Oleh: Anwar Rosyid Soediro*
Petunjuk Teori Kuantum
Referensi, Konsep Dasar Fisika Kuantum
Berdasarkan Dirac dan Feynman, diharap dapat membantu memahami tulisan tentang TUHAN MAHA-HADIR yang merujuk pada konsep dasar fisika kuantum sebagai berikut: 1. Superposisi: Prinsip ini menyatakan bahwa partikel dapat berada dalam beberapa keadaan secara bersamaan hingga terukur. Secara matematis, jika suatu sistem dapat berada dalam keadaan ∣𝜓1⟩∣ψ1⟩ atau ∣𝜓2⟩∣ψ2⟩, sistem tersebut juga dapat berada dalam kombinasi linear apa pun 𝛼∣𝜓1⟩+𝛽∣𝜓2⟩α∣ψ1⟩+β∣ψ2⟩, di mana 𝛼α dan𝛽β adalah bilangan kompleks.
2. Keterikatan (entanglement): Keterikatan adalah fenomena di mana partikel menjadi terhubung, dan keadaan salah satu partikel tidak dapat dijelaskan secara independen dari keadaan partikel lainnya. Keadaan terjerat dapat direpresentasikan sebagai ∣Ψ⟩=12(∣0⁻∣10⁻∣) ∣Ψ⟩=21(∣0⁻∣10⁻∣), yang menunjukkan bahwa partikel-partikel tersebut berbagi satu keadaan kuantum.
3. Non-lokalitas: Konsep ini, yang berkaitan erat dengan keterjeratan, menunjukkan bahwa partikel dapat saling memengaruhi secara instan dalam jarak yang jauh. Fenomena ini menantang intuisi klasik tentang ruang dan waktu dan secara eksperimental didukung oleh pelanggaran pertidaksamaan Bell.
4. Dualitas Gelombang-Partikel: Materi, seperti elektron, dapat menunjukkan sifat gelombang dan partikel secara bersamaan. Eksperimen celah ganda dan Davisson-Germer menunjukkan bahwa partikel dapat mengalami interferensi, sebuah karakteristik gelombang.
5. Kuantisasi Energi: Energi dan kuantitas fisik lainnya tidak dapat memiliki nilai kontinue, melainkan hanya nilai-nilai diskrit atau terkuantisasi. Ini menjelaskan spektrum garis dari atom, yang merupakan emisi energi pada panjang gelombang tertentu.
6. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Tidak mungkin untuk mengukur posisi dan momentum suatu objek secara bersamaan dengan presisi yang sempurna. Semakin akurat pengukuran salah satu besaran, semakin tidak akurat pengukuran besaran lainnya.
7. Fungsi Gelombang (Persamaan Schrödinger): Model ini menggunakan fungsi gelombang (ψ) untuk menggambarkan keadaan kuantum suatu sistem, di mana nilai kuadrat dari fungsi gelombang (ψ²) mewakili probabilitas menemukan partikel di lokasi tertentu
Dan beberapa konsep dan prinsip kunci biologi kuantum adalah sebagai berikut: (a). Koherensi Kuantum: Dalam sistem biologis, koherensi kuantum mengacu pada pemeliharaan keadaan kuantum dari waktu ke waktu. Koherensi ini krusial dalam proses seperti fotosintesis, di mana superposisi kuantum memungkinkan transfer energi yang efisien dalam kompleks pemanen cahaya tanaman.
(b). Penerowongan Kuantum: Prinsip ini menggambarkan fenomena ketika partikel melewati penghalang energi yang mustahil dalam fisika klasik. Dalam biologi, terowongan kuantum (quantum tunnelling) sangat penting dalam proses seperti katalisis enzim dan mutasi DNA, di mana partikel seperti elektron atau proton bergerak melalui penghalang untuk memfasilitasi reaksi biokimia.
(c). Keterikatan dalam Sistem Biologis: Keterikatan kuantum, di mana partikel menjadi saling terhubung dan keadaan satu partikel secara instan memengaruhi keadaan partikel lainnya, telah diusulkan untuk berperan dalam proses seperti magnetoresepsi pada burung, yang memungkinkan mereka bernavigasi menggunakan medan magnet Bumi.
(d). Superposisi Kuantum: Sebagaimana partikel dapat berada dalam beberapa keadaan secara bersamaan dalam mekanika kuantum, molekul biologis tertentu dapat memanfaatkan superposisi untuk mengoptimalkan fungsi seperti efisiensi penyerapan cahaya dalam sel fotoreseptor.
(e). Sistem Kuantum Terbuka: Sistem biologis pada dasarnya terbuka, terus berinteraksi dengan lingkungannya. Interaksi ini menghadirkan tantangan dalam menjaga koherensi kuantum, tetapi juga memungkinkan perilaku kompleks dan dinamis yang diperlukan bagi kehidupan.
Integrasi mekanika kuantum dengan biologi ini menawarkan perspektif revolusioner tentang proses-proses fundamental kehidupan, menjembatani kesenjangan antara fisika dan biologi, serta membuka jalan baru bagi eksplorasi ilmiah. (habis)
*Pemerhati Keagamaan, Filosof, dan Alumni Fakultas Teknik Pertanian UGM Yogyakarta
Editor: Jufri Alkatiri
