Taukah Anda, FISIKA KUANTUM MENEMBUS RUANG DAN WAKTU

APA ITU FISIKA KUANTUM?

Didalam dunia fisika terdapat dua pandangan, fisika klasik (Newtonian), dan fisika modern (Fisika Quantum). Fisika Newtonian mengkonsentrasikan pikirannya kepada benda solid, atau yang bisa dilihat sehari-hari. Sedangkan fisika Quantum memulai observasinya pada benda-benda yang sangat kecil, yang lebih kecil dari atom, yang tidak bisa dilihat oleh mata. Dari berbagai macam penelitian, di temukan hal yang menarik yaitu ternyata segala yang ada di dunia ini bukan berasal dari benda padat tapi berasal dari ruang hampa, yang berupa energi yang tak tampak dan bergetar.

Fisika kuantum merupakan  studi tentang perilaku materi dan energi pada molekul, atom, nuklir, dan tingkat mikroskopis bahkan lebih kecil. "Quantum" berasal dari bahasa Latin yang berarti "berapa banyak." Hal ini mengacu pada unit diskrit materi dan energi yang diprediksi oleh dan diamati dalam fisika kuantum. Fisika kuantum kadang-kadang disebut mekanika kuantum atau teori medan kuantum. Fisika Quantum mempelajari blok bangunan alam semesta; ilmu yang menjelaskan bagaimana keseluruhan di dunia ini hadir sebagai kenyataan.

Hal ini menyangkut benda-benda sangat kecil yang membentuk dunia secara keseluruhan. Segalanya yang kita  lihat bukanlah benda padat seperti yang terlihat. Setiap benda padat terdiri dari molekul-molekul dan molekul-molekul itu terdiri dari atom-atom. Jadi berarti lengan  atau kursi yang diduduki sekarang adalah terdiri dari atom-atom yang sangat kecil yang tidak bisa terlihat dengan mata telanjang. Atom-atom yang  dikatakan sebagai benda terkecil ternyata terdiri lagi dari partikel sub atom, yang tidak memiliki kepadatan sama sekali.

Mereka pada hakekatnya, kumpulan atau gelombang-grelombang informasi dan konsentrasi energi. Jadi tangan atau kursi yang  diduduki adalah energi dan informasi. Untuk itu, dapat dikatakan bahwa seluruh dunia fisik dimana kita  berada termasuk diri kita sendiri adalah terdiri dari bukan apa-apa kecuali energi yang bergetar pada frekuensi yang berbeda. Fenomena ini mencipatakan sebuah illusi yang membuat persepsi yang seolah-olah benda padat itu merupakan  kenyataan, padahal sebenarnya bukan. Jadi apakah  yang membedakan antara satu benda dengan benda yang lainnya ?. Yang membedakan adalah perbedaan frekuensi  masing-masing yang bergetar. Hal ini sulit untuk diterima, tetapi bagaimanapun ini adalah kebenaran..

Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda. Teori-teori di atas, meskipun sukses, tetapi sangat fenomenologikal,  tidak ada penjelasan yang gamblang  untuk kuantisasi. Mereka dikenal sebagai teori kuantum lama. Istilah  "Fisika kuantum" pertama kali digunakan oleh Johnston dalam tulisannya Planck's Universe in Light of Modern Physics (Alam Planck Dalam Cahaya Fisika Modern).

    

Fisika kuantum adalah fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh rahasia karena ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjudi”. Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 bagian dr energi yg tidak dapat dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;). Dalam fisika kuantum, radiasi adalah zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang bisa menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, gabungan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan gabungan boson tetap boson. Tambah aneh saja. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, seperti matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit yang lain berdasarkan energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron menerima energi, ia dapat melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila karena sesuatu sebab elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon adalah boson. Photon adalah zarah cahaya, kuantum cahaya, paket cahaya. Anda tahu LED (light Emitting Diode), kan? Elektron dalam LED berlompatan ke level energi yang lebih rendah (karena kita memberinya tegangan listrik) sehingga kelihatan menyala (melepaskan photon). Lompatan antara beda energi yang rendah menghasilkan cahaya yang tak tampak (infra merah, kita gunakan pada remote control TV dan AC). Lompatan dengan beda energi yang lebih besar menghasilkan warna merah. Beda energi yang lebih besar lagi menghasilkan cahaya kuning, lalu hijau, lalu biru. Jadi warna yang dihasilkan LED adalah warna aslinya, tidak perlu diberi bungkus warna tertentu. Layar TV anda yang baru mungkin juga terdiri dari jutaan LED berwarna merah, hijau, dan biru. Kombinasi intensitas tiga warna ini memberikan jutaan warna lain. Kalau intensitas ke tiga warna ini nol, warna yang dihasilkan adalah hitam. Peristiwa fisika kuantum tak terasa telah menyerbu kehidupan kita. Fisika kuantum telah memungkinkan berkembangnya teknologi elektronika dan komunikasi. Sensasi warna adalah peristiwa fisika kuantum. Bersyukurlah kalau anda tidak buta warna. Gambaran yang diberikan oleh Bohr mengenai atom tidak sepenuhnya benar. Erwin Schrodinger menyusun teori mengenai mekanisme atom, sehingga teorinya disebut mekanika kuantum, dan menjelaskan bahwa elektron tidak mengorbit secara teratur di sekeliling inti atom. Elektron memenuhi ruang disekitar inti atom dengan probabilitas keberadaannya. Probabilitas ini berbentuk awan atau kabut yang menyelimuti inti atom. Bila kita tidak mengukurnya dengan sengaja, kita tidak tahu di mana elektron berada. Tunneling, adalah fenomena dimana sesuatu menyebrangi penghalang, padahal energi yang dimilikinya tidak cukup untuk memanjat penghalang untuk menyebranginya. Benda yang mengalami tunneling tidak memanjat, tetapi menembus dinding penghalang itu untuk sampai ke seberang, seperti hantu. Tunneling diijinkan terjadi oleh fisika kuantum, dimana posisi sesuatu adalah probabilitas, dan probabilitas keberadaan sesuatu di seberang tembok tidaklah nol. Saya tidak pernah mengalami mobil yang sudah dimasukkan garasi tiba-tiba ditemukan di luar. Sekalipun teori kuantum menyatakan kemungkinannya (probabilitasnya) tidak nol. Lagian, mobil bukan zarah. Probabilitas memang konsep yang bisa ditafsirkan bermacam-macam. Dalam konteks ini, probabilitas adalah pola yang muncul bila data atau peristiwa yang terjadi berjumlah banyak. Misalnya undian dengan melempar koin. Karena koin cuma punya dua sisi, bila probabilitas kemunculan kedua sisinya sama, maka kita menyebutnya memiliki probabilitas 50% untuk mendapatkan depan, dan 50% untuk mendapatkan belakang. Ini tidak berarti bahwa kalau kita melempar koin dua kali akan selalu diperoleh satu depan dan satu belakang. Bisa jadi empat lemparan semuanya memberikan depan. Dalam sepuluh lemparan mungkin diperoleh 8 depan dan 2 belakang. Kalau kita perbanyak jumlah lemparan, maka perbandingan munculnya depan dan belakang akan mendekati 50:50. Setelah 1000 lemparan, bisa jadi diperoleh 513 depan dan 487 belakang (51,3% depan). Setelah sejuta lemparan mungkin diperoleh 500034 depan dan 499766 belakang (50,003% depan dan 49,976% belakang). Yang terakhir ini kalau kita bulatkan sampai satu desimal saja akan memberikan angka 50:50. Jadi kalau mobil saya cuma satu dan sudah masuk garasi, maka bisa jadi akan ditemukan di luar tanpa siapapun memindahkannya (karena tunneling) setelah sejuta tahun. Padahal besok mobil itu saya keluarkan dengan sengaja. Peristiwa yang memiliki probabilitas kecil akan muncul bila prosesnya berlangsung tak henti. Tunnel diode (dioda tunnel), misalnya. Dampak dari electron tunneling pada dioda ini menyebabkan adanya resistansi negatif (arus turun dengan naiknya tegangan). Resistansi negatif adalah resep untuk menghasilkan osilasi. Tunnel diode digunakan sebagai osilator pada peralatan elektronik dan telekomunikasi. Tunneling terjadi karena jumlah elektron yang terlibat banyak sekali, dan sumber daya diberikan terus menerus. Salah satu prinsip penting dalam fisika kuantum adalah: Aliran energi itu tidak kontinyu, namun berbentuk kuantum atau paket. Implikasinya, perubahan energi juga begitu, dalam bentuk paket. Perubahan merupakan kelipatan dari paket yang terkecil. Kelipatan terkecil itu dulu disebut quantum of action, nilainya 6.62606957×10−34 Joule detik. Sekarang bilangan ini disebut konstanta Planck. Planck menemukan bilangan ini pada tahun 1899, ketika ia kebingungan dengan persamaan yang ia susun untuk menjelaskan radiasi benda panas. Persamaannya mempunyai banyak jawaban, kecuali bila radiasi yang terpancar itu dianggap tidak kontinyu, tetapi dalam paket-paket. Paket atau kuantum itu merupakan kelipatan bilangan yang amat kecil, 6.62606957×10−34 Joule detik. Planck berharap penjelasannya yang aneh ini akan segera diperbaiki oleh para peneliti lain. Tetapi Einstein malah memberikan konfirmasi dalam teori fotoelektrik, bahwa radiasi memang berbentuk paket atau kuantum. Teori fotoelektrik memberi Einstein hadiah Nobel. Konstanta Planck sekarang sudah menjadi bahan praktikum fisika. Praktikan diminta menghitung konstanta Planck dengan peralatan yang sekarang sudah dianggap sederhana: sejumlah LED berbagai warna, catu daya, resistor, voltmeter, spektrometer. Rumusnya: E=eVo=hc/λ. e adalah muatan elektron. Vo adalah tegangan nyala LED. c adalah kecepatan cahaya λ adalah panjang gelombang cahaya yang dihasilkan LED. Konstanta Planck bila ditulis dalam desimal akan menjadi 0,00...06626, dengan 33 buah nol di belakang koma sebelum angka 6. Kecil banget, sehingga untuk kemudahan sehari-hari sama dengan nol, dan kita boleh saja menganggap energi yang mengalir di rumah kita yang menyalakan lampu, TV, kulkas, mesin cuci, pompa air, dsb. adalah kontinyu. Selama ini kita tak punya keraguan bahwa udara, air dan semua benda yang bisa kita raba adalah kontinyu. Padahal mereka terdiri atas molekul dan atom yang diskrit atau berbentuk paket atau kuantum. Atom sendiri terdiri atas inti atom (proton dan neturon) yang diselimuti kabut elektron. Volume kabut elektron ini jauh lebih besar dari inti atom, sehingga sebenarnya benda-benda ini merupakan ruang kosong, dan dibentuk oleh ruang yang merupakan kabut elektron. Sedangkan kita tahu yang disebut kabut elektron itu bukan kabut yang disebabkan oleh banyaknya elektron yang seliweran, namun hanya beberapa elektron yang memiliki probabilitas keberadaan yang membentuk ruang yang berbentuk awan atau kabut. Secara singkat, fisika kuantum menyatakan bahwa semua partikel (molekul, atau atom, dan semua yang lebih kecil) selalu bergerak, dan gerakannya acak, memancarkan atau menyerap energi secara paket (kuantum). Makin tinggi suhunya, makin cepat gerakannya. Pada gas, gerak yang lebih cepat ini menyebabkan kenaikan tekanan. Pada zat cair, pemanasan menyebabkan sebagian atom memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan cairan dan menjadi gas (menguap). Pada zat padat, pemanasan menyebabkan ikatan padat melemah sehingga mencair. Yang cukup menganggu adalah pernyataan bahwa gerakan partikel itu acak, atau bersifat probabilistik. Terbiasa dengan prediksi yang selalu terbukti tepat, Einstein pun tidak menyukai fisika kuantum.

Selengkapnya : http://www.kompasiana.com/trm/fisika-kuantum_55098c128133114e70b1e224

Fisika kuantum adalah fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh rahasia karena ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjudi”. Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 bagian dr energi yg tidak dapat dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;). Dalam fisika kuantum, radiasi adalah zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang bisa menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, gabungan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan gabungan boson tetap boson. Tambah aneh saja. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, seperti matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit yang lain berdasarkan energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron menerima energi, ia dapat melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila karena sesuatu sebab elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon adalah boson. Photon adalah zarah cahaya, kuantum cahaya, paket cahaya. Anda tahu LED (light Emitting Diode), kan? Elektron dalam LED berlompatan ke level energi yang lebih rendah (karena kita memberinya tegangan listrik) sehingga kelihatan menyala (melepaskan photon). Lompatan antara beda energi yang rendah menghasilkan cahaya yang tak tampak (infra merah, kita gunakan pada remote control TV dan AC). Lompatan dengan beda energi yang lebih besar menghasilkan warna merah. Beda energi yang lebih besar lagi menghasilkan cahaya kuning, lalu hijau, lalu biru. Jadi warna yang dihasilkan LED adalah warna aslinya, tidak perlu diberi bungkus warna tertentu. Layar TV anda yang baru mungkin juga terdiri dari jutaan LED berwarna merah, hijau, dan biru. Kombinasi intensitas tiga warna ini memberikan jutaan warna lain. Kalau intensitas ke tiga warna ini nol, warna yang dihasilkan adalah hitam. Peristiwa fisika kuantum tak terasa telah menyerbu kehidupan kita. Fisika kuantum telah memungkinkan berkembangnya teknologi elektronika dan komunikasi. Sensasi warna adalah peristiwa fisika kuantum. Bersyukurlah kalau anda tidak buta warna. Gambaran yang diberikan oleh Bohr mengenai atom tidak sepenuhnya benar. Erwin Schrodinger menyusun teori mengenai mekanisme atom, sehingga teorinya disebut mekanika kuantum, dan menjelaskan bahwa elektron tidak mengorbit secara teratur di sekeliling inti atom. Elektron memenuhi ruang disekitar inti atom dengan probabilitas keberadaannya. Probabilitas ini berbentuk awan atau kabut yang menyelimuti inti atom. Bila kita tidak mengukurnya dengan sengaja, kita tidak tahu di mana elektron berada. Tunneling, adalah fenomena dimana sesuatu menyebrangi penghalang, padahal energi yang dimilikinya tidak cukup untuk memanjat penghalang untuk menyebranginya. Benda yang mengalami tunneling tidak memanjat, tetapi menembus dinding penghalang itu untuk sampai ke seberang, seperti hantu. Tunneling diijinkan terjadi oleh fisika kuantum, dimana posisi sesuatu adalah probabilitas, dan probabilitas keberadaan sesuatu di seberang tembok tidaklah nol. Saya tidak pernah mengalami mobil yang sudah dimasukkan garasi tiba-tiba ditemukan di luar. Sekalipun teori kuantum menyatakan kemungkinannya (probabilitasnya) tidak nol. Lagian, mobil bukan zarah. Probabilitas memang konsep yang bisa ditafsirkan bermacam-macam. Dalam konteks ini, probabilitas adalah pola yang muncul bila data atau peristiwa yang terjadi berjumlah banyak. Misalnya undian dengan melempar koin. Karena koin cuma punya dua sisi, bila probabilitas kemunculan kedua sisinya sama, maka kita menyebutnya memiliki probabilitas 50% untuk mendapatkan depan, dan 50% untuk mendapatkan belakang. Ini tidak berarti bahwa kalau kita melempar koin dua kali akan selalu diperoleh satu depan dan satu belakang. Bisa jadi empat lemparan semuanya memberikan depan. Dalam sepuluh lemparan mungkin diperoleh 8 depan dan 2 belakang. Kalau kita perbanyak jumlah lemparan, maka perbandingan munculnya depan dan belakang akan mendekati 50:50. Setelah 1000 lemparan, bisa jadi diperoleh 513 depan dan 487 belakang (51,3% depan). Setelah sejuta lemparan mungkin diperoleh 500034 depan dan 499766 belakang (50,003% depan dan 49,976% belakang). Yang terakhir ini kalau kita bulatkan sampai satu desimal saja akan memberikan angka 50:50. Jadi kalau mobil saya cuma satu dan sudah masuk garasi, maka bisa jadi akan ditemukan di luar tanpa siapapun memindahkannya (karena tunneling) setelah sejuta tahun. Padahal besok mobil itu saya keluarkan dengan sengaja. Peristiwa yang memiliki probabilitas kecil akan muncul bila prosesnya berlangsung tak henti. Tunnel diode (dioda tunnel), misalnya. Dampak dari electron tunneling pada dioda ini menyebabkan adanya resistansi negatif (arus turun dengan naiknya tegangan). Resistansi negatif adalah resep untuk menghasilkan osilasi. Tunnel diode digunakan sebagai osilator pada peralatan elektronik dan telekomunikasi. Tunneling terjadi karena jumlah elektron yang terlibat banyak sekali, dan sumber daya diberikan terus menerus. Salah satu prinsip penting dalam fisika kuantum adalah: Aliran energi itu tidak kontinyu, namun berbentuk kuantum atau paket. Implikasinya, perubahan energi juga begitu, dalam bentuk paket. Perubahan merupakan kelipatan dari paket yang terkecil. Kelipatan terkecil itu dulu disebut quantum of action, nilainya 6.62606957×10−34 Joule detik. Sekarang bilangan ini disebut konstanta Planck. Planck menemukan bilangan ini pada tahun 1899, ketika ia kebingungan dengan persamaan yang ia susun untuk menjelaskan radiasi benda panas. Persamaannya mempunyai banyak jawaban, kecuali bila radiasi yang terpancar itu dianggap tidak kontinyu, tetapi dalam paket-paket. Paket atau kuantum itu merupakan kelipatan bilangan yang amat kecil, 6.62606957×10−34 Joule detik. Planck berharap penjelasannya yang aneh ini akan segera diperbaiki oleh para peneliti lain. Tetapi Einstein malah memberikan konfirmasi dalam teori fotoelektrik, bahwa radiasi memang berbentuk paket atau kuantum. Teori fotoelektrik memberi Einstein hadiah Nobel. Konstanta Planck sekarang sudah menjadi bahan praktikum fisika. Praktikan diminta menghitung konstanta Planck dengan peralatan yang sekarang sudah dianggap sederhana: sejumlah LED berbagai warna, catu daya, resistor, voltmeter, spektrometer. Rumusnya: E=eVo=hc/λ. e adalah muatan elektron. Vo adalah tegangan nyala LED. c adalah kecepatan cahaya λ adalah panjang gelombang cahaya yang dihasilkan LED. Konstanta Planck bila ditulis dalam desimal akan menjadi 0,00...06626, dengan 33 buah nol di belakang koma sebelum angka 6. Kecil banget, sehingga untuk kemudahan sehari-hari sama dengan nol, dan kita boleh saja menganggap energi yang mengalir di rumah kita yang menyalakan lampu, TV, kulkas, mesin cuci, pompa air, dsb. adalah kontinyu. Selama ini kita tak punya keraguan bahwa udara, air dan semua benda yang bisa kita raba adalah kontinyu. Padahal mereka terdiri atas molekul dan atom yang diskrit atau berbentuk paket atau kuantum. Atom sendiri terdiri atas inti atom (proton dan neturon) yang diselimuti kabut elektron. Volume kabut elektron ini jauh lebih besar dari inti atom, sehingga sebenarnya benda-benda ini merupakan ruang kosong, dan dibentuk oleh ruang yang merupakan kabut elektron. Sedangkan kita tahu yang disebut kabut elektron itu bukan kabut yang disebabkan oleh banyaknya elektron yang seliweran, namun hanya beberapa elektron yang memiliki probabilitas keberadaan yang membentuk ruang yang berbentuk awan atau kabut. Secara singkat, fisika kuantum menyatakan bahwa semua partikel (molekul, atau atom, dan semua yang lebih kecil) selalu bergerak, dan gerakannya acak, memancarkan atau menyerap energi secara paket (kuantum). Makin tinggi suhunya, makin cepat gerakannya. Pada gas, gerak yang lebih cepat ini menyebabkan kenaikan tekanan. Pada zat cair, pemanasan menyebabkan sebagian atom memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan cairan dan menjadi gas (menguap). Pada zat padat, pemanasan menyebabkan ikatan padat melemah sehingga mencair. Yang cukup menganggu adalah pernyataan bahwa gerakan partikel itu acak, atau bersifat probabilistik. Terbiasa dengan prediksi yang selalu terbukti tepat, Einstein pun tidak menyukai fisika kuantum.

Selengkapnya : http://www.kompasiana.com/trm/fisika-kuantum_55098c128133114e70b1e224

Fisika kuantum adalah fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh rahasia karena ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjudi”. Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 bagian dr energi yg tidak dapat dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;). Dalam fisika kuantum, radiasi adalah zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang bisa menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, gabungan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan gabungan boson tetap boson. Tambah aneh saja. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, seperti matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit yang lain berdasarkan energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron menerima energi, ia dapat melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila karena sesuatu sebab elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon adalah boson. Photon adalah zarah cahaya, kuantum cahaya, paket cahaya. Anda tahu LED (light Emitting Diode), kan? Elektron dalam LED berlompatan ke level energi yang lebih rendah (karena kita memberinya tegangan listrik) sehingga kelihatan menyala (melepaskan photon). Lompatan antara beda energi yang rendah menghasilkan cahaya yang tak tampak (infra merah, kita gunakan pada remote control TV dan AC). Lompatan dengan beda energi yang lebih besar menghasilkan warna merah. Beda energi yang lebih besar lagi menghasilkan cahaya kuning, lalu hijau, lalu biru. Jadi warna yang dihasilkan LED adalah warna aslinya, tidak perlu diberi bungkus warna tertentu. Layar TV anda yang baru mungkin juga terdiri dari jutaan LED berwarna merah, hijau, dan biru. Kombinasi intensitas tiga warna ini memberikan jutaan warna lain. Kalau intensitas ke tiga warna ini nol, warna yang dihasilkan adalah hitam. Peristiwa fisika kuantum tak terasa telah menyerbu kehidupan kita. Fisika kuantum telah memungkinkan berkembangnya teknologi elektronika dan komunikasi. Sensasi warna adalah peristiwa fisika kuantum. Bersyukurlah kalau anda tidak buta warna. Gambaran yang diberikan oleh Bohr mengenai atom tidak sepenuhnya benar. Erwin Schrodinger menyusun teori mengenai mekanisme atom, sehingga teorinya disebut mekanika kuantum, dan menjelaskan bahwa elektron tidak mengorbit secara teratur di sekeliling inti atom. Elektron memenuhi ruang disekitar inti atom dengan probabilitas keberadaannya. Probabilitas ini berbentuk awan atau kabut yang menyelimuti inti atom. Bila kita tidak mengukurnya dengan sengaja, kita tidak tahu di mana elektron berada. Tunneling, adalah fenomena dimana sesuatu menyebrangi penghalang, padahal energi yang dimilikinya tidak cukup untuk memanjat penghalang untuk menyebranginya. Benda yang mengalami tunneling tidak memanjat, tetapi menembus dinding penghalang itu untuk sampai ke seberang, seperti hantu. Tunneling diijinkan terjadi oleh fisika kuantum, dimana posisi sesuatu adalah probabilitas, dan probabilitas keberadaan sesuatu di seberang tembok tidaklah nol. Saya tidak pernah mengalami mobil yang sudah dimasukkan garasi tiba-tiba ditemukan di luar. Sekalipun teori kuantum menyatakan kemungkinannya (probabilitasnya) tidak nol. Lagian, mobil bukan zarah. Probabilitas memang konsep yang bisa ditafsirkan bermacam-macam. Dalam konteks ini, probabilitas adalah pola yang muncul bila data atau peristiwa yang terjadi berjumlah banyak. Misalnya undian dengan melempar koin. Karena koin cuma punya dua sisi, bila probabilitas kemunculan kedua sisinya sama, maka kita menyebutnya memiliki probabilitas 50% untuk mendapatkan depan, dan 50% untuk mendapatkan belakang. Ini tidak berarti bahwa kalau kita melempar koin dua kali akan selalu diperoleh satu depan dan satu belakang. Bisa jadi empat lemparan semuanya memberikan depan. Dalam sepuluh lemparan mungkin diperoleh 8 depan dan 2 belakang. Kalau kita perbanyak jumlah lemparan, maka perbandingan munculnya depan dan belakang akan mendekati 50:50. Setelah 1000 lemparan, bisa jadi diperoleh 513 depan dan 487 belakang (51,3% depan). Setelah sejuta lemparan mungkin diperoleh 500034 depan dan 499766 belakang (50,003% depan dan 49,976% belakang). Yang terakhir ini kalau kita bulatkan sampai satu desimal saja akan memberikan angka 50:50. Jadi kalau mobil saya cuma satu dan sudah masuk garasi, maka bisa jadi akan ditemukan di luar tanpa siapapun memindahkannya (karena tunneling) setelah sejuta tahun. Padahal besok mobil itu saya keluarkan dengan sengaja. Peristiwa yang memiliki probabilitas kecil akan muncul bila prosesnya berlangsung tak henti. Tunnel diode (dioda tunnel), misalnya. Dampak dari electron tunneling pada dioda ini menyebabkan adanya resistansi negatif (arus turun dengan naiknya tegangan). Resistansi negatif adalah resep untuk menghasilkan osilasi. Tunnel diode digunakan sebagai osilator pada peralatan elektronik dan telekomunikasi. Tunneling terjadi karena jumlah elektron yang terlibat banyak sekali, dan sumber daya diberikan terus menerus. Salah satu prinsip penting dalam fisika kuantum adalah: Aliran energi itu tidak kontinyu, namun berbentuk kuantum atau paket. Implikasinya, perubahan energi juga begitu, dalam bentuk paket. Perubahan merupakan kelipatan dari paket yang terkecil. Kelipatan terkecil itu dulu disebut quantum of action, nilainya 6.62606957×10−34 Joule detik. Sekarang bilangan ini disebut konstanta Planck. Planck menemukan bilangan ini pada tahun 1899, ketika ia kebingungan dengan persamaan yang ia susun untuk menjelaskan radiasi benda panas. Persamaannya mempunyai banyak jawaban, kecuali bila radiasi yang terpancar itu dianggap tidak kontinyu, tetapi dalam paket-paket. Paket atau kuantum itu merupakan kelipatan bilangan yang amat kecil, 6.62606957×10−34 Joule detik. Planck berharap penjelasannya yang aneh ini akan segera diperbaiki oleh para peneliti lain. Tetapi Einstein malah memberikan konfirmasi dalam teori fotoelektrik, bahwa radiasi memang berbentuk paket atau kuantum. Teori fotoelektrik memberi Einstein hadiah Nobel. Konstanta Planck sekarang sudah menjadi bahan praktikum fisika. Praktikan diminta menghitung konstanta Planck dengan peralatan yang sekarang sudah dianggap sederhana: sejumlah LED berbagai warna, catu daya, resistor, voltmeter, spektrometer. Rumusnya: E=eVo=hc/λ. e adalah muatan elektron. Vo adalah tegangan nyala LED. c adalah kecepatan cahaya λ adalah panjang gelombang cahaya yang dihasilkan LED. Konstanta Planck bila ditulis dalam desimal akan menjadi 0,00...06626, dengan 33 buah nol di belakang koma sebelum angka 6. Kecil banget, sehingga untuk kemudahan sehari-hari sama dengan nol, dan kita boleh saja menganggap energi yang mengalir di rumah kita yang menyalakan lampu, TV, kulkas, mesin cuci, pompa air, dsb. adalah kontinyu. Selama ini kita tak punya keraguan bahwa udara, air dan semua benda yang bisa kita raba adalah kontinyu. Padahal mereka terdiri atas molekul dan atom yang diskrit atau berbentuk paket atau kuantum. Atom sendiri terdiri atas inti atom (proton dan neturon) yang diselimuti kabut elektron. Volume kabut elektron ini jauh lebih besar dari inti atom, sehingga sebenarnya benda-benda ini merupakan ruang kosong, dan dibentuk oleh ruang yang merupakan kabut elektron. Sedangkan kita tahu yang disebut kabut elektron itu bukan kabut yang disebabkan oleh banyaknya elektron yang seliweran, namun hanya beberapa elektron yang memiliki probabilitas keberadaan yang membentuk ruang yang berbentuk awan atau kabut. Secara singkat, fisika kuantum menyatakan bahwa semua partikel (molekul, atau atom, dan semua yang lebih kecil) selalu bergerak, dan gerakannya acak, memancarkan atau menyerap energi secara paket (kuantum). Makin tinggi suhunya, makin cepat gerakannya. Pada gas, gerak yang lebih cepat ini menyebabkan kenaikan tekanan. Pada zat cair, pemanasan menyebabkan sebagian atom memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan cairan dan menjadi gas (menguap). Pada zat padat, pemanasan menyebabkan ikatan padat melemah sehingga mencair. Yang cukup menganggu adalah pernyataan bahwa gerakan partikel itu acak, atau bersifat probabilistik. Terbiasa dengan prediksi yang selalu terbukti tepat, Einstein pun tidak menyukai fisika kuantum.

Selengkapnya : http://www.kompasiana.com/trm/fisika-kuantum_55098c128133114e70b1e224

Fisika kuantum adalah fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh rahasia karena ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjudi”. Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 bagian dr energi yg tidak dapat dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;). Dalam fisika kuantum, radiasi adalah zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang bisa menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, gabungan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan gabungan boson tetap boson. Tambah aneh saja. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, seperti matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit yang lain berdasarkan energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron menerima energi, ia dapat melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila karena sesuatu sebab elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon adalah boson. Photon adalah zarah cahaya, kuantum cahaya, paket cahaya. Anda tahu LED (light Emitting Diode), kan? Elektron dalam LED berlompatan ke level energi yang lebih rendah (karena kita memberinya tegangan listrik) sehingga kelihatan menyala (melepaskan photon). Lompatan antara beda energi yang rendah menghasilkan cahaya yang tak tampak (infra merah, kita gunakan pada remote control TV dan AC). Lompatan dengan beda energi yang lebih besar menghasilkan warna merah. Beda energi yang lebih besar lagi menghasilkan cahaya kuning, lalu hijau, lalu biru. Jadi warna yang dihasilkan LED adalah warna aslinya, tidak perlu diberi bungkus warna tertentu. Layar TV anda yang baru mungkin juga terdiri dari jutaan LED berwarna merah, hijau, dan biru. Kombinasi intensitas tiga warna ini memberikan jutaan warna lain. Kalau intensitas ke tiga warna ini nol, warna yang dihasilkan adalah hitam. Peristiwa fisika kuantum tak terasa telah menyerbu kehidupan kita. Fisika kuantum telah memungkinkan berkembangnya teknologi elektronika dan komunikasi. Sensasi warna adalah peristiwa fisika kuantum. Bersyukurlah kalau anda tidak buta warna. Gambaran yang diberikan oleh Bohr mengenai atom tidak sepenuhnya benar. Erwin Schrodinger menyusun teori mengenai mekanisme atom, sehingga teorinya disebut mekanika kuantum, dan menjelaskan bahwa elektron tidak mengorbit secara teratur di sekeliling inti atom. Elektron memenuhi ruang disekitar inti atom dengan probabilitas keberadaannya. Probabilitas ini berbentuk awan atau kabut yang menyelimuti inti atom. Bila kita tidak mengukurnya dengan sengaja, kita tidak tahu di mana elektron berada. Tunneling, adalah fenomena dimana sesuatu menyebrangi penghalang, padahal energi yang dimilikinya tidak cukup untuk memanjat penghalang untuk menyebranginya. Benda yang mengalami tunneling tidak memanjat, tetapi menembus dinding penghalang itu untuk sampai ke seberang, seperti hantu. Tunneling diijinkan terjadi oleh fisika kuantum, dimana posisi sesuatu adalah probabilitas, dan probabilitas keberadaan sesuatu di seberang tembok tidaklah nol. Saya tidak pernah mengalami mobil yang sudah dimasukkan garasi tiba-tiba ditemukan di luar. Sekalipun teori kuantum menyatakan kemungkinannya (probabilitasnya) tidak nol. Lagian, mobil bukan zarah. Probabilitas memang konsep yang bisa ditafsirkan bermacam-macam. Dalam konteks ini, probabilitas adalah pola yang muncul bila data atau peristiwa yang terjadi berjumlah banyak. Misalnya undian dengan melempar koin. Karena koin cuma punya dua sisi, bila probabilitas kemunculan kedua sisinya sama, maka kita menyebutnya memiliki probabilitas 50% untuk mendapatkan depan, dan 50% untuk mendapatkan belakang. Ini tidak berarti bahwa kalau kita melempar koin dua kali akan selalu diperoleh satu depan dan satu belakang. Bisa jadi empat lemparan semuanya memberikan depan. Dalam sepuluh lemparan mungkin diperoleh 8 depan dan 2 belakang. Kalau kita perbanyak jumlah lemparan, maka perbandingan munculnya depan dan belakang akan mendekati 50:50. Setelah 1000 lemparan, bisa jadi diperoleh 513 depan dan 487 belakang (51,3% depan). Setelah sejuta lemparan mungkin diperoleh 500034 depan dan 499766 belakang (50,003% depan dan 49,976% belakang). Yang terakhir ini kalau kita bulatkan sampai satu desimal saja akan memberikan angka 50:50. Jadi kalau mobil saya cuma satu dan sudah masuk garasi, maka bisa jadi akan ditemukan di luar tanpa siapapun memindahkannya (karena tunneling) setelah sejuta tahun. Padahal besok mobil itu saya keluarkan dengan sengaja. Peristiwa yang memiliki probabilitas kecil akan muncul bila prosesnya berlangsung tak henti. Tunnel diode (dioda tunnel), misalnya. Dampak dari electron tunneling pada dioda ini menyebabkan adanya resistansi negatif (arus turun dengan naiknya tegangan). Resistansi negatif adalah resep untuk menghasilkan osilasi. Tunnel diode digunakan sebagai osilator pada peralatan elektronik dan telekomunikasi. Tunneling terjadi karena jumlah elektron yang terlibat banyak sekali, dan sumber daya diberikan terus menerus. Salah satu prinsip penting dalam fisika kuantum adalah: Aliran energi itu tidak kontinyu, namun berbentuk kuantum atau paket. Implikasinya, perubahan energi juga begitu, dalam bentuk paket. Perubahan merupakan kelipatan dari paket yang terkecil. Kelipatan terkecil itu dulu disebut quantum of action, nilainya 6.62606957×10−34 Joule detik. Sekarang bilangan ini disebut konstanta Planck. Planck menemukan bilangan ini pada tahun 1899, ketika ia kebingungan dengan persamaan yang ia susun untuk menjelaskan radiasi benda panas. Persamaannya mempunyai banyak jawaban, kecuali bila radiasi yang terpancar itu dianggap tidak kontinyu, tetapi dalam paket-paket. Paket atau kuantum itu merupakan kelipatan bilangan yang amat kecil, 6.62606957×10−34 Joule detik. Planck berharap penjelasannya yang aneh ini akan segera diperbaiki oleh para peneliti lain. Tetapi Einstein malah memberikan konfirmasi dalam teori fotoelektrik, bahwa radiasi memang berbentuk paket atau kuantum. Teori fotoelektrik memberi Einstein hadiah Nobel. Konstanta Planck sekarang sudah menjadi bahan praktikum fisika. Praktikan diminta menghitung konstanta Planck dengan peralatan yang sekarang sudah dianggap sederhana: sejumlah LED berbagai warna, catu daya, resistor, voltmeter, spektrometer. Rumusnya: E=eVo=hc/λ. e adalah muatan elektron. Vo adalah tegangan nyala LED. c adalah kecepatan cahaya λ adalah panjang gelombang cahaya yang dihasilkan LED. Konstanta Planck bila ditulis dalam desimal akan menjadi 0,00...06626, dengan 33 buah nol di belakang koma sebelum angka 6. Kecil banget, sehingga untuk kemudahan sehari-hari sama dengan nol, dan kita boleh saja menganggap energi yang mengalir di rumah kita yang menyalakan lampu, TV, kulkas, mesin cuci, pompa air, dsb. adalah kontinyu. Selama ini kita tak punya keraguan bahwa udara, air dan semua benda yang bisa kita raba adalah kontinyu. Padahal mereka terdiri atas molekul dan atom yang diskrit atau berbentuk paket atau kuantum. Atom sendiri terdiri atas inti atom (proton dan neturon) yang diselimuti kabut elektron. Volume kabut elektron ini jauh lebih besar dari inti atom, sehingga sebenarnya benda-benda ini merupakan ruang kosong, dan dibentuk oleh ruang yang merupakan kabut elektron. Sedangkan kita tahu yang disebut kabut elektron itu bukan kabut yang disebabkan oleh banyaknya elektron yang seliweran, namun hanya beberapa elektron yang memiliki probabilitas keberadaan yang membentuk ruang yang berbentuk awan atau kabut. Secara singkat, fisika kuantum menyatakan bahwa semua partikel (molekul, atau atom, dan semua yang lebih kecil) selalu bergerak, dan gerakannya acak, memancarkan atau menyerap energi secara paket (kuantum). Makin tinggi suhunya, makin cepat gerakannya. Pada gas, gerak yang lebih cepat ini menyebabkan kenaikan tekanan. Pada zat cair, pemanasan menyebabkan sebagian atom memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan cairan dan menjadi gas (menguap). Pada zat padat, pemanasan menyebabkan ikatan padat melemah sehingga mencair. Yang cukup menganggu adalah pernyataan bahwa gerakan partikel itu acak, atau bersifat probabilistik. Terbiasa dengan prediksi yang selalu terbukti tepat, Einstein pun tidak menyukai fisika kuantum.

Selengkapnya : http://www.kompasiana.com/trm/fisika-kuantum_55098c128133114e70b1e224

Fisika kuantum adalah fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh rahasia karena ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjudi”. Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 bagian dr energi yg tidak dapat dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;). Dalam fisika kuantum, radiasi adalah zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang bisa menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, gabungan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan gabungan boson tetap boson. Tambah aneh saja. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, seperti matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit yang lain berdasarkan energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron menerima energi, ia dapat melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila karena sesuatu sebab elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon adalah boson. Photon adalah zarah cahaya, kuantum cahaya, paket cahaya. Anda tahu LED (light Emitting Diode), kan? Elektron dalam LED berlompatan ke level energi yang lebih rendah (karena kita memberinya tegangan listrik) sehingga kelihatan menyala (melepaskan photon). Lompatan antara beda energi yang rendah menghasilkan cahaya yang tak tampak (infra merah, kita gunakan pada remote control TV dan AC). Lompatan dengan beda energi yang lebih besar menghasilkan warna merah. Beda energi yang lebih besar lagi menghasilkan cahaya kuning, lalu hijau, lalu biru. Jadi warna yang dihasilkan LED adalah warna aslinya, tidak perlu diberi bungkus warna tertentu. Layar TV anda yang baru mungkin juga terdiri dari jutaan LED berwarna merah, hijau, dan biru. Kombinasi intensitas tiga warna ini memberikan jutaan warna lain. Kalau intensitas ke tiga warna ini nol, warna yang dihasilkan adalah hitam. Peristiwa fisika kuantum tak terasa telah menyerbu kehidupan kita. Fisika kuantum telah memungkinkan berkembangnya teknologi elektronika dan komunikasi. Sensasi warna adalah peristiwa fisika kuantum. Bersyukurlah kalau anda tidak buta warna. Gambaran yang diberikan oleh Bohr mengenai atom tidak sepenuhnya benar. Erwin Schrodinger menyusun teori mengenai mekanisme atom, sehingga teorinya disebut mekanika kuantum, dan menjelaskan bahwa elektron tidak mengorbit secara teratur di sekeliling inti atom. Elektron memenuhi ruang disekitar inti atom dengan probabilitas keberadaannya. Probabilitas ini berbentuk awan atau kabut yang menyelimuti inti atom. Bila kita tidak mengukurnya dengan sengaja, kita tidak tahu di mana elektron berada. Tunneling, adalah fenomena dimana sesuatu menyebrangi penghalang, padahal energi yang dimilikinya tidak cukup untuk memanjat penghalang untuk menyebranginya. Benda yang mengalami tunneling tidak memanjat, tetapi menembus dinding penghalang itu untuk sampai ke seberang, seperti hantu. Tunneling diijinkan terjadi oleh fisika kuantum, dimana posisi sesuatu adalah probabilitas, dan probabilitas keberadaan sesuatu di seberang tembok tidaklah nol. Saya tidak pernah mengalami mobil yang sudah dimasukkan garasi tiba-tiba ditemukan di luar. Sekalipun teori kuantum menyatakan kemungkinannya (probabilitasnya) tidak nol. Lagian, mobil bukan zarah. Probabilitas memang konsep yang bisa ditafsirkan bermacam-macam. Dalam konteks ini, probabilitas adalah pola yang muncul bila data atau peristiwa yang terjadi berjumlah banyak. Misalnya undian dengan melempar koin. Karena koin cuma punya dua sisi, bila probabilitas kemunculan kedua sisinya sama, maka kita menyebutnya memiliki probabilitas 50% untuk mendapatkan depan, dan 50% untuk mendapatkan belakang. Ini tidak berarti bahwa kalau kita melempar koin dua kali akan selalu diperoleh satu depan dan satu belakang. Bisa jadi empat lemparan semuanya memberikan depan. Dalam sepuluh lemparan mungkin diperoleh 8 depan dan 2 belakang. Kalau kita perbanyak jumlah lemparan, maka perbandingan munculnya depan dan belakang akan mendekati 50:50. Setelah 1000 lemparan, bisa jadi diperoleh 513 depan dan 487 belakang (51,3% depan). Setelah sejuta lemparan mungkin diperoleh 500034 depan dan 499766 belakang (50,003% depan dan 49,976% belakang). Yang terakhir ini kalau kita bulatkan sampai satu desimal saja akan memberikan angka 50:50. Jadi kalau mobil saya cuma satu dan sudah masuk garasi, maka bisa jadi akan ditemukan di luar tanpa siapapun memindahkannya (karena tunneling) setelah sejuta tahun. Padahal besok mobil itu saya keluarkan dengan sengaja. Peristiwa yang memiliki probabilitas kecil akan muncul bila prosesnya berlangsung tak henti. Tunnel diode (dioda tunnel), misalnya. Dampak dari electron tunneling pada dioda ini menyebabkan adanya resistansi negatif (arus turun dengan naiknya tegangan). Resistansi negatif adalah resep untuk menghasilkan osilasi. Tunnel diode digunakan sebagai osilator pada peralatan elektronik dan telekomunikasi. Tunneling terjadi karena jumlah elektron yang terlibat banyak sekali, dan sumber daya diberikan terus menerus. Salah satu prinsip penting dalam fisika kuantum adalah: Aliran energi itu tidak kontinyu, namun berbentuk kuantum atau paket. Implikasinya, perubahan energi juga begitu, dalam bentuk paket. Perubahan merupakan kelipatan dari paket yang terkecil. Kelipatan terkecil itu dulu disebut quantum of action, nilainya 6.62606957×10−34 Joule detik. Sekarang bilangan ini disebut konstanta Planck. Planck menemukan bilangan ini pada tahun 1899, ketika ia kebingungan dengan persamaan yang ia susun untuk menjelaskan radiasi benda panas. Persamaannya mempunyai banyak jawaban, kecuali bila radiasi yang terpancar itu dianggap tidak kontinyu, tetapi dalam paket-paket. Paket atau kuantum itu merupakan kelipatan bilangan yang amat kecil, 6.62606957×10−34 Joule detik. Planck berharap penjelasannya yang aneh ini akan segera diperbaiki oleh para peneliti lain. Tetapi Einstein malah memberikan konfirmasi dalam teori fotoelektrik, bahwa radiasi memang berbentuk paket atau kuantum. Teori fotoelektrik memberi Einstein hadiah Nobel. Konstanta Planck sekarang sudah menjadi bahan praktikum fisika. Praktikan diminta menghitung konstanta Planck dengan peralatan yang sekarang sudah dianggap sederhana: sejumlah LED berbagai warna, catu daya, resistor, voltmeter, spektrometer. Rumusnya: E=eVo=hc/λ. e adalah muatan elektron. Vo adalah tegangan nyala LED. c adalah kecepatan cahaya λ adalah panjang gelombang cahaya yang dihasilkan LED. Konstanta Planck bila ditulis dalam desimal akan menjadi 0,00...06626, dengan 33 buah nol di belakang koma sebelum angka 6. Kecil banget, sehingga untuk kemudahan sehari-hari sama dengan nol, dan kita boleh saja menganggap energi yang mengalir di rumah kita yang menyalakan lampu, TV, kulkas, mesin cuci, pompa air, dsb. adalah kontinyu. Selama ini kita tak punya keraguan bahwa udara, air dan semua benda yang bisa kita raba adalah kontinyu. Padahal mereka terdiri atas molekul dan atom yang diskrit atau berbentuk paket atau kuantum. Atom sendiri terdiri atas inti atom (proton dan neturon) yang diselimuti kabut elektron. Volume kabut elektron ini jauh lebih besar dari inti atom, sehingga sebenarnya benda-benda ini merupakan ruang kosong, dan dibentuk oleh ruang yang merupakan kabut elektron. Sedangkan kita tahu yang disebut kabut elektron itu bukan kabut yang disebabkan oleh banyaknya elektron yang seliweran, namun hanya beberapa elektron yang memiliki probabilitas keberadaan yang membentuk ruang yang berbentuk awan atau kabut. Secara singkat, fisika kuantum menyatakan bahwa semua partikel (molekul, atau atom, dan semua yang lebih kecil) selalu bergerak, dan gerakannya acak, memancarkan atau menyerap energi secara paket (kuantum). Makin tinggi suhunya, makin cepat gerakannya. Pada gas, gerak yang lebih cepat ini menyebabkan kenaikan tekanan. Pada zat cair, pemanasan menyebabkan sebagian atom memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan cairan dan menjadi gas (menguap). Pada zat padat, pemanasan menyebabkan ikatan padat melemah sehingga mencair. Yang cukup menganggu adalah pernyataan bahwa gerakan partikel itu acak, atau bersifat probabilistik. Terbiasa dengan prediksi yang selalu terbukti tepat, Einstein pun tidak menyukai fisika kuantum.

Selengkapnya : http://www.kompasiana.com/trm/fisika-kuantum_55098c128133114e70b1e224

Fisika kuantum adalah fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh rahasia karena ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjudi”. Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 bagian dr energi yg tidak dapat dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;). Dalam fisika kuantum, radiasi adalah zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang bisa menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, gabungan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan gabungan boson tetap boson. Tambah aneh saja. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, seperti matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit yang lain berdasarkan energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron menerima energi, ia dapat melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila karena sesuatu sebab elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon adalah boson. Photon adalah zarah cahaya, kuantum cahaya, paket cahaya. Anda tahu LED (light Emitting Diode), kan? Elektron dalam LED berlompatan ke level energi yang lebih rendah (karena kita memberinya tegangan listrik) sehingga kelihatan menyala (melepaskan photon). Lompatan antara beda energi yang rendah menghasilkan cahaya yang tak tampak (infra merah, kita gunakan pada remote control TV dan AC). Lompatan dengan beda energi yang lebih besar menghasilkan warna merah. Beda energi yang lebih besar lagi menghasilkan cahaya kuning, lalu hijau, lalu biru. Jadi warna yang dihasilkan LED adalah warna aslinya, tidak perlu diberi bungkus warna tertentu. Layar TV anda yang baru mungkin juga terdiri dari jutaan LED berwarna merah, hijau, dan biru. Kombinasi intensitas tiga warna ini memberikan jutaan warna lain. Kalau intensitas ke tiga warna ini nol, warna yang dihasilkan adalah hitam. Peristiwa fisika kuantum tak terasa telah menyerbu kehidupan kita. Fisika kuantum telah memungkinkan berkembangnya teknologi elektronika dan komunikasi. Sensasi warna adalah peristiwa fisika kuantum. Bersyukurlah kalau anda tidak buta warna. Gambaran yang diberikan oleh Bohr mengenai atom tidak sepenuhnya benar. Erwin Schrodinger menyusun teori mengenai mekanisme atom, sehingga teorinya disebut mekanika kuantum, dan menjelaskan bahwa elektron tidak mengorbit secara teratur di sekeliling inti atom. Elektron memenuhi ruang disekitar inti atom dengan probabilitas keberadaannya. Probabilitas ini berbentuk awan atau kabut yang menyelimuti inti atom. Bila kita tidak mengukurnya dengan sengaja, kita tidak tahu di mana elektron berada. Tunneling, adalah fenomena dimana sesuatu menyebrangi penghalang, padahal energi yang dimilikinya tidak cukup untuk memanjat penghalang untuk menyebranginya. Benda yang mengalami tunneling tidak memanjat, tetapi menembus dinding penghalang itu untuk sampai ke seberang, seperti hantu. Tunneling diijinkan terjadi oleh fisika kuantum, dimana posisi sesuatu adalah probabilitas, dan probabilitas keberadaan sesuatu di seberang tembok tidaklah nol. Saya tidak pernah mengalami mobil yang sudah dimasukkan garasi tiba-tiba ditemukan di luar. Sekalipun teori kuantum menyatakan kemungkinannya (probabilitasnya) tidak nol. Lagian, mobil bukan zarah. Probabilitas memang konsep yang bisa ditafsirkan bermacam-macam. Dalam konteks ini, probabilitas adalah pola yang muncul bila data atau peristiwa yang terjadi berjumlah banyak. Misalnya undian dengan melempar koin. Karena koin cuma punya dua sisi, bila probabilitas kemunculan kedua sisinya sama, maka kita menyebutnya memiliki probabilitas 50% untuk mendapatkan depan, dan 50% untuk mendapatkan belakang. Ini tidak berarti bahwa kalau kita melempar koin dua kali akan selalu diperoleh satu depan dan satu belakang. Bisa jadi empat lemparan semuanya memberikan depan. Dalam sepuluh lemparan mungkin diperoleh 8 depan dan 2 belakang. Kalau kita perbanyak jumlah lemparan, maka perbandingan munculnya depan dan belakang akan mendekati 50:50. Setelah 1000 lemparan, bisa jadi diperoleh 513 depan dan 487 belakang (51,3% depan). Setelah sejuta lemparan mungkin diperoleh 500034 depan dan 499766 belakang (50,003% depan dan 49,976% belakang). Yang terakhir ini kalau kita bulatkan sampai satu desimal saja akan memberikan angka 50:50. Jadi kalau mobil saya cuma satu dan sudah masuk garasi, maka bisa jadi akan ditemukan di luar tanpa siapapun memindahkannya (karena tunneling) setelah sejuta tahun. Padahal besok mobil itu saya keluarkan dengan sengaja. Peristiwa yang memiliki probabilitas kecil akan muncul bila prosesnya berlangsung tak henti. Tunnel diode (dioda tunnel), misalnya. Dampak dari electron tunneling pada dioda ini menyebabkan adanya resistansi negatif (arus turun dengan naiknya tegangan). Resistansi negatif adalah resep untuk menghasilkan osilasi. Tunnel diode digunakan sebagai osilator pada peralatan elektronik dan telekomunikasi. Tunneling terjadi karena jumlah elektron yang terlibat banyak sekali, dan sumber daya diberikan terus menerus. Salah satu prinsip penting dalam fisika kuantum adalah: Aliran energi itu tidak kontinyu, namun berbentuk kuantum atau paket. Implikasinya, perubahan energi juga begitu, dalam bentuk paket. Perubahan merupakan kelipatan dari paket yang terkecil. Kelipatan terkecil itu dulu disebut quantum of action, nilainya 6.62606957×10−34 Joule detik. Sekarang bilangan ini disebut konstanta Planck. Planck menemukan bilangan ini pada tahun 1899, ketika ia kebingungan dengan persamaan yang ia susun untuk menjelaskan radiasi benda panas. Persamaannya mempunyai banyak jawaban, kecuali bila radiasi yang terpancar itu dianggap tidak kontinyu, tetapi dalam paket-paket. Paket atau kuantum itu merupakan kelipatan bilangan yang amat kecil, 6.62606957×10−34 Joule detik. Planck berharap penjelasannya yang aneh ini akan segera diperbaiki oleh para peneliti lain. Tetapi Einstein malah memberikan konfirmasi dalam teori fotoelektrik, bahwa radiasi memang berbentuk paket atau kuantum. Teori fotoelektrik memberi Einstein hadiah Nobel. Konstanta Planck sekarang sudah menjadi bahan praktikum fisika. Praktikan diminta menghitung konstanta Planck dengan peralatan yang sekarang sudah dianggap sederhana: sejumlah LED berbagai warna, catu daya, resistor, voltmeter, spektrometer. Rumusnya: E=eVo=hc/λ. e adalah muatan elektron. Vo adalah tegangan nyala LED. c adalah kecepatan cahaya λ adalah panjang gelombang cahaya yang dihasilkan LED. Konstanta Planck bila ditulis dalam desimal akan menjadi 0,00...06626, dengan 33 buah nol di belakang koma sebelum angka 6. Kecil banget, sehingga untuk kemudahan sehari-hari sama dengan nol, dan kita boleh saja menganggap energi yang mengalir di rumah kita yang menyalakan lampu, TV, kulkas, mesin cuci, pompa air, dsb. adalah kontinyu. Selama ini kita tak punya keraguan bahwa udara, air dan semua benda yang bisa kita raba adalah kontinyu. Padahal mereka terdiri atas molekul dan atom yang diskrit atau berbentuk paket atau kuantum. Atom sendiri terdiri atas inti atom (proton dan neturon) yang diselimuti kabut elektron. Volume kabut elektron ini jauh lebih besar dari inti atom, sehingga sebenarnya benda-benda ini merupakan ruang kosong, dan dibentuk oleh ruang yang merupakan kabut elektron. Sedangkan kita tahu yang disebut kabut elektron itu bukan kabut yang disebabkan oleh banyaknya elektron yang seliweran, namun hanya beberapa elektron yang memiliki probabilitas keberadaan yang membentuk ruang yang berbentuk awan atau kabut. Secara singkat, fisika kuantum menyatakan bahwa semua partikel (molekul, atau atom, dan semua yang lebih kecil) selalu bergerak, dan gerakannya acak, memancarkan atau menyerap energi secara paket (kuantum). Makin tinggi suhunya, makin cepat gerakannya. Pada gas, gerak yang lebih cepat ini menyebabkan kenaikan tekanan. Pada zat cair, pemanasan menyebabkan sebagian atom memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan cairan dan menjadi gas (menguap). Pada zat padat, pemanasan menyebabkan ikatan padat melemah sehingga mencair. Yang cukup menganggu adalah pernyataan bahwa gerakan partikel itu acak, atau bersifat probabilistik. Terbiasa dengan prediksi yang selalu terbukti tepat, Einstein pun tidak menyukai fisika kuantum.

Selengkapnya : http://www.kompasiana.com/trm/fisika-kuantum_55098c128133114e70b1e224