Idealisme Werner Heisenberg

Pre-script note:

Halaman ini merupakan sub-bagian dari
Sedikit Tentang Mekanika Kuantum dan Filosofinya (4b/5)

 
Informasi terkait topik ini:

Idealism ; Subjective Idealism

 
Beralih dari positivisme Bohr, sekarang kita akan membahas sosok penting lain yang turut membidani lahirnya Tafsiran Kopenhagen. Di awal perkembangan mekanika kuantum, Werner Heisenberg melesat bagai meteor: di usia 22 tahun, ia merumuskan model matematika pertama untuk menjelaskan sistem atom. Model ini disebut sebagai mekanika matriks, kelak disempurnakan oleh Max Born dan Pascual Jordan.

 

Werner Heisenberg (1901-1976)

 

Berbicara filsafat Heisenberg, maka kita harus memperhitungkan adanya pengaruh Bohr. Ini tak terhindarkan: sebagai fisikawan yang bekerja secara intens dengan Bohr selama dua dekade, pastilah terdapat filosofi Bohr yang mewarnai pemikirannya. Ditambah lagi ia turut membidani lahirnya Tafsiran Kopenhagen — tafsiran yang, notabene, merupakan wujud pemikiran Bohr di dunia fisika.

Di satu sisi ini ada benarnya. Setidaknya Heisenberg tetap menjadi pembela Tafsiran Kopenhagen hingga akhir hayatnya. Ia sendiri tak pernah benar-benar mengkritisi KFG, walaupun aroma positivisme yang dipancarkannya begitu kuat (bandingkan dengan Decoherence Approach atau MWI).

Meskipun begitu, di sisi lain, Heisenberg tidak sepenuhnya mengikuti jejak Bohr sebagai positivis. Justru sebaliknya: kecenderungan filsafatnya lebih kuat ke arah idealisme subyektif.

Catatan:

Istilah “idealisme” di sini berbeda dengan penggunaan sehari-hari. Dalam ucapan sehari-hari kita biasa menyebut “idealisme” sebagai sifat menyukai yang ideal, berusaha menuju kesempurnaan.

Adapun dalam konteks filsafat, maknanya agak berbeda:

 
idealisme: ide-al.isme (akar kata “ide”)

–> suatu pandangan filsafat yang menyatakan bahwa pengetahuan manusia bersifat keidean (ide-al); terikat dengan konstruksi benak dan kesadaran.

Berbeda dengan Bohr yang cenderung meninggikan keterbuktian empiris dan mengabaikan ide-ide, Heisenberg lebih terkesan sebagai “pengkhayal”. Bisa dibilang ia orang yang menenggelamkan diri pada teori dan abai pada eksperimen. Sebuah anekdot mengenai sidang doktoralnya mengisahkan bahwa ia bisa menjelaskan teori dan penurunan matematika dengan brilian. Meskipun begitu, ketika ditanya tentang cara kerja interferometer, ia justru pucat-pasi dan tak bisa menjawab (ia akhirnya terpaksa lulus dengan nilai perbatasan).^[5]

Kita tidak tahu seberapa besarnya ketertarikan Heisenberg pada konsepsi dan teori, atau seberapa kecil minatnya pada eksperimen. Meskipun begitu, satu hal sudah jelas: forte-nya adalah intuisi dan matematika dalam menjelaskan ilmu fisika. Hal ini diperkuat oleh pernyataan Heisenberg sendiri, yang juga menunjukkan idealismenya dengan gamblang.

I think that modern physics has definitely decided in favor of Plato. In fact the smallest units of matter are not physical objects in the ordinary sense; they are forms, ideas which can be expressed unambiguously only in mathematical language.

~ Werner Heisenberg^[6]

Sekilas ia mengingatkan pada Albert Einstein, dalam hal kesukaan berandai-andai dan kemahiran bermatematik. Meskipun demikian perbandingan ini kurang tepat: bahwasanya Einstein adalah seorang realis yang berangkat dari pendekatan geometri. Heisenberg, sebaliknya: ia seorang idealis yang tak keberatan dengan formalisme matematika tanpa bentuk.

Inilah yang kemudian menimbulkan kecaman baginya. Ketika ia selesai merumuskan mekanika matriks, Erwin Schrödinger mencercanya habis-habisan. Teori itu begitu penuh dengan formalisme matematis, sedemikian hingga mustahil divisualisasikan dalam bentuk fisik.

I naturally knew about his theory, but because of the — to me — very difficult-appearing methods of transcendental algebra and the lack of Anschaulichkeit [visualizability], I felt deterred, by it, if not to say repelled.

~ Erwin Schrödinger^[7][8]

Di kemudian hari terbukti bahwa mekanika matriks sebenarnya sama persis dengan rumusan mekanika gelombang Schrödinger (perbedaannya hanya pada sudut pandang matematis). Meskipun demikian kritik Schrödinger tetaplah kritik yang valid. Ia menilai filsafat Heisenberg terlalu mengawang, terbawa matematika, dan tidak membumi.

Ironisnya, justru kutipan Heisenberg sendiri menegaskan pendapat tersebut. Dalam suratnya kepada Pauli di tahun 1925,

The more I think about the physical portion of Schrödinger’s theory, the more repulsive I find it…What Schrödinger writes about the visualizability of his theory ‘is probably not quite right,’ in other words it’s crap.

~ Heisenberg, writing to Pauli, 1926^[8]

***

Melalui berbagai uraian di atas, tampak jelas bahwa filsafat Heisenberg cenderung ke arah idealisme. Ia bersedia mengabaikan konstruksi fisis demi matematika tanpa bentuk — asalkan matematika tersebut efektif untuk menjelaskan gejala kuantum.

 

Elemen Subyektivisme

 
Di sisi lain, Heisenberg mempunyai pandangan yang cukup menarik tentang pengukuran dan keterbuktian. Walaupun pada umumnya ia berbagi pendapat dengan Bohr (“hanya gejala yang dapat diukur yang bersifat penting”), Heisenberg juga punya ide unik tersendiri.

Our actual situation in research work in atomic physics is usually this: we wish to understand a certain phenomenon, we wish to recognise how this phenomenon follows from the general laws of nature. Therefore that part of matter or radiation which takes part in the phenomenon is the natural ‘object’ in the theoretical treatment and should be separated in this respect from the tools used to study the phenomenon. This again emphasises a subjective element in the description of atomic events, since the measuring device has been constructed by the observer, and we have to remember that what we observe is not nature in itself but nature exposed to our method of questioning.

~ Werner Heisenberg^[9]

Pandangan di atas mengingatkan kita pada subyektivisme. Meskipun demikian, ini bukanlah subyektivisme dalam arti sebenarnya. Alih-alih menyatakan “kebenaran hakiki sebagai yang dipersepsi oleh subyek”, Heisenberg menyatakan bahwa yang subyektif adalah metodenya.

Hasil yang kita dapat dalam memahami dunia kuantum, sebenarnya, tergantung pada metode dan apparatus yang kita pakai. Saya akan coba jelaskan menggunakan ilustrasi berikut:

Kita telah mengetahui adanya dualisme gelombang partikel. Pada dasarnya, jika kita mengamati foton dengan metode gelombang, kita mendapatkan hasil percobaan gelombang (dapat didifraksikan, dapat berinterferensi, dsb).

Meskipun demikian, jika kita mengamati dengan metode partikel, terlihat perilaku seperti partikel (efek fotolistrik, hukum Planck).

Di sini yang penting adalah bagaimana kita “menanyai” alam bagaimana dia bekerja. Hasil yang kita dapat akan berbeda tergantung metode pengukuran yang dipakai… dengan cara yang sama seperti disampaikan Heisenberg di atas. “What we observe is not nature in itself but nature exposed to our method of questioning”.

Inilah elemen subyektif di dunia kuantum. Alam menunjukkan caranya bekerja tergantung metode yang kita pakai: jika diamati dengan metode gelombang, tampak ia bersifat gelombang. Tetapi, diamati dengan metode partikel, ia juga bisa berperilaku sebagai partikel.

 

Sekali Lagi Pengukuran Subyektif: AKH
 

Walaupun subyektivitas pengukuran Heisenberg paling baik digambarkan dengan contoh dualisme gelombang-partikel, masih ada penjelasan model lain. Berbeda dengan sebelumnya, penjelasan kali ini berkaitan dengan AKH.

Secara matematika, AKH memiliki rumusan sebagai berikut:

 

 

Di mana melambangkan ketidakpastian momentum, dan melambangkan ketidakpastian posisi.

Karena bernilai konstan, maka besarnya ketidakpastian momentum akan mempengaruhi besarnya ketidakpastian posisi.

 
Alhasil, menurut persamaan di atas:

Makin tepat kita mengukur posisi ( makin kecil), maka kesalahan momentum () akan makin besar.

Sebaliknya,

Makin tepat kita mengukur momentum ( makin kecil), maka kesalahan posisinya () akan makin besar.

Di sini, kita ingat kembali perkataan Heisenberg bahwa “what we observe is not nature in itself but nature exposed to our method of questioning”. Jika kita ingin mengejar ketepatan momentum, kita dapat momentum — tapi kita kehilangan posisi. Demikian juga jika kita ingin mengejar posisi, maka kita takkan mendapatkan nilai momentum dengan benar. Alam semesta menunjukkan pada kita kebenaran, tergantung pada apa yang kita tanyakan.

Inilah yang dinyatakan Heisenberg sebagai pengukuran bersifat subyektif. Subyektif di sini dalam artian metodologi. Bagaimana Anda “menanyai” alam adalah bagaimana Anda akan memahami alam.

Kasarnya, mungkin dapat diterakan dalam poin sbb.

1. Jika Anda ingin mengetahui sifat gelombang dari cahaya, Anda dapat sifat gelombang — tapi jangan harap Anda mendapat sifat partikel
2. Jika Anda ingin mengetahui sifat partikel dari cahaya, Anda dapat sifat partikel — tapi jangan harap Anda mendapat sifat gelombang
3. Jika Anda ingin mengetahui posisi, Anda dapat posisi — tapi jangan harap bisa mengetahui momentum dengan tepat.
4. Jika Anda ingin mengetahui momentum, Anda dapat momentum — tapi jangan harap bisa mengetahui posisi dengan tepat.

Membingungkan? Begitulah adanya. Fisika kuantum memang misterius.

***

Bagaimanapun, penjelasan tentang filsafat Heisenberg kita sudahi sampai di sini. Saya pribadi menyimpulkan Heisenberg sebagai seorang idealis-subyektif yang, sedikit banyak, menyerap semangat empirisisme dari Bohr.

(1) Idealis, karena kepercayaannya pada model keidean dan matematika di bidang fisika,

(2) Subyektif, karena ia mengakui proses kognitif manusia dalam mengamati kerja alam,

(3) Ia memandang pengalaman/pengukuran di bidang fisika sebagai kumpulan data yang memvalidasi ide (matematika). Dengan catatan pengalaman ini dipengaruhi oleh pendekatan subyektif manusia. Maka, dengan demikian haluan filsafatnya adalah Idealisme Subyektif.

 

 
———

Catatan Kaki

 

[1] Halaman Wikiquote Niels Bohr — sebagaimana dikutip dalam “The Unity of Human Knowledge” (esai, Oktober 1960)

[2] Faye, Jan. Niels Bohr and Vienna Circle (format .doc)

[3] Niels Henrik David Bohr (biografi online)

[4] Cramer, John. View on Copenhagen Interpretation

[5] Student Years, 1920 – 1927: The Sad Story of Heisenberg’s Doctorate; bagian dari situs biografi Werner Heisenberg (David C. Cassidy & American Institute of Physics)

[6] Halaman Wikiquote Werner Heisenberg — sebagaimana dikutip dalam The New York Times Book Review (8 Maret 1992)

[7] Weiss, Michael. Anschaulichkeit, Abscheulichkeit

[8] Heisenberg – Quantum Mechanics, 1925-1927: The Uncertainty Principle; bagian dari situs biografi Werner Heisenberg (David C. Cassidy & American Institute of Physics)

[9] Heisenberg, Werner. Physics and Philosophy (1958)

[10] Max Born, sebagaimana dikutip dalam Fundamental Principles of Relativity (physics.about.com)

[11] Wospakrik, Hans J. 1987. “Berkenalan dengan Teori Kerelatifan Umum Einstein”. Bandung: Penerbit ITB (halaman 82)

[12] ibid.

[13] Albert Einstein, Philosophy of Science (Stanford Encyclopedia of Philosophy Archive)

[14] Unreasonable Effectiveness

[15] Albert Einstein – A Series of Selected Quotations (Mountain Man Graphics)

[16] New Scientist, 14 Juli 2001: Taming the Multiverse. Arsip dimuat dengan izin.

[17] ibid.

[18] Deutsch, David. Taking Science Seriously

[19] Philosophy Now: Filiz peach Interviews David Deutsch, arsip wawancara di website David Deutsch

[20] Halaman Wikiquote David Deutsch, sebagaimana dimuat dalam buku Fabric of Reality

[21] ibid.

[22] Shikhovtsev, Eugene. Biographical Sketch of Hugh Everett, III