Schrödinger's Unpublished Manuscript Mengungkap Model Variabel Tersembunyi dalam Mekanika Kuantum

Sebuah manuskrip yang belum diterbitkan dan tidak bertanggal milik fisikawan Austria Erwin Schrödinger, saat ini tersimpan di Perpustakaan Fisika Sentral Austria di Universitas Wina. Fisikawan Flavio Del Santo dari Universitas Jenewa telah melakukan pencarian dan analisis terhadap manuskrip tersebut untuk menentukan kemungkinan tanggal penulisannya serta pandangan fisikawan terkenal ini mengenai hasil acak dalam fisika kuantum. Draft ini berjudul "Kehancuran Determinisme", membahas salah satu masalah utama dalam fisika kuantum—ketidakpastian peristiwa. Teori kuantum biasanya digunakan untuk memprediksi probabilitas pengukuran, tetapi tidak pernah memprediksi hasil spesifik.

Para fisikawan telah mempertimbangkan apakah ini disebabkan oleh ketidaklengkapan pengetahuan di bidang tersebut. Misalnya, hasil pelemparan koin tampak acak pada pandangan pertama. Namun, jika diketahui kekuatan pelemparan koin dan informasi tentang kecepatan angin saat pelemparan, maka hasilnya dapat diprediksi dengan andal. Di dunia kuantum, banyak hal masih tidak pasti. Namun, jika partikel membawa informasi yang menentukan perilakunya, apakah ini akan membuatnya lebih dapat diprediksi atau deterministik?

Perdebatan Antara Determinisme dan Non-Determinisme

Pandangan fisikawan terkenal Dalam mekanika kuantum, perdebatan antara determinisme dan non-determinisme membagi fisikawan menjadi dua kubu, masing-masing dengan keyakinan yang kuat terhadap pandangan mereka. Einstein, David Bohm, dan Schrödinger biasanya dianggap sebagai pendukung determinisme dalam sejarah sains, tetapi Del Santo berpendapat bahwa posisi mereka lebih halus dan tidak seberlawanan yang dibayangkan banyak orang. Manuskrip Schrödinger yang belum diterbitkan adalah salah satu contohnya. Partikel kuantum yang membawa informasi yang mungkin menentukan perilakunya disebut variabel tersembunyi, karena informasi ini mungkin tidak dapat diamati oleh ilmuwan. Pada tahun 1932, matematikawan John von Neumann menerbitkan sebuah hasil yang menyarankan agar variabel tersembunyi tidak ditambahkan ke dalam mekanika kuantum.

Selama Perang Dunia II, fisikawan dan matematikawan Inggris, T. W. Whitaker, mempertanyakan determinisme, mengutip karya von Neumann dan memberikan contoh tentang cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator. Dalam pengaturan ini, sudut antara cahaya terpolarisasi dan polarisator menentukan seberapa banyak cahaya dapat melewati yang terakhir. Mekanika kuantum menyatakan hasil dalam bentuk probabilitas. Namun, Whitaker menggunakan dua nilai variabel tersembunyi dalam asumsi ini dan berargumen bahwa perubahan yang dihasilkan tidak dapat direproduksi ketika polarisator diputar. Manuskrip Schrödinger adalah tanggapan terhadap asumsi ini.

Alternatif Schrödinger

Dalam tiga halaman manuskripnya, Schrödinger mempertanyakan batasan yang melekat pada penalaran Whitaker dan bertanya mengapa variabel tersembunyi hanya memiliki dua nilai yang mungkin. Sebaliknya, ia mengusulkan alternatif yang memberikan setiap foton nilai antara nol dan satu. Angka-angka ini terdistribusi secara merata dalam berkas cahaya yang masuk, dan apakah foton melewati polarisator tergantung pada angka tersebut dan sudut polarisator. Melalui foton, pengaturan ini mereproduksi tingkat transmisi yang diharapkan, yang dapat diprediksi menggunakan hukum Malus, tetapi setiap hasil individu tergantung pada pengaturan perangkat dan angka yang diusulkan untuk foton tersebut.

Manuskrip Schrödinger juga menangani masalah yang muncul setelah pengukuran pertama, yaitu perubahan distribusi. Oleh karena itu, ia menciptakan aturan matematis yang mengubah angka setelah foton ditransmisikan atau dipantulkan, dan mengembalikan distribusi sesuai dengan hukum Malus. Lalu, pertanyaannya adalah mengapa Schrödinger tidak menerbitkannya? Menurut Del Santo, ini mungkin karena fisikawan Austria Heinrich Peres telah menantang Whitaker dalam makalah yang telah diterbitkan. Meskipun pendekatan Peres berbeda, ia tetap menyampaikan pandangan yang sama. Del Santo memperingatkan bahwa manuskrip ini tidak boleh digunakan untuk mengklaim bahwa Schrödinger mendukung pandangan determinisme alam.

Karya yang belum diterbitkan ini mungkin merupakan pengujian argumen, bukan dukungan untuk model tersebut, tulis Del Santo dalam sebuah makalah analisis. Makalah ini dapat ditemukan di server pra-cetak arXiv.

Dampak Manuskrip Schrödinger terhadap Teori Kuantum

Manuskrip Schrödinger yang belum diterbitkan memberikan perspektif baru tentang masalah ketidakpastian dalam mekanika kuantum, menantang asumsi variabel tersembunyi yang tradisional. Manuskrip ini menunjukkan pemikiran mendalam Schrödinger mengenai perilaku partikel kuantum, terutama pandangannya tentang variabel tersembunyi, yang dapat memicu penilaian ulang terhadap sifat teori kuantum. Meskipun manuskrip ini tidak diterbitkan, isinya tetap inspiratif untuk penelitian fisika kuantum saat ini dan dapat mendorong diskusi lebih lanjut tentang determinisme dan non-determinisme.