Alam Semesta Pararel

Sejak beberapa abad, sosok dan sifat alam semesta
selalu menjadi bahan perdebatan panas. Sepuluh
tahun terakhir ini, silang sengketa yang mencuat
adalah kemungkinan adanya alam semesta lain, di
luar alam semesta yang kita kenal.
Memang amat sulit untuk menerima aksioma adanya alam semesta lain. Pendukung utama teori alam
semesta pararel atau multiversum, seperti Prof.
Michio Kaku dari Universitas New York,
mengemukakan kemungkinan adanya banyak alam
semesta. Atau juga pakar astrofisika Inggris, Marcus
Chown yang meyakini, di luar batasan alam semesta yang nampak, terdapat banyak alam semesta
lainnya. Satu dari Miliaran Para pakar astrofisika juga membicarakan apa yang
disebut horizon batas pandang, yaitu batasan alam
semesta yang kita kenal. Teori yang dilontarkan
mengenai multiversum adalah bahwa alam semesta
yang dapat kita amati mmerupakan potongan kecil
dari alam semesta yang mungkin tidak ada batasnya.ÿ Alam semesta yang kita kenal boleh jadi
hanya merupakan satu dari miliaran alam semesta
lain, yang bagaikan gelembung sabun mengambang
di aliran waktu.

Aturan Sederhana Untuk Dunia Quantum yang Kompleks

Oleh: Michael A. Nielsen
(Sumber: Scientific American, Special Edition – The Edge of Physics, 31 Mei 2003, hal. 24-33)

Sebuah disiplin riset fundamental yang baru dan menggairahkan mengkombinasikan ilmu informasi dan mekanika quantum.

Selama beberapa dekade belakangan ini, para ilmuwan sudah tahu bahwa aturan sederhana bisa melahirkan perilaku amat kaya. Contoh yang bagus adalah catur. Bayangkan Anda seorang pemain catur berpengalaman yang diperkenalkan kepada seseorang yang mengklaim menguasai permainan ini. Lalu Anda bermain beberapa kali dan menyadari bahwa walaupun orang ini menguasai aturan catur, dia tak tahu cara bermain dengan baik. Dia membuat langkah-langkah absurd, mengorbankan ratu demi pion dan melepas benteng tanpa alasan sama sekali. Dia sungguh tak memahami catur: dia tak tahu prinsip tingkat tinggi dan heuristik yang dikenal oleh setiap pemain berpengetahuan. Prinsip-prinsip ini merupakan karakteristik catur yang kolektif atau darurat, fitur yang tidak muncul dari aturan tapi timbul dari interaksi antara bidak-bidak di papan catur.

Pemahaman mutakhir ilmuwan tentang mekanika quantum mirip dengan pemahaman pelajar catur yang lambat belajar. Kita sudah mengetahui aturannya selama lebih dari 70 tahun, dan kita membuat beberapa langkah cerdik yang bekerja dalam beberapa situasi khusus, tapi kita baru perlahan-lahan belajar prinsip-prinsip tingkat tinggi yang dibutuhkan untuk memainkan permainan yang cakap secara keseluruhan.

Overview

Informasi Quantum

• Informasi tidaklah murni matematis. Justru ia selalu memiliki wujud fisikal. Dalam ilmu informasi tradisional, wujud ini mengikuti fisika klasik, atau nonquantum. Perkembangan ilmu informasi quantum menaruh informasi dalam konteks quantum.
• Sumberdaya dasar informasi quantum adalah bit, yang berupa 0 atau 1. Informasi quantum terdiri dari bit-bit quantum, atau qubit (dilafalkan sebagai “cue-bit”). Qubit dapat eksis dalam superposisi, yang secara serempak melibatkan 0 dan 1, dan kelompok-kelompok qubit yang bisa “dijerat”, yang memberi mereka hubungan kontraintuitif.
• Komputer quantm yang memproses qubit, terutama qubit-qubit terjerat, bisa melampaui kinerja komputer klasik. Keterjeratan berperilaku seperti sumberdaya, mirip dengan energi, yang bisa dipakai untuk melakukan pemrosesan informasi quantum.
• Sasaran ilmu informasi quantum adalah memahami prinsip-prinsip umum tingkat tinggi yang mengatur sistem-sistem quantum kompleks semisal komputer quantum. Prinsip ini berhubungan dengan hukum mekanika quantum sebagaimana heuristik berhubungan dengan aturan dasar catur dalam permainan yang cakap.

Teleportasi Quantum

Oleh: Anton Zeilinger
(Sumber: Scientific American, Special Edition – The Edge of Physics, 31 Mei 2003, hal. 34-43)

Impian sains fiksi yakni “menyorotkan” objek dari satu tempat ke tempat lain kini sudah menjadi kenyataan—setidaknya untuk partikel cahaya.

Pelancong tiba di terminal teleportasi Grand Central Station. Walaupun penteleportasian objek besar, apalagi makhluk hidup, takkan pernah mudah, teleportasi status-status quantum elementer telah didemonstrasikan.

Adegan ini familiar dalam sains fiksi dan TV: sekumpulan penjelajah pemberani memasuki bilik khusus; cahaya bergetar, efek suara berkicau, dan para pahlawan kita berkelip lenyap dan muncul kembali di permukaan sebuah planet jauh. Ini adalah impian teleportasi—kemampuan untuk bepergian dari tempat ke tempat tanpa harus melalui bermil-mil jarak membosankan serta kendaraan fisik dan jatah makanan maskapai. Walaupun teleportasi objek besar atau manusia masih tetap fantasi, teleportasi quantum telah menjadi realita laboratorium untuk photon, partikel cahaya.

Teori yang Dulu Dikenal Sebagai String

Oleh: Michael J. Duff
(Sumber: Scientific American, Special Edition – The Edge of Physics, 31 Mei 2003, hal. 12-17)

Theory of Everything sedang muncul sebagai sebuah teori di mana bukan cuma string tapi juga membran dan black hole yang memainkan peran.

Kehidupan, alam semesta, dan segalanya mungkin timbul dari hubungan saling mempengaruhi antara string, gelembung, dan lembaran di dimensi ruangwaktu yang lebih tinggi.

Di masa sekarang ketika pakar-pakar tertentu mengklaim bahwa semua penemuan penting telah dibuat, perlu ditekankan bahwa dua pilar utama fisika abad 20, mekanika quantum dan teori relativitas umum Einstein, tidak selaras. Relativitas umum tidak mematuhi aturan quantum yang mengatur perilaku partikel unsur, sedangkan black hole menantang fondasi mekanika quantum. Sesuatu yang besar harus dilakukan.

Hingga belakangan ini, harapan terbaik akan teori yang mampu menyatukan gravitasi dengan mekanika quantum dan mendeskripsikan semua fenomena fisikal didasarkan pada string: objek satu-dimensi yang mode vibrasinya merepresentasikan partikel unsur. Namun, pada 1995, string dimasukkan ke dalam teori-M. Dalam kata-kata guru teori string, Edward Witten dari Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, “M adalah singkatan dari magic, mystery, ataumembrane, tergantung selera.” Bukti baru yang mendukung teori ini bermunculan setiap hari, melambangkan perkembangan paling menggairahkan sejak string pertama kali tampil ke layar.

Black Hole dan Paradoks Informasi

Oleh: Leonard Susskind
(Sumber: Scientific American, Special Edition – The Edge of Physics, 31 Mei 2003, hal. 18-23)

Apa yang terjadi dengan informasi pada materi yang dihancurkan oleh black hole? Mencari jawaban tersebut, fisikawan meraba-raba teori gravitasi quantum.

Bagi Windbag permukaan black hole terlihat seperti membran spheris, disebut horizon. Windbag melihat Goulash, yang jatuh ke dalam black hole, melambat dan memipih di horizon; menurut teori string, tubuh Goulash juga tampak terbentang di atasnya. Jadi, Windbag, yang mewakili pengamat luar, melihat informasi yang jatuh ke dalam black hole berhenti di permukaannya. Tapi Goulash merasa dirinya jatuh persis melewati horizon menuju pusat black hole, di mana dia terlumat.

Di suatu tempat di luar angkasa, kapsul waktu milik Profesor Windbag telah disabotase oleh rivalnya, Profesor Goulash. Kapsul itu memuat rumus matematika yang penting bagi generasi masa depan. Tapi rencana jahat Goulash untuk menanam bom telah berhasil. Daaar! Rumus itu menguap menjadi sekumpulan elektron, nukleon, photon, dan terkadang neutrino. Windbag kebingungan. Dia tak punya catatan rumus dan tak dapat mengingat derivasinya.

Berikutnya, di pengadilan, Windbag menuduh Goulash bersalah: “Apa yang sudah dilakukan si goblok ini tak bisa dibalikkan lagi. Lenyap bersama jabatanmu!”