasuk indera pendengar dan perasa.
Keterbatasan indera manusia merupakan salah satu dasar pembahasan filsafat metafisika, atau bisa juga disebut asas metafisika. Lengkapnya dalam metafisika dikenal dua macam asas / dasar atau prinsip yang digunakan sebagai landasan berpikir atau berpendapat :
1. Ketidakpastian / ketidaktetapan yang ada pada wujud benda yang diamati.
2. Ketidakpastian / ketidaktetapan yang ada pada pancaindera manusia.
Dua hal yang merupakan dasar / landasan pandangan metafisika tersebut di atas dikaitkan dengan asas ketidakpastian yang dikemukakan oleh Heisenberg, dapat dilihat hubungannya karena ide Heisenberg muncul disebabkan adanya ketidakpastian wujud benda yang diamati yaitu atom, inti atom dan elektron2, serta ketidakpastian yang ada pada indera penglihatan kita.
Dengan demikian menjadi jelas, bahwa apa yang disebut sebagai asas ketidakpastian dalam fisika modern yang dipandang sebagai penemuan baru di abad-20 / maha karya fisika modern. sebenarnya bukan suatu hal baru.
Soal itu sudah ada dalam pembahasan metafisika sejak zaman sebelum zaman Masehi oleh para filosof Yunani, sampai abad pertengahan dan seterusnya. Dan berawal dari adanya ketidakpastian / ketidaktetapan wujud benda ( hakikat wujud ) dan keterbatasan kemampuan indera manusia itu yang menyebabkan timbulnya bermacam pendapat yang berbeda-beda tentang pandangan metafisika. Hal itu pula yang pada akhirnya melahirkan bermacam-macam faham / aliran filsafat metafisika.
Bahwa kemudian di abad-20 dan sampai sekarang ini asas ketidakpastian Heisenberg digunakan sebagai dasar pemikiran untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang dipersoalkan di filsafat metafisika, seperti bagaimanakah menjelaskan hakikat dari segala yang ada — alam semesta — ini ? maka bisa dikatakan fisika modern telah “ mengintervensi “ ranah metafisika, sehingga batas-batas antara fisika dan metafisika menjadi kabur.
Itulah sebabnya, sejak pertengahan abad-20 filosofi seolah-olah tenggelam, nyaris tidak ada suaranya …………….sejak beberapa filsuf abad-20 yangpemikirannya banyak mempengaruhi kaum logis-positivis menyatakan bahwa tugas-tugas filsafat seolah-olah sudah berakhir dan tidak ada sisanya.
Misalnya, Ludwig Wittgenstein ( 1889–1951 ) yang dikenal sebagai filsuf abad-20 mengatakan:
“ Satu-satunya tugas yang tersisa bagi filsafat adalah analisis bahasa. “
Sama dengan apa yang pernah dikatakan oleh Martin Heidegger ( 1889–1976 ), bahwa tugas-tugas filsafat sudah diselesaikan pada era Nietzsche ( 1844–1900 ). Martin Heidegger justru tidak suka disebut filsuf, dia ingin disebut sebagai Pemikir Bahasa / sprachdenker.
Kembali ke soal berlakunya Prinsip Polaritas / The Two-Polarity Principle dan soal adanya ketidakpastian / ketidaktetapan wujud benda ( hakikat wujud ) dan keterbatasan kemampuan indera manusia.
Hal itu memberikan konsekuensi suatu Kepastian yang dapat dipandang sebagai Asas Kepastian / The Certainty Principle yang intinya berupa keterbatasan inderawi manusia : Bahwa pengenalan kita terhadap benda / materi adalah berdasarkan persepsi inderawi kita, dan indera mata manusia terbatas hanya bisa melihat benda-benda atau partikel dalam batas spekrum cahaya tampak.
Segala apapun partikel yang kita lihat menggunakan alat-alat modern yang canggih, proses akhirnya yang dihasilkan oleh persepsi indera mata manusia tetap dalam batas spektrum cahaya tampak.
New release :
Albert Einstein: Ruang-Waktu?
Here you’ll find my thoughts on writing and links to my published works: Medium, Quora, Twitter, Amazon. Read story about Science, Military, and Religion: My Blog and care on Health and Safety in this blog: Princess Mandalika. Thank you!
