Melewati Model Piawai: Adisimetri dan Matra Lebihan

editor — Mon, 26 Jul 2010 19:09:17 +0000

Oleh:

Mohd Faudzi Bin Umar Jabatan Fizik Fakulti Sains dan Teknologi Universiti Pendidikan Sultan Idris

http://metafizik-inderakayangan.blogspot.com/

Model Piawai (Standard Model) dalam fizik zarah adalah teori berkenaan interaksi-interaksi keelektromagnetan, lemah dan kuat, dikatakan ia adalah kejayaan yang terbesar dalam fizik zarah dalam membina satu teori unik yang mampu menjelaskan zarah subatomic alam semesta. Model ini telah dibina pada pertengahan abad ke-20, selepas teori medan kuantum dibina dan beberapa kejayaan ujikaji dijalankan yang mengesahkan beberapa zarah-zarah tolok dan kuark-kuark (kuark dasar ditemui pada tahun 1977 dan kuark puncak pula pada tahun 1995). Oleh kerana Model Piawai berjaya menjelaskan beberapa pengesahan ujikaji, seperti yang dimaklumkan model ini merupakan kejayaan terbesar dalam fizik malahan ia digambarkan seperti menghampiri Teori Segala-gala (Teori Of Everything).

Zarah asas alam semesta terbahagi kepada dua, iaitu zarah fermion dan zarah boson. Zarah fermion adalah zarah yang mematuhi Prinsip Pengecualian Pauli (Pauli Exclusion Principle) dan ia mempunyai spin separa integer. Jika dalam Model Piawai ia adalah zarah jirim yang membina juzuk alam semesta ini. Manakala zarah boson pula adalah sebaliknya, iaitu tidak mematuhi Prinsip Pengecualian Pauli dan ia adalah zarah berspin integer. Jika Model Piawai, zarah boson yang bertanggungjawab ke atas interaksi-interaksi alam semesta yang menjadi tolok perantaraannya. Ringkasnya, zarah jirim alam semesta terbahagi kepada dua kelas atau keluarga iaitu lepton dan kuark. Terdapat enam jenis kuark (atas, bawah, pesona, ganjil, puncak dan dasar) dan enam jenis lepton (electron, neutrino electron, muon, neutrino muon, tau, neutrino tau). Setiap keluarga zarah tersebut, telah dibahagikan pula dengan beberapa generasi yang dicirikan dengan interaksi dan nombor kuantumnya. Tambahan lagi setiap zarah jirim tersebut mempunyai antizarah dan mempunyai cas kecuali elektron neutrino, muon neutrino dan tau neutrino. Ia telah dirumuskan dalam Jadual 1 di bawah:

Jadual 1

Keluarga

Cas

Generasi 1

Generasi 2

Generasi 3

Oleh:

Mohd Faudzi Bin Umar Jabatan Fizik Fakulti Sains dan Teknologi Universiti Pendidikan Sultan Idris

http://metafizik-inderakayangan.blogspot.com/

BAHAGIAN 1 PENGENALAN FIZIK PARTIKEL

Adisimetri atau Supersimetri ialah salah satu jenis simetri yang menghubungkan zarah boson (zarah berspin integer) dengan zarah fermion (zarah berspin separa integer) dan begitu jugalah sebaliknya. Ia adalah satu idea yang luar biasa diperkenalkan dalam bidang fizik zarah yang dipelopori oleh fizikawan Gol’fand dan Likhtman, D.V. Volkov dan V.P Akulov dan J.Wess dan B. Zumino melalui kertas kerja mereka di dalam jurnal-jurnal fizik berimpak tinggi. Selepas penemuan idea asas mengenai adisimetri, ia telah mulai diaplikasikan ke atas Model Lazim (standard model) bagi zarah-zarah asas, kemudian pengitlakan adisimetri ke atas graviti pula yang mempertimbangkan simetri setempat (simetri lokal) yang dikenali sebagai adigraviti malahan prinsip adisimetri juga berperanan dalam memperbaiki Teori Tetali (String Theory) boson yang mengalami anomali iaitu kewujudan ‘zarah hantu’ (zarah takyon) pada keadaan dasarnya yang memberikan nilai khayalan pada jisimnya. Bagi menyelesaikan masalah tersebut, prinsip adisimetri diaplikasikan dalam teori tetali dengan memerihalkan terdapatnya iaitu Teori Tetali fermion yang hanya boleh diperihalkan pada 10 matra dalam teori tersebut Pembinaan prinsip adisimetri dan aplikasinya telah mendominasi topik dalam kajian fizik tenaga tinggi dan fizik zarah, namun tiada sebarang bukti langsung dan nyata ditemui secara fenomenologi. Sehubungan dengan itu, eksperimen menggunakan peralatan saintifik terbesar di dunia iaitu Large Hadron Collider (LHC) ataupun Pelanggar Hadron Gergasi memainkan peranan penting untuk membuktikan kewujudan idea adisimetri tersebut. Idea adisimetri diperkenalkan melalui penemuan saintifik dari dua kumpulan fizikawan yang berbeza iaitu dari Amerika Syarikat dan Rusia. Bezanya adalah kumpulan dari Amerika Syarikat menemui idea tersebut dalam percubaannya menyelesaikan masalah yang berlaku dalam Teori Tetali Boson yang mana ia mempunyai zarah takyon (ia dikenali dengan “zarah hantu”) yang terbit daripada keadaan paling bawah ataupun keadaan dasar dalam teori tersebut, permasalahan ini juga dikenali sebagai anomali. Fizikawan dari Rusia pula menemuinya melalui percubaan penambahbaikan simetri Lie yang juga memerihalkan idea simetri ruangmasa dengan memasuki penjana fermionik dan ia mempertimbangkan bahawa fermion dan boson secara alamiah mengalami penyatuan. Oleh kerana itu adisimetri menjadi salah satu pendekatan moden yang baru di samping graviti kuantum bergelung dan matra lebihan dalam menyatukan kesemua teori-teori asas dan juga empat daya interaksi yang asas iaitu interaksi kuat, lemah, elektromagnet dan graviti. Secara amnya, adisimetri digunakan secara meluas dalam bidang fizik tenaga tinggi, yang mana konsepnya digunakan dalam teori medan kuantum, zarah-zarah asas, penyatuan kuantum dengan kenisbian am dan juga dalam beberapa aspek dalam fizik matematik, juga dengan kata lain adisimetri adalah elemen yang asas bagi fizik teori moden Dalam teori medan kuantum, simetri adalah merupakan satu perkara pokok untuk memahami zarah asas, sebab simetri adalah begitu penting dalam beberapa hal, iaitu; simetri merupakan pengkelasan zarah-zarah berasaskan perbezaan nombor kuantum terabadi yang diwakili dengan ruangmasa dan simetri dalaman iaitu jisim, spin, cas, warna dan pariti. Kemudian interaksi zarah-zarah asas pula ditentukan melalui prinsip tolok, iaitu dalam memelihara transformasi setempat (lokal) pada medan skalar adalah dengan menggantikan kebezaan kovarian yang mengandungi ungkapan tolok ke ...

Sains di Sebalik Reaktor Nuklear

editor — Sun, 13 Jun 2010 21:56:10 +0000

oleh : Mohamad Hairie Rabir
http://ilmu-pengabdian.blogspot.com

Satu-satunya reaktor nuklear di Malaysia adalah Reaktor TRIGA PUSPATI, sebuah reaktor penyelidikan yang telah beroperasi lebih dari 27 tahun yang terletak di Agensi Nuklear Malaysia (ANM), Bangi Selangor . Reaktor jenis TRIGA Mark-II dengan kuasa 1Mega Watt (haba) dengan nilai fluks neutron maksimum 1E13 n/cm^2/s. Selain digunakan untuk aktiviti penyinaran neutron dan eksperimen pancaran neutron ia juga digunakan untuk kajian tentang reaktor itu sendiri yang terdiri daripada fizik reaktor, kejuruteraan reaktor dan kejuruteraan nuklear, hidraulik haba (thermalhydraulic) dan core analysis.

Di Malaysia, di Agensi Nuklear Malaysia tempat di mana penyelidikan-penyelidikan ini dijalankan. Bagi fizik reaktor pula, satu-satunya kumpulan di negara ini yang berkait (penyelidikan dan khidmat teknikal) secara langsung adalah Seksyen Fizik Nuklear Dan Reaktor, Bahagian Kuasa Nuklear, Agensi Nuklear Malaysia. Rencana ringkas ini menceritakan apakah sebenarnya yang dilakukan oleh kumpulan penyelidik dalam bidang ini.

Fizik reaktor adalah bidang kajian terperinci secara teori dan eksperimen tentang kelakuan neutron dalam satu-satu sistem/himpunan yang mengandungi bahan yang boleh mencetuskan tindakbalas berantai (chain reaction) mempunyai tenaga nuklear (fissile) Objektif asas teori reaktor adalah untuk menyediakan kaedah matematik dan formulasi bagi menjelaskan taburan neutron dan tenaga di dalam reaktor. Dengan itu, kadar tindakbalas neutron dalam pelbagai bahan dapat ditentukan. Namun, masalahnya tindakbalas nuklear di dalam reaktor sangat kompleks ditambah pula dengan konfigurasi geometri bagi komponen-komponennya, menyukarkan analisis secara teoritikal dilakukan dan selalunya mustahil. Pertimbangan terpaksa dibuat dengan hanya mengambil kira penghampiran mudah, bergantung kepada sistem yang berbeza-beza. Tapi pemodelan matematik secara kasar adalah mencukupi bagi peringkat awal pemilihan skema reaktor dengan mengecilkan skop rekabentuk dalam had yang luas (contohnya hanya mempertimbangkan komponen asas yang ringkas dengan ciri-ciri yang agak fleksibel dalam pelbagai parameter pengoperasian reaktor).

Pembangunan model matematik dengan pemilihan data input yang sesuai merupakan antara cabaran utama dan masalah yang perlu diselesaikan. Pengiraan mendalam dijalankan bagi aspek yang berkaitan bergantung kepada isu yang ingin diselesaikan (contohnya taburan fluks neutron, kadar pembelahan, nilai keff, di dalam teras, dalam perisai, dalam moderator dan lain lain) namun bagi sistem yang kompleks seperti reaktor, bukan semua keadaan dapat dianalisa dengan lengkap. Walaubagaimanapun dengan bertambahnya kemajuan kaedah pengkomputeran kini, dengan penggunaan processor kelajuan tinggi, cluster computer, HPC atau high performance computing, dengan itu kemampuan untuk menjalankan pengiraan terperinci semakin meningkat.

Penentuan saiz dan jisim genting merupakan masalah penting dan pelbagai kaedah pengiraan boleh diperolehi bergantung kepada jenis sistem dan ketepatan yang diperlukan (samada untuk pengiraan keselamatan atau keperluan data teknikal bagi kendalian reaktor). Secara umumnya, masalah yang agaknya lebih sukar adalah pengiraan taburan ketumpatan neutron dalam satu-satu himpunan. Pengiraan ini adalah perlu jika kita ingin menentukan taburan kuasa dalam reaktor di mana, ia sangat penting dalam aspek pemindahan haba dalam reaktor kuasa dan aspek eksperimen bagi reaktor penyelidikan. Bagi kawalan dan keselamatan reaktor pula, pengiraan dilakukan bagi meramal perubahan populasi neutron dalam keadaan normal dan abnormal. Begitu juga bagi perubahan jangka masa panjang dalam komposisi bahan api reaktor (pengiraan burnup), dan berdasarkan ini pengiraan dibuat untuk menentukan jangka hayat bahan api tersebut sebelum penukaran dijalankan. Berkaitan dengan masalah ...

Kenapa Api Padam Bila Terkena Air

editor — Sat, 20 Mar 2010 01:25:54 +0000

Oleh : Mohd Faizal Aziz

Kanak-kanak yang membesar di kampung tentunya pernah bermain dengan api, mancis, lilin dan pemetik api atau apa sahaja yang berkaitannya. Sekurang-kurangnya melihat si ibu atau bapa membakar sampah atau dedaun kering di halaman rumah.Jika tidak mengapa pula tercipta bait-bait lagu yang indah dan mencetuskan kesedaran seperti ’Anak Kecil Main Api, Terbakar Hatinya Yang Sepi dan seterusnya. Individu yang mencipta lagu tersebut mungkin pernah bermain api atau pernah melihat kanak-kanak bermain api. Di zaman moden, mungkin agak sukar untuk kita lihat peristiwa-peristiwa bermain api di kalangan kanak-kanak.

Melangkah ke alam dewasa, mungkin pandangan kita berlainan sedikit apabila melihat api dan mungkin juga berminat untuk mengetahui kenapa wujudnya api. Pertama sekali, cuba kita lihat kenapa munculnya api. Sains mennjelaskan bahawa, api akan terjadi apabila wujudnya 3 unsur iaitu oksigen, bahan bakar dan suhu. Ia juga dikenali dengan istilah segitiga api. Apabila ketiga-tiga tersebut wujud dan bergabung serentak, maka wujudlah apa yang kita namakan nyalaan api. Oleh yang demikian, untuk memadamkan api salah satu daripada ke tiga unsur itu harus dipisahkan atau dihilangkan. Dengan kata lain, rantaian segitiga api perlu diputuskan.

Unsur pertama yang mungkin paling mudah untuk dipisahkan ialah oksigen. Oksigen merupakan unsur yang sangat penting dalam kehidupan dan diperlukan oleh semua benda hidup di dunia ini untuk bernafas. Oksigen mustahil untuk dihapuskan tetapi boleh dipisahkan dalam rantaian api tersebut untuk memadamkannya. Unsur kedua yang boleh dipisahkan ialah bahan bakar. Begitu juga dengan suhu tinggi. Jadi bagaimana untuk memisahkannya? Kaedah yang paling senang ialah dengan menyiram air dengan api. Nampak mudah bukan?

Sebenarnya apakah yang berlaku apabila api terkena air. Pertamanya ialah suhu akan menurun secara mendadak dan yang kedua sebahagian air yang disiram akan bertukar menjadi wap yang akan memisahkan api dari oksigen. Oleh sebab itu, api akan padam apabila salah satu atau kedua-dua rantaian api terputus.

Namun begitu, tidak semua api dapat dipadamkan menggunakan air. Cara memadamkan api dengan air hanya dapat dilakukan sekiranya bahan bakar tersebut berupa kayu, plastik, kertas atau kain. Sekiranya api terhasil melalui elektrik, bahan bakar seperti petrol atau gas, cara pemadaman api tidaklah sama seperti kita memadamkannya menggunakan air. Menyiram air terhadap percikan api yang melalui kabel elektrik terputus adalah sangat bahaya kerana air dapat mengkonduksi arus elektrik. Penyiram mungkin akan terkena renjatan elektrik sekiranya air menyentuh badan. Untuk memadamkan api yang terhasil berpunca dari elektrik, caranya ialah dengan memutuskan terlebih dahulu punca bekalan elektrik dari sumber utama dan kemudian barulah disiram dengan air.

Bagaimana pula untuk memadamkan api yang terhasil daripada bahan bakar seperti petrol, gas dan bahan kimia mudah terbakar yang lain. Ini kerana bahan api ini mempunyai jisim yang lebih ringan berbanding air. Maka apabila disiram dengan air, bahan bakar ini akan meruap ke udara berbanding wap air dan akan lebih memarakkan lagi api yang sedang menyala kerana bahan bakar tersebut akan bergabung dengan oksigen di udara. Oleh yang demikian, untuk memadamkannya, perlulah menggunakan pemadam api berasaskan karbon ...

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (6/6)

editor — Sat, 04 Jul 2009 18:46:40 +0000

Gambar:Logo Akademi Sains Islam Malaysia (ASASI)

Rencana Oleh : Aqil Fitri

Kesimpulan Menurut Shaharir Mohammad Zain dalam makalah menariknya, Simbiosis Antara Sistem Nilai dengan Tabii Matematik, terdapat tiga dampak revolusioner menerusi fizik kuantum terhadap komuniti sains. Pertama, ialah kewujudan sesuatu benda atau fenomenon dalam alam ini tiada yang bersifat mutlak, iaitu semuanya mengikut satu hukum kebarangkalian yang khusus. Kedua, setiap benda bersifat dual, iaitu dalam keadaaan gelombang dan keadaan jirim (zarah). Manakala ketiga, wujud interaksi antara pengkaji dengan benda yang dikaji, iaitu sebarang peranti yang digunakan atau direka untuk mencerap dan menyukat sesuatu kuantiti didapati akan mengusik tabii sebenar kuantiti tersebut.

Gambar: Prof Shaharir Mohamad Zain (http://shaharirbmz.blogspot.com/)

Berasaskan rumusan ini, maka kita dapat melihat bagaimana kehadiran fizik kuantum akhirnya telah mendorong komuniti sains untuk memikirkan kembali suatu bentuk sains alternatif yang boleh mengantikan kelemahan yang terhimpun dalam pandangan sains moden. Ini kerana pencirian sains moden (yang kuat menganut faham tentuisme, hukum kebersebaban, mantikisme akhirnya mendorong penolakan metafizik) sebenarnya telah diruntuhkan oleh fizik kuantum. Malah, kehadiran fizik kuantum itu sendiri sekaligus bermakna pemugaran semula wacana antara, agama, sains dan falsafah, setelah demikian lama domain sains mendominasi fikiran komuniti sains, malah fikiran manusia umumnya. - Bahagian Pertama - Bahagian Kedua - Bahagian Ketiga - Bahagian Keempat - Bahagian Kelima Disalin dengan izin dari pemilik blog www.selak.blogspot.com, saudara Aqil Fitri

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (5/6)

editor — Sat, 04 Jul 2009 18:43:55 +0000

Gambar: Karya Mehdi Golshani

Rencana Oleh : Aqil Fitri

Reaksi Ilmuan Islam Terhadap Fizik Kuantum Selain kehangatan debat falsafah yang terdapat dalam dunia Barat, dunia Islam juga tidak terkecuali untuk mengambil bahagian. Arus ini jelas dapat dilihat menerusi buah fikiran beberapa ilmuannya. Ini termasuklah menerusi pemikiran Mehdi Golshani, Sayyed Hossein Nasr, Shaharir Mohammad Zain, Shahidan Radiman, Bruno Guiderdoni dan Osman Bakar. Lazimnya, kalangan yang mempunyai latar belakang sains ternyata dapat menerangkan fizik kuantum menerusi perspektif dengan lebih baik, apatah lagi jika mereka turut mempunyai asas pandangan agama yang molek. Umpamanya pandangan yang ditampilkan oleh Mehdi Golshani, menerusi bukunya, The Holy Quran and The Sciences of Nature, harus diberi pujian yang selayaknya. Menerusi karyanya ini, Golshani cuba membawa kita kepada khazanah yang terhimpun dalam tradisi Islam bagi mencari jawapan terhadap fenomena fizik kuantum. Antaranya, Golshani cuba membandingkan pemikiran tentang alam tabii menerusi dua ilmuan klasik Islam, iaitu Ibn Sina dengan Imam al-Ghazzali. Sembari cenderung menyebelahi gagasan Ibn Sina, Golshani menolak terang-terang terminologi kebersebaban yang dirumuskan oleh Imam Al-Ghazzali, di samping mengangkat pandangan tentuisme Ibn Sina. Walau bagaimanapun, pandangan Golshani ini banyak dipersoalkan secara tidak langsung oleh dua lagi fizikawan Islam, iaitu Shahidan Radiman dan Bruno Guiderdoni. Dengan mewar-warkan kelebihan pemikiran Imam Al-Ghazzali, mereka bersama-sama secara terpisah menyakini dan mempercayai bahawa sebarang objek yang wujud dalam realiti tidaklah mempunyai sebarang tabii mereka sendiri. Bagi mereka, pencirian taktentuisme yang terdapat dalam fizik kuantum adalah semata-mata bertujuan untuk memastikan kelangsungan alam agar ia sentiasa berkeadaan baru. Namun begitu, Osman Bakar—yang berlatarbelakang matematik, tetapi akhirnya memilih berkecimpung dalam metafizik—menampilkan sikap simplex veri sigillum, serta tidak memihak secara tajam kepada mana-mana aliran dalam tradisi Islam. Dalam sebuah buku lamanya terbitan ASASI, Islam dan Pemikiran Sains Masa Kini, Osman Bakar cuba menerangkan secara mendasar tentang anomali sains yang timbul ekoran fenomena fizik kuantum. Sambil menolak usaha untuk mencantumkan fizik kuantum dengan mistisme Timur sepertimana yang aktif dilakukan oleh sesetengah fizikawan Barat, Osman Bakar sebaliknya memberi menekankan keperluan fizik kuantum untuk diamati menerusi perspektif yang lebih luas, bukannya terbatas dalam kerangka sains moden. Apa yang disaran oleh Osman Bakar ini sebenarnya sesuai dengan padangan gurunya, Sayyed Hossein Nasr yang termuat dalam buku Falsafah Sains Daripada Perspektif Islam. Sambil menempelak turunisme, Nasr turut mempersoalkan pendekatan fizik Newton yang hanya mahu memusatkan alam kepada dunia, walhal bahagian-bahagian lain, selain dari tarikan daya graviti terhadap zarah juga, juga sewajarnya diberi perhatian yang serupa. Malah, bagi Nasr lagi, dengan memakai pendekatan fizik Newton ini, kita telah mengabaikan tarikan zarah dalam medan graviti tersebut yang hakikatnya adalah berhubungan dengan semua zarah dalam alam semesta ini menerusi suatu daya yang dikenali oleh Plato sebagai eros dan Ibn Sina sebagai ’ishq. - Bahagian Pertama - Bahagian Kedua - Bahagian Ketiga - Bahagian Keempat - Bahagian Keenam Disalin dengan izin dari pemilik blog www.selak.blogspot.com, saudara Aqil Fitri

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (4/6)

editor — Sat, 04 Jul 2009 18:37:10 +0000

Gambar: Feynman, Einstein, Oppenheimer, Von Neumann

Rencana Oleh : Aqil Fitri

Debat Falsafah Barat dalam Fizik Kuantum Selain kerana kegagalan fizikawan kuantum untuk menjelaskan saratnya unsur-unsur metafizik dalam hasil ujikaji, fizik kuantum juga membuka ruang kepada wacana falsafah, lebih-lebih lagi dalam lingkungan kefalsafahan Barat. Ini kerana, kehadiran fizik kuantum dipercayai telah merombak weltanschauung sains moden yang sebelumnya sering disekutukan dengan sumbangan Bacon-Descartes-Newton. Hal ini boleh disemak dengan menelaah pertentangan ciri antara fizik kuantum dengan fizik Newton. Dan, salah satunya termasuklah soal subjektivisme. Dalam fizik Newton, mereka menganut dualisme minda dan jirim—yang masing-masing merupakan entiti terpisah—sepertimana penegasan René Descartes dalam Discours de la Méthode. Manakala, dalam fizik kuantum pengaruh kesedaran dan peranan pencerap didapati telah mengemburkan peranan yang sangat signifikan sekali. Sebab itu, Davies & Brown dalam The Ghost in the Atom, menyatakan bahawa pencerap tidak mungkin dapat memahami alam ini sehinggalah perilaku zarah dapat dirungkaikan terlebih dahulu. Demikian juga dalam soal mekanisme, yang satu ketika falsafah ini kental dicanangkan oleh Pierre-Simon Laplace ketikanya menolak sebarang hipotesis pengaruh Tuhan dalam kerja-kerja ilmiahnya. (Falsafah mekanisme ini juga merupakan gugusan idea yang bermuara dari Descartes, sebelum Thomas Hobbes buat pertama kali mengistilahkannya dalam Leviathan). Memang, sebelum penemuan fizik kuantum, kalangan komuniti sains Barat percaya bahawa daerah fizik sudah beres dan lengkap, di mana menurut mereka setiap tabii alam ini telah mematuhi prinsip kebersebaban dan segala-galanya bersifat tentuisme. Namun, kepercayaan ini ternyata tidak tekal setelah Heisenberg membentangkan Prinsip Ketakpastiannya pada awal kurun ke-20 yang jelas membentangkan percanggahan dengan kepercayaan sebelumnya. Di samping itu juga, fahaman alatisme yang menafikan pertimbangan terhadap keunsuran lain di sebalik pembuktian matematik, turut tidak lagi relevan untuk disesuaikan dengan fizik kuantum. Ini kerana, dalam fizik Newton ia hanya berminat untuk mengetahui persoalan ‘mengapa’ dan ‘kuantiti’, bukannya persoalan ‘bagaimana’ dan ‘kualiti’. Namun, menerusi fizik kuantum, ia telah yang membuktikan perkara yang sebaliknya lantaran kegagalannya untuk menghuraikan secara matematik bagaimana berlakunya keruntuhan fungsi gelombang sepertimana yang dianuti kalangan Copenhangenisme. Lebih naif lagi, fizik kuantum sekadar membuktikan tingkat-tingkat tenaga sahaja, bukannya magnitud tenaga pada keadaan-keadaan tertentu. Demikian juga pengaruh fahaman turunisme yang menjadi citra kepada fizik Newton. Falsafah ini juga dikatakan antara yang boleh dibahaskan kembali ekoran pandangan holistik yang dikemukakan oleh David Bohm dalam magnum opus-nya, Wholeness and the Implicate Order. Dalam karya tersebut, Bohm menyatakan bahawa teknik yang mahu menurunkan alam tabii ini kepada zarah-zarah tertentu secara atomistik sudah tidak lagi dapat diiktiraf. Ini memandangkan semua pecahan alam tabii didapati mempunyai jalinan akrab antara satu sama lain. Malah, Bohm turut mengemukakan idea tatanan yang tersurat dan tatanan yang tersirat bagi memberi gambaran yang tuntas terhadap kelemahan fahaman turunisme ini. Maka, bertitik-tolak dari pemaparan ini, jelas membuktikan bahawa terdapatnya idea mengkal dan wacana yang masih belum selesai dalam displin fizik. Justeru, komuniti sains harus prihatin, bahawa wacana falsafah dalam fizik tidak seharusnya ditoleh secara sinis. Sebaliknya, falsafah wajar sekali diizinkan untuknya meneroka kebenaran abadi, meskipun dalam daerah ‘musuhnya’ sendiri! - Bahagian Pertama - Bahagian Kedua - Bahagian Ketiga - Bahagian Kelima - ...

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (3/6)

editor — Sat, 04 Jul 2009 18:33:35 +0000

Gambar: Werner Heisenberg

Rencana Oleh : Aqil Fitri

Di manakah Metafiziknya Fizik Kuantum? Kini, sampailah kita kepada pertanyaan, di manakah metafiziknya fizik kuantum itu? Bagaimana dalam tema ini, wacana fizik boleh beralih kepada wacana metafizik? Justeru, adalah elok sekiranya kita terlebih dahulu mendefinisikan apa itu metafizik? Secara umumnya, metafizik merupakan suatu istilah yang merujuk kepada kegagalan kita untuk menerangkan sesuatu fenomena yang berlaku secara secara emperikal, mantik dan bersistem, yang mana kaedah ini telah menjadi asas kepada pembentukan sains moden sepertimana anjuran Francis Bacon. Dalam kata mudah, metafizik itu bermakna melampaui fizik. Bertitik tolak dari sini definisi mudah inilah, Ian G. Barbour, seorang fizikawan-teologian menerusi bukunya, When Science Meets Religion: Enemies, Strangers or Partners? menyatakan bahawa penemuan fizik kuantum ini pada hakikatnya telah mengangkat dua perkara yang sangat akrab dengan wacana metafizik. Pertama, paradigma holistik, dan kedua penglibatan peranan pencerap. Merujuk kepada rumusan holistik Barbour ini, ia akan menghubungkan kepada sifat agama yang universal. Hal ini lebih terkesan terutamanya jika kita menyemak konsep-konsep yang terdapat dalam agama-agama Ibrahimik, yang didapati mendukung kosmologi pada penciptaan alam semesta ini, sekaligus mengesahkan kedaulatan Tuhan. Beransur dari itu, sekarang cuba kita bandingkan konsep tersebut terhadap Prinsip Ketakpastian Heisenberg. Menurut Heisenberg, seseorang pencerap tidak akan dapat menentukan halaju dan kedudukan setiap zarah (objek) yang dicerap secara serentak. Ini berlaku ekoran gangguan mekanisme penyukatan (cahaya), yang sekaligus menunjukkan kerawakan pergerakan zarah (elektron) sukar untuk kita ditentukan magnitudnya. Maka, timbullah persoalan, bagaimanakah keadaan ini boleh berlaku? Apa hubungannya dengan agama? Lantaran kegagalan ujikaji ini untuk menjelaskan fenomena ini secara saintifik, maka kita terpaksa menghubungkan kembali pengaruh metafizik yang terhimpun dalam agama dan mana-mana kepercayaan tradisi. Justeru, tidak hairan jika kita melihat wujudnya kecenderungan di kalangan fizikawan untuk menyelesaikan ketidaklengkapan fizik kuantum dengan menoleh kepada pengalaman agama, sepertimana yang banyak dilakukan oleh fizikawan muslim. Malah, terdapat juga sebahagian fizikawan Barat sendiri yang berusaha meneroka mistisme timur bagi mencari jawapan, seperti yang diusahakan oleh Gary Zukav, Fritjof Capra, Michel Talbot, dll. Kemudian, persoalan seterusnya, bagaimanakah peranan pencerap boleh memunculkan persoalan metafizik dalam fizik kuantum? Seperti yang telah ditemui dan diterangkan oleh Louis de Broglie, salah satu dilema dalam fizik kuantum ialah untuk menentukan sesuatu objek yang dicerap itu sama ada bersifat zarah atau bersifat gelombang. Ini kerana, dalam fizik kuantum objek cerapan yang sama boleh bersifat zarah atau bersifat gelombang dalam waktu yang berbeza. Bermuara dari dilema inilah, John A. Wheeler—seorang fizikawan yang berjiwa penyair itu—menyatakan bahawa si penceraplah yang seharusnya menentukan, malah menciptakan rupa bentuk alam semesta ini. Bersandarkan kepada kenyataan Wheeler ini, kita dapat memerhatikan bagaimana sains moden yang mendukung emperisme kini digugat oleh kegagalan pencerap dalam ujikaji fizik kuantum bagi menentukan sifat objek yang sedang dicerap. Walhal, hal sedemikian tidak pernah berlaku dalam fizik Newton. Maka, bukankah dari apa yang dirumuskan de Broglie dan Wheeler ini lantas membuktikan wujudnya dimensi metafizik dalam fizik kuantum itu sendiri? Malah, pandangan Morris Berman dalam The Reenchantment of The World tidak kurang menarik untuk dipertimbangkan. Menurut Berman, kesedaran kitalah (yakni ...

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (2/6)

editor — Sat, 04 Jul 2009 18:29:40 +0000

Gambar: Max Planck

Rencana oleh : Aqil Fitri

Penerokaan Fizik Kuantum Berkaitan falsafah kuantum, bidang ini dirangsang menerusi penemuan saintifik oleh sekumpulan fizikawan Barat, terutamanya dari kalangan fizikawan Jerman. Antara yang terawal meletakkan asas fizik ini ialah Max Planck melalui makalahnya pada tahun 1901. Di sini, Planck percaya bahawa dalam sesebuah jasad hitam, cahaya yang terpancar mahupun yang meresap sebenarnya berbentuk diskrit, bukannya selanjar sepertimana yang kental dipercayai oleh fizik Newton. (Meminjam sifat diskrit inilah, perkataan kuanta (ketul-ketulan) mula menjadi popular. Kemudian, setelah dijamakkannya maka lahirlah perkataan kuantum). Walau bagaimanapun, penemuan revolusioner Planck ini pada peringkat awal tidak diberi perhatian, meskipun ideanya itu telah merombak perspektif Newtonian. Sambutan sepi dari kalangan komuniti sains ini berterusan, sehinggalah pada tahun 1905 Albert Einstein yang ketika itu bertugas sebagai pemeriksa paten di Berne julung kalinya menghargai aksiom serta postulat Planck tersebut menerusi ujikaji terhadap kesan fotoelektrik. Menariknya, melalui makalah Einstein yang termuat dalam Annalen der Physik itulah yang melengkapkan tahun ajaibnya, hingga membawanya ke anugerah Nobel Fizik pada tahun 1921. Selepas itu, penyelidikan tentang sains Jerman (baca: fizik kuantum) ini mulai rancak. Ini dibuktikan sepanjang 30 tahun pertama pada abad ke-20, di mana banyak penemuan baru yang telah berjaya diteroka. Ini termasuklah menerusi penyelidikan yang diusahakan oleh Neils Bohr tentang teori spektra kuantum, Arthur Compton menerusi penyerakan foton oleh elektron, Wolfgang Pauli menerusi prinsip pengecualian, dan tidak ketinggalan juga Louis de Broglie menerusi penjelasannya tentang gelombang zarah. Malah, keghairahan terhadap fizik kuantum ini diteruskan lagi oleh Erwin Schrödinger dengan rumusan persamaan gelombang, manakala Werner Heisenberg pula mengemukakan prinsip ketakpastian, dan Davisson & Germer melakukan ujikaji mengenai kegelombangan zarah elektron, sebelum Max Born pada tahun 1927 menafsirkan fungsi gelombang. Menerusi kegigihan yang diserlahkan oleh fizikawan kuantum dalam tiga dekad terawal inilah, William H. Cooper dalam The Quantum Physicist menyifatkan detik tersebut sebagai 30 tahun yang sangat heroik buat dunia sains! Buktinya, kesemua fizikawan yang dinyatakan tersebut akhirnya meraih anugerah Nobel atas sumbangan masing-masing. Itulah episod bersejarah bagaimana kemunculan dan awal pengukuhan salah satu bidang fizik moden ini (selain fizik kuantum, fizik kenisbian turut dianggap sebahagian dari bidang fizik moden, yang mula-mula sekali diperkenalkan oleh Einstein, menerusi makalah On the Electrodynamics of Moving Bodies). Walau bagaimanapun, arus revolusi fizik ini masih belum terhenti setakat itu. Ini kerana, fizikawan kuantum masih lagi gagal untuk menerangkan hasil cerapan ujikaji yang di dapati mempunyai ciri-ciri tidak mantik, bersifat kedualan gelombang-zarah, serta tak-tentuisme. Malah, semua sifat-sifat ini kemudiannya di dapati telah berseberangan dengan pencirian fizik Newton yang selama ini kuat dipercayai oleh komuniti sains. Maka, usaha untuk memberi tafsiran terhadap fizik kuantum mula dibahaskan, terutamanya selepas 1930-an. Neils Bohr, yang pintar berbahas itu, umpamanya adalah antara mereka yang terawal memimpin perbincangan ini sehingga melahirkan mazhab Copenhagennya Selain mazhab Copenhagen yang dipimpin oleh Bohr tersebut, banyak lagi tafsiran-tafsiran yang lain yang telah dikemukakan untuk menjelaskan tentang fenomena fizik kuantum ini. Dan, antara tafsiran yang memberi saingan kepada Copenhangen ialah tafsiran ...

Falsafah Kuantum: Dari Fizik ke Metafizik | (1/6)

editor — Thu, 02 Jul 2009 17:13:47 +0000

Potret Saintis di Konferens Solvay, Brussells 1927

Oleh : Aqil Fitri

Pendahuluan

Istilah falsafah kuantum bermuasal dari rangkuman dua perkataan; falsafah dan kuantum. Sehubungan dengan itu, mendefinisikan dua perkataan ini terlebih dahulu merupakan langkah awal yang baik sebelum kita menjelajah dinamika falsafah kuantum dari fizik ke metafizik. Fizik kuantum, atau juga turut dikenali sebagai mekanik kuantum, merupakan suatu penyelidikan sains fizik yang melibatkan lelaran antara jirim-jirim yang wujud dalam alam semesta. Dalam ungkapan mudah, fizik kuantum merupakan penyelidikan terhadap zarah-zarah yang terdapat dalam alam mikroskopik. Sementara, falsafah dalam kata aslinya ialah philosophia pula merupakan kata majmuk dari philo dan sophia. Di sini, philo mendekati makna cinta, manakala Sophia merujuk kepada kebijaksanaan atau kebenaran. Maka, apabila mendekatkan dan membicarakan istilah falsafah kuantum, ia sendiri dianggap sebagai subset kepada perbincangan yang terangkum dalam ruang lingkup wacana falsafah sains. Sepertimana yang tercatat dalam catatan sejarah, falsafah sains sebenarnya telah lama dibincangkan, bahkan ketika zaman sebelum Socrates lagi, iaitu dalam Tamadun Greek. Hal ini boleh kita tinjau menerusi perbahasan tentang alam tabii yang pernah diungkapkan oleh Thales, Dimokritos, Pitagoras, dan Aristotles. Di samping itu, selain daripada falsafah, terdapat dua lagi induk pengetahuan yang saling bersaing, iaitu sains dan agama. Maka, daripada rangkaian sains, agama, dan falsafah inilah, ketiga-tiga domain ini sering berlumba-lumba untuk menarik perhatian serta pengaruh manusia hingga dewasa ini.

- Bahagian Kedua - Bahagian Ketiga - Bahagian Keempat - Bahagian Kelima - Bahagian Keenam

Disalin dengan izin dari pemilik blog www.selak.blogspot.com, saudara Aqil Fitri

Majalah Sains » Fizik

Melewati Model Piawai: Adisimetri dan Matra Lebihan

Sains di Sebalik Reaktor Nuklear

Kenapa Api Padam Bila Terkena Air

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (6/6)

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (5/6)

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (4/6)

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (3/6)

Falsafah Kuantum : Dari Fizik ke Metafizik | (2/6)

Falsafah Kuantum: Dari Fizik ke Metafizik | (1/6)