SEJARAH MEKANIKA KUANTUM DAN MANFAATNYA DALAM MENANGGULANGI COVID-19

Posted by goresan refleksi on Saturday, August 22, 2020 in Teknologi Sains | 1 comment

 

Sepanjang sejarah sains, telah mengalami berbagai perkembangan. Apabila kita melakukan penelusuran maka setiap sejarah akan memberikan cerita dan gambaran. Sains merupakan ilmu yang menjelaskan tentang berbagai fenomena yang ada di alam, setiap gejala ataupun fenomena dalam sains telah memberikan suatu konsep-konsep baru yang dikemukakan oleh seseorang yang kemudian menjadi hukum. Apabila kita menelusuri maka fisika sebagai bagian dari sains telah memeberikan banyak tulisan sejarah yang sampai sekarang masih digunakan dan memberikan manfaat yang luar biasa.

Berbicara tentang perkembangan fisika maka di awali dari Teori Gravitasi dengan model Newtonian pada tahu 1900-an, yang selanjutnya diganti dengan Teori relativitas umum oleh Albert Einstein. Pada masa itu terdapat terobosan besar di bidang mekanika quantum oleh ilmuwan semisal Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, dan Richard Feynman, di antara tak terhitung lainnya . Apa yang dulu dianggap model standar ternyata tidak memadai seiring berjalannya waktu dan para ilmuwan berjuang memikirkan ulang pemahaman mereka akan alam semesta dalam pencarian teori yang dapat menyatukan semua fenomena fisikal. Di zaman modern, cita-cita ini tak kunjung terpenuhi. Namun, riset sains teoritis telah menghasilkan perkembangan sebuah teori baru yang dapat menyusul model standar terkini.

Menginagat banyak pergeseran dan perkembangan ilmu pengetahuan, maka dalam fisika terdapat bagian perubahan, yaitu dari era klasik ke ere modern. Mekanika kuantum merupakan bagian dari yang menggantikan mekanika klasik pada tataran sistem atom dan subatom. Sistem yang mengikuti mekanika kuantum ini dapat berada dalam superposisi kuantum pada keadaan yang berbeda, tidak seperti pada fisika klasik. Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk berbagai cabang fisika dan kimia, termasuk fisika atom, fisika molekular, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika partikel, dan fisika nuklir. Mekanika kuantum adalah bagian dari teori medan kuantum dan fisika kuantum umumnya, yang, bersama relativitas umum, merupakan salah satu pilar fisika modern. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinu, tetapi diskrit berupa 'paket' atau 'kuanta'. Konsep ini cukup revolusioner, karena bertentangan dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.

Model standar fisika mutakhir mengandung cacat dasar, meski didalamnya terdiri dari dua teori terpisah, teori Relativitas Umum dan teori Mekanika Quantum. Kedua teori menyediakan prediksi akurat dan pantas manakala diterapkan pada titik ekstrim masing-masing; Relativitas Umum bekerja dengan baik saat memprediksi fenomena terkait benda-benda raksasa angkasa, sedangkan Mekanika Quantum bekerja dengan baik saat memprediksi fenomena terkait benda-benda amat kecil seperti proton, elektron, quark, dan foton. Meskipun kedua teori ini akurat apabila dipakai secara tepat, akan tetapi apabila digunakan secara bersamaan akan membuat ketidakcocokan.

Teori Relativitas Umum memanfaatkan konsep permukaan tiga dimensi halus dan lengkung yang di atasnya semua benda bermassa berada; gravitasi kemudian dipahami lahir sebagai akibat massa-massa besar menekuk ruang-waktu dan membuat massa-massa kecil jatuh ke arah atau ke sekeliling mereka. Salah satu hal terpenting relativitas adalah kehalusan sempurna malaran ruang-waktu, yang menjadi penyebab keruntuhan teori itu sendiri. Teori Mekanika Quantum menyatakan bahwa untuk partikel kecil semacam elektron dan foton, tidak bisa dibuat prediksi deterministik menyangkut atribut aksi partikel; maka penaksiran terbaik adalah memanfaatkan berbagai probabilitas yang dapat diprediksi berdasarkan informasi status-status partikel. Ini disebabkan oleh alam partikel-partikel kecil yang bergolak dan sangat bervariasi dalam hal aksi; semakin dekat kita melakukan zooming untuk mengamati aksi partikel-partikel kecil, semakin terdistorsi dan bergolak pergerakan mereka. Memakai konstants G, c, dan ħ, ditemukanlah sebuah konstanta untuk panjang amatan terkecil di mana fenomena masih bisa diamati sebelum fluktuasi quantum tak dapat diprediksi sama sekali: Panjang Planck.

Lalu timbul masalah dalam upaya menyatukan kedua teori: karena malaran ruang-waktu diprediksi halus tak terhingga, secara teoritis seharusnya memungkinkan untuk dilakukan zooming terus-menerus terhadapnya sambil mengamati malaran yang semakin halus; namun gara-gara Mekanika Quantum, zooming semakin dekat akhirnya membuat distorsi fluktuasi quantum semakin nyata. Disturbansi pada malaran ruang-waktu ini paling kelihatan pada [jarak] panjang Planck, sehingga mustahil menyelidiki lebih jauh tanpa menyebabkan salah satu teori mencampakkan teori lain. Ini tidak dapat dimengerti dalam konteks tertentu semisal black hole dan semasa big bang di mana partikel-partikel amat berat dan kecil terlibat, menuntut penggunaan kedua teori. Masalah fundamental ini dapat dipecahkan dalam kerangka Teori String di mana Mekanika Quantum maupun Relativitas Umum mungkin tersatukan.

Seratus tahun berselang setelah kemunculan teori relativitas Einstein serta Interperetasi Copenhagen yang telah meruntuhkan teori saiins yang dianggap mapan selama ratusan tahun, mulai tanggal 23 Februari 2019, tiba-tiba seluruh dunia terhenyak akan ancaman sebuah virus mematikan dengan nama Covid 19. Bukan hanya kalangan ilmuwan yang dibuat bingung, tapi seluruh warga dunia, yang melintasi batas-batas kenegaraan, dibuat panik, bingung, takut, mengalami ancaman hantu kecemasan pada saat datangnya virus yang secara tiba-tiba menjadi ancaman global ini.

Terlepas dari asal-muasal Virus Corona yang menyerang setiap negara di dunia termasuk Amerika Serikat dengan korban yang sangat besar setelah China serta Italia, Teori Relativitas Einstein serta penemuan Mekanika Kuantum pada bentuk mikroorganisme partikel-perteikel sub-atom pada awal abad ke-20, hanya membingungkan serta membuat putus asa kalangan para fisikawan internasional saja. Sementara si kecil Corona pada awal abad ke-21, telah membuat panik kalangan ilmuwan serta medis di seluruh dunia, dan juga segenap lapisan masyarakat, dari kalangan intelektual sampai kalangan biasa.

Penerapan mekanika kuantum dalam kemajuan saat ini, telah dapat membantu dalam penanganan Covid-19. Apabila dipandang dari sudut ilmu fisika, khususnya fisika quantum sangat pesat perkembangannya setelah dipadukan dengan kemajuan ilmu computer. Alat biofisika yang banyak dipergunakan di Eropa antara lain produksi Rusia, yang disebut mampu memetakan berbagai factor mulai dari gelombang telepon selular sampai identifikasi virus tertentu dan kuman serta bakteri tertentu, serta kemungkinan kontaminasi dengan logam berat dan bahan bersifat karsinogenik. Selain itu seiring berkembangnya zaman, hasil penemuan-penemuan dari mekanika kuantum juga sangat bermanfaat seperti GPS. GPS lekat dengan salah satu teori fisika temuan Einstein. Begitu juga dengan telefon seluler dan komputer yang kita pakai, tak akan pernah eksis tanpa adanya mekanika kuatum, salah satu cabang fisika yang didalami peraih Nobel Fisika 1999 Prof Gerard 't Hooft (kini berusia 70 tahun).

Kembali menelusuri pernyataan tersebut, maka mekanika kuantum telah hadir menjdi solusi untuk penanganan covid seperti yang telah diterapkan oleh Yogyakarta untuk mengecek penyebaran virus dengan memnfaatkan GPS, teknologi ini juga telah digunakan oleh Taiwan. Selain dari model GPS sumbangsih mekanika kuantum juga dapat diketahui dari penggunaan aplikasi dalam pemantauan Covid-19, di Indonesia yang telah digunakan adalah aplikasi PeduliLindungi dan Fight COVID-19, sedangkan di luar negeri menggunakan TraceTogether di Singapura Covid Symptom Tracker di London, AC19 di Iran, Home Quarantine di Polandia dan Close Contact Detector di China.