100 tahun mekanika kuantum: Orang-orang yang mengubah dunia

(Dan Tri) - Tahun ini menandai peringatan 100 tahun kelahiran mekanika kuantum, dari teori-teori inovatif hingga aplikasi global. Ini adalah kesempatan emas bagi Vietnam untuk memanfaatkan gelombang revolusi teknologi kuantum, membentuk masa depan.

Dalam foto hitam-putih yang diambil pada awal abad ke-20 ini, puluhan ilmuwan mengenakan setelan elegan duduk di depan sebuah bangunan Gotik kuno.

Ini bukan pertemuan biasa - ini adalah salah satu konferensi ilmiah terpenting dalam sejarah manusia, yang mempertemukan para pemikir terhebat dalam fisika abad ke-20.

Di antara wajah-wajah tegas itu terdapat Albert Einstein dengan rambut perak khasnya, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Planck dan banyak ilmuwan lainnya - yang bersama-sama membangun salah satu teori ilmiah paling revolusioner: Mekanika Kuantum.

Konferensi Solvay 1927 mempertemukan para ilmuwan terkemuka dunia saat itu (Foto: Wiki).

Tahun ini menandai 100 tahun kelahiran resmi Mekanika Kuantum. Perserikatan Bangsa-Bangsa telah menetapkan tahun 2025 sebagai Tahun Internasional Sains dan Teknologi Kuantum, untuk merayakan satu abad revolusi ilmiah ini dan terus mengeksplorasi potensinya di abad berikutnya.

Ini juga merupakan kesempatan bagi kita untuk melihat kembali perjalanan luar biasa dari sebuah teori yang telah sepenuhnya mengubah cara orang memahami alam semesta dan menciptakan aplikasi dalam kehidupan saat ini.

Asal Mula Sebuah Revolusi

Pada musim panas tahun 1925, Werner Heisenberg - seorang fisikawan muda Jerman - pergi ke pulau Heligoland di Laut Utara untuk menghindari alergi serbuk sari parah yang dideritanya.

Di tempat terpencil inilah ia mempertimbangkan untuk menulis makalah revolusioner "tentang penafsiran ulang hubungan kinematik dan mekanika dalam kerangka teori kuantum." Namun, yang tidak ia duga adalah bahwa setelah publikasinya, makalah tersebut akan membuka era baru dalam fisika.

Para ilmuwan telah menyadari bahwa fisika klasik Newton tidak dapat menjelaskan banyak fenomena pada tingkat atom.

Fisikawan jenius Albert Einstein berkontribusi pada pengembangan fisika - mekanika kuantum (Foto: PBS).

Max Planck menemukan bahwa energi diserap dan dipancarkan dalam "paket" diskrit yang disebut kuanta. Einstein menggunakan gagasan ini untuk menjelaskan efek fotolistrik. Namun, Heisenberg dan rekan-rekannyalah yang membangun sistem teoretis lengkap dari cabang fisika baru – mekanika kuantum.

Keistimewaannya adalah mekanika kuantum bukan sekadar teori baru yang menggantikan teori lama. Mekanika kuantum menuntut kita untuk meninggalkan gagasan intuitif kita tentang realitas.

Dalam dunia kuantum, partikel dapat eksis dalam beberapa keadaan di saat yang sama (disebut superposisi kuantum), dapat memengaruhi satu sama lain secara instan bahkan saat terpisah jutaan mil (keterikatan kuantum), dan kita tidak dapat mengetahui posisi dan momentum sebuah partikel di saat yang bersamaan (menurut Prinsip Ketidakpastian Heisenberg).

Dari teori hingga aplikasi yang luas

Banyak orang menganggap mekanika kuantum hanya rumus matematika rumit di laboratorium. Namun, kenyataannya, mekanika kuantum telah merambah ke setiap aspek kehidupan modern.

Sebagian besar perangkat elektronik yang kita gunakan sehari-hari beroperasi berdasarkan prinsip kuantum. Ponsel pintar di saku Anda berisi miliaran transistor—perangkat yang diciptakan berdasarkan pemahaman mekanika kuantum semikonduktor.

Tanpa mekanika kuantum, kita tidak akan memiliki komputer, tidak ada Internet, tidak ada GPS... Atau Laser - penemuan penting lainnya berdasarkan prinsip kuantum - digunakan secara luas mulai dari pembaca kode batang di supermarket, pembaca CD/DVD, hingga operasi mata dan transmisi data melalui kabel serat optik...

Mesin pencitraan resonansi magnetik (MRI) beroperasi berdasarkan prinsip resonansi magnetik nuklir - sebuah fenomena kuantum (Foto: ST).

Kedokteran modern juga sangat diuntungkan oleh mekanika kuantum. Mesin pencitraan resonansi magnetik (MRI) beroperasi berdasarkan prinsip resonansi magnetik nuklir—sebuah fenomena kuantum.

Perawatan kanker radiasi juga didasarkan pada pemahaman fisika kuantum inti atom.

Bahkan sesuatu yang tampaknya mustahil seperti kosmologi pun membutuhkan mekanika kuantum. Kita memahami mengapa bintang bersinar, bagaimana mereka menciptakan unsur-unsur berat, dan bagaimana mereka akhirnya mati—semua berkat mekanika kuantum.

Ia menjelaskan mengapa benda padat tidak hancur, mengapa logam dapat menghantarkan listrik, dan banyak fenomena alam lainnya.

“Tokoh-tokoh tersembunyi” dalam sejarah

Ketika kita menilik kembali potret sejarah fisikawan kuantum, kita seringkali hanya mengenali nama-nama terkenal seperti Einstein, Heisenberg, atau Schrödinger. Namun, kisah perkembangan bidang ini juga mencakup banyak tokoh lain yang terlupakan, terutama perempuan.

Lucy Mensing adalah salah satu perempuan tersebut. Ia bekerja di kelompok yang sama dengan Heisenberg dan menghitung beberapa aplikasi awal teori mekanika kuantumnya.

Masih banyak ilmuwan perempuan penting lainnya yang belum mendapatkan pengakuan yang layak mereka dapatkan dalam sejarah. Pada tahun 2025, sebuah buku biografi tentang 16 ilmuwan perempuan dalam sejarah fisika kuantum akan diterbitkan, membantu mengungkap kontribusi yang terlupakan ini.

Komputer kuantum diteliti dan dikembangkan oleh China (Foto: The Quantum Insider).

Hal ini mengingatkan kita bahwa sains bukanlah karya para jenius tunggal, melainkan upaya kolektif banyak orang. Setiap penemuan dibangun di atas karya-karya sebelumnya, dan keberhasilan mekanika kuantum merupakan hasil kolaborasi internasional yang menembus batas-batas politik dan budaya.

Revolusi Kuantum Kedua

Jika abad ke-20 menyaksikan kelahiran dan perkembangan mekanika kuantum sebagai teori ilmiah, abad ke-21 menandai dimulainya era “revolusi kuantum kedua”.

Saat itulah manusia mulai secara langsung memanfaatkan sifat aneh mekanika kuantum untuk menciptakan teknologi yang sepenuhnya baru.

Komputer kuantum adalah salah satu teknologi yang paling dinantikan. Tidak seperti komputer tradisional yang menggunakan bit yang hanya bisa berada dalam keadaan 0 atau 1, komputer kuantum menggunakan qubit yang dapat berada dalam kedua keadaan tersebut secara bersamaan berkat prinsip "superposisi kuantum".

Hal ini memungkinkan komputer kuantum untuk melakukan banyak perhitungan secara paralel, berpotensi memecahkan masalah yang memerlukan waktu jutaan tahun bagi komputer tradisional untuk menghitungnya dalam hitungan hari atau bahkan jam.

Komputer kuantum juga menjanjikan revolusi di banyak bidang. Dalam bidang kedokteran, komputer kuantum dapat mensimulasikan struktur molekul kompleks secara akurat, membantu mengembangkan obat baru dengan lebih cepat dan efisien.

Dalam ilmu material, komputer kuantum dapat merancang material baru dengan sifat-sifat unik. Dalam keuangan, komputer kuantum dapat mengoptimalkan portofolio dan menganalisis risiko pada tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Jepang adalah salah satu negara terkemuka dalam penelitian teknologi kuantum (Foto: DigWatch).

Penginderaan kuantum merupakan area aplikasi lain yang menjanjikan, dengan menggunakan efek kuantum, sensor ini sangat sensitif, mampu mengukur perubahan terkecil dalam medan magnet, gravitasi, atau waktu.

Mereka dapat digunakan dalam bidang kedokteran untuk deteksi dini penyakit, dalam geologi untuk eksplorasi sumber daya, atau untuk penentuan posisi yang tepat tanpa GPS.

Komunikasi kuantum, khususnya kriptografi kuantum, menyediakan metode transmisi informasi yang sepenuhnya aman. Berdasarkan prinsip mekanika kuantum, setiap upaya penyadapan akan mengubah status kuantum dan akan langsung terdeteksi.

Beberapa negara telah mulai membangun jaringan komunikasi kuantum dan di masa depan, Internet kuantum mungkin menjadi kenyataan.

Tantangan dan peluang bagi Vietnam

Seiring dengan bergulirnya revolusi kuantum kedua, Vietnam membutuhkan strategi agar tidak tertinggal. Investasi dalam riset dan pendidikan di bidang sains kuantum menjadi sangat mendesak.

Kita perlu melatih generasi ilmuwan dan insinyur baru yang memahami teknologi kuantum, dan membangun infrastruktur penelitian yang tepat.

Di Vietnam, banyak ahli dan ilmuwan bekerja sama untuk meneliti teknologi kuantum (Foto: President Club).

Kerja sama internasional juga penting. Sebagaimana telah ditunjukkan oleh sejarah, terobosan ilmiah seringkali lahir dari kolaborasi lintas batas. Vietnam perlu berpartisipasi aktif dalam proyek-proyek penelitian internasional di bidang teknologi kuantum, belajar dari pengalaman negara-negara maju.

Pada saat yang sama, kita juga perlu mempopulerkan pengetahuan mekanika kuantum kepada publik. Banyak orang masih menganggap bidang ini terlalu rumit dan jauh, tetapi seperti yang telah kita lihat, bidang ini memengaruhi setiap aspek kehidupan modern.

Pemahaman dasar tentang mekanika kuantum akan membantu orang menghargai pentingnya teknologi baru dan membuat keputusan yang tepat tentang masa depan.

Melihat ke masa depan

Ketika kita melihat kembali foto-foto pelopor fisika kuantum, kita tidak hanya melihat orang-orang yang mengubah cara manusia memahami alam semesta, tetapi juga semangat sains - gairah untuk bertanya, kemauan untuk menantang ide-ide lama, dan berkolaborasi lintas batas.

Semangat itu masih penting untuk mencapai puncak ilmu pengetahuan di abad ke-21.

Tahun ini bukan hanya saatnya merayakan 100 tahun mekanika kuantum, tetapi juga saatnya untuk melihat ke depan.

Dengan perkembangan teknologi kuantum, kita berada di ambang kemungkinan-kemungkinan baru yang belum pernah terjadi sebelumnya. Komputer kuantum dapat membantu memecahkan tantangan terbesar umat manusia - mulai dari perubahan iklim hingga pengembangan obat untuk menyembuhkan penyakit yang tak tersembuhkan.

Penginderaan kuantum dapat membuka cara baru untuk menjelajahi alam semesta dan memahami diri kita sendiri. Komunikasi kuantum dapat menciptakan dunia yang terhubung dan lebih aman serta privat.

Mekanika kuantum telah menunjukkan bahwa realitas jauh lebih kompleks dan ajaib daripada yang pernah kita bayangkan. Jadi, mungkin pelajaran terbesar dari 100 tahun mekanika kuantum adalah: Selalu siap untuk terkejut, selalu ingin tahu, dan jangan pernah berhenti menjelajah.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/100-nam-co-hoc-luong-tu-nhung-con-nguoi-thay-doi-the-gioi-20250626124351568.htm