Browse By

Kenapa Mekanik Kuantum?

Hai! Mungkin anda pernah didedahkan dengan perkataan kuantum (quantum) ketika anda belajar dahulu? Jika anda berada dalam aliran sains, anda pasti pernah mendengar sekurang-kurangnya sekali perkataan ini – ia membawa maksud unit yang terkecil bagi kuantiti-kuantiti fizikal seperti tenaga atau jirim.

Tetapi, bagi sesiapa yang masih lagi blur-blur atau sebenarnya memang tak pernah dengar pun pasal kuantum, relaks. Mekanik kuantum adalah salah satu cabang fizik yang berasaskan bidang teori yang mengkaji sesuatu elemen dalam skala mikroskopik dan menerangkan teori-teori tersebut kepada dunia dalam bentuk kebarangkalian.

Kenapa kemungkinan? Ini kerana mekanik kuantum adalah segalanya yang mengenai kebarangkalian (probability) Jika dibandingkan masa kini dan dahulu, penglibatan para saintis, tenaga pengajar mahupun pelajar ke arah bidang fizik kuantum dilihat semakin meningkat dari hari ke hari. Jika anda berminat untuk mengkaji bidang mekanik kuantum, anda boleh mencuba dan mencipta peluang anda di IPTA-IPTA seperti Universiti Putra Malaysia (UPM), Universiti Islam Antarabangsa Malaysia (UIAM) dan Universiti Sains Malaysia (USM) kerana kepakaran dalam bidang teori di Malaysia buat masa ini adalah tidak ramai.

Berbalik kepada topik kita, iaitu mekanik kuantum. Di dalam mekanik kuantum, terdapat beberapa skop kuantum yang lain yang perlu kita ketahui seperti Pengkomputeran Kuantum (Quantum Computation), Harmonik Kuantum (Quantum Harmonics), Optik Kuantum (Quantum Optics), Graviti Kuantum (Quantum Gravity), Kimia Kuantum (Quantum Chemistry) dan banyak lagi. Mungkin bagi segelintir orang pasti mempersoalkan kenapa perlu lagi kita berfikir dan menerangkan sesuatu kejadian secara kuantum, sedangkan kebanyakan perkara yang berlaku di sekeliling sudah diterangkan melalui ilmu mekanik klasik?

Jawapannya, jeng jeng jeng, sebab ilmu fizik kuantumlah yang akan menyempurnakan ilmu mekanik klasik dan akan menerangkan sesuatu yang kita tak tahu! Apa ni! Tak fahamlah!

Ha, okay, senang cerita macam inilah. Kita letakkan subjek kita adalah seorang manusia. Pergerakan seorang manusia tersebut secara fizikalnya seperti berlari, menari dan sebagainya boleh diterangkan melalui ilmu mekanik klasik dan setiap pergerakan itu boleh dikira melalui Hukum Newton. Tetapi jika dikecilkan lagi skop fizikal manusia itu kepada sistem saraf manusia tersebut, ilmu mekanik klasik tidak dapat menerangkan dengan lebih terperinci. Sistem saraf diselaputi membran di dalam dan di luar. Terdapat cecair yang mengandungi bahan bercas pada dalam dan luar saraf. Mineral dalam tubuh mengandungi cas positif dan negatif seperti kalium, natrium dan klorida. Dalam keadaan normal, cas lebih negatif akan berada di dalam saraf berbanding di luar saraf. Hanya apabila berlaku rangsangan, keseimbangan cas akan berubah dan membuka ruang untuk cas positif memasuki ke dalam saraf. Apabila cas negatif diperolehi oleh manusia tersebut, secara tidak langsung dia sendiri akan mengalami satu kejutan elektrik tetapi dalam voltan yang kecil. Jadi? Apa kaitan dengan manusia yang tengah berlari tadi? Jawapannya adalah, proses geseran antara permukaan baju manusia dan dwicas yang mungkin terhasil boleh diterangkan melalui ilmu mekanik kuantum iaitu Keupayaan Morse (Morse Potential).

Cukup berbeza tak dimensi antara mekanik klasik dan mekanik kuantum itu tadi? 😉

Dalam dunia kuantum, perkara asas yang kita kena tahu adalah Ruang Hilbert (Hilbert Space). Ruang Hilbert merupakan dimensi ketakterhinggaan (infinity) dalam Ruang Euclid (Euclidean Space). Jadi, apa sahaja yang berlaku dalam satu dimensi, lima dimensi, D-dimensi dan lain-lain dimensi yang boleh berlaku dalam dunia kuantum boleh diterangkan melalui ruang ini.

Semoga perkongsian yang sedikit ini dapat memberikan idea kasar untuk artikel-artikel Fiziklah! yang melibatkan mekanik kuantum.

Salam fizik dari saya!

Artikel sumbangan:

Nur Afifa binti Khairul Anuar | Ijazah Sarjana Muda Sains (Kepujian) Major Fizik | Universiti Putra Malaysia | afifaanuar94@gmail.com