Tahukah kamu? Elektron bisa tahu lho kalau pintu sebelah ditutup atau dibuka tanpa perlu melewatinya, bahkan mampu membaca pikiran kita. Mari kita lakukan eksperimen berikut.

Perhatikan diagram 1, di sebelah kiri ada oven yang memproduksi elektron dan satu set sirkuit magnet yang mengarahkan elektron untuk bergerak ke kanan. Di tengah-tengah, kita taruh layar dengan dua celah yang kecil dan berukuran sama. Satu di atas dan satu lagi dibawah. Di belakangnya lagi, ada sebuah layar yang akan berpendar di lokasi tempat elektron menabraknya (layar berpendar/scintillation screen). Kita asumsikan pula bahwa dua celah A dan B dapat ditutup tanpa saling mempengaruhi satu sama lain (independent).

Selanjutnya, percobaan kita lakukan dengan jalan menembakkan elektron yang diproduksi oleh oven ke arah dua celah itu, dan mencatat lokasi elektron itu menabrak layar berpendar. Bagian penting lain dari percobaan kita ini adalah elektron kita tembakkan satu-satu. Ini artinya satu elektron dalam sekali waktu, misalnya sehari sekali kita tembakkan satu elektron. Dengan demikian tidak ada peristiwa 2 elektron atau lebih masuk lewat satu celah secara bersamaan dan berinteraksi satu sama lain. Juga tidak ada peristiwa bahwa satu elektron masuk celah A dan satu elektron yang lain masuk celah B dalam waktu bersamaan.

Mari kita mulai percobaan kita. Pertama, kita tutup celah A dan buka celah B. Kita tembakkan elektron satu-satu, dan kita catat lokasi dimana elektron itu jatuh pada layar berpendar. Setelah menembakkan elektron satu demi satu dalam jumlah yang cukup banyak, kita akan mendapatkan distribusi dari lokasi jatuhnya elektron pada layar layar. Perhatikan diagram 2. Mari kita sebut semua peristiwa dari percobaan pertama dengan celah A tertutup dan celah B terbuka beserta hasilnya sebagai peristiwa 1.

Kemudian, kita ganti dengan membuka celah A dan tutup celah B. Kita ulang percobaan kita seperti di peristiwa 1 dengan menembakkan elektron satu persatu. Sekali lagi, setelah cukup banyak elektron yang kita tembakkan, kita akan mendapatkan distribusi akan lokasi elektron di layar berpendar yang berbeda dengan distribusi yang kita dapatkan bila celah A dibuka dan celah B di tutup. Perhatikan diagram 3. Kita sebut semua peristiwa dalam percobaan ini beserta hasilnya sebagai peristiwa 2.

Sekarang, kita buka kedua celah A dan B secara bersamaan. Kita tembakkan lagi elektron satu demi satu dan kita catat lokasi elektron pada layar berpendar. Kita akan mendapatkan distribusi dari lokasi elektron yang lain dengan peristiwa 1 dan peristiwa 2. Perhatikan lagi diagram 1. Kita sebut semua peristiwa dan hasil dari percobaan dengan kedua celah dibuka secara bersamaan ini sebagai peristiwa 3.

Nah, setelah menganalisis secara detil hasil percobaan di atas, ada dua hal yang sangat menarik, yang menjadi perdebatan para ilmuwan dari awal abad ke-20 sampai sekarang. Yang pertama, ada titik-titik lokasi pada layar berpendar tempat kita menemukan elektron di peristiwa 1 atau 2, yaitu ketika salah satu celah dibuka dan celah yang lain ditutup, tetapi tidak ditemukan elektron di peristiwa 3 dengan kedua celah di buka secara bersamaan. Ini adalah titik-titik tempat distribusi lokasi elektron di diagram 1 nol. Perhatikan titik M diagram 1.

Apa artinya ini? Misalkan kita sebut titik-titik ini M. Perhatikan kembali diagram 1 dan misalkan titik M ini ada di peristiwa 1 dengan celah A di tutup dan celah B dibuka. Artinya ada elektron yang jatuh di titik M di peristiwa 1. Intuisi kita mungkin mengatakan bahwa ketika celah A juga dibuka seperti yang kita lakukan di peristiwa 3 (ingat celah B tetap dibuka), karena aksi ini diasumsikan tidak akan mempengaruhi perilaku elektron, kita mengharapkan tetap akan ada electron yang jatuh di titik M. Dengan kata lain, intuisi kita mengatakan seharusnya peristiwa 2 tidak akan berhubungan dengan peristiwa 1 (independent).

Hasil percobaan ternyata berbeda dengan harapan intuisi kita. Perhatikan diagram 1. Kalau celah A dibuka, dia akan berperilaku seperti yang dicatat di peristiwa 3 di mana elektron tidak menabrak titik M. Sebaliknya kalau celah A ditutup, dia akan berperilaku seperti yang dicatat di peristiwa 2 di mana elektron menabrak titik M pada layar berpendar. Ini mengindikasikan bahwa elektron tahu kalau celah sebelah (celah A) ditutup atau dibuka tanpa perlu melewatinya.

Kalau benar begitu yang terjadi, maka ini adalah perilaku yang sangat misterius. Bagaimana mungkin benda mati bisa “melihat” dan “berperilaku” sesuai dengan penglihatannya. Yang lebih misterius lagi, karena pilihan penutupan atau pembukaan celah A bisa dilakukan ketika elektron masih dalam perjalanan dari oven ke layar dengan dua celah dan karena penutupan/pembukaan celah A tidak mempengaruhi perilaku elektron di perjalanan, maka hal di atas mengindikasikan bahwa elektron tahu pilihan kita untuk menutup atau membuka celah A bahkan sebelum kita melakukannya. Artinya elektron bisa membaca pikiran kita.

Percobaan semacam ini disebut sebagai delayed choice experiment dan merupakan karakteristik dari fisika kuantum, yaitu fisika yang mengklaim menjelaskan hal-hal tentang dunia mikro: elektron, proton, dll. Percobaannya tentu sangat detil dan melibatkan alat-alat ukur yang sangat akurat. Artinya alat-alat ini harus bisa membedakan antara hasil percobaan yang asli dengan gangguan/noise yang sangat-sangat kecil sekali.

Perlu diketahui bahwa peristiwa semacam ini tidak terjadi di dunia makro, misalnya kalau elektron diganti dengan kelereng atau bola, dll. Oleh karenanya, menggabungkan misteri tersebut di dunia micro dan hal-hal intuitif di dunia macro adalah salah satu tantangan di fisika yang sampai sekarang tidak ada kebulatan antara ilmuwan.

Catatan
Setting percobaan semacam ini di fisika disebut sebagai percobaan dengan dua celah (double slit experiment), sebagai pembeda dengan percobaan dengan satu celah (single slit experiment). Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Young di abad ke-17 dengan menggunakan cahaya untuk membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang. Sekarang kita tahu bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel yang disebut foton (photon). Elektron pada percobaan diatas juga bisa diganti dengan foton, proton, neutron, atau benda-benda mikro yang lain.

Bahan bacaan

• Roger Penrose, The Large, the Small, and Human Mind, Cambridge University Press, Cambridge, 1997.
• J. S. Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, 1987.

Penulis
Agung Budiyono, sekarang peneliti di RIKEN (Institute for the Physical and Chemical Research), Jepang. Kontak: agungby [at] yahoo [dot] com.