Tag: Kuantum

Buku Favorit 2014

Menjelang tutup tahun, kita coba review beberapa buku yang kita baca tahun ini. Mungkin tahun ini memang terlalu banyak diisi kegiatan ekstra padat yang bahkan membuat tahun-tahun sibuk sebelumnya tampak penuh keleluasaan; dan buku-buku yang dibaca pun jadi berkait dengan kegiatan-kegiatan yang menarik ini.

Book-The-InnovatorsThe Innovators, adalah kisah tentang para genius yang menciptakan dunia informasi seperti yang kita kenal saat ini. Walter Isaacson (yang sebelumnya menulis tentang Steve Jobs dan Albert Einstein) bercerita tentang inovasi bukan hanya sebagai proses yang terkontrol; melainkan sesuatu yang dibentuk dengan latar belakang kepribadian, tekad, gagasan yang luar biasa, kerjasama yang menarik dari pribadi yang sungguh beraneka atau bertolak belakang, dan lompatan-lompatan kreatif. Ada Lovelace misalnya, digambarkan bukan sebagai putri yang dibesar-besarkan sebagai programmer, melainkan dirinci sejak ibunya menjauhkan dia dari urusan seni dan membuatnya menyukai pikiran kreatif yang logis, pergaulannya dengan para hacker masa itu, dan seterusnya. Lalu kita dibawa ke nama-nama revolusioner seperti Vannevar Bush, Alan Turing, John von Neumann, Doug Engelbart, Robert Noyce, Bill Gates, Steve Wozniak, Steve Jobs, Tim Berners-Lee, hingga Larry Page. Intinya bukan nama-nama besar ini, melainkan penggalian yang seksama untuk memungkinkan kita menjadi inovator-inovator kelas dunia berikutnya.

Book-Smart-CitiesSmart Cities. Buku ini memang dibeli setelah mendalami banyak paper IEEE tentang pengembangan smart cities. Pertama, kenapa kita malah berfokus ke kota? Secara pragmatis, menata kota adalah menata peradaban. Bumi justru mungkin bisa lebih hijau saat manusia dikumpulkan dalam ruang dengan efisiensi sumberdaya yang tinggi, dengan kolaborasi yang sangat mudah dan massive, dan optimisasi pada gagasan-gagasan hijau. Tapi ini hanya mungkin terjadi saat kota ditata dengan daya informatika yang menyeluruh. Persoalannya bukan hanya soal akses internet di layer infrastruktur, platform, aplikasi, konten; tetapi bagaimana budaya dan gaya hidup mulai diarahkan. Apa yang mungkin bisa terjadi? Bagaimana ekses negatifnya? Bagaimana menjawab tantangan itu? Dan apakah pembentukan smart cities akhirnya benar-benar akan mengubah peradaban dunia demi masa depan bumi yang lebih baik? Konon, orang yang bernama Smith cenderung suka jadi ahli metal; orang bernama Dentist suka mengurusi gigi. Itu diakui Wiseman yang ternyata memang suka mencari kebijakan dalam hidup manusia secara ilmiah. Tapi apa itu sebabnya buku Smart Cities ini harus ditulis Anthony Townsend?

Book-Quantum-NetworkingQuantum Networking. Dari minggu-minggu awal kelahirannya, blog ini cukup sering membahas efek kuantum di sisi sains. Namun satu dekade kemudian, efek kuantum benar-benar mulai dapat diaplikasikan dalam dunia engineering, termasuk di sistem informasi. Quantum computing, quantum information, quantum networking. Di kuliah IEEE, aku sering menyebut tiga layer masa depan skala menengah: quantum networking, Internet of Things (termasuk big data), dan smart cities. Quantum networking memungkinkan terobosan informasi kapasitas tinggi dan kecepatan tinggi untuk masa depan. Segala pardigma informasi, sejak kalkulasi Shannon, persoalan enkripsi, sensitivitas, berubah sepenuhnya; dilengkapi hal-hal semacam teleportasi dan sistem distribusi yang saat ini belum terpikirkan aplikasinya. Buku mengenai quantum networking yang baik sangat sulit diperoleh. Aku beruntung sempat berkenalan dengan Prof Rod van Meter, seorang periset mutakhir di bidang ini di COMNETSAT, salah satu konferensi yang disponsori IEEE Indonesia Section. Beliau jenis ilmuwan yang rendah hati namun sangat inspirasional, serta mampu memaparkan quantum networking kepada para engineer secara jernih tanpa berbelit.

Book-QuietQuiet. Ada sih manusia yang memang cerewet, suka mendengarkan opera bising yang membunyikan hampir semua alat musik sekaligus, suka menggabungkan kegiatan berbagai komunitas, suka mempresentasikan gagasan yang belum mainstream ke kelompok orang serius tak dikenal. Dll. Tapi di tempatnya bekerja, ia dinyatakan cacat, tidak lulus ke dalam kelompok orang-orang penting akibat mendapatkan sertifikat “introvert akut” oleh para assessor (dua point di bawah standar yang diperkenankan perusahaan). Wkwkw, ada. Buku Susan Cain ini menyelamatkan orang-orang semacam itu dalam memilih: apa sih hal baik yang masih dapat dilakukan kaum introvert ini. Konon para introvertlah yang membentuk dunia: mengenalkan kita pada teori relativitas; bunga matahari Van Gogh — hmmm, ya, Van Gogh; komputer Apple, apalah. Tapi dunia yang nyata digerakkan oleh para ekstrovert yang secara alami menyusun kerjasama yang dinamis di dunia yang makin kompleks ini. Kaum introvert harus menyesuaikan diri. Bisa berhasil, namun dengan kelelahan psikologis yang lebih. Lalu bagaimana kaum introvert bisa memaksimalkan potensi dirinya? Aku yakin para introvert lebih suka membaca buku ini dalam heningnya, daripada membaca point-point di blog dalam keriuhan kota.

Book-La-FeteMilan Kundera bikin buku lagi. La Fête de l’Insignifiance. Belum terbit bahasa Inggris atau bahasa Indonesianya. Dan aku belum berhasil menamatkan buku ini juga. Tapi, coba kita seriusi hal ini: seriuskah dunia ini? Terpikirkah bahwa justru masalah paling serius harus dikaji secara tidak serius? Nikmati rayapan gelombang interaksinya, dan dengan demikian pahami hakikat pembentuknya. Rayakan hal-hal yang tidak penting! Mungkin ini bukan hal baru buat para pecinta Kundera. Buku sebelumnya, Kitab Lupa dan Gelak Tawa (Le Livre du Rire et de l’Oubli) memaparkan diskusi para penulis dunia bukan dengan cara yang elegan, namun justru dengan kekacauan yang menjemukan, dan dengan demikian menjelaskan dunia apa adanya. Buku Unbearable Lightness of Being (L’Insoutenable Légèreté de l’Être) memaksa kita merasakan bahwa hidup jadi beban justru karena ia ringan melayang; plus rangkaian pendefinisian kontekstual atas makna-makna dan simbol-simbol yang membuat kita mempertanyakan hal-hal yang kita anggap besar dan penting. Tapi ringan bukan berarti lucu. Lucukah saat kita menyadari bahwa rasa humor kita bersama sebenarnya tak menarik lagi? Apa coba?

Masih ada beberapa buku lagi. Bersambung ah. Jalan-jalan dulu membersihkan diri. Kamu sendiri, suka baca apa akhir-akhir ini?

Pauli dan 137

Wolfgang Pauli pernah menyampaikan bahwa andai Tuhan memperkenankannya bertanya satu hal, ia akan bertanya, “Kenapa 1/137?”

Di tahun2 awal, blog ini pernah membahas konstanta struktur halus α. Saat sebuah atom disinari (ditumbuk foton), akan tampil spektra cahaya yang unik menurut jenis atom. Struktur halus (fine structure) adalah struktur dari setiap garis spektrum itu, yang pada gilirannya menunjukkan struktur halus yang membentuk lintas elektron di sekitar atom. Dengan teori Niels Bohr, dapat dihitung level energi dari spektrum ini, yaitu En = -Z²/n² * 2.7·10-11 erg, dengan n bilangan kuantum elektron n, dan Z adalah bilangan atom. Konstanta di belakang setara dengan 2π²me4/h², yang bisa juga dihitung sebagai energi elektron atom hidrogen (Z=1) pada orbit terendah (n=1). Arnold Sommerfeld, mentor Pauli, berusaha merapikan formula ini dengan memasukkan relativitas, yaitu mengkonversikan E = mc². Hasilnya, En,k = -Z²/n² { 1 + (2πe²/hc)² [n/k – 3/4]} * 2.7·10-11 erg. Terdapat bilangan kuantum k yang menunjukkan orbit tambahan untuk elektron. Ini memungkinkan tambahan alternatif lompatan elektron dalam jarak lebih kecil, yang menghasilkan spektrum yang lebih halus. Di luar kurung siku, persamaan itu mirip persamaan Bohr. Namun di dalam kurung siku, tampil sebuah ruas baru, berisi paduan konstanta yang belum pernah tampak sebelumnya: 2πe²/hc atau e²/ℏc.

Sommerfeld menyebut ini sebagai konstanta struktur halus, sebesar α = e²/ℏc, yaitu 0.00729. Arthur Eddington menulisnya sebagai 1/137. Konstanta ini tak memiliki satuan. Artinya, apa pun satuan yang digunakan untuk menghitung kecepatan cahaya, konstanta Planck, muatan elektron dan lain-lain, konversi satuan antara konstanta itu akan saling meniadakan, dan membentuk hasil 1/137. Angka ini menarik, selain karena konstan, juga karena tidak terlalu besar, tapi juga tidak kecil. Seolah turun sebagai wahyu yang mengatur alam dengan sendirinya: 137. Eddington segera memistikkan angka ini, dan menggusarkan banyak ilmuwan lain, termasuk Pauli.

Formula α = e²/ℏc juga menunjukkan seberapa besar sepasang elektron berinteraksi (e kali e di atas konstanta). Pauli penasaran karena belum ada formula, baik dari fisika klasik maupun fisika kuantum, yang menghasilkan muatan elektron. Semua formula mengharuskan muatan elektron dimasukkan dari hasil pengukuran. Konstanta struktrur halus membawa kaitan e terhadap konstanta elementer ℏ dan c; tetapi melalui sebuah konstanta yang tidak diketahui dari mana asalnya. “Bakal keren kalau angka 1/137 ini ketahuan asal usulnya,” tulis Pauli ke Werner Heisenberg tahun 1934.

Mentor Pauli yang lain, Max Born, menulis artikel tentang “Misteri 137” pada 1935, menceritakan bahwa 1/α = 137 ini merupakan kunci pengait relativitas dengan teori kuantum. Dalam artikel itu juga, ia menulis: jika angka ini terlalu besar, materi tak akan tampak beda dengan ketiadaan. Angka 137 adalah sebuah hukum alam itu sendiri, dan seharusnya menjadi titik pusat filsafat alam.

Namun sementara itu, Perang Dunia II memecah Eropa. Einstein, Pauli, lalu Bohr pindah ke Amerika. Born pindah ke UK. Heisenberg tertinggal di Jerman, dan bahkan memimpin kelompok pembangun senjata atom Jerman. Schrödinger berlompatan dalam galau melintasi negeri yang bertikai. Usai Perang Dunia II, baru para ilmuwan kembali memikirkan masalah fundamental.

Pauli-Heisenberg-Fermi

Pauli, Heisenberg, dan Fermi

Pada tahun 1955, Pauli kembali menyebut angka 137. Pada tahun 1957, setelah Pauli kembali ke Swiss, Heisenberg menulis mail ke Pauli bahwa ia sudah mencoba menurunkan formula yang menentukan massa elementer dari partikel. Ia juga sudah melakukan deduksi atas nilai α, dan telah mencapai nilai yang tidak jauh, yaitu 1/250. Memang 250 jauh dari 137, namun 1/250 tidak jauh dari 1/137. Pauli membalasnya pada awal 1958: “Hebat. Si kucing sudah keluar dari tas dan menunjukkan cakarnya: pembagian dari reduksi simetri.” Keduanya pun kembali bekerja sama menyusun paper bersama, via surat, telefon, dan kunjungan langsung; walaupun ada selisih pendapat di antara keduanya. Paper itu rencananya akan dikuliahkan Pauli dalam kunjungannya ke US Januari itu.

Pauli baru memberikan kuliah pada 1 Februari 1958, di Columbia University. Kuliah dihadiri 300 orang, termasuk Bohr, Oppenheimer, Lee, Yang, Wu, dll.  Namun, mirip sebuah karma yang terjadi dari sifat super kritis Pauli pada para fisikawan sejak ia masih muda; pada kuliah ini justru ia dikritisi habis. Saat Pauli menurunkan formulanya di papan tulis, Abraham Pais memprotes: “Professor, partikel ini tidak meluruh dengan cara itu.” Beberapa ilmuwan lain juga menunjukkan beberapa kesalahan lain. Semua mulai melihat: Pauli sang perfeksionis sudah mulai redup. Namun, semangat dari masa Gottingen dan Kopenhagen masih terasa.

Pada satu titik, Bohr dan Pauli memainkan diskusi yang ajaib. Setiap Bohr menyelesaikan proposisi, ia menyebut bahwa teori Pauli yang ini tidak cukup gila. Sedang setiap Pauli memberikan jawaban, ia menyimpulkan bahwa teori ini cukup gila. Begitu terus menerus. Dan hadirin sibuk bertepuk tangan. Belakangan Pauli mengaku pada Yang: “Semakin aku berdebat, semakin turun juga keyakinanku.” Pauli pun menemukan banyak hal yang belum selesai pada formula itu.

Akhir bulan itu, Heisenberg memberikan kuliah tentang paper Pauli dan Heisenberg itu. Press release diterbitkan, menyebutkan bahwa “formula dunia” telah ditemukan, untuk menjelaskan semua perilaku partikel elementer. Berita ini disebarkan ke seluruh dunia, dan menggusarkan Pauli.

Sebagai tanggapan, Pauli berkirim mail ke George Gamow: “Saya tunjukkan bahwa saya bisa menggambar sebagus Titian. Hanya detail teknisnya belum selesai.”

Pauli-Titian

Heisenberg masih berminat meneruskan kerjasama. “Kalau kita membuat paper bersama, pasti jadi tahun 1930 lagi.” Pauli makin sebal. Pada konferensi CERN, kebetulan Heisenberg mempresentasikan Paper, dan kebetulan Pauli jadi session chair. Pauli membuka dengan, “Kita akan mendengar hal yang merupakan substitusi dari ide fundamental. Jangan tertawa ya.” Lalu ia tertawa. Selesai Heisenberg berpresentasi, Pauli membuang papernya. Heisenberg mengganggap Pauli cuma galau setelah dibully balik di US.

Akhir 1958, Pauli mendadak sakit perut. Ia pun dibawah ke Rumah Sakit Palang Merah di Zürich. Charles Enz menjenguknya. Pauli tampak kesal. “Kamu lihat nomor kamarnya?” tanyanya. “Ini kamar 137. Aku gak bakal keluar hidup-hidup dari sini.” Ia meninggal di ruang itu 10 hari kemudian.

© 2024 Kuncoro++

Theme by Anders NorénUp ↑