Wacana 4 TE-TQ di Jabatan Fizik, UKM 11 Jun 2011 Asal-Usul Mazhab TQ dan Pelbagai Kritikan Ilmuwan Barat terhadap TQ

Wacana 4 TE-TQ di Jabatan Fizik, UKM 11 Jun 2011

Asal-Usul Mazhab TQ dan Pelbagai Kritikan Ilmuwan Barat terhadap TQ

 

Terlampau banyak mazhab TQ: Di dalam buku Kritikan TE-TQ itu pun, yang masih tak pasti tuntas tidaknya, ada  disebut 29 buah Mazhab tetapi dipilih 3 sahaja yang dihuraikan agak panjang-lebarnya, iaitu tafsiran Copenhagen, tafsiran banyak alam dan tafsiran/teori Bohm (sebenarnya Bohm-Hiley) kerana tiga inilah yang dirasakan paling banyak dipakai secara sedar atau tidak oleh pengagum TQ!  Yang dihuraikan  di dalam buku Shaharir 2005, “Tabii Zarah Atom..…” pula hanya 11 buah mazhab sahaja, iaitu tafsiran Copenhagen (dua Bab), pragmatisme, Wignerisme (Jirim mengatasi minda), dan nyataisme (dalam satu Bab), Everettisme (tafsiran banyak alam) , statiskisme, dan mantikisme dan kebarangkalianisme (dalam satu bab), tafsiran Bohm–Bell (teori pembolehubah tersembunyi; dua bab), teori Bohm-Healey (satu bab; rintisan teori Bohm-Hiley yg lebih terkenal dengan nama Teori Bohm sahaja), tafsiran Kochen (dua Bab), tafsiran Healey (satu Bab). Tafsiran yang besarnya 6 sahaja (yg ditebalkan). Penrose 2004, “The Road to Reality” hanya menyenaraikan 6 mazhab yang dianggapnya besar, iaitu Copenhagen, Everitisme, Teori Bohm-Hiley (gelombang malim/pilot yang hanya disebut di dalam Shaharir 2005 tetapi dibicarakan secara kualitatifnya dengan agak panjangnya di dalam Kritikan TE-TQ), dan 3 teori/fafsiran yang lain lagi (yang satu daripadanya tidak disebut di dalam kedua-dua buku Shaharir; bahkan itu lebih kepada tafsiran/teori harapan Penrose sahaja lagi), iaitu Kenyahjerapitan/dekoherens, sejarah tekal (sumbangan Griffiths, Omnies, Gell-Mann dan Hartle), dan “teori baru rutuhan gelombang”  yang menjadikan teori sekarang ini penghampirannya sahaja. Wacanawan (Shaharir) ini pun ada mengesyorkan tafsiran baru yang dinamainya RESAPISME 1995,2000-2003 (dng AY Nik Rusdi) dan memperkenalkan zarah teori, RESAPION. (Ini istilah asli drp bahasa sendiri, bukan terjemahan; istilah asli beliau yang lagi satu ialah pemeribumian (1985), bukan terjemahan indigenization. Sarjana Malaysia lain yang mencipta istilah asli sendiri dalam bidangnya ialah Syed Hussein al-Attas dengan bebalism/bebalisme ).

Kenapa timbul banyak Mazhab ini?  Semua berpunca daripada Masalah Penyukatan dan Ujikaji Gedanken EPR (Einstein, Padolsky dan Rosen), walaupun ada juga yang nampaknya daripada ujikaji dwiliang; bahkan ramai juga yang menyamakan masalah penyukatan dengan “Kucing Schroedinger” sahaja.  Beberapa fenomenon penyukatan atom yang menampakkan kepelikannya sudah dipaparkan di dalam Wacana 3  TE-TQ (Wacana 1 TQ) dahulu tanpa penonjolan masalahnya.

 

Apa dia Masalah Penyukatan?

Persamaan Schroedinger (PSch) suatu yang pasti atau beketentuan. Inilah yang dianggap setiap zarah atom “meniti hidupnya dengan aman sejahteranya”. Namun apabila zarah itu disukat, tiba-tiba sahaja zarah itu pun tidak lagi memenuhi PSch yang dahulunya.  Ini yang tidak dapat difahami hinggalah sekarang! Fenomenon ini diberi nama “Runtuhan (Fungsi) Gelombang” atau “Runtuhan Vektor Keadaan”/Collapse of the State Vector, atau “Turunan Bingkisan Gelombang”/Reduction of the Wave Packet. Usaha menjelaskan/memahami fenomenon inilah yang melahirkan pelbagai tafsiran/mazhab/teori kepada formulasi TQ asal Schroedinger dan Heisenberg itu.  Inilah masalah penyukatan, atau paradoks penyukatan.

 

U: G(t) → G(t+s), Gelombang masa t kpd masa t+s ; pengoperasi Uniter (selanjar+ tentuan)

R: Runtuhan Gelombang yg tak boleh difahami (tak selanjar + tak pasti)

 

Gambaran Penrose (2004) terhadap Runtuhan Gelombang

 

Apa dia Ujikaji Gedanken EPR?

Sebenarnya  beberapa minggu selepas Einstein mengikuti penjelasan Bohr  1927 dan gengnya (termasuk Born, Schroedinger dan Heisenberg) menjelaskan tafsiran TQ Heisenberg (Teori Matriks) dan Schroedinger (Mekanik Gelombang) itu beberapa buah ujikaji gedanken yang diutarakan oleh Einstein untuk menunjukkan kelemahn TQ Schroedinger dan Heisenberg itu dilakukannya, khususnya tentang “runtuhan gelombang” dan “prinsip ketakpastian Heisenberg” itu. Namun setiap satunya dapat dipatahkan oleh Bohr dengan jayanya melainkan ujikaji beliau bersama dua orang muridnya, Padolsky dan Rosen, oleh itu diringkaskan sebagai ujikaji EPR (sempena nama tiga orang itu) yang diperihalkan di bawah ini .  Namun sebelum itu, apakah tafsiran Bohr?

Tafsiran Bohr dan rakan-rakannya ini dikenali sebagai tafsiran Copenhagen atau tafsiran piawai MQ hingga sekarang. Istilah “piawai” itu dikatakan timbul selepas 1930 apabila Ujikaji Gedanken Einstein tentang prinsip ketakpastian Heisenberg itu dapat disangkal oleh Bohr dengan menempelak Einstein bahawa di dalam hasil ujikaji itu Einstein tidak menggunakan teori Kenisbiannya sendiri. Ujikaji EPR yang terbit dalam tahun 1935 jauh lebih canggih daripada yang lain-lain dan walaupun Bohr juga menjawab Ujikaji ini tetapi ujikaji ini terus hidup hingga sekarang.

Tafsiran Copenhagen MQ  bertujuan merekonsiliasi sifat gelombang dan zarah bagi sesebutir zarah atom itu, dan  sekaligus menjelaskan tafsiran fungsi kompleks yang menjadi penyelesaian persamaan Schroedinger; dan fungsi eigen kepada matriks tak terhingga yang mewakili tenaga di dalam formulasi Heisenberg serta prinsip ketakpastian Heisenberg itu.

Mulanya mereka bergelumang dengan persoalan sejauh mana TQ/MQ itu tergambarkan/tervisualkan (atau istilah asalnya anschaulich). Para sarjana Jerman mempersoalkan TQ Heisenberg kerana psds hemat mereka teori itu tidak anschaulich. Sifat utama anschaulich ada dua: Pembolehubah mestilah berkait dengan benda fizik seperti jisim, kedudukan, tenaga, dsbnya; dan operasi di dalam teori mestilah berkait dengan operasi yang karib. Heisenberg mempertahankan pentingnya TQ tidak anschaulich tetapi Schroedinger lebih memenangi hati sarjana dengan teorinya yang ada unsur anschaulich itu, iaitu “fungsi gelombang” di dalam teori Schroedinger itu; walaupun tepat jugalah serangan Heisenberg tentang “sampahnya” teori Schroedinger daripada segi anschaulich itu.  Heisenberg akhirnya semacam mengaku kalah (tetapi tidaklah jelas beliau benar-benar percaya kepada hujah-hujahnya bahawa teorinya juga sama anschaulich seperti teori Schroedinger itu) lalu menjelaskan konsep anschaulich di dalam TQ ialah menerusi mekanik klasik. Sejak itu isu anschaulich di dalam TQ tenggelam hinggalah Bohr mengistiharkan secara rasminya tafsiran TQ Schroedinger dan Heisenberg itu pada 1927. Bohr berjaya mengamankan kedua-dua tokoh ini memihak kepadanya!

Persoalannya sejauh mana fungsi gelombang kompleks itu mewakili kenyataan fizik/jasmani atom itu? Bohr kata fungsi itu TIDAK mewakili  kenyataan/realiti/realitas/hakikat aras-quantum tetapi suatu yang sekadar memerihalkan “pengetahuan” penyukat (pencerap/pengujikaji) bagi sistem quantum yang diminatinya itu. Seseorang tidak patut bertanyakan barang “kenyataan” yang diumpukkan kpd fenomenon aras-quantum kerana yang bertaraf kenyataan hanyalah alat yang dipakai oleh pengujikaji itu sahaja (alam klasik, bukan alam quantum).  Khususnya “runtuhan gelombang” yang berlaku semasa sukatan itu bukannya fenomenon fizik tetapi “penambahan pengetahuan” pengujikaji itu sahaja.

Bohr mencipta sebuah “istana impian”  yang dinamainya prinsip kepelengkapan/ complementarity principle semata-mata bagi mentakhtakan penerangan yang  mengakomodasikan dualisme atom, zarah-gelombang, itu pada 1927 tetapi menjelaskan dengan panjang-lebarnya dua dasawarsa kemudian, 1948. Saripati prinsip ini ialah penegasan sifat yang nampak bertentangan (zarah dan gelombang) hanya muncul dalam keadaan yang amat eksklusif sahaja. Tiada ujikaji yang dapat diwujudkan untuk menunjukkan adanya kedua-dua sifat ini serentak (ujikaji dwiliang menjadi contoh).  Setiap penyukatan boleh turun kepada keadaan klasik (klasik-quantum adalah dualism juga). Semuanya pelengkap sahaja.

Von Neuman menerima tafsiran Copenhagen dan menintakannya sebagai satu aksiom MQ beliau yang canggih itu: kewujudan pengoperasi unjuran (Postulat Unjuran) dan perluasannya kepada kewujudan matriks ketumpatan. Postulat ini memastikan semasa penyukatan fungsi gelombang (vektor keadaan) tepat-tepat vektor eigen bagi pemboleh ubah yang disukat dengan nilai eigen yang sama dengan yang disukat.

Kb yang muncul mengikut tafsiran Copenhagen (fungsi ketumpatannya ialah modulus kuasa  dua fungsi gelombang itu) ialah kb pemboleh ubah dinamik memperoleh sesuatu nilai apabila penyukatan dilakukan ke atasnya. Tiadalah diketahui nilai sebenar pemboleh ubah itu ada- tiadanya sebelum disukat! Inilah satu drp cirinya TQ ini dikatakan oleh Einstein dan pengikutnya sebagai “tidak lengkap” itu.

Einstein yang tidak senang dengan tafsiran Copenhagen oleh Bohr itu menyiapkan sebuah ujikaji gedanken bagi menunjukkan absurdnya TQ (sekurang-kurangnya mengikut tafsiran Copenhagen itu; dan masa itu inilah satu-satu tafsirannya). Karangan ujikaji oni diterbitkan 1935 dalam The Phys. Rev. , “Can quantum–mechanical description of physical reality be considered complete?”, dan Bohr menjawabnya 5 bulan kemudian di dalam jurnal yang sama dan judul yang sama). Ujikaji EPR itu seperti berikut:

 

Sebiji zarah (pion kosong) mereput kepada elektron dan positron (atau pasangan apa sahaja yang bertentangan spin/pememejam). Kita sukat pememejam/spin zarah-zarah ini. Asalnya berpememejam/berspin kosong. Hasil reputan, zarah itu bepememejam/berspin bertentangan  dan dengan hukum keabadian momentum sudutan jumlah kedua-dua momentum sudutan itu mestilah sama dengan zarah asal, iaitu kosong. Sekarang biarlah dua butir zarah ini bergerak menyisih jauh antara satu dengan lain – beberapa tahun cahaya jaraknya. Inilah gedanken-nya!  Kemudian kita sukat pememejam/spin satu drp zarah itu. Kita boleh pilih jenis pememejam/spin yang kita mahu sukat; umpamanya “pememejam/spin bangkit”, dengan simbolnya ↑, atau “tunduk” ↓; atau “pememejam/spin kanan”, dengan simbolnya → atau “kiri” ←; atau  dalam rajah di atas “bangkit sendeng” ↗ atau “tunduk sendeng” ↘. Menerusi matematik fungsi gelombang dan keabadian momentum sudutan, apa jua hasil sukatan zarah yang kita sukat, zarah yang satu lagi dengan segeranya berpememejam/berspin pelengkap. Mengikut Tafsiran Copenhagen, tiadalah keadaan mana-mana zarah itu dapat diketahui  dan disifatkan apa-apa pun sehinggalah penyukatan dilakukan ke atasnya, khasnya tiadalah yang bernilai apa-apa pememejam/spin sebelum penyukatan (sebelum runtuhan gelombang berlaku). Akan tetapi zarah-zarah itu beberapa tahun cahaya jaraknya sehingga memerlukan beberapa tahun isyarat berkenaan dengan keadaan sesebutir zarah yang disukatkan itu sampai kepada zarah yg satu lagi (kerana teori kenisbian).

Oleh sebab itu, bagi sesuatu keadaan zarah yg tidak disukat dengan segeranya runtuh, kita memerlukan kelajuan komunikasi yang lebih pantas daripada cahaya, atau yang diistilahkan sebagai ketak-setempatan (ada juga yang menamakan keadaan ini “tindakan meremang sesaujana”/creepy or spooky action at a distance) yang bertentangan dengan TE. Inilah paradoksnya, lalu ujikaji EPR juga dikenali sebagai paradoks EPR.

Einstein harap ujikajinya ini akan menggodak tafsiran Copenhagen. Selanjutnya jika kita ganti perkataan “pencerap” dan “pencerapan” untuk perkataan “sukatan” dan “penyukatan” di dalam perihalan ujikaji di atas, maka ujikaji ini juga menjadi serangan ke atas tafsiran Copenhagen yang mengiktiraf mustahaknya yang genting bagi pencerap. Einstein menentang peranan utama pencerap di dalam tafsiran Copenhagen itu yg dianggap Bohr sebagai “saripati” atau “tak terturunkan” itu. Einstein yang berpegang kepada nyataisme percaya kenyataan jasmani/fizik wujud bebas drp pencerap dan ini bertentang dengan tafsiran Copenhagen itu.

Einstein juga berhasrat menerusi ujikaji gedanken-nya ini beliau dapat menunjukkan TQ (tafsiran Copenhagen) itu tidak lengkap. Lengkap bermakna tiada yang hilang/tertinggal, iaitu tiada entiti atau anta yang tidak hadir dripada perihalan mekanik quantum itu. Ujikaji EPR menunjukkan MQ itu tak lengkap kerana adanya sesuatu implikasi yang mustahil berlaku dan oleh itu adanya faktor yang tertinggal – “pemboleh ubah tersembunyi” bagi kenyataan. Dengan pemboleh ubah tersembunyi Einstein berpendapat  keadaan sebenar setiap zarah di dalam ujikajinya itu berkemungkinan diramal apabila zarah itu disukat sebagai ganti hasil berkebarangkalian bagi runtuhan gelombang itu.

Apa dia Kucing Schroedinger (Masalah/Paradoks)?

Ujikaji gedanken Schroedinger terhadap kucing yang diperihalkan di bawah ini bertujuan menerangkan lagi ujikaji EPR. Ujikajinya itu diterbitkan di dalam rujukan berikut:

E. Schroedinger, Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik, Naturwiss. 23 807, (1935), terjemahannya kpd BI ada di dlm “Quantum Theory and Measurement”, snt J.A. Wheeler & W.H. Zurek, Princeton Univ Press (1983)

Internet. Schroedinger’s cat. http://www.upscale.utoronto.ca/PVB/Harrison/SchrodCat/SchrodCat.html

Kembali ke Kucing Schroedinger. http://infoiptek21.blogspot.com/2010/01/39-kembali-ke-kucing-schrodinger.html

Fungsi gelombang kucing Schroedinger boleh bermacam-macam mengikut mazhab TQ itu.

Bagi tafsiran Copenhagen yang dipegangi oleh Schroedinger fungsi gelombangnya ialah, mengikut tatatanda Dirac, vektor ku /bra vector dan konjugat kompleksnya vektor rung/ket vector (drp bracket dan terjemahannya kurungan), iaitu masing-masingnya < Ι dan Ι > dengan sifat-sifat vektor masing-masing itu dipaparkan di dalamnya; Ι hidup > ,  Ι mati> dan  superposisinya Ι hidup > Ι mati>  (kucing hidup dan mati serentak; segi matematiknya “dan” itu pendaraban tensor). Ada lagi vektor yang boleh dipertimbangkan, iaitu “pencerap” atau “keinsafan pencerap” , Ι pencerap >. Bagaimana dengan keinsafan kucing itu sendiri?

Keadaan kucing itu pada amnya ialah gabungan linear vektor-vektor keadaan ini dan dinormalkan:

Ι am > = a Ι KH > +  b Ι KM > + c Ι KH > Ι KM >, KH=kucing hidup; KM=kucing mati

a,b,c nombor kompleks

Kalau ikut tafsiran banyak alam, Penrose (2004) menyatakan keadaan kucing itu ialah

mengambil kira “persepsi pencerap” :

 

Ι am > = a Ι KH > Ι PsKH > Ι MpKH > + b Ι KM > Ι PsKM > Ι MpKM >, a dan b kompleks

 

MpKH=mempersepsi kucing hidup; MpKM=mempersepsi kucing mati

PsKH=persekitaran kucing hidup; PsKM=persekitaran kucing mati

atau

Ι am > = c (Ι KH > + Ι KM >)(Ι MpKH > + Ι MpKM >) + d (Ι KH > – Ι KM >)(Ι MpKH > – Ι MpKM >)

dgn c da d nombor kompleks; dan lain-lain kemungkinan lagi sesuai dengan tafsiran TQ yang lain lagi yang sebahagiannya dibicarakan oleh Penrose (2004).

SATU pun tidak menyelesaikan Paradoks kucing Schroedinger ini!

Apa masalahnya dengan ujikaji dwiliang?

Drp Internet: “images for double-slit experiment”

http://www.blacklightpower.com/theory/DoubleSlit.shtml

 

Zarah klasik ditembak melalui dwiliang.                 Gelombang melalui dwiliang

Kalau sumbernya zarah atom, katalah elektron, maka tembakan elektron  dengan banyaknya, akan memasuki kedua-dua liang secara rambang dan keluar pola seperti pancaran gelombang juga. Peliknya, zarah atom jadi gelombang sahaja.

 

Tembakan elektron melalui dwiliang dan ilustrasi manifestasi kejadiannya

Kalau satu drp lubang itu ditutup, zarah itu masuk liang tunggal dan membentuk sebekasan liang di kelir yg disediakan ; tetapi apabila tiba-tiba liang satu lagi dibuka semula maka macam zarah itu tahu-tahu pula lalu bertindak seperti gelombang seperti mula-mula dahulu. Seolah-olah zarah boleh juga masuk dua liang serentak, selain drp ada yang tak masuk liang langsung!

Kalau seseorang mahu mengetahui yang elektron mana masuk liang mana (dengan meletakkan pengesan yang sesuai pada kedua-dua liang, maka pola gapilan/interferens atau belauan/difraksi berubah: sesebutir zarah masuk satu liang sahaja dan tidak membentuk gelombang! Kalau lihat satu liang sahaja pun demikian juga. Inilah “runtuhan gelombang”!

Kesimpulan ujikaji ini: Setiap zarah sampai di pengesan sebagai zarah, tetapi nampaknya masuk menerusi kedua-dua liang itu serentak, menggapil dengan dirinya sendiri dan bekerja terancang untuk cuma menentukan tempatnya memberi sumbangan membentuk gapilan keseluruhannya. Telatah ini menimbulkan masalah dengan berertinya yg berikut:  Adakah zarah itu masuk kedua-dua liang serentak? Bagaimana setiap zarah itu tahu adanya pengesan  dan kemudian melaraskan dirinya dalam memeberi sumbangan gapilan keseluruhann? Kenapa tidak setiap zarah itu ikut lintasan yang sama dan berakhir pada tempat yang sama?

Semua paradoks TQ/MQ datangnya drp masalah sukatan, ujikaji EPR atau ujikaji dwiliang.

Dalam buku Shaharir 2005 ada dipaparkan Kucing Schroedinger (ujikaji gedanken Schroedinger 1935), Prinsip ketakpastian Heisenberg, paradoks kebarangkalain quantum, Kendi yang dikelih tidak mendidih,  masalah penyediaan. Dalam Shaharir 2011, Kritikan TE-TQ, ada banyak bicara paradoks yang terbit daripada tiga paradoks di atas juga (penyukatan, ujikaji EPR dan ujikaji dwiliang) itu juga tetapi difokus kepada yang sering dibawa isu kesedaran/keinsafan, mistik, metafizik dsbnya, iaitu ketaksetempatan (telepati zarah quantum, pelambatan masa, teleportasi dsbnya), dan ketiadaan prinsip kebersebaban.

Tindakan Balas Sarjana Barat terhadap TQ

DH Lawrence bermadah:

 

Kenisbian

Aku suka teori kenisbian dan teori quantum
sebab aku tak faham teori itu
dan teori itu membuatkan aku rasa seolah-olah ruang ini beranjak-anjak

bak hangsa yang tak boleh diam,
enggan duduk tetap dan disukat ;
dan seolah-olah atom itu bertindak mendadak
sentiasa berubah fikirannya.

 

DH.Lawrence ‘. Relativity’, David Herbert Lawrence, The Works of D.H. Lawrence (1994), 437

 

Michio Kaku (Profesor fizik teori AS mashur dng program di TV) berkata:

Justeru, seringlah dinyatakan bahawa semua teori yang diusul di dalam negara ini, yang paling bodohnya teori quantum. Malahannya, sesetengah pihak berkata, satu-satunya benda yang yang sedang dijangkau-jangkau oleh teori quantum ialah buah yang betul tidak tersoalkan.

Michio Kaku. Hyperspace: A Scientific Odyssey Through Parallel Universes, Time Warps, and The Tenth Dimension (1994), 262

Gell-Mann pernah berkata, “Niels Bohr berjaya membersih otak seluruh generasi fizikawan kepada memikirkan yang kerja [pentafsiran MQ] sudah beres dilakukan 50 tahun dahulu” (Gell-Mann, 1979, p. 29).

Peringkat awalnya kritikan termasyhur datang drp Einstein: Nampaknya falsafah Lakatos tentang tabii perkembangan sains (TQ) berlaku hebat, iaitu unsur kelemahan TQ dijadikan unsur pengukuh TQ.

Ahli falsafah Barat?  Popper menyokong kuat Einstein, malah mengutarakan ujikaji gedanken-nya sendiri bagi tujuan yg sama dengan tujuan Einstein, iaitu tafsiran Bohr tidak boleh diterima dan TQ adalah teori yang “tidak lengkap” (ada pemboleh ubah tersembunyi) serta prinsip ketakpastian Heisenberg tercabar. Hujah-hujah Popper dikatakan dibuktikan kesilapannya (tidak mungkin tercapai hasratnya) dalam tahun 1980-an dan 1990-an sahaja (oleh M. J. Collet, R. Loudon 1987, “Analysis of a proposed crucial test of quantum mechanics”. Nature 326 (6114): 671–672); dan M. Redhead 1996, “Popper and the quantum theory”. Karl Popper: Philosophy and Problems, suntingan A. O’Hear (Cambridge): 163–176). Kritikan  Popper terhadap TQ ada di dalam karya beliau yang agak masyhur juga, iaitu Popper , 1982,. “Quantum Theory and the Schism in Physics”, London: Hutchinson; dan  Popper 1985, “Realism in quantum mechanics and a new version of the EPR experiment” di dalam  Open Questions in Quantum Physics, Suntingan G. Tarozzi and A. Van der Merwe.

Ada kursus di AS: Quantum Mechanics in Philosophy, Culture, and Life

Sambutan/Tanggapan dari Sarjana Besar Bidang TQ

Dirac dng persamaan gelombangnya, persamaan Dirac (persamaan pringkat pertama) yg mengambil kira pememejam/spin dng memfaktorkan persamaan gelombang klasik… persamaan Dirac elektron..yang invarian terhadap penjelmaan Lorentz (TE Khas)… MQBerK/RQM (mekanik quantum berkenisbian/relativistic quantum mechanics). Berjaya meramal anti-zarah dan aras tenaga hidrogen yang dipengaruhi oleh medan magnet; dan terbit kalkulus pememejam/spinor atau alajabar Clifford.

Teori medan klasik (persamaan gelombang suara, air dsbnya; gelombang elektromagnet/persamaan Maxwell) diquantum menjadi. teori medan quantum (TMQ)/quantum field theory (QFT)  di mulai oleh Dirac, Jordan, Heisenberg, Pauli, mendapat lonjakan drp Bethe,  Dyson, Fock, Schwinger, Tomonaga dan jaguh besarnya Feynman 1940-an sehingga tercipta bidang Elektrodinamik Quantum (DEQ)/ Quantum electrodynamics (QED). Berjaya tetapi dalam kesugulan menerima kalkulus ketakterhinggaan  yang tidak memenuhi kalkulus yang piawai seperti  ∞-∞ = 0, dan hasil tambah 1 + x² +x³ +… =1/(1-x²) dianggap benar untuk x di luar selang ketumpuannya seperti x=2. Reka penormalan semula/renormalization. Muncul dalam penentuan gelombang (kb peralihan) kamiran lintasan (mengikut kaedah pengquantuman Feynman) yang mencapah.

Gell-Mann-Zweig 1960-an… meramal zarah nukleus  asasi (quark dan meson),.. dan seterusnya 1970-an tercipta bidang KDQ (kromodinamik quantum)/QCD (quantum chromodynamics)

Salam-Glashow-Weinberg 1960-an … daya lemah nukleus disatukan dengan daya elektromagnet menjadi daya elektrolemah

Kefahaman tiga daya di atas 1973 menerbitkan model piawai zarah menerusi kumpulan simetri yang dirayakan walaupun terpaksa menerima dilema penentuan 20 pemalar.

Usaha menyatukan semua 3 daya di atas, menerusi kumpulan penjelmaan uniter lima matra, KUI(5) atau SU(5)/five-dimensional special unitary group of transformations, bagi tujuan membina teori teresa gedang /TerSaGa atau GUT (grand unified theory) tidak berjaya.

Supersimetri: “Berjaya” mencipta model piawai supersimetri tetapi yang minimal pun memerlukan penentuan 125 pemalar ! (model piawai dahulu ada 20 pemalar) dan szarah (superzarah seperti squark dll) berganda banyaknya. Tiada satupun zarah teorinya ditemui hingga kini. Kalau benar-benar berjaya pun supersimetri tidak menyelesaikan mana-mana 5 masalah besar TE-TQ yang disenarai di bawah ini , apatah lagi kelemahan TE-TQ yang lain lagi yg disenaraikan di dalam buku Kritikan TE-TQ itu. (Smolin 2006)

Masalah besar Fizik: Smolin (2006) menegaskan walaupun tahun 1970-an tahun yg dirayakan kerana terciptalah model piawai atom yang disebut di atas , iaitu sudah difahamilah 3 daya fizik, iaitu daya elektromagnet (penyatuan daya elektrik dengan daya magnet), daya elektrolemah (gabungan daya lemah nukleus yang bertanggungjawab terjadinya reputan bahan cergasinar/radioaktif dengan daya elektromagnet) dan daya kuat nuklear. Namun masih tinggal 6 cabaran besar ahli fizik teori hingga kini:

Cab1. Gabunggan TQ dengan TE. Ini dikenali sebagai Masalah Graviti Quantum. Kedua-duanya ada masalah ketakterhinggaan: TE ada Lohong Gelap-Gelemak yang berketumpatan jirim tak terhingga, dan TQ ada ketakterhinggannya di dalam “pengutuban vakum” (tinggalan teori Feynman)

Cab2: Pengukuhan landasan TQ atau bina teori baru

Cab3: Penyatuan ratusan zarah dalam sebuah teori yang mampu menjelaskan semua keadaan yang berlaku di kalangan zarah itu.

Cab4:Penyatuan zarah dan daya

Cab5: Penjelasan pemalar di dlm model piawai zarah dan bagaimanana penentuannya scara bersahajanya.

Cab6: Teori jirim dan tenaga gelap

 

Teori graviti quantum (Smolin 2006, Penrose 2004):

Cubaan terawal memasukkan “teori graviti Einstein” ke dalam dunia elektromagnet ialah oleh Klauza dan Klein dalam 1918; iaitu “teori graviti Einstein” sebagai dimensi ke-5 selepas ruang-masa. Usahanya memang gagal, sebahagainnya kerana menjelangnya 1920-an banyak daya dalam teori quantum yang perlu disatukan dengan teori graviti, lebih penting drp dunia elektromagnet itu. DeWitt 1940 pengasas graviti quantum menerusi tesis D. Fal-nya di bawah Schwinger. 1970-an sedar lari drp kaedah DeWitt tetapi kaji zarah berada di kawasan graviti yg berpengaruh, iaitu di sekitar Lohong Gelap-Gelemak. Hawking dan Bekenstein melakukannya. Mereka berdua menemui beberapa perkara baru. Satu drpnya tentang kehilangan maklumat di Lohong Gelap-Gelemak itu ; dan ini bertentangan dengan andaian di dalam TQ. Graviti quantum ialah kajian entropi, suhu dan maklumat di dalam Lohong Gelap-Gelemak.  Sekitar inilah juga munculnya keperluan kajian supersimetri terhadap graviti, iaitu ringkasnya supergraviti. Tahun 1980-an penyelidikan supergraviti mati

Para sarjana besar TQ berpandangan tidak lengkapnya teori itu:

Schroedinger tidak suka teorinya dan memohon maaf memperkenalkannya.

Lihat kata-kata Feynman, Bell, Bohm, Penrose, Hawking, Michio, Smolin,…… setiap satunya mengharapkan teori yang lebih baik drp TQ sekarang .

Ahli Kosmologi-Kosmogoni :   Menggunakan TQ untuk mengukuhkan teori Deguman Besar (DB) dan asal mula alam semesta. Mulanya model alam semesta Friedman 1922,  tafsiran Hubble 1929/1936 berasaskan anjakan spktrum merah, mekanisma oleh Alpher-Bethe-Gamow 1948, model inflasi Guth 1981, penemuan sinaran relik kosmik/latar belakang mikrogelombang kosmik (cosmic relic radiation /cosmic microwave background) oleh Penzias dan Wilson 1965. TQ dijadikan rempah-ratus mekanisme kejadian Lohong Gelap-Gelemak. Melahirkan teori spekulasi dan ad hoc .  Pada Penrose (2004) seluruh teori kosmologi quantum sekarang adalah bertaraf teori spekulasi.

Model piawai kosmologi:  Mengikut Penrose (2004), ada 3 jenis kosmos drp model alam semesta Friedmann 1922 yang diperbaiki oleh Lemaitre, Robertson dan Walker lalu model alam semesta piawai ini dinamai model FLRW (sempena nama 4 orang sarjana itu). Alam semesta ini dianggap homogen ruang dan isotropi. Dianggarkan ada 10¹¹ buah bintang temabor/galaksi dan 10⁸⁰ baryon. Tiga jenis alam semesta itu ialah yang kelengkungan ruangnya pemalar positif, kosong dan negatif.

Penrose (2004) tidak bersetuju dengan tujuan/motivasi spekulasi Guth 1981 tentang model inflasi alam semesta ini. Beliau berpendapat, TQ tak lengkap (lebih drp Einstein). Malah beliau mengimbau ahli fizik teori menukar TQ kpd teori yg baru sama sekali. Ada beberapa orang nama besar lagi yang disebut di dalam Smolin (2006) yang juga percaya kepada teori baru sama sekali. Namun Penrose (2004) tidak yakin teori tetali akan berjaya.

Hartle dan Hawking (1983) menggunakan TQ (kaedah kamiran lintasan Feynman) bagi menunjukkan alam semesta boleh dimodelkan sehingga “tiada sempadan” yang mengiplikasikan alam semesta ini tiada permulaannya dan meletup tanpa sebab dan jirim apa-apa pun! Penrose (2044) memerihalkan karya Hartle-Hawking ini sambil menonjolkan rasa tidak senanngya penggunaan kamiran lintasan itu atas manifold di-Euklideankan terlebih dahulu oleh mereka berdua itu dan melibatkan pula pelanjaran analitik yang terkenal menimbulkan masalah yang tidak diingini. Namun beberapa tahun kemudian Hawking menarik balik teori beliau bersama Hartle itu kerana alam semesta tanpa sempadan itu memerlukan kelengkungan positif sedangkan kononnya semakin banyak bukti bahawa alam semesta ini berkelengkungan negatif. (bukan atas pertimbangan ajaran agama apa pun!). Sementara itu ada pula kumpulan yang mahu menegakkan alam semesta yang kelengkungannya kosong dengan menghidupkan semula pemalar kosmologi yang pertama kali di perkenalkan oleh Einstein dan dibuangnya kemudian. Situasi masih tak menentu!

Teori Deguman Besar tajaan ahli kosmologi Quantum:

Cukup ramai menentangnya! Lihat buku Kritikan TE-TQ

Kuantiti masa dalam TQ lebih misteri drp “masa” di dalam TE (Barrow 2007). Masa dianggap nombor kompleks dalam kamiran lintasan Feynman (seperti yg diekploitasi oleh Hartle-Hawking di atas tetapi dibuktikan “tidak boleh diterima” oleh Penrose 2004 dan “idea yang salah” oleh Loll dan Ambjorn yang dilaporkan oleh Smolin 2006). Masa dan ruang dispekulasi tidak dibezakan lagi di dalam kosmologi-quantum (ekoran ruang-masa dlm TE).  Persamaan Schroedinger tidak invarian terhadap pencerminan masa yang menunjukkan sifat atom dahulu tidak sama dengan lani dan kelak. Untuk mengelak drp perkara ini berlaku ramai sarjana menganggap “barang yg lepas hendaklah dikenangkan juga nombor konjugat kompleks”. Smolin (2006) percaya TE & TQ tidak membawa konsep masa yang betul; dan beliau mengimbau sarjana supaya mencari jalan membezakan masa dengan ruang walaupun masa dan ruang tidak terpisah. Beliau mahu mencari jalan menidak-sejuk-bekukan (unfreeze) masa.

Tindakan balas dari kimiawan (alaf ini): Di dalam karya Weisberg M., Needham P. & Hendry R. 2011, “Philosophy of Chemistry”. Stanford Encyclo. of Philosophy. (Pertama terbit Isnin, Mac 14, 2011) terdapat beberapa isu ketakserasian kimia dengan TQ . Antaranya ialah tentang ontologi mekanik quantum tidak begitu serasi dengan ontologi ikatan kimia; tidak begitu kukuhnya konsep struktur bagi pengikatan kimia di dalam kimia quantum, tidak berjayanya  penuruan teori kimia tentang atom dan molekul kepada MQ/TQ kini, banyak konsep kimia seperti valensi dan pengikatan sukar dan tidak selesa masuk rumah  MQ.Scerri berhujah bahawa panjang kalaan di dalam Jadual Berkala tidak boleh diperoleh drp MQ dengan memuaskan.
Konsep kerohanian, keinsafan, agama, dogma dan metafizik
Popper (1934/1959/2002), “Logika Penemuan Ilmu Pengetahuan” / “Logic of Scientific Discovery” bereya-eya benar mahu membersihkan metafizik dalam sains. Padanya metafizik/agama/dogma ialah pernyataan yang tidak terpalsukan (=pernytaaan yg tidak boleh disangkal dengan ujikaji).  Lakatos (1978/2004), “Pemalsuan dan Tatakaedah Atur Cara Penyelidikan Sains”/ “Falsification and the Methodology of Scientific Research Programme” tidak mengaggap pembersihan metafizik dalam sains itu penting berbanding dengan pembinaan “heuristik positif” dan “pengukuhan pending pelindung teras liat atur cara penyelidikan”. TQ menyerlahkan keinsafan, kemenangan minda ke atas jirim, kerohanian dalam jirim, … kewujudan metafizik. Namun Penrose (dalam “Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Conciousness” 1994,  dan 2004) mentakrifkan keinsafan sebagai yang gagal memenuhi barang alkhwarizmi; setiap pernyataan yang memungkinkan adanya alkhwarizmi adalah bukannya keinsafan; ilmu yang tidak mengakomodasi keinsafan adalah ilmu yang tidak lengkap.

Penyesuaian Kristian dengan TQ : Polkinghorne (mantan Prof. fizik teori di Cambridge Univ. , ahli teologi (Priest Anglican), 5 buah buku “fizik kristian” termasuklah The Quantum World (1989), Quantum Physics and Theology: An Unexpected Kinship (2005) and Exploring Reality: The Intertwining of Science and Religion (2007);

Penentang ahli Kosmologi-Kosmogoni quantum Hawking:

Ramailah sarjana yg menentang Kosmologi quantum Hawking (Lihat Kritikan TE-TQ: 147).

“Kedai Baru TQ”

Banyak paradigma baru TQ  selain daripada yang paling lakunya teori tetali, iaitu graviti quantum gegelung/loop quantum gravity , teori Loll-Ambjorn,  teori set penyebab/causal set theory, teori dan ruang twistor Penrose , dan Geometri Connes (Tak Kalis Tukar Tertib ). (Lihat Penrose 2004 terutamanya tentang twistornya dan graviti quantum gegelung; dan Smolin 2006 yang cukup menarik dan bermaklumat di dalam perihal teori tetali kerqana itulah tujuan bukuinya tetapi memberi pengenalan popular kpd setiap satunya yang lain itu  dengan menyertakan rujukan yang bagus untuk pentelaahan selanjutnya).

Teori Tetali

Penrose (2004) memaparkan data kegiatan penyelidikan fizik berasaskan penerbitan tahun 1996: sekitar 130 buah makalah yang berhubung dengan graviti quantum , 70 drpnya teori tetali. Beliau cukup sinis dan tidak yakin dengan teori tetali.  Smolin (2006) memaparkan hampir tiadanya lagi penyelidikan di AS di dalam bidang bukan tetali. Beliau juga kurang bersetuju dengan penumpuan melampau kepada teori tetali yg sedang berlaku di AS. Beliau masih yakin paradigma atom tidak patut diabai dan terabai seperti sekarang!

Ujian penipuan ilmu

Alan Sokal 1996 (Pof. Fizik N.Y Univ). siap tulis makalah “main-main dengan seriusnya”  berjudul “Transgressing the Boundaries: Towards a TransformativeHermeneutics of quantum Gravity” ke postmodern cultural Studies. Makalah itu mengandungi “hujah-hujah bernas” dengan usulan graviti quantum ialah binaaan linguistik dan sosial.

Jan Hendrik Schon (ahli fizik Jerman lahir 1970): Menerbitkan 28 buah makalah  di dalam Natur, Sience dan Phy/ Rev. 2000-2001.  Banyak menang hadiah. Dalam 2001 disenaraikan sebagai sarana paling biak: satu makalah seminggu.

Rujukan

Burrow 2007. Sudis

Crease . Sudis

Penrose . Sudis

Robert J. 2001. Does the Einstein-Podolsky-Rosen Argument show that Quantum Theory is Incomplete? http://www.ahisee.com/content/epressay.html#TOC4

Shaharir 2005. Sudis

———. 2011. Sudis

Smolin L. 2006. The Problem with Physics. Penguin

 

%%%%%%%%%%%%%TAMAT%%%%%%%%%%%%%%%