Di tahun pertama kuliah fisika, Saya mengadakan pesta ulang tahun, yang datang adalah 30 orang. Di tahun terakhir kuliah fisika, Saya mengadakan pesta ulang tahun, yang datang adalah 5 orang. Beberapa tahun telah berlalu, Saya menjadi lebih serius dan serius dalam belajar. Saya berhenti bertemu dengan teman lama, dan bertemu dengan teman baru. Saya menghabiskan sebagian besar saptu malam sendirian di kamarku, mengintegralkan persamaan.
Semakin baik nilai dan peringkat Saya, semakin menderita kehidupan sosial Saya, Ini hanyalah salah satu contoh dari sekian banyak pertukaran dalam hidup. Pertukaran tidak hanya unik bagi Kami, mereka memainkan peran yang cukup besar dalam cara dunia bekerja. Di artikel ini, Kita akan berbicara tentang prinsip ketidakpastian. Anda akan melihat bahwa Kita berbicara tentang momentum, posisi partikel, nilai bagus, atau kehidupan sosial. Itu semua mengikuti logika yang sama.
Di sana tidak ada peningkatan pada salah satu sisi tanpa mengabaikan sesuatu yang lain. Versi yang paling terkenal adalah prinsip ketidakpastian Heisenberg, prinsip penting dalam mekanika kuantum. Sementara itu, Kita akan membahasanya pada artikel kali ini.
Prinsip ketidakpastian adalah sesuatu yang sangat umum. Mari Kita mulai dari sesuatu yang sangat sederhana. katakanlah ada wanita tua kecil bernama Mildred. Kamu telah mengawasinya selama seminggu, dan Kamu perhatikan bahwa pada hari Minggu Dia pergi ke pasar. Sekarang dapatkah Anda menyimpulkan bahwa setiap hari Minggu Dia pergi ke pasar?
Tidak mungkin benar, Karena Anda hanya melihatnya melakukan itu sekali. Sekarang Anda mengawasinya selama seminggu lagi dan lihatlah pada hari Minggu Dia pergi ke pasar atau tidak. Jadi tergoda untuk mengatakan bahwa Dia pergi ke pasar dengan frekuensi sekali seminggu, akan tetapi itu masih belum cukup. Anda perlu lebih banyak waktu pengamatan untuk menarik kesimpulan yang akurat.
Setelah setahun pengawasan yang cermat, Anda sangat yakin bahwa Dia pergi ke pasar dengan frekuensi sekali seminggu. Tetap saja, bagaimana jika minggu depan Dia pergi ke bingo? Atau, seandainya Dia membutuhkan lebih banyak makanan kucing, Dia bisa berbelanja 2 kali dalam 1 minggu. Sesungguhnya Kamu membutuhkan waktu yang sangat lama untuk 100% yakin, apa yang dilakukan Mildred pada minggu berikutnya, apakah pergi ke pasar seminggu sekali, seminggu 2 kali, ke pasar yang sama, ke pasar yang lain, atau lainnya.
Jelas Anda tidak memiliki jumlah waktu yang tidak terbatas. Dengan demikian, frekuensi dari Mildred untuk belanja tidak dapat dipastikan secara 100% akurat. Ini adalah pertukaran antara mengetahui nilai frekuensi dan waktu yang dihabiskan. Ini adalah salah satu dari prinsip ketidakpastian. Variabel yang memiliki hubungan pertukaran ini disebut sebagai variabel konjugat.
Pasangan variabel konjugat lain yang lebih terkenal adalah posisi dan momentum. Ini adalah salah satu versi dari prinsip ketidakpastian Heisenberg. Prinsip ini menyatakan bahwa ketidakpastian dari posisi partikel, dan prinsip ketidakpastian dari momentum selalu lebih besar dari ħ/2. Pada dasarnya, Kita tidak pernah dapat untuk mengukur kedua-duannya (posisi dan momentum) pada suatu objek secara bersamaan dengan tingkat keakuratan 100%.
Kita akan kembali ke persamaan sebentar, mari Kita bicara tentang intuisi. Profesor fisika kuantum Saya memperkenalkan prinsip ketidakpastian melalui percobaan pikiran berikut. Anda mencoba menemukan lokasi bola basket. Satu-satunya cara yang dapat Anda lakukan adalah melempar bola tenis menuju bola basket tersebut. Kemudian mengukur kemana bola basket terpental. Jika Anda berhasil memukul bola basket, tentu, karena Kamu pasti tahu lokasi awal dari bola basket itu. Sekarang bola basket itu sedang bergerak. Masih bisakah Kamu memastikan untuk pelemparan berikutnya. Karena, jika Kamu melemparnya saat ini, posisi bola basket telah berubah.
Heisenberg adalah seorang fisikawan Jerman yang menyukai musik klasik dan pemain piano yang cukup ulung. Oh ya, Dia memenangkan Hadiah Nobel sebagai pelopor fisika kuantum. Suatu hari Dia melakukan eksperimen pikiran. Dia ingin melihat apakah Dia dapat mengukur posisi dan kecepatan elektron secara bersamaan.
Untuk mengukur kecepatan sesuatu. Anda hanya perlu mengukur posisinya dua kali dan membaginya dengan waktu yang dibutuhkan antara setiap pengukuran. Sehingga tampak konyol bahwa Anda dapat mengukur sesuatu sekali, tetapi tidak untuk yang kedua kalinya, benar?
Cara yang paling tepat adalah mengukur dimana sesuatu berada adalah dengan menyinari benda itu. Dari cahaya yang dipantulkan, Kamu dapat mengetahui posisinya. Kita telah melakukan ini setiap hari ketika Kita melihat benda-benda.
Foton mengenai benda itu dan memantulkannya kembali ke mata Kita. Lalu otak Kita mencari tahu dari mana asalnya dari gambar yang dihasilkan di retina. Sehingga Heisenberg membayangkan melihat sebuah elektron di bawah mikroskop. Dia menembakkan foton padanya dan mencari tahu posisi elektron. Agar tidak memindahkan elektron, Dia harus mengenainya dengan foton energi yang sangat rendah.
Sekarang, partikel kuantum memiliki sifat yang disebut dualitas partikel-gelombang. Di mana mereka berperilaku baik sebagai partikel dan sebagai gelombang. Sehingga selain mereka dapat dianggap sebagai partikel, mereka juga memiliki panjang gelombang dan frekuensi.
Gelombang radio memiliki panjang gelombang 30 sentimeter atau lebih. Mereka bagus untuk menangkap gambar bintang dan planet. Tetapi mereka akan sia-sia dalam menghasilkan gambar yang tajam, katakanlah wajah Anda. Anda hanya akan mendapatkan penglihatan buram. Anda tidak bisa mendapatkan kekuatan pemfokusan yang lebih baik daripada panjang gelombang yang membentuk gambar tersebut. Gelombang radio 30 sentimeter hanya dapat membuat gambar detail dengan ukuran setidaknya 30 sentimeter .
Jika Anda membuat panjang gelombang lebih kecil menjadi sekitar satu milimeter, maka Anda mendapatkan gambar yang jauh lebih baik. Jika heisenberg ingin mendapatkan gambar elektron yang jelas, katakanlah dalam mikron, Dia perlu mengurangi panjang gelombang foton menjadi 1/1000 milimeter. Akan tetapi, energi foton diberikan oleh persamaan E = hc/λ. Di mana E adalah energi, dan λ adalah panjang gelombang. Sehingga Anda dapat memahami bahwa ketika panjang gelombang semakin kecil maka energi dari foton semakin besar.
Kita dapat mengurangi panjang gelombang untuk mendapatkan deskripsi yang akurat tentang posisinya, Foton harus berenergi tinggi. Sehingga mengenai elektron dengan keras dan membuatnya bergerak. Jika Kita mengenai elektron dengan foton energi rendah dan kemudian menembaknya sekali lagi, Kita bisa mendapatkan gambaran tentang kecepatan elektron, akan tetapi gambar dari elektron akan terlalu kabur untuk dapat mengukur posisinya dengan akurasi yang layak. Posisi dan momentum adalah variabel konjugasi. Anda tidak dapat memperoleh informasi tentang satu hal, tanpa kehilangan informasi tentang satu yang lain.
Sekarang mari Kita kembali ke persamaan sebelumnya, ΔxΔp ≤ ħ/2. Semoga sekarang lebih masuk akal. Segitiga ini Δ menyatakan ketidakpastian, x berarti posisi, dan p berarti momentum. Nilai ħ/2 adalah konstanta yang sangat-sangat kecil 0.5275x10⁻³⁴ Js. Jangan khawatir tentang nilai pastinya, yang pasti adalah lebih besar dari 0. Jadi persamaan ini memberi tahu Kita bahwa ketidakpastian posisi dan ketidakpastian momentum selalu lebih besar dari 0.
Pada dasarnya Kita harus memiliki ketidakpastian di suatu tempat. Seperti yang Kita saksikan pada percobaan Heisenberg. Ini tidak ada hubungannya dengan peralatan yang Dia gunakan. Kecuali jika Kita menemukan cara untuk memperpendek panjang gelombang tanpa meningkatkan energinya.
Sekarang bagi Anda yang membutuhkan deskripsi matematis untuk mengikuti intuisi, jangan khawatir. Ketika Einstein menyimpulkan bahwa cahaya berperilaku sebagai partikel, pria Prancis bernama De Broglie membuat sesuatu yang sangat keterlaluan, tidak didasarkan pada data apa pun, mengklaim bahwa semua partikel harus berperilaku seperti gelombang juga, dan Dia benar.
Panjang gelombang elektron hanyalah konstanta Planck dibagi dengan momentumnya λ = h/p. Oleh karena itu momentum gelombang dapat diwakili oleh panjang gelombang. Katakanlah Kita tahu momentum yang tepat dari sebuah elektron, Kita dapat menyatakannya sebagai gelombang berbentuk kurva sinus yang sangat panjang. Tetapi posisi elektron juga dijelaskan oleh gelombang ini.
Area di bawah kurva mewakili kemungkinan keberadaan elektron. Kita dapat melihat bahwa pada dasarnya Kita tidak tahu di mana lokasi dari elektron itu. Tetapi gelombang memiliki sifat keren. Anda menambahkannya bersama-sama. Beberapa gelombang itu akan berinterferensi untuk membuat gelombang baru. Katakanlah, Kita disajikan dengan gelombang ini, yang menggambarkan posisi dan momentum elektron.
Sekarang elektron jauh lebih terlokalisasi dan Kami memiliki gagasan yang jauh lebih baik tentang di mana lokasi dari elektron itu. Akan tetapi gelombang ini terdiri dari banyak panjang gelombang yang berbeda. Ingat bahwa panjang gelombang dan momentum secara praktis dapat dipertukarkan. Sehingga Kami tidak lagi hanya memiliki satu nilai momentum.
Jadi untuk mendapatkan informasi tentang posisi elektron, Kita telah kehilangan informasi tentang momentumnya. Posisi dan momentum hanyalah dua dari banyak variabel konjugat yang berbeda. Mentor dari Heisenberg yaitu Niels Bohr memberi hubungan antara variabel konjugat ini. Nama yang tepat untuk variabel konjugat adalah "komplementer".
Makna yang lebih dalam adalah bahwa ada beberapa pasang sifat komplementer yang tidak dapat diukur atau diamati secara bersamaan. Timbal-balik dibuat sesuai dengan hukum alam. Partikel yang membentuk alam semesta dan kehidupan Kita. Jadi lain kali Anda berpikir, Anda dapat memiliki kue dan memakannya juga, Anda mungkin tidak bisa. Ketika Anda memakan kue, anda tidak memiliki kue itu. Ketika Anda memiliki kue itu, Anda tidak bisa memakannya.
Pemateri: Jade
Judul Asli: The Heisenberg Uncertainty Principle Explained Intuitively
Sumber: https://www.youtube.com/@upandatom
Komentar
Posting Komentar