Gravitasi tidak bertindak aneh dalam eksperimen yang diusulkan tersebut. Atau setidaknya, kita belum mengetahuinya.
Bayangkan menjatuhkan batu. Sekarang bayangkan menempatkannya di dua tempat sekaligus. Itulah premis superposisi kuantum yang diterapkan pada materi. Namun jika sebuah benda masif dapat berada di beberapa tempat secara bersamaan, seperti gravitasi yang dihasilkannya seperti apa? Apakah ruangwaktu itu sendiri membengkok ke berbagai arah sekaligus?
Ini adalah cawan suci fisika. Kami memiliki mekanika kuantum untuk hal-hal kecil. Kita punya relativitas umum untuk benda-benda berat. Mereka menolak untuk berjabat tangan.
Sebuah makalah baru yang diterbitkan di npj Quantum Information menunjukkan bahwa mungkin selama ini kita salah memandang jabat tangan. Para peneliti dari Universitas Kyushu, Waterloo, dan Stockholm berpendapat bahwa apa yang tampak sebagai bukti gravitasi kuantum sebenarnya hanyalah materi kuantum yang bergerak melalui gravitasi normal dan klasik.
Ini bukan sebuah sanggahan. Itu adalah label peringatan.
Relativitas Superposisi Ruangwaktu
Studi ini memperkenalkan konsep yang mereka sebut “Relativitas Superposisi Ruangwaktu.” Kedengarannya mewah, tapi ini masalah interpretasi praktis.
Anggap saja seperti proyeksi peta. Anda dapat memproyeksikan bola dunia ke lembaran datar dengan berbagai cara. Matematikanya berubah. Bentuknya terdistorsi. Namun daratan tetap berada pada posisi relatif sama.
Dalam istilah fisika, hasil eksperimen yang sama dapat diinterpretasikan dalam dua cara:
1. Gravitasi berada dalam superposisi kuantum (hal yang kita cari).
2. Materi berada dalam superposisi kuantum yang bergerak melalui medan gravitasi klasik standar (hal yang sudah kita ketahui keberadaannya).
Kedua model menghasilkan data observasi yang sama persis.
“Satu penafsiran menggambarkan gravitasi berada dalam posisi super kuantum, sedangkan penafsiran lainnya menggambarkan partikel kuantum yang bergerak dalam medan gravitasi biasa.”
Ini bukan tentang membuktikan gravitasi itu klasik. Ini tentang mengakui bahwa pengaturan eksperimental kami saat ini tidak cukup tajam untuk membedakan keduanya.
Mengapa Hal Ini Melanggar Konsensus Saat Ini
Fisikawan berlomba-lomba membuat eksperimen yang pada akhirnya akan “mendeteksi gravitasi kuantum”. Idenya sederhana: libatkan dua massa, biarkan keduanya berinteraksi hanya melalui gravitasi, dan saksikan keduanya terjerat. Jika ya, gravitasi pasti bersifat kuantum, bukan?
Salah. Belum tentu.
Menurut kerangka baru, keterjeratan ini dapat terjadi bahkan jika gravitasi masih bersifat klasik. Partikel-partikelnya akan menjadi kuantum. Ruangwaktu akan menjadi klasik. Namun hasilnya—tanda tangan kuantum dalam materi—akan terlihat identik dengan hasil ketika ruangwaktu itu sendiri adalah kuantum.
Hal ini menciptakan rintangan besar untuk desain eksperimental. Anda tidak bisa begitu saja menunjukkan efek kuantum apa pun dalam interaksi gravitasi untuk membuktikan teorinya. Anda harus mengesampingkan alternatif klasik dengan efisiensi yang brutal.
Cara Menguji Gravitasi Kuantum Tanpa Tertipu
Jadi, bagaimana kita memperbaikinya? Bagaimana Anda merancang eksperimen yang benar-benar menjawab pertanyaan “apakah gravitasi kuantum?” tanpa tersesat dalam kebisingan penjelasan klasik?
Para penulis menyarankan standar bukti yang lebih ketat.
Jika Anda merancang sebuah pengujian, Anda harus bertanya: Tanda gravitasi kuantum manakah yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika biasa?
Jika data Anda dapat dimodelkan menggunakan kelengkungan ruangwaktu standar yang dikombinasikan dengan partikel kuantum, eksperimen Anda belum menemukan gravitasi kuantum. Ia menemukan sesuatu yang sudah kita pahami, dengan mengenakan pakaian kuantum.
Hal ini memerlukan isolasi efek spesifik yang tidak dapat direproduksi oleh deskripsi klasik apa pun. Melihat keanehan mekanika kuantum saja tidak cukup. Anda harus membuktikan bahwa bidang yang membawa keanehan itu sendiri adalah kuantum.
Gambaran Lebih Besar
Studi ini tidak mematikan impian gravitasi kuantum. Itu hanya membuat lebih sulit untuk dilihat.
Ini memperlihatkan “kesenjangan interpretasi” dalam fisika modern. Kami mencoba mengukur sesuatu yang mendasar dengan alat yang dibuat berdasarkan aturan lama. Sampai kita menemukan hasil eksperimen mana yang benar-benar unik untuk gravitasi kuantum dan mana yang hanya merupakan trik klasik, kita hanya akan menatap bayangan.
Para peneliti yang terlibat—Foo, Suryaatmadja, Mann, dan Zych—pada dasarnya memberikan daftar periksa kepada para peneliti. Sebelum Anda merayakan suatu penemuan, pastikan Anda tidak hanya menonton dramanya.
Kita masih belum mengetahui apa fungsi gravitasi pada tingkat kuantum. Kita hanya tahu bahwa “melihat kuantum” bukan lagi bukti yang cukup baik.
Dan sejujurnya? Itu melegakan. Jika pengujiannya mudah, mungkin masalah tersebut sudah terpecahkan sekarang. Fakta bahwa hal ini memerlukan penguraian hantu klasik dari sinyal kuantum menjelaskan mengapa kita masih menunggu jawabannya.
Referensi:
“Relativitas dan dekoherensi superposisi ruangwaktu” oleh Joshua Foo, Cendikiewan Suryaatmadja, Robert B Mann dan Magdalena Zych.
Informasi Kuantum npj, 13 Mei 2024.
