ForSains

Atom dan Kekosongan (1): Mitos Mistisisme Quantum

Gambaran atom sebagai materi terkecil berupa “ruang kosong” mungkin adalah kesalahan persepsi yang sering dinarasikan dalam sains populer. Salah satu yang mempopulerkan “mitos” atom sebagai ruang kosong adalah Carl Sagan. Dalam film dokumenter klasik: Cosmos (1980). Sagan menguraikan betapa kecil inti atom dibandingkan dengan struktur atom secara keseluruhan, dengan menggambarkan: 

“Sebagian besar massa atom ada di intinya (proton dan neutron); elektron seperti awan yang jauh jaraknya mengelilingi inti. Atom adalah materi berupa ruang kosong.”

Salah paham tentang atom sebagai ruang kosong dapat diluruskan dengan menginterpretasikan teori kuantum,  yang menguraikan fisika molekul, atom, dan partikel subatom, secara lebih cermat. Menurut teori kuantum, partikel subatomik dapat dipahami sebagai gelombang atau partikel.

Jika tidak sedang diamati, partikel berperilaku seperti gelombang yang tidak teridentifikasi posisinya, semacam awan yang berarak. Ketika diamati, partikel bisa teridentifikasi posisinya, seperti bola biliar yang tidak sedang melesat.

Namun deskripsi dunia partikel subatomik yang dualistik, antara gelombang dan partikel, tidak sepenuhnya akurat dan konsisten. Inti atom, proton dan neutron, selalu digambarkan sebagai partikel yang dikelilingi oleh elektron sebagai gelombang. Gambaran ini tidak sepenuhnya akurat. 

Rekonstruksi konseptual kita tentang materi pada tingkat partikel subatomik seharusnya konsisten menggambarkan inti atom dan elektron saat tidak diamati. Analoginya, seperti  perumpamaan pohon jatuh di hutan tanpa ada orang yang mengamati.

Elektron adalah partikel-elementer tanpa struktur internal dan memiliki muatan listrik negatif. Di sisi lain, setiap inti atom adalah gabungan yang terdiri dari beberapa proton dan neutron, yang umumnya berjumlah sama.

Setiap proton dan neutron memiliki massa 1.836 kali lebih besar dari satu  elektron. Proton memiliki muatan positif dengan besaran yang sama dengan muatan negatif elektron. Sedangkan neutron, seperti namanya, netral tidak memiliki muatan listrik. Biasanya, meskipun tidak selalu, jumlah total proton dalam atom sama dengan jumlah elektron, sehingga atom bersifat netral secara listrik.

Struktur proton dan neutron mungkin adalah partikel yang paling kompleks di Alam Semesta. Bayangkan inti atom, proton dan neutron, sebagai semacam sup panas yang masing-masing terdiri dari tiga partikel elementer, dikenal sebagai kuark, yang mendidih. Jumlah kuark tak terhitung, karena muncul dan menghilang hampir seketika.

Partikel-elementer lain yang disebut gluon menjaga sup ini di dalam pot dengan radius 0,9 femtometer.  Femtometer, disingkat fm, adalah skala untuk mengukur sistem yang puluhan ribu kali lebih kecil dari atom, setara dengan 10^-15 meter. Satu milimeter setara dengan satu  triliun femtometer.

Partikel bermuatan listrik yang sama akan saling tolak-menolak. Oleh karena itu, interaksi tambahan diperlukan untuk menjaga proton tetap berada di dalam inti atom. Interaksi ini timbul dari pasangan kuark dan anti-kuark, disebut pion, yang terus-menerus ke luar dari setiap proton dan neutron untuk diserap oleh partikel serupa lain di sekitarnya.

Energi yang tertukar dalam proses transfer ini cukup besar untuk mengkompensasi tolakan listrik antara proton dan, sehingga mengikat proton dan neutron bersama-sama sebagai inti atom. Inti atom ini menyimpan energi besar yang bisa dilepaskan dalam proses pemisahan atau fisi nuklir.

Namun,  proses yang sangat singkat dari pion membatasi proton dan neutron dapat berjarak satu sama lain, membatasi ukuran inti atom menjadi radius 1 hingga 10 fm. Dengan demikian, dari sudut pandang partikel, inti atom sangat kecil dibandingkan dengan atom itu sendiri.

Inti atom nitrogen, yang terdiri dari tujuh proton dan tujuh neutron, memiliki radius sekitar 3 fm, sedangkan radius atom nitrogen adalah 179.000 fm. Pada skala atom dan molekul, inti atom mirip titik tanpa struktur internal yang jelas. Begitu pula dengan elektron:yang bermuatan negatif.

Jika atom dan molekul dianalogikan sebagai kumpulan partikel mirip titik, maka sebagian besar ruang, jarak antara inti atom dan elektron yang mengelilinginya, akan terlihat kosong.

Namun pada skala ukuran partikel subatomik, yang  bisa dijelaskan oleh teori kuantum, tampilan sebagai gelombang lebih mendominasi, sampai ada pengamat (manusia) yang mengukurnya. Partikel subatomik, alih-alih seperti titik-titik yang jelas posisi dan lokasinya, dalam ruang kosong, lebih mirip dianggap sebagai awan kuantum yang berarak secara kontinyu..

(Bersambung)

Sumber: https://aeon.co/essays/why-the-empty-atom-picture-misunderstands-quantum-theory?

https://phys.org/news/2019-04-common-myths-quantum-physics.html

Lukas Luwarso

2 comments

  • Pandangan Buddha tentang atom dan kekosongan adalah sebagai berikut:

    – Atom adalah benda yang terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil yang disebut paramanu.

    Paramanu tidak dapat dibagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil.

    Paramanu memiliki empat macam: bumi (pathavi), air (apo), api (tejo), dan angin (vayo).

    Keempat macam paramanu ini saling bergabung dan berpisah untuk membentuk berbagai bentuk materi yang ada di dunia.

    Paramanu tidak memiliki sifat tetap atau permanen, tetapi selalu berubah-ubah sesuai dengan kondisi sebab-akibat.

    Paramanu juga tidak memiliki esensi atau substansi yang mandiri, tetapi bergantung pada faktor-faktor lain untuk ada.

    Paramanu juga tidak memiliki jiwa atau atman yang abadi, tetapi hanyalah fenomena fisik yang kosong dari diri atau ego.

    – Kekosongan (sunyata) adalah sifat sejati dari segala sesuatu yang ada di dunia.

    Kekosongan berarti ketiadaan esensi atau substansi yang mandiri, permanen, atau abadi dalam segala sesuatu.

    Kekosongan juga berarti ketiadaan diri atau ego dalam segala sesuatu. Segala sesuatu hanyalah fenomena yang timbul dan lenyap karena sebab-akibat yang saling bergantung.

    Segala sesuatu tidak memiliki hakikat atau realitas sendiri, tetapi hanyalah nama dan bentuk yang bersifat relatif dan konvensional.

    Kekosongan bukan berarti nihilisme atau ketiadaan segala sesuatu, tetapi berarti melihat segala sesuatu dengan cara yang benar dan bebas dari kesalahan persepsi.

    Bukti statement Buddha dalam bahasa asli dari sumbernya sebagai bukti empiris adalah sebagai berikut:

    – Dalam sutta Abhidhammattha Sangaha [1], Buddha mengatakan:

    > “Katame dhammā rūpā? Cattāro ca mahābhūtā catunnañca mahābhūtānaṃ upādāyarūpāni—

    >
    > Ime vuccanti dhammā rūpā.”
    >

    > Terjemahan: “Apa itu benda-benda materi? Empat unsur besar dan benda-benda materi yang timbul karena empat unsur besar—
    >

    > Inilah yang disebut benda-benda materi.”

    – Dalam sutta Kalakarama [2], Buddha mengatakan:

    > “Tasmātiha te, bhikkhave, ye te mayā dhammā abhiññā desitā; tathāgatassa dhammadesanāya anugatā; te vo sabbena sabbaṃ pariññeyyanti—
    >

    > Rūpaṃ pariññeyyaṃ, rūpasamudayaṃ pariññeyyo, rūpanirodhaṃ pariññeyyo, rūpanirodhagāminī paṭipadā pariññeyyā.
    >

    > Vedanaṃ pariññeyyaṃ …
    >
    > Saññaṃ pariññeyyaṃ …
    >
    > Saṅkhāre pariññeyye …
    >
    > Viññāṇaṃ pariññeyyaṃ, viññāṇasamudayaṃ pariññeyyo, viññāṇanirodhaṃ pariññeyyo, viññāṇanirodhagāminī paṭipadā pariññeyyā.”
    >

    > Terjemahan: “Oleh karena itu, para bhikkhu, hal-hal yang telah saya ajarkan kepada kalian dengan pengetahuan langsung; yang sesuai dengan pengajaran Dhamma dari Sang Tathagata; kalian harus memahami semuanya sepenuhnya—
    >

    > Benda materi harus dipahami, asal-usul benda materi harus dipahami, berhentinya benda materi harus dipahami, jalan menuju berhentinya benda materi harus dipahami.
    >

    > Perasaan harus dipahami …
    >

    > Pengetahuan harus dipahami …
    >
    > Pembentukan harus dipahami …
    >

    > Kesadaran harus dipahami, asal-usul kesadaran harus dipahami, berhentinya kesadaran harus dipahami, jalan menuju berhentinya kesadaran harus dipahami.”

    – Dalam sutta Kaccayanagotta [3], Buddha mengatakan:

    > “Yathabhūtañca ñanato yathabhūtañca pajanato yathabhūtañca vidito yathabhūtañca sacchikato yathabhūtañca pariyogato yathabhūtañca anubodho yathabhūtañca paccavekkhaṇā—
    >

    > Te rūpā ‘natthi attā’ti abhinivissa samanupassati.
    >
    > Yā vedanā …
    >
    > Yā saññā …
    >
    > Ye saṅkhārā …
    >

    > Yaṃ viññāṇaṃ atītānāgatapaccuppannaṃ ajjhattikaṃ bahiddhā oḷārikaṃ sukhadukkhadhammaṃ saṅkhataṃ paṭiccasamuppannaṃ khayadhammaṃ vayadhammaṃ virāgadhammaṃ nirodhadhammaṃ—
    >

    > Taṃ viññāṇaṃ ‘natthi attā’ti abhinivissa samanupassati.
    >

    > Evamassa esevanto hoti: ‘yaṃ kiñci rūpaṃ atītānāgatapaccuppannaṃ ajjhattikaṃ bahiddhā oḷārikaṃ sukhadukkhadhammaṃ saṅkhataṃ paṭiccasamuppannaṃ khayadhammaṃ vayadhammaṃ virāgadhammaṃ nirodhadhammaṃ—sabbaṃ taṃ natthi attā’ti samanupassati. Yañca kiñci vedanaṃ … Yañca kiñci saññaṃ … Ye ca kiñci saṅkhārā … Yañca kiñci viññāṇaṃ atītānāgatapaccuppannaṃ ajjhattikaṃ bahiddhā oḷārikaṃ sukhadukkhadhammaṃ saṅkhataṃ paṭiccasamuppannaṃ khayadhammaṃ vayadhammaṃ virāgadhammaṃ nirodhadhammaṃ—sabbañca taṃ natthi attā’ti samanupassati.”
    >

    > Terjemahan: “Di sini, para bhikkhu, seorang siswa yang mendengar ajaran Sang Buddha melihat bahwa ‘tidak ada diri’.

    Ketika ia melihat bahwa ‘tidak ada diri’, ia juga mengetahui, memahami, melihat, menyaksikan, menerapkan, menyadari, dan merenungkan segala sesuatu sebagaimana adanya—
    >

    > Benda materi sebagaimana adanya harus dipahami sebagai ‘tidak ada diri’.
    >

    > Perasaan sebagaimana adanya …
    >

    > Pengetahuan sebagaimana adanya …
    >
    > Pembentukan sebagaimana adanya …
    >
    > Kesadaran sebagaimana adanya harus dipahami sebagai ‘tidak ada diri’.
    >

    > Inilah akhir dari semua hal: ‘Segala sesuatu yang berupa benda materi, baik yang telah lewat, yang akan datang, atau yang ada sekarang, baik yang bersifat internal atau eksternal, kasar atau halus, menyenangkan atau tidak menyenangkan, bersifat terbentuk atau tidak terbentuk, timbul karena sebab-akibat, bersifat lenyap atau berubah, melepaskan atau berhenti—semua itu tidak ada diri’.

    Segala sesuatu yang berupa perasaan … Segala sesuatu yang berupa pengetahuan … Segala sesuatu yang berupa pembentukan … Segala sesuatu yang berupa kesadaran, baik yang telah lewat, yang akan datang, atau yang ada sekarang, baik yang bersifat internal atau eksternal, kasar atau halus, menyenangkan atau tidak menyenangkan, bersifat terbentuk atau tidak terbentuk, timbul karena sebab-akibat, bersifat lenyap atau berubah, melepaskan atau berhenti—semua itu tidak ada diri’.”

    Sumber:

    : Abhidhammattha Sangaha 1.1
    : Kalakarama Sutta (SN 22.3)
    : Kaccayanagotta Sutta (SN 12.15)
    – Source:
    (1) Apa itu Kekosongan? — Study Buddhism. https://studybuddhism.com/id/buddhisme-tibet/jalan-menuju-pencerahan/kekosongan-sunyata/apa-itu-kekosongan.
    (2) Atom dan Ajaran Agama Buddha tentang Anatta – Samaggi Phala. https://samaggi-phala.or.id/naskah-dhamma/atom-dan-ajaran-agama-buddha-tentang-anatta-2/.
    (3) Filsafat Agama Buddha – Samaggi Phala. https://samaggi-phala.or.id/naskah-dhamma/filsafat-ilmu-pengetahuannya-buddhisme-2/.

Ukuran Huruf