Bagaimana Superposisi Bekerja?

Dalam teori kuantum, sebuah partikel seperti elektron atau foton tidak memiliki posisi atau keadaan pasti hingga dilakukan pengukuran. Sebaliknya, partikel ini berada dalam kombinasi dari semua kemungkinan — sebuah keadaan yang kita sebut "fungsi gelombang".

Fungsi Gelombang dan Probabilitas

Fungsi gelombang adalah deskripsi matematis dari keadaan kuantum sebuah partikel. Fungsi ini tidak memberikan nilai pasti untuk properti partikel, melainkan distribusi probabilitas. Kuadrat dari amplitudo fungsi gelombang pada titik tertentu memberikan probabilitas menemukan partikel di titik tersebut saat dilakukan pengukuran.

Eksperimen Celah Ganda

Contoh paling terkenal yang mendemonstrasikan superposisi adalah eksperimen celah ganda. Ketika partikel ditembakkan ke dua celah kecil, ia bertindak seperti gelombang dan melewati kedua celah sekaligus, menciptakan pola interferensi — bukti kuat bahwa partikel berada dalam superposisi jalur.

Yang lebih mengejutkan, bahkan ketika partikel ditembakkan satu per satu, pola interferensi tetap terbentuk. Ini menunjukkan bahwa setiap partikel tunggal sebenarnya berinterferensi dengan dirinya sendiri, karena berada dalam superposisi jalur melalui kedua celah.

Keruntuhan Fungsi Gelombang

Saat pengukuran dilakukan, barulah fungsi gelombang ini "runtuh" menjadi salah satu hasil spesifik. Proses ini disebut "keruntuhan fungsi gelombang" atau "reduksi paket gelombang". Setelah pengukuran, partikel tidak lagi dalam superposisi, melainkan memiliki nilai tertentu untuk properti yang diukur.

Interpretasi Kopenhagen

Interpretasi Kopenhagen, yang dikembangkan oleh Niels Bohr dan Werner Heisenberg, menyatakan bahwa superposisi adalah keadaan nyata partikel sebelum pengukuran. Pengukuran menyebabkan fungsi gelombang runtuh secara acak ke salah satu kemungkinan keadaan, dengan probabilitas yang ditentukan oleh fungsi gelombang.

Kesimpulan

Superposisi kuantum bekerja melalui fungsi gelombang yang mendeskripsikan semua kemungkinan keadaan partikel. Sebelum pengukuran, partikel benar-benar berada dalam semua kemungkinan keadaan secara bersamaan. Pengukuran memaksa partikel untuk "memilih" satu keadaan spesifik, dengan probabilitas yang ditentukan oleh fungsi gelombang. Meskipun terdengar aneh, mekanisme ini telah diverifikasi oleh banyak eksperimen dan menjadi dasar dari teori kuantum modern.