Saya dan bayangan saya: mekanika kuantum menantang konsep kepribadian

2024 Pengarang: Malcolm Clapton | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 04:00

Kamu kenapa? Bagaimana Anda tahu bahwa Anda adalah orang dengan karakter dan cara berpikir yang unik? Mekanika kuantum menyarankan kita untuk tidak terlalu percaya diri. Ada kemungkinan bahwa kita semua tidak berbeda seperti yang kita bayangkan.

Martin Guerr dan identitas yang dicuri

Tahukah Anda tentang Martin Guerre? Ini adalah seorang petani Prancis yang pernah menemukan dirinya dalam situasi yang aneh dan tidak menyenangkan. Martin tinggal di sebuah desa kecil. Ketika bocah itu berusia 24 tahun, orang tuanya sendiri menuduhnya mencuri. Herr terpaksa meninggalkan rumahnya, meninggalkan istri dan anaknya. Delapan tahun kemudian, pria itu kembali ke desa asalnya, bersatu kembali dengan keluarganya. Tiga tahun kemudian, keluarga itu memiliki tiga anak.

Semuanya tampak berjalan seperti biasa. Tetapi seorang tentara asing muncul di desa, yang menyatakan bahwa dia telah bertempur dengan Martin Gerr di tentara Spanyol dan bahwa dia telah kehilangan kakinya dalam pertempuran. Keluarga Martin mulai meragukan apakah kerabat mereka telah kembali ke rumah tiga tahun lalu. Setelah melalui percobaan yang panjang, ternyata identitas Guerra "diculik" oleh petualang Arnault du Tilh. Martin yang asli memang menjalani amputasi kaki dan diangkat ke sinecure di sebuah biara di Spanyol. Namun, persidangan "pencuri identitas" begitu terkenal sehingga Herr yang sebenarnya kembali ke desa asalnya. Nasib petualang Arnaud du Thiel disegel oleh hukuman mati yang singkat. Dan Martin sendiri menuduh istrinya membantu si penipu, tidak percaya bahwa seorang wanita mungkin tidak mengenali suami tercintanya.

Kisah ini menggairahkan pikiran para penulis dan sutradara. Berdasarkan motifnya, sebuah film dibuat, musikal dipentaskan dan bahkan serial TV diambil. Apalagi salah satu serial "The Simpsons" didedikasikan untuk acara ini. Popularitas seperti itu dapat dimengerti: insiden seperti itu menggairahkan kami, karena itu menyakitkan bagi kami - ide kami tentang identitas dan kepribadian.

Bagaimana kita bisa yakin siapa seseorang sebenarnya, bahkan yang paling disayangi? Apa arti identitas di dunia di mana tidak ada yang permanen?

Para filsuf pertama mencoba menjawab pertanyaan ini. Mereka berasumsi bahwa kita berbeda satu sama lain dalam jiwa, dan tubuh kita hanyalah boneka. Kedengarannya bagus, tetapi sains telah menolak solusi untuk masalah ini dan menyarankan untuk mencari akar identitas dalam tubuh fisik. Para ilmuwan bermimpi menemukan sesuatu pada tingkat mikroskopis yang akan membedakan satu orang dari orang lain.

Adalah baik bahwa sains itu akurat. Oleh karena itu, ketika kita mengatakan "sesuatu pada tingkat mikroskopis", kita, tentu saja, berarti blok bangunan terkecil dari tubuh kita - molekul dan atom.

Namun, jalan ini lebih licin daripada yang terlihat pada pandangan pertama. Bayangkan Martin Guerr, misalnya. Dekati dia secara mental. Wajah, kulit, pori-pori … mari kita lanjutkan. Mari kita sedekat mungkin, seolah-olah kita memiliki peralatan paling kuat di gudang senjata kita. Apa yang akan kita temukan? Elektron.

Partikel dasar dalam sebuah kotak

Herr terbuat dari molekul, molekul terbuat dari atom, atom terbuat dari partikel elementer. Yang terakhir dibuat "dari ketiadaan"; mereka adalah blok bangunan dasar dari dunia material.

Elektron adalah titik yang secara harfiah tidak menempati ruang sama sekali. Setiap elektron hanya ditentukan oleh massa, spin (momentum sudut) dan muatan. Ini semua yang perlu Anda ketahui untuk menggambarkan "kepribadian" elektron.

Apa artinya? Misalnya, fakta bahwa setiap elektron terlihat persis seperti yang lain, tanpa perbedaan sedikit pun. Mereka benar-benar identik. Tidak seperti Martin Guerr dan saudara kembarnya, elektron sangat mirip sehingga dapat saling dipertukarkan.

Fakta ini memiliki beberapa implikasi yang agak menarik. Mari kita bayangkan bahwa kita memiliki partikel elementer A, yang berbeda dari partikel elementer B. Selain itu, kita mendapatkan dua kotak - yang pertama dan yang kedua.

Kita juga tahu bahwa setiap partikel harus berada di salah satu kotak pada waktu tertentu. Karena kita ingat bahwa partikel A dan B berbeda satu sama lain, ternyata hanya ada empat opsi untuk pengembangan peristiwa:

• A terletak di kotak 1, B terletak di kotak 2;
• A dan B terletak bersama di dalam kotak 1;
• A dan B terletak bersama di dalam kotak 2;
• A terletak di kotak 2, B terletak di kotak 1.

Ternyata peluang menemukan dua partikel sekaligus dalam satu kotak adalah 1:4. Bagus, diurutkan.

Tetapi bagaimana jika partikel A dan B tidak berbeda? Berapa probabilitas menemukan dua partikel dalam kotak yang sama dalam kasus ini? Anehnya, pemikiran kita dengan pasti menentukan: jika dua partikel identik, maka hanya ada tiga opsi untuk pengembangan peristiwa. Lagi pula, tidak ada perbedaan antara kasus ketika A terletak di kotak 1, B terletak di kotak 2, dan kasus ketika B terletak di kotak 1, A terletak di kotak 2. Jadi probabilitasnya adalah 1: 3.

Ilmu eksperimental menegaskan bahwa mikrokosmos mematuhi probabilitas 1: 3. Artinya, jika Anda mengganti elektron A dengan elektron lain, Semesta tidak akan melihat perbedaannya. Dan Anda juga.

elektron licik

Frank Wilczek, fisikawan teoretis di Institut Teknologi Massachusetts dan peraih Hadiah Nobel, sampai pada kesimpulan yang sama seperti yang baru saja kita lakukan. Ilmuwan menganggap hasil ini tidak hanya menarik. Wilczek menyatakan bahwa fakta bahwa dua elektron benar-benar tidak dapat dibedakan adalah kesimpulan terdalam dan paling penting dari teori medan kuantum.

Tembakan kontrol adalah fenomena interferensi yang "mengkhianati" elektron dan menunjukkan kepada kita kehidupan rahasianya. Anda lihat, jika Anda duduk dan menatap elektron, ia berperilaku seperti partikel. Segera setelah Anda berpaling, itu menunjukkan sifat-sifat gelombang. Ketika dua gelombang tersebut tumpang tindih, mereka memperkuat atau melemahkan satu sama lain. Ingatlah bahwa yang kami maksud bukan fisik, tetapi konsep matematika dari gelombang. Mereka tidak mentransfer energi, tetapi probabilitas - mereka memengaruhi hasil statistik percobaan. Dalam kasus kami - untuk kesimpulan dari percobaan dengan dua kotak, di mana kami mendapat probabilitas 1: 3.

Menariknya, fenomena interferensi hanya terjadi ketika partikel-partikelnya benar-benar identik. Eksperimen telah menunjukkan bahwa elektron persis sama: terjadi interferensi, yang berarti bahwa partikel-partikel ini tidak dapat dibedakan.

Untuk apa semua ini? Wilczek mengatakan bahwa identitas elektron adalah apa yang membuat dunia kita menjadi mungkin. Tanpa ini, tidak akan ada chemistry. Materi tidak dapat direproduksi.

Jika ada perbedaan antara elektron, semuanya akan berubah menjadi kekacauan sekaligus. Sifat mereka yang tepat dan tidak ambigu adalah satu-satunya dasar bagi keberadaan dunia ini yang penuh dengan ketidakpastian dan kesalahan.

Bagus. Katakanlah satu elektron tidak dapat dibedakan dari yang lain. Tapi kita bisa meletakkan satu di kotak pertama, yang lain di kotak kedua dan berkata: "Elektron ini ada di sini, dan yang satunya di sana"?

“Tidak, kami tidak bisa,” kata Profesor Wilczek.

Segera setelah Anda memasukkan elektron ke dalam kotak dan memalingkan muka, mereka berhenti menjadi partikel dan mulai menunjukkan sifat gelombang. Ini berarti bahwa mereka akan diperpanjang tanpa batas. Meski terdengar aneh, ada kemungkinan menemukan elektron di mana-mana. Bukan dalam arti bahwa ia terletak di semua titik sekaligus, tetapi dalam kenyataan bahwa Anda memiliki peluang kecil untuk menemukannya di mana saja jika Anda tiba-tiba memutuskan untuk kembali dan mulai mencarinya.

Jelas bahwa agak sulit untuk membayangkan hal ini. Tetapi pertanyaan yang lebih menarik muncul.

Apakah elektron begitu rumit atau ruang di mana mereka berada? Lalu apa yang terjadi pada semua yang ada di sekitar kita saat kita berpaling?

Paragraf tersulit

Ternyata Anda masih dapat menemukan dua elektron. Satu-satunya masalah adalah Anda tidak dapat mengatakan: inilah gelombang elektron pertama, inilah gelombang elektron kedua, dan kita semua berada di ruang tiga dimensi. Itu tidak bekerja dalam mekanika kuantum.

Anda harus mengatakan bahwa ada gelombang terpisah dalam ruang tiga dimensi untuk elektron pertama dan ada gelombang kedua dalam ruang tiga dimensi untuk elektron kedua. Pada akhirnya, ternyata - jadilah kuat! adalah gelombang enam dimensi yang mengikat dua elektron bersama-sama. Kedengarannya mengerikan, tetapi kemudian kita mengerti: kedua elektron ini tidak lagi menggantung, tidak ada yang tahu di mana. Posisi mereka didefinisikan dengan jelas, atau lebih tepatnya, dihubungkan oleh gelombang enam dimensi ini.

Secara umum, jika sebelumnya kita berpikir bahwa ada ruang dan benda-benda di dalamnya, maka, dengan mempertimbangkan teori kuantum, kita harus sedikit mengubah representasi kita. Ruang di sini hanyalah cara untuk menggambarkan interkoneksi antar objek, seperti elektron. Oleh karena itu, kita tidak dapat menggambarkan struktur dunia sebagai sifat-sifat dari semua partikel yang secara bersama-sama menyusunnya. Semuanya sedikit lebih rumit: kita harus mempelajari hubungan antara partikel elementer.

Seperti yang Anda lihat, karena fakta bahwa elektron (dan partikel elementer lainnya) benar-benar identik satu sama lain, konsep identitas hancur menjadi debu. Ternyata membagi dunia menjadi komponen-komponennya adalah salah.

Wilczek mengatakan bahwa semua elektron adalah identik. Mereka adalah manifestasi dari satu bidang yang menembus semua ruang dan waktu. Fisikawan John Archibald Wheeler berpikir secara berbeda. Dia percaya bahwa pada awalnya ada satu elektron, dan yang lainnya hanyalah jejaknya, menembus ruang dan waktu. “Omong kosong apa! - Anda dapat berseru di tempat ini. "Para ilmuwan sedang memperbaiki elektron!"

Tapi ada satu tapi.

Bagaimana jika itu semua ilusi? Elektron ada di mana-mana dan tidak di mana-mana. Dia tidak memiliki bentuk materi. Apa yang harus dilakukan? Lalu apakah orang yang terdiri dari partikel elementer itu?

Bukan setitik harapan

Kami ingin percaya bahwa setiap hal lebih dari jumlah partikel penyusunnya. Bagaimana jika kita menghilangkan muatan elektron, massa dan putarannya dan mendapatkan sesuatu di sisanya, identitasnya, "kepribadiannya". Kami ingin percaya bahwa ada sesuatu yang membuat elektron menjadi elektron.

Bahkan jika statistik atau eksperimen tidak dapat mengungkapkan esensi partikel, kami ingin mempercayainya. Lagi pula, ada sesuatu yang membuat setiap orang unik.

Seandainya tidak ada perbedaan antara Martin Gerr dan kembarannya, tetapi salah satu dari mereka akan tersenyum dengan tenang, mengetahui bahwa dialah yang asli.

Saya sangat ingin mempercayainya. Tetapi mekanika kuantum benar-benar tidak berperasaan dan tidak akan membiarkan kita memikirkan segala macam omong kosong.

Jangan tertipu: jika elektron memiliki esensi individualnya sendiri, dunia akan berubah menjadi kekacauan.

OKE. Karena elektron dan partikel elementer lainnya tidak benar-benar ada, mengapa kita ada?

Teori satu: kita adalah kepingan salju

Salah satu idenya adalah bahwa ada banyak partikel elementer di dalam diri kita. Mereka membentuk sistem yang kompleks dalam diri kita masing-masing. Tampaknya fakta bahwa kita semua berbeda adalah konsekuensi dari bagaimana tubuh kita dibangun dari partikel-partikel elementer ini.

Teorinya aneh, tapi indah. Tak satu pun dari partikel elementer memiliki individualitasnya sendiri. Tetapi bersama-sama mereka membentuk struktur yang unik - seseorang. Jika Anda suka, kami seperti kepingan salju. Jelas bahwa semuanya adalah air, tetapi polanya masing-masing unik.

Esensi Anda adalah bagaimana partikel-partikel itu diatur di dalam diri Anda, bukan terbuat dari apa Anda sebenarnya. Sel-sel dalam tubuh kita terus berubah, yang berarti bahwa satu-satunya hal yang penting adalah struktur.

Teori dua: kita adalah model

Ada cara lain untuk menjawab pertanyaan itu. Filsuf Amerika Daniel Dennett menyarankan untuk mengganti konsep "benda" dengan istilah "model nyata". Menurut Dennett dan pengikutnya, sesuatu itu nyata jika deskripsi teoretisnya dapat diduplikasi lebih ringkas - singkatnya, menggunakan deskripsi sederhana. Untuk menjelaskan cara kerjanya, mari kita ambil seekor kucing sebagai contoh.

Jadi, kami punya kucing. Secara teknis, kita dapat membuatnya kembali di atas kertas (atau secara virtual) dengan menggambarkan posisi setiap partikel penyusunnya, dan dengan demikian membuat diagram kucing. Di sisi lain, kita dapat melakukan hal yang berbeda: katakan saja "kucing". Dalam kasus pertama, kita membutuhkan daya komputasi yang besar untuk tidak hanya membuat gambar kucing, tetapi juga, katakanlah, membuatnya bergerak, jika kita berbicara tentang model komputer. Yang kedua, kita hanya perlu mengambil napas dalam-dalam dan berkata: "Kucing itu berjalan di sekitar ruangan." Kucing adalah model nyata.

Mari kita ambil contoh lain. Bayangkan sebuah komposisi yang mencakup daun telinga kiri, gajah terbesar di Namibia, dan musik Miles Davis. Ini akan memakan banyak waktu untuk membuat objek ini secara komputasi. Tetapi deskripsi verbal dari monster fantastis ini akan membawa Anda jumlah yang sama. Tidak akan berhasil untuk mempersingkat, untuk mengatakan dalam dua kata juga, karena komposisi seperti itu tidak nyata, yang berarti tidak ada. Ini bukan model sebenarnya.

Ternyata kita hanyalah struktur sesaat yang muncul di bawah tatapan yang melihatnya. Fisikawan menambahkan bahan bakar ke api dan mengatakan bahwa mungkin pada akhirnya dunia akan menjadi tidak ada sama sekali. Untuk saat ini, tetap bagi kita untuk menunjuk satu sama lain dan dunia di sekitar kita, menggambarkan semuanya dengan kata-kata dan mendistribusikan nama. Semakin kompleks modelnya, semakin kita harus memampatkan deskripsinya, menjadikannya nyata. Ambil contoh, otak manusia, salah satu sistem paling kompleks di alam semesta. Coba jelaskan secara singkat.

Cobalah untuk menggambarkannya dalam satu kata. Apa yang terjadi?