10 Fisikawan Yahudi di Balik Ilmu Fisika Kuantum

Siapa pun yang tidak terguncang akal budinya oleh teori kuantum tidak memahaminya (Niels Bohr)

Dari 28 fisikawan yang meneliti ilmu fisika kuantum dan disebut dalam bab ini, 12 di antaranya berdarah Yahudi. Mereka mencakup Albert Einstein, Niels Bohr, Enrico Fermi, Murray Gell-Mann, Jerome I. Friedman, Leon M. Lederman, Martin L. Perl, Frederik Reines, Wolfgang Pauli, Steven Weinberg, Sheldon Glashow, David Bohm, dan Richard Feynman. Kecuali Enrico Fermi dan David Bohm, ke-10 fisikawan berdarah Yahudi lainnya adalah peraih atau ikut meraih Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika.

 

Richard Feynman

Ilmu Fisika Kuantum

Ilmu fisika kuantum, disebut juga mekanika kuantum, adalah sains tentang materi atau benda-benda yang begitu kecil sehingga sifat kuantum dari realitas punya suatu akibat. Kuantum berarti "jumlah dengan ciri tersendiri atau berlainan"; ia bisa diartikan secara longgar sebagai "porsi". Max Planck (1858-1917), seorang fisikawan Jerman dan peraih Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika 1918, dipandang pendiri teori kuantum modern. Dia menemukan pada tahun 1900 bahwa benda apa pun, seperti secarik kertas, yang Anda bagi-bagi menjadi makin kecil akhirnya tidak bisa dibagi lagi. Dengan kata lain, ada suatu batas minimum yang tidak bisa Anda lewati ketika Anda ingin membagi-bagi benda itu menjadi lebih kecil lagi. Batas minimum ini sekarang disebut unit Planck.

David Bohm

Atom dan Partikel Subatomik

Semua benda di sekitar kita - orang, hewan, tanaman, mobil, pesawat terbang, rumah, pohon, gelas, senduk, air, awan, gas - dibentuk oleh potongan-potongan sangat kecil dari materi. Lalu, apakah materi paling kecil itu?

Di masa awal penelitian tentang materi paling kecil, para ilmuwan mengatakan atomlah materi yang paling kecil, tidak bisa dibagi lagi menjadi lebih kecil. Istilah ilmu fisika modern untuk materi paling kecil ini adalah partikel atau zarah. Suatu partikel adalah suatu potongan sangat kecil dari materi yang menjadi suatu bagian dari atom. Ukuran sangat kecil ini bisa kita bayangkan melalui sebutir pasir atau debu - kecil sekali, bukan? Tapi partikel sebagai bagian dari atom lebih kecil dari butir pasir atau debu. 

Suatu cabang Ilmu Fisika yang memelajari partikel-partikel disebut Ilmu Fisika Partikel. Ilmu ini menemukan kemudian hari bahwa atom ternyata bukanlah potongan materi paling kecil dalam alam semesta. Ketika atom dibagi-bagi atau dibelah, ilmuwan menemukan bahwa ia terdiri dari partikel-partikel. Ada di dalamnya partikel bernama elektron dan inti atom; elektron mengitari inti atom. Sesudah diteliti lebih dalam, ternyata inti atom masih bisa dibagi menjadi lebih kecil: proton dan neutron. Ternyata proton dan neutron dibentuk oleh zarah-zarah yang lebih kecil, disebut kuark-kuark.

 

Bagian-bagian atau belahan-belahan yang lebih kecil dari atom tadi dipandang berada subatom, di bawah atom. Partikel-partikel yang sifatnya adalah di bawah atom lalu disebut partikel-partikel atau zarah-zarah subatomik.
 

Para fisikawan yang meneliti partikel-partikel percaya kuark, suatu partikel subatomik, bersifat mendasar. Artinya, zarah subatomik ini tidak bisa dibagi lagi menjadi lebih kecil.

Partikel Elementer atau Fundamental

Struktur materi: Materi dibentuk oleh partikel-partikel sangat kecil bernama atom-atom. Selanjutnya, atom dibentuk oleh inti sangat kecil yang dikitari suatu awan partikel bernama elektron. Inti atom terdiri dari proton dan neutron, masing-masing dibentuk oleh partikel-partikel lebih kecil yang disebut kuark. Kuark dipercaya bersifat fundamental, tidak bisa lagi dibelah menjadi partikel yang lebih kecil

Zarah-zarah subatomik yang oleh ilmuwan dipercaya tidak bisa dibelah lagi menjadi lebih kecil disebut partikel-partikel elementer atau partikel-partikel fundamental. Partikel-partikel fundamental menyediakan satuan-satuan dasar yang membentuk semua materi dan energi di alam semesta.

Materi = energi

Frasa "materi dan energi" menyiratkan suatu gagasan besar dari Albert Einstein. Suatu persamaan matematiknya yang anggun adalah: E=mc2. Melalui persamaan ini, dia meramalkan bahwa energi bisa diubah menjadi materi.

Fermion atau boson

Apakah kuark satu-satunya partikel fundamental yang tidak bisa dibelah lagi? Ternyata tidak. Di samping kuark, ada tiga partikel fundamental lain: lepton, boson yang menyalurkan forsa, dan boson Higgs. 

Penelitian lebih mendalam dari partikel-partikel elementer menunjukkan bahwa materi - seperti planet, orang, rumah, hewan, tanaman, dan atom - ternyata bisa dikelompokkan ke dalam salah satu dari dua kategori partikel subatomik: fermion atau boson. Yang menetapkan apakah berbagai jenis materi tergolong pada fermion atau boson adalah perilaku suatu partikel atau kelompok partikel di dalamnya. Beda antara kedua kategori ini tidak tampak pada skala besar, seperti pada rumah atau orang, tapi ia punya implikasi yang jauh dalam dunia atom dan zarah-zarah elementer. Partikel-partikel elementer dikelompokkan entah sebagai fermion atau boson. Fermion-fermion fundamental bergabung membentuk atom dan partikel-partikel lain yang lebih khas. Sementara itu, boson-boson fundamental menyalurkan keempat forsa fundamental alam semesta antara partikel-partikel dan memberi massa atau bobot pada partikel-partikel. Secara khusus, zarah-zarah yang menyalurkan keempat forsa fundamental berpengaruh pada materi dan lawannya, antimateri; zarah-zarah dengan peranan ini adalah boson-boson yang disebut penyalur forsa-forsa (force carriers).

Kedua istilah tadi berasal dari nama dua orang fisikawan tenar abad ke-20. Fermion dinamakan sesuai sebagian nama Enrico Fermi, fisikawan berdarah Yahudi yang sudah kita kenal dari suatu tulisan sebelumnya. Boson mengacu pada Bose, nama marga atau kedua seorang matematikawan India bernama Satyendra Bose.

Fermion-fermion fundamental yang membentuk materi tergolong pada dua kategori: lepton dan kuark. Setiap lepton dan kuark punya pasangan antipartikelnya; antipartikel ini punya massa yang sama dengan pasangannya - lepton dan kuark - tapi muatan listriknya berbeda.

Penggagas teori tentang kuark adalah Murray Gell-Man, seorang fisikawan AS. Dia membuat riset tentang interaksi zarah-zarah elementer. Melalui riset ini, dia mengajukan teorinya tentang kuark. Teori ini mengantarnya untuk meraih Hadiah Nobel dalam Ilmu Fisika pada tahun 1969.

Meskipun demikian, teori kuark Murray Gell-Mann belum dibuktikan melalui eksperimen ilmiah. Ini baru dilakukan tahun 1969 oleh tiga orang fisikawan: Jerome Friedman dan Henry Kendall dari Amerika Serikat serta Richard Taylor dari Kanada. Eksperimen mereka menunjukkan bahwa proton punya struktur internal. Eksperimen tersebut mengantar mereka untuk meraih Hadiah Nobel Ilmu Fisika tahun 1990.

Leon Lederman dari AS dan koleganya menemukan suatu generasi ketiga kuark pada tahun 1977. Partikel fundamental ini mereka namakan kuark bottom. 

Para fisikawan percaya masih ada lagi sejenis boson fundamental lain yang mereka namakan boson Higgs. Boson Higgs memberi massa pada materi dan antimateri. Tapi mereka sejauh ini belum menemukan boson Higgs. 

Kata "Higgs" mengacu pada nama keluarga seorang fisikawan asal Inggris: Peter Higgs. Dialah yang mengajukan teori tentang adanya boson itu pada tahun 1964, kemudian boson Higgs dijadikan suatu istilah ilmu fisika kuantum sebagai suatu tanda penghormatan baginya.

Tahun 1983, suatu partikel penyalur forsa nuklir lemah ditemukan oleh Carlo Rubbia, seorang fisikawan asal Italia, dan koleganya. Partikel ini dinamakan boson W dan Z. Rubbia dan Simon Van der Meer, seorang fisikawan dari Belanda, meraih bersama-sama Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika tahun 1984 karena karya mereka tentang penemuan boson W dan Z.

Neutrino, muon, dan tau

Penelitian-penelitian makin jauh menemukan lagi bahwa lepton masih ada berbagai jenisnya. Jenis-jenis ini diberi nama-nama khas dan generasinya.

Bagaimanakah lepton generasi pertama dibentuk? Melalui rerasan (decay) atomik. Ketika mereras, atom-atom secara radioaktif terkadang memancarkan suatu elektron dalam suatu proses yang disebut rerasan beta.

Rerasan beta dikaji dan para ilmuwan menemukan suatu partikel fundamental baru yang mereka namakan neutrino elektron. Ia ternyata suatu jenis lepton tanpa muatan listrik. Jenis neutrino ini adalah juga generasi pertama lepton. Atom melepaskan neutrino bersama elektron ketika melepaskan rerasan beta.

Para fisikawan lalu menemukan lagi suatu partikel yang mirip elektron dan proton. Tapi ia lebih berat dari elektron dan lebih ringan dari suatu proton. Partikel ini disebut muon, generasi kedua lepton yang bermuatan listrik. 

Penemu muon pada tahun 1947 adalah Carl Anderson dan Seth Neddermeyer, dua orang fisikawan. Ini indikasi pertama suatu jenis lepton yang baru. 

Penemuan muon mengantar para fisikawan pada penemuan sejenis lepton yang baru yang disebut neutrino muon pada tahun 1962. Ternyata, muon punya mitra yang secara listrik netral terhadapnya. Itulah neutrino muon. Jenis neutrino ini punya massa yang sangat kecil atau tanpa massa. Muon neutrino dilepaskan ketika suatu muon mereras. Muon dan neutrinonya dipandang generasi kedua lepton.

Dua orang fisikawan AS yang lain, Martin Perl dan Frederick Reines, bersama koleganya menemukan tau, suatu lepton generasi ketiga yang bermuatan listrik. Seperti neutrino muon, tau punya suatu mitra netral secara listrik bernama neutrino tau. Neutrino tau punya massa yang sangat kecil. Karena penemuannya, Perl dan Reines kemudian meraih Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika tahun 1995.

Fermion, asas ekslusi, dan neutrino elektron

Wolfang Pauli, seorang fisikawan AS berdarah Yahudi kelahiran Austria, berjasa dalam merumuskan suatu aturan ilmu fisika. Ilmu ini lalu menolong merumuskan fermion-fermion.

Dia juga menunjukkan bahwa setiap elektron unik. Unik dalam arti tidak satupun dari dua elektron bisa punya sifat dan lokasi yang sama.

Wolfgang Pauli terkenal juga karena suatu gagasan besarnya dalam ilmu fisika kuantum. Itulah asas ekslusi. Asas ini menjelaskan mengapa semua elektron dalam atom-atom punya jumlah energi yang agak berbeda. Asas ini belum dikukuhkan secara matematik.

Pembuktiannya kemudian dilakukan oleh Enrico Fermi dan Paul Dirac, seorang fisikawan Inggris. Mereka berdua mengembangkan persamaan matematik yang memerikan perilaku elektron. Persamaan mereka menyediakan bukti matematik dari asas ekslusi. Karena berjasa dalam menemukan asas ekslusi, Wolfgang Pauli meraih Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika tahun 1945.

Para fisikawan lalu menyebut partikel-partikel yang mematuhi asas ekslusi sebagai fermion-fermion. Contoh-contoh fermion mencakup proton, neutron, dan kuark.

Awal abad ke-20, para ilmuwan memelajari rerasan beta. Mereka memerhatikan bahwa jumlah massa dan energi sebelum rerasan itu lebih besar dari jumlah massa dan energi yang ada sesudah rerasan itu. Untuk menghitung energi yang hilang itu, Wolfgang Pauli mengusulkan tahun 1928 bahwa ada suatu partikel baru.

Hipotetisnya terbukti betul. Partikel itu sekarang dikenal dengan sebutan neutrino listrik.Ia tanpa muatan listrik dan tanpa muatan warna.

Hampir 30 tahun sesudah Pauli pertama kali mengusulkan adanya partikel tadi, dua orang fisikawan AS menemukan neutrino itu pertama kali tahun 1956. Mereka adalah Frederick Reines dan Clyde Cowen. Reines berbagi Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika tahun 1995 dengan seorang fisikawan lain untuk eksperimennya. 

Partikel yang tidak mematuhi asas ekslusi

Foton atau partikel cahaya tergolong pada beberapa partikel yang tidak mematuhi asas eksklusi. Dua foton atau lebih bisa punya ciri yang persis sama.

Ciri tadi dinyatakan Albert Einstein dan Satyendra Bose. Mereka berdua mengembangkan seperangkat persamaan matematik yang memerikan perilaku partikel yang tidak mematuhi asas ekslusi.

Zarah antimateri

Dalam alam semesta, ada materi dan lawannya, antimateri. Akan tetapi, materi masa kini lebih banyak dari antimateri. Mengapa ada kepincangan ini, para ilmuwan belum menemukan jawaban yang tuntas. Ada materi dan antimateri berarti ada partikel dan antipartikel. 

Paul Dirac meramalkan pada tahun 1928 bahwa ada antipartikel, yang bergabung membentuk antimateri. Antipartikel punya massa yang sama dengan pasangan partikel normalnya, tapi punya beberapa jumlah yang berlawanan, seperti muatan listrik dan muatan warna.

Semua fermion punya antipartikel-antipartikel. Partikel anti dari suatu elektron disebut positron dan partikel anti dari proton disebut antiproton. Antiproton terdiri dari antikuark.

Penemu positron adalah Carl Anderson. Dia mengukuhkan teori Paul Dirac tentang pasangan antipartikel dan antimateri, yaitu partikel dan materi. Karena penemuannya, Anderson berbagi Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika tahun 1936.

Penyatuan dua forsa dan model baku

Berbeda dengan fisikawan-fisikawan tadi, Steven Weinberg dan Sheldon Glashow dari AS serta Abdus Salam dari Pakistan berhasil menyatukan forsa elektromagnetik dan nuklir lemah pada tahun 1967. Karena hasil risetnya, ketiga fisikawan ini berbagi Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika tahun 1979.

Mereka bertiga pun terkenal dalam ilmu fisika modern karena teori mereka yang dikenal sebagai model baku (standard model) ilmu fisika tentang zarah-zarah. Teori ini adalah hasil pengembangannya secara matematik tentang hakekat dan perilaku partikel-partikel elementer. Teori mereka sangat memajukan pemahaman tentang partikel-partikel fundamental dan forsa-forsa di alam semesta.

Realitas Kuantum yang Aneh

Niels Bohr, salah seorang ilmuwan kunci di balik ilmu fisika kuantum modern, mengatakan, "Siapa pun yang tidak terguncang akal budinya oleh teori kuantum tidak memahaminya." Pernyataannya menyiratkan realitas aneh dunia kuantum, realitas yang sering menantang logika sehari-hari kita.

Bagaimanakah kita memahami keanehan dunia kuantum? Bisa melalui tiga eksperimen yang disebut eksperimen melalui celah ganda, eksperimen dengan bola lampu listrik, dan eksperimen dengan kucing Schroedinger.

Eksperimen celah ganda

Ini yang paling mudah dari ketiga-tiganya. Percobaan ini melibatkan penyinaran seberkas cahaya melalui dua celah yang sama ukurannya dan sejajar. Di belakang kedua celah itu terbentang layar. Kemudian, suatu foton tunggal atau partikel cahaya ditembak melalui salah satu celah. Anehnya, foton tunggal itu menyela dirinya sendiri pada layar, seakan-akan ia bergerak melewati kedua celah itu secara serentak. 

Untuk memahami secara mendasar eksperimen ini, ada visualisasinya ditambah suara dalam bahasa Inggris di Internet. Ketiklah http://www.youtube.com/, lalu ketiklah pada kotak dialog untuk video dr quantum - double slit experiment. Anda akan melihat videonya, berisi gambar seorang lelaki berjubah kuning dan biru mirip Superman, separuh kepalanya berambut uban dan berkaca mata tebal. Dia secara menawan menjelaskan dalam bahasa Inggris yang sederhana keanehan dunia kuantum melalui eksperimen celah ganda.

Eksperimen dengan bola lampu listrik

Bayangkan kawat pijar sebuah bola lampu listrik yang memancarkan suatu foton. Pancaran foton tampaknya mengikuti suatu arah yang acak. Bagaimana bisa ada peluang untuk menemukan foton itu pada suatu titik tertentu? Akan tampak sejenis gelombang. Gelombang ini mirip suatu riak yang ditimbulkan sebuah batu kerikil yang dijatuhkan ke dalam suatu kolam air; mirip riak ini, pancaran foton tadi akan menjalar ke luar dari kawat pijar itu. 

Keanehan kuantum terjadi ketika Anda membuat pengamatan. Begitu Anda melihat ke arah foton-foton, fungsi gelombang-gelombangnya ambruk menjadi suatu titik tunggal. Titik tunggal itulah realitas sesungguhnya dari foton-foton itu!

Eksperimen dengan kucing Schroedinger

Erwin Schrödinger

Erwin Schroedinger (1887-1961) adalah seorang fisikawan Austria. Dia terkenal dalam ilmu fisika modern karena suatu eksperimen pikiran (thought experiment) yang disebut eksperimen dengan kucing Schroedinger. Eksperimen ini menunjukkan sekali lagi keanehan dunia kuantum yang menantang logika sehari-hari kita. Dia ikut meraih Hadiah Nobel untuk Ilmu Fisika pada tahun 1933.

Percobaan ilmiah ini berasal dari teorinya. Dalam percobaan ini, seekor kucing piaraan dimasukkan ke dalam sebuah kotak yang berisi sebotol racun sianida. Kotak ini berisi juga perlengkapan lain yang memampukan suatu detektor mengamati suatu elektron yang terpisah. Selain itu, detektor ini bisa menetapkan apakah elektron itu spin up (berpusing-pusing ke atas) atau spin down (berpusing-pusing ke bawah). (Elektron tersebut bisa punya salah satu ciri ini, ciri yang tampaknya "dipilih" secara acak.) Kalau elektron itu spin up, botol sianida itu terbuka dan kucing memperolehnya. Sepuluh menit kemudian, kotak itu dibuka untuk melihat apakah kucing itu mati karena racun sianida atau hidup. Pertanyaannya ialah: kucing berada dalam keadaan mana antara detektor yang tengah aktif dan Anda yang tengah membuka kotak itu? 

Mekanika kuantum menunjukkan bahwa sesudah suatu waktu kucing itu mati dan hidup sekaligus. Tapi begitu kita melihat ke dalam kotak itu, kita melihat bahwa kucing itu entah hidup atau entah mati.

Eksperimen pikiran Schroedinger bertujuan untuk membahas keanehan superposisi kuantum. Ini suatu keadaan yang di dalamnya suatu benda kuantum seperti sebuah atom berada dalam lebih dari satu keadaan pada suatu waktu. Atom ini, misalnya, bisa berada dalam banyak tempat sekaligus. Interferens atau interaksi antara keadaan-keadaan individual dalam superposisi membentuk keanehan kuantum. Dekoherens, kebalikan interferens, mencegah interaksi seperti itu dan, karena itu, menghancurkan perilaku kuantum.

 

Kucing Schroedinger: mati atau hidup?

Sepertinya, belum ada yang melakukan eksperimen ini. Tapi ia memang menunjukkan suatu paradoks (seseorang, sesuatu atau keadaan yang punya dua ciri yang berlawanan dan karena itu tampak aneh) yang muncul dalam beberapa interpretasi tentang dunia kuantum.

Enam Penafsiran tentang Keanehan Kuantum

Anda sebenarnya tidak perlu berpikir tentang keanehan dunia kuantum yang ditunjukkan ketiga eksperimen tadi. Tapi kalau Anda penasaran untuk memikirkannya, Anda harus percaya pada salah satu dari beberapa penafsiran berikut:

• Kesadaranmu memengaruhi perilaku zarah-zarah subatomik.
• Kalau penafsiran pertama Anda tolak, ada penafsiran lain: partikel-partikel bergerak ke belakang dan ke depan dalam waktu dan tampak dalam semua tempat yang mungkin ada secara serentak.
• Tidak sepakat dengan kedua penafsiran tadi? Ada penafsiran ketiga: alam semesta terpecah-belah dalam sepersekian dari sepersekian dari sepersekian dari sepersekian dari sepersekian dari sepersekian dari satu detik - ini disebut waktu Planck - menjadi miliaran alam semesta paralel.
• Masih ada penafsiran lain lagi kalau Anda tidak setuju dengan ketiga penafsiran tadi: alam semesta saling terkait dengan pengirim informasi yang lebih cepat dari cahaya.

Semua penafsiran yang berbeda-beda tentang ilmu fisika kuantum tadi saling bersaing. Yang dicari adalah arti atau makna semua gejala kuantum tadi. Meskipun berbeda penafsirannya, semuanya sama dalam menjelaskan semua fakta dan menjelaskan hasil setiap eksperimen secara tepat.

Di antara sekian penafsiran, kita akan menyoroti lebih jauh enam penafsiran yang berbeda. Pertama, penafsiran Kopenhagen; kedua, penafsiran tentang banyak dunia; ketiga, penafsiran tentang gelombang pemandu, variabel tersembunyi, dan ketertiban yang melibatkan; keempat, penafsiran tentang sejarah yang berganti-ganti; kelima, penafsiran tentang pembalikan waktu; dan, keenam, penafsiran transaksional.

Penafsiran Kopenhagen

Tokoh berpengaruh di balik penafsiran ini adalah Niels Bohr dari Universitas Kopenhagen di Denmark. Penafsiran ini tiba pada suatu kesimpulan: kesadaran dan ilmu fisika tentang partikel saling bertautan.

Penafsiran tentang banyak dunia

Penafsiran ini menghasilkan suatu konsep yang disebut dekoherens. Menurut konsep ini, berbagai alam semesta bisa bercabang-cabang ke luar secara cepat sehingga ada sedikit sekali hubungan antara cabang-cabang itu dalam suatu pecahan yang sangat kecil dari satu detik.

Penafsiran tentang banyak dunia termasuk salah satu yang paling populer tentang keanehan dunia kuantum. Ini berarti miliaran dari diri Anda terbelah-belah setiap sepersekian detik menjadi banyak alam semesta yang terpisah. Ini berarti juga setiap jenis materi apa pun ada dalam salah satu alam semesta ini. Timbullah suatu konsep yang sulit dicerna: suatu belahan Anda yang berusia 500 tahun ada dalam alam semesta yang lain sementara belahan lain mati sejak lahir dalam alam semesta lain lagi.

Penggagas interpretasi tentang banyak dunia adalah Max Tegmark dari Universitas Princeton, Amerika Serikat. Pada tahun 1997, dia mengajukan suatu eksperimen untuk membuktikan bahwa interpretasinya betul. Percobaan ini melibatkan suatu senapan yang berisi peluru, diarahkan pada kepalamu, dan pemicunya ditarik. Anda tewas seketika, bukan? Tapi, Tegmark akan bertanya balik: dalam alam semesta yang manakah Anda tewas? Lalu dia akan mengatakan Anda bisa tewas dan hidup sekaligus: tewas dalam satu alam semesta tapi hidup dalam alam semesta yang lain! Anda tentu akan hidup dalam alam semesta tempat senapan, untuk alasan apapun, gagal dipicu. Kalau tembakan senapan gagal setiap kali, Anda boleh menarik napas lega dan percaya penafsiran tentang banyak dunia benar. Jadi, dalam satu alam semesta, keluargamu akan meratap pada pemakamanmu tapi dalam alam semesta yang lain, mereka barangkali menggeleng-gelengkan kepala sambil menggerutu karena eksperimen dengan senapan yang berisi peluru gagal ketika pemicunya ditarik.

Penafsiran tentang gelombang pemandu, variabel tersembunyi, dan ketertiban yang melibatkan

Penafsiran ini berasal dari David Bohm (1917-1992), seorang fisikawan berotak sangat cemerlang. Teorinya tentang banyak dunia anggun tapi rumit.

Teori Bohm mengikuti beberapa wawasan asli Louis de Broglie (1892-1987). Fisikawan inilah yang pertama kali meneliti pada tahun 1924 sifat-sifat mirip gelombang dari perilaku zarah-zarah. De Broglie mengakui fungsigelombang (wavefunction) penafsiran Kopenhagen; fungsigelombang ini normal. Tapi dia menyatakan ada suatu gelombang kedua, jenis gelombang yang dia temukan. Menurut Bohm, gelombang kedua menetapkan suatu posisi yang tepat bagi suatu partikel pada waktu khusus apapun. Menurut teorinya, ada beberapa variabel tersembunyi yang menetapkan posisi yang tepat dari foton.

Selanjutnya, teori Bohm tentang gelombang kedua memang lebih cepat dari cahaya. Semakin jauh rambatannya, ia bukannya melemah melainkan menembus seluruh alam semesta secara cepat. Gelombang cahaya ini sekaligus berperan sebagai suatu penuntun bagi gerakan foton. Itulah sebabnya gelombang kedua Bohm disebut suatu "gelombang pemandu".

Teori David Bohm menjelaskan secara sempurna paradoks-paradoks ilmu fisika kuantum. Tapi teori ini memperkenalkan suatu gelombang yang lebih cepat dari cahaya. Konsep ilmiah ini memperkenalkan juga beberapa mekanisme yang tersembunyi untuk menetapkan arah tujuan gelombang itu, yaitu, untuk menciptakan suatu "ketertiban yang melibatkan (implicate order)". Gagasan Bohm tentang gelombang yang melebihi kecepatan cahaya mengganggu pikiran banyak fisikawan yang berpegang pada teori relativitas Einstein bahwa unsur paling cepat dalam alam semesta adalah cahaya.

Penafsiran tentang sejarah yang berganti-ganti

Meski sangat berbeda, penafsiran ini mirip penafsiran tentang banyak dunia. Penafsiran tentang sejarah yang berganti-ganti bersikukuh bahwa hanya hasil terakhir itulah dunia sesungguhnya; realitas-realitas lain yang di dalamnya kita ada sebenarnya tidak ada. Ini menyiratkan bahwa realitas-realitas itu "ambruk".

Penafsiran tentang pembalikan waktu

Penafsiran ini memberi penjelasan rasional tentang hasil percobaan melalui celah ganda. Mengapa satu partikel yang ditembakkan melalui satu celah saja bisa muncul pada dua tempat di layar monitor?

Penafsiran yang menjawab pertanyaan tadi berasal dari Richard Feynman (1918-1988). Dia seorang jenius yang mengembangkan suatu pendekatan baru terhadap mekanika kuantum. Prestasi puncak yang diresmikannya adalah suatu cabang ilmu fisika kuantum bernama Elektrodinamika Kuantum, teori ilmiah paling cermat yang pernah digagaskan. Dia juga mengembangkan Diagram Feynman, yang menandakan interaksi dua partikel sebagai pertukaran suatu zarah ketiga. Diagram ini menunjukkan waktu pada satu sumbu dan ruang pada sumbu lain; interaksi kedua partikel tadi bisa dipandang sebagai terjadi baik ke arah depan maupun ke arah belakang dalam waktu.

Suatu contoh yang memakai sebuah elektron bisa menjelaskan Diagram Feynman. Dalam perjalannya dari titik A ke titik B, sebuah elektron bisa bertabrakan dengan sebuah foton. Dalam diagramnya, tabrakan ini bisa digambarkan sebagai mengirimkan elektron itu ke arah belakang tidak hanya dalam ruang tapi juga dalam waktu. Kemudian, elektron itu bertabrakan dengan foton yang lain, yang menggerakkannya ke arah depan sekali lagi dalam waktu, tapi mengikuti suatu arah yang berbeda dalam ruang. Dengan cara ini, elektron itu bisa ada dalam dua tempat sekaligus.

Tidak diragukan lagi bahwa suatu diagram Feynman menawarkan cara yang paling gampang untuk meramalkan hasil suatu percobaan subatomik. Banyak fisikawan sudah melihat kehebatan alat ini dan mengambil langkah berikut: mereka mengajukan argumen bahwa perjalanan menembus waktu (time travel) ke arah belakang - ke masa lampau - adalah apa yang sesungguhnya terjadi dalam realitas. Sulit bagi orang awam dalam ilmu fisika modern tentang kuantum untuk memahami mengapa suatu foton mental ke sana kemari begitu rupa sehingga tampak muncul pada dua tempat sekaligus.

Penafsiran transaksional

Penafsiran ini dikemukakan John Cramer dengan mengandalkan simetri-waktu yang mendasar dari alam semesta. Dia berargumen bahwa zarah-zarah melakukan semacam "jabat tangan" sementara saling berinteraksi. Yang satu menimbulkan rambatan suatu gelombang ke arah depan dalam waktu, dan yang lain menimbulkan rambatan gelombang yang lain ke arah belakang dalam waktu.