APA JADAH FIZIK KUANTUM NI? BAHAGIAN 3

(Tautan ke Bahagian 4)
http://hasnulsaidon.blogspot.com/2012/03/apa-jadah-fixik-kuantum-ni-bahagian-4.html?m=0

Dalam keadaan pening, muncul pula Werner Heisenberg untuk mengocak kepeningan. Dia membina teori yang dipanggil 'Uncertainty Principle' atau Prinsip Ketidak-pastian. Maksudnya lebih kurang begini:

Kita boleh mengetahui dengan tepat posisi atau momentum sesuatu partikel pada sesuatu masa. Kita tidak boleh mengetahui kedua-duanya (posisi dan momentum) serentak. Jika kita dapat mengenal-pasti posisi sesuatu partikel, kita tidak akan tahu momentumnya. Jika kita dapat mengenal-pasti momentum, kita tidak akan tahu posisinya.

Ada dua interpretasi di sini. 

Pertama, kita bergantung pada interpretasi bahawa elektron bertawaf keliling nuklues persis bulan bertawaf keliling bumi (model Bohr). Dalam interpretasi ini, kita boleh kenal-pasti posisi elektron dalam orbitnya. 

Interpretasi kedua, elektron bergetar sekitar nuklues dengan kadar yang laju. Dalam keadaan ini, kita tak dapat pastikan posisinya. Kita hanya boleh mengenal-pasti momentum atau kelajuannya saja.

Interpretasi ini boleh ditamsilkan seperti melihat gumpalan awan meliputi nuklues, bukan lagi satu partikel tunggal yang mengelilingi nukleus(seperti model Bohr). 

Prinsip Ketidak-pastian Heinsenberg menghuraikan 'gumpalan awan' tadi sebagai situasi serba berkemungkinan(atau ketidak-pastian). Ini kerana, dalam masa yang tertentu, ada kemungkinan kita boleh mencari posisi elektron yang tepat.

Keadaan serba-kemungkinan antara posisi dan momentum ini merujuk pada Prinsip Ketidak-pastian.

Bila kita kenal-pasti posisi, jadi partikel/benda. Bila kita kenal-pasti momentum, jadi gelombang. Tak boleh kedua-duanya serentak (kalau ikut hukum Heinsenberg la).

Tak faham? Tak pa. Untuk menerangkan dua interpretasi ini, kita guna tamsilan yang berpijak pada pandangan mata kasar.

Bayangkan bilah-bilah besi kipas angin.

Interpretasi pertama. Bila kipas angin tidak bergerak, kita boleh melihat bilah-bilahnya yang terpisah-pisah (ingat kuanta, bertahap-tahap dalam paket tenaga). Ada ruang kosong antaranya. Kita boleh sukat dan kenal-pasti posisinya bila ia tidak bergerak.

Interpretasi kedua. Bila kipas tu bergerak dalam kelajuan yang paling tinggi, bilah-bilah yang terpisah-pisah tadi (ada ruang kosong antaranya) kelihatan seperti satu kepingan besi bulat yang pejal. Dalam situasi ini, kita tak nampak (atau kenal-pasti dengan tepat), kedudukan setiap bilah besi yang terpisah-pisah tadi (jangan la pulak ditusuk masuk jari dalamnya.) Yang kita nampak adalah kepingan besi bulat yang pejal. Namun, kita boleh sukat dan kenal-pasti kelajuannya (1,2,3 contohnya).

Perangai elektron pun gitu juga la. Jika pergerakannya dihentikan, kita dapat lihat ruang kosong antara elektron dengan nuklues. Maksudnya, jika kita nak sukat dan kenal-pasti posisinya, kita tidak boleh sukat kelajuan atau momentumnya. 

Ruang kosong macam mana? Saya pernah baca satu buku yang menerangkan jarak ruang kosong antara elektron dengan nukleus ini seperti meletak sebutir garam halus di tengah padang dalam stadium yang bulat. Diameter luar stadium itu adalah orbit elektron. Itu ruang kosong yang tersangat luas! 

Kalau ikut interpretasi ini, bermaknanya:
Atom secara asas atau majoritinyanya adalah ruang kosong. Benda berjasad adalah secara majoritinya ruang kosong. Alam benda yang kita kata realiti ni secara majoritinya adalah ruang kosong. Kita yang berjasad ni secara asasnya adalah ruang kosong.

Pening lagi.

Abih, macam mana yang kita boleh rasa dan pegang benda-benda pejal tu? 
  
Untuk jawab, kena guna interpretasi lagi satu. 
Atom adalah gumpalan awan elektron yang bergetar sangat laju disekeliling nuklues. Bila elektron bergerak atau bergetar dengan kadar kelajuan yang tinggi, jadilah ia seperti bilah-bilah kipas angin tadi - sekeping besi bulat yang pejal. Elektron yang bergetar laju (dalam kadar yang tertentu) ini menghasilkan ilusi atau persepsi objek atau benda berjasad yang pejal.  

Sebab tu masa sekolah dulu, kita kata atom tu macam bola billiard, atau setidaknya, macam bola ping-pong. Ada cengkerang keras di luarnya. Itulah yang kita baca sebagai 'pengalaman fizikal aku', termasuklah yang kita baca sebagai 'jasad aku'. 

Pengalaman fizikal kita adalah fenomena hasil dari interpretasi kita terhadap gelombang tenaga. 

Bayangkan semula bilah-bilah kipas angin tadi. Jika ia bergerak dengan kadar kelajuan (momentum) yang jauh lebih tinggi (diterujakan), bilah-bilah kipas ini langsung hilang dari pandangan, ghaib. Samalah seperti kita melihat bilah-bilah kipas pesawat firefly yang terus ghaib dari pandangan bila ia berputar sangat laju. Masuk alam ghaib ke? Sudah tentu tidak. Apa yang berlaku hanyalah interpretasi kita terhadap fenomena gelombang tenaga. Ada yang nampak, ada yang tak nampak. Ada yang boleh dicerap (oleh pancaindera untuk diproses oleh otak), ada yang tak boleh dicerap.  

(bersambung)

Baca juga
http://hasnulsaidon.blogspot.com/2011/09/happy-inter-dependence-and-birth.html