Siapa yang Sedang Menatap Anda?

Oleh: Rachel Thomas
21 Januari 2015
(Sumber: plus.maths.org)

Pandangan dari dalam atau dari luar?

“Pengamat, tentu saja, sangat penting dalam keseluruhan fisika,” kata Jim Hartle, Profesor Fisika di Universitas California, Santa Barbara. Ini karena memprediksi, melaksanakan, dan membandingkan pengamatan pada dasarnya adalah cara kerja fisika. Kita (atau lebih tepatnya fisikawan sesama manusia) memakai teori untuk memprediksi [hasil] pengamatan dan kita menguji teori-teori ini dengan memeriksa apakah prediksi pengamatan cocok dengan apa yang betul-betul kita amati.

Pengamat tidak harus manusia, kata Hartle, mereka hanya harus berupa information gathering and utilising system (disingkat IGUS). “Bisa komputer, bisa sekumpulan manusia yang mengejar sains, bisa makhluk di planet lain.”

Observasi

Jadi pemikiran seorang pengamat sangatlah umum di dalam sains. “Kita punya teori-teori untuk menjelaskan pengalaman dan kita mengujinya dengan seberapa bagus itu menjelaskan pengalaman.” Pengamat selalu menjadi sentral bagi pemikiran tersebut, tapi pertanyaannya: apakah yang kita lihat bergantung pada tipe kita sebagai pengamat? Atau apakah kita berada di luar dan menengok ke dalam?

Anda dapat memahami perbedaan ini dengan menggunakan sudutpandang berlainan yang Anda kenal dari mendongeng. Jika sebuah dongeng ditulis dalam narasi first-person, maka ceritanya dituturkan oleh salah satu tokoh di dalam cerita itu sendiri. Kita cuma tahu apa yang dia tahu, kita cuma dengar apa yang dia dengar, dan cuma lihat apa yang dia lihat. Sebaliknya, narator third-person mengisahkan cerita dari luar, menengok ke dalam. Narator third-person bisa tahu keseluruhan cerita sepanjang waktu, dan dia bisa memberitahu kita semua peristiwa, kapan terjadinya, dan bagaimana itu melibatkan atau mempengaruhi semua tokoh.

Ada dua jenis deskripsi Alam Semesta yang serupa, kata Hartle. Deskripsi first-person adalah apa yang kita secara perorangan, dan secara kolektif sebagai umat manusia, amati dari Alam Semesta. Deskripsi third-person adalah Alam Semesta sebagaimana adanya: apa yang dikandungnya, bagaimana ia diatur, dan bagaimana ia berubah seiring waktu. Dan dua jenis deskripsi berbeda ini dihubungkan oleh pemikiran para pengamat.

“Sains mengincar teori-teori third-person karena mereka objektif: memprediksi apa yang ada di luar sana tanpa tergantung pada kognisi manusia.” Tapi kita memakai dan menguji teori-teori demikian berdasarkan prediksi mereka terhadap pengalaman first-person: apa yang kita amati sebagai IGUS tertentu di Alam Semesta.”

“Ada sebuah semboyan,” tukas Hartle. “Pengalaman adalah orang pertama, fisika adalah orang ketiga!”

Sejarah fisika versi pengamat

Pembedaan seperti ini tidak menjadi isu dalam fisika klasik, contohnya mekanika Newtonian. Bagi teori-teori ini tidak ada perbedaan antara prediksi third-person tentang apa yang akan terjadi pada eksperimen klasik dan prediksi first-person tentang apa yang betul-betul diamati oleh masing-masing pelaku eksperimen. Keberadaan pengamat tidak mempengaruhi fisika secara nyata.

Keadaan berubah dengan datangnya mekanika quantum dan, khususnya, interpretasi Kopenhagen atas dunia quantum. Di permukaan, mekanika quantum mengisyaratkan bahwa pengamat bisa mempengaruhi eksperimen: ketika sebuah partikel dibiarkan bergerak bebas di dalam kotak, misalnya, teori ini menyatakan partikel tersebut ada di beberapa tempat sekaligus selama tidak dilakukan pengamatan, dan baru “menetap” di lokasi tertentu begitu Anda menatapnya. Interpretasi Kopenhagen menangani urusan kontra-intuitif ini dengan mengklaim mekanika quantum tidak mendeskripsikan realitas sebagaimana adanya, tapi sebagaimana diindera oleh pengamat. Sederhananya, ia tidak menjawab pertanyaan semisal, “apa yang partikel kerjakan selagi tak diamati?”

Tak ada jalan kembali. Sebelum pengamatan, kucing Schrödinger hidup sekaligus mati. Pembukaan kotak mengunci nasibnya.
Tak ada jalan kembali. Sebelum pengamatan, kucing Schrödinger hidup sekaligus mati. Pembukaan kotak mengunci nasibnya.

Dalam contoh terkenal kucing Schrödinger (seekor kucing terperangkap di dalam kotak bersama sebotol racun dan palu, yang diseimbangkan agar membanting botol jika terpicu oleh peluruhan atom radioaktif), fisika quantum hanya bisa memprediksi apa yang akan kita amati ketika membuka kotak dalam hal probabilitas penemuan kucing hidup atau mati. Teori ini tidak memberitahu kita apa-apa yang signifikan secara fisikal tentang status kucing sebelum pengamatan dilakukan: malah si kucing disebut berada dalam superposisi semua status potensial, Anda boleh bilang ia mati sekaligus hidup.

“Dalam mekanika quantum Kopenhagen, yang bagi saya merupakan struktur teoritis tersukses dalam sejarah fisika, pengamat mengemban nilai sentral. Teori ini hendak memprediksi hasil-hasil pengamatan, dan hasil pengamatan saja,” kata Hartle. “[Teori ini] harus mengusulkan bahwa selalu ada pengamat yang melakukan pengamatan. Ini tidak betul-betul memberi deskripsi dunia yang independen sebagaimana dalam fisika klasik.”

Kendati nilai penting pengamat bukan barang baru bagi fisika, subjektivitas ini terbilang baru. “Saya kira [konsep] pengamat selalu bersama kita. Kita memanfaatkan teori-teori kita untuk itu: membuat prediksi berguna tentang apa yang akan terjadi di masa depan. Jika kita loncat dari puncak gedung ini, kita akan jatuh ke tanah dengan percepatan 9.8 meter per detik kuadrat, jadi itu prediksi teori yang relevan bagi kita. Tapi fisika mencari objektivitas, artinya mengusahakan teori seindependen mungkin dari identitas pengamat. Itu dapat dijangkau dalam fisika klasik, tapi tidak dalam mekanika quantum Kopenhagen.”

Menurut interpretasi Everett, ketika Anda melakukan pengamatan, dunia membelah jadi dua cabang: di salah satu dunia, si kucing telah mati, dan di satu dunia lain ia masih hidup. Gambar: Dc987.
Menurut interpretasi Everett, ketika Anda melakukan pengamatan, dunia membelah jadi dua cabang: di salah satu dunia, si kucing telah mati, dan di satu dunia lain ia masih hidup. Gambar: Dc987.

Satu solusi untuk ini adalah interpretasi alternatif yang disebut interpretasi Everettian atau Many Worlds. (Anda bisa baca lebih jauh dalam Are there parallel universes?) Dalam interpretasi Everett, pada saat pengamatan dilakukan, sang pengamat terbelah menjadi banyak salinan, masing-masing dengan masa depan berlainan, contohnya masa depan di mana kucing masih hidup dan masa depan di mana kucing sudah mati. Ini mengembalikan deskripsi third-person Alam Semesta; Alam Semesta berperan sebagai probabilitas-probabilitas first-person yang memprediksi apa yang akan diamati pengamat.

“Dari Everett kita dapat gagasan bahwa pengamat hanyalah sistem fisikal seperti yang lain-lain, dan terdapat di Alam Semesta,” kata Hartle. “Pengamat tidaklah sentral bagi perumusan teori quantum sebagaimana [dalam mekanika kuantum Kopenhagen] tapi dia bisa dideskripsikan.”

Kembalinya Pengamat

Sekali lagi pengamat mendapat peran sentral dalam fisika bersama kosmologi, kata Hartle. Pasalnya, hari ini banyak kosmolog bekerja dengan asumsi, dalam model-model mereka, bahwa Alam Semesta sangat besar, dan dapat menampung banyak pengamat potensial. Dan masa depan yang akan kita amati akan sangat berbeda, tergantung pada tipe kita sebagai pengamat.

“Di alam-alam semesta besar ini, di mana pada prinsipnya sistem-sistem dapat direplikasi, [situasi fisikal pengamat] datang lagi untuk mempengaruhi pengamatan,” kata Hartle. Berhubung kita adalah sistem fisikal, seperti yang lain-lain, kita cuma punya probabilitas tertentu untuk eksis di Alam Semesta. Ada probabilitas bahwa kita adalah sebagaimana kelihatannya, populasi manusia yang eksis bersama-sama di planet biru-hijau kecil. Tapi di Alam Semesta amat besar ini, mungkin pula kita hanyalah otak Boltzmann—fluktuasi acak di Alam Semesta yang berpadu sebentar membentuk otak sadar yang ingatan dan pengetahuannya, sebuah fluktuasi acak data, cocok dengan ingatan dan pengetahuan kita.

Otak terisolir dapat berfluktuasi secara acak menjadi eksis.
Otak terisolir dapat berfluktuasi secara acak menjadi eksis.

Ini sedikit menggelisahkan, tapi berdasarkan matematikanya, kemungkinan besar kita termasuk otak Boltzmann ini, pengamat terpedaya ini, yang berkhayal memiliki semua data dan pengalaman yang kita punya. “Tentu saja jarang sekali terdapat manusia perorangan majemuk, tapi di alam semesta besar yang dipertimbangkan oleh para teoris masa kini, itu bisa terjadi.” Dan masa depan yang akan kita amati akan sangat berbeda-beda, tergantung pada yang mana kita di antara “salinan-salinan” potensial ini. Jadi, kita bukan cuma butuh teori yang mendeskripsikan evolusi Alam Semesta, membuat prediksi tentang apa yang akan diamati oleh setiap salinan ini. Tapi dalam rangka membuat prediksi first-person tentang apa yang akan kita amati, kita juga perlu tahu salinan yang mana diri kita, atau sebaran probabilitas untuk salinan paling mungkin. Hartle dan koleganya, Mark Srednicki, menjuluki sebaran ini sebagai sebaran xerografik, dan kombinasi teori dan sebaran xerografik inilah yang dapat diuji melalui pengamatan.

Pertama-tama kita harus mengasumsikan suatu aturan untuk sebaran xerografik. Sebagai contoh, Anda bisa berasumsi semua salinan sama-sama mungkin. “Jika Anda berasumsi kita sama-sama mungkin, maka hasilnya kemungkinan besar kita adalah otak Boltzmann,” kata Hartle. “Saya kira itu agak pandir. Mereka terpedaya, dan dalam rangka mengerjakan sains kita harus berasumsi bahwa kita tak terpedaya.” Seandainya kita adalah otak Boltzmann, kita akan segera berfluktuasi lenyap. Jika kita, setelah menanti beberapa menit, masih ada di sini, maka ini memberi bukti bahwa kita bukan otak Boltzmann. Dengan demikian, eksistensi berkelanjutan diri kita menyediakan suatu bukti penentang asumsi sebaran xerografik bahwasanya semua salinan pengamat adalah sama-sama mungkin.

Jim Hartle
Jim Hartle

Memutuskan asumsi apa yang harus dibuat adalah satu hal, tapi yang lebih penting lagi adalah menyadari bahwa Anda sedang membuatnya. Kemudian Anda dapat menguji prediksi first-person yang menentang pengamatan Anda, dan menghimpun bukti pendukung atau penentang kombinasi teori dan sebaran xerografik yang diasumsikan. Jika pengamatan tidak mendukung ini, maka Anda perlu mengubah teori atau asumsi Anda perihal sebaran xerografik.

Jadi meski awalnya terasa mustahil untuk mengembangkan pemahaman third-person—teori ilmiah—mengenai Alam Semesta sementara kita tidak tahu yang mana diri kita di antara triliunan salinan potensial, masing-masing dengan masa depan berbeda untuk diamati, kita bisa mulai mencerna gambaran besar ini dari pengamatan first-person kita. Pengamat first-person masih menjadi pendongeng teori third-person Alam Semesta.

Rachel Thomas adalah Editor Plus. Dia berbincang dengan Jim Hartle di International Philosophy of Cosmology pada September 2014.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s