Foton itu aneh.
Kami tahu ini. Mereka adalah paket energi elektromagnetik yang tidak bermassa. Mereka melakukan perjalanan dengan kecepatan ringan. Mereka mengabaikan aturan yang melarang apel tetap di pohon.
Namun ada trik kuantum tertentu yang lebih merusak otak daripada dualitas gelombang-partikel. Ini melibatkan cermin. Dan pisang. Atau setidaknya gagasan mengiris foton seperti buah yang terlalu matang.
Fisikawan di Universitas Oslo mengajukan pertanyaan yang belum pernah ditanyakan sebelumnya. Bagaimana cara memotong foton?
Jika Anda memotong pisang menjadi dua, Anda mendapatkan dua bagian. Jika Anda memotong sebuah foton menjadi dua, Anda tidak akan mendapatkan dua foton.
Anda menjadi berantakan.
“Anehnya, kita akan menemukan bahwa foton yang diperpendek adalah keadaan rumit yang melibatkan jumlah foton hingga tak terhingga.”
Para peneliti melakukan simulasi pelepasan rana optik—pada dasarnya cermin—sementara foton dipantulkan darinya.
Mereka ingin melihat apa yang terjadi jika Anda menghentikan refleksi di tengah-tengah tindakan.
Kesalahpahaman Foton Tak Terbatas
Matematika mengatakan hasilnya adalah superposisi.
Dalam keadaan ini, foton berada di beberapa keadaan sekaligus. Saat Anda mengukurnya, Anda mungkin tidak menemukan foton. Anda mungkin menemukan beberapa. Atau, dalam batas teoretis yang ekstrim, jumlah yang tidak terbatas.
Tak terbatas. Foton.
Kedengarannya mustahil. Dia. Tapi hanya karena kesalahpahaman umum.
Johannes Skaar, fisikawan teoretis di Universitas Oslo dan salah satu penulis penelitian ini, mengklarifikasi kebingungan tersebut. Dia berbicara kepada ScienceAlert tentang batasan eksperimen.
Jumlah foton yang diharapkan tidak terbatas.
Itu tergantung pada kecepatan.
Jika Anda melepaskan cermin secara perlahan, Anda mendapatkan sejumlah kecil foton. Jika Anda menghapusnya dengan cepat, Anda mendapatkan jumlah yang besar. Untuk mendapatkan foton yang benar-benar tak terbatas, Anda perlu menghilangkan cermin dalam waktu nol.
Itu membutuhkan kecepatan tak terbatas.
Fisika tidak mengizinkan hal itu.
Mengapa Energi Vakum Menciptakan Partikel Nyata
Jadi, bisakah Anda melakukan ini dalam praktiknya?
Ya.
Mitos lainnya adalah memotong foton terlalu sulit untuk dilakukan. Skaar mengatakan itu salah.
Panjang foton bervariasi. Foton pita sempit dapat meregang hingga beberapa meter. Atau kilometer.
Untuk foton sepanjang itu, Anda tidak memerlukan rana cepat yang tidak realistis. Anda hanya perlu memblokir sebagian dari paket gelombangnya.
Mekanismenya sangat menarik. Dalam fisika klasik, ruang hampa itu kosong. Dalam mekanika kuantum, tidak demikian.
Keadaan vakum mengandung energi potensial.
Ketika cermin dihilangkan, proses mengubah energi vakum menjadi energi foton nyata. Pemotongan tidak hanya mematikan lampu. Ini menciptakan cahaya baru dari kehampaan.
Apa yang Sebenarnya Anda Lihat
Inilah bagian yang paling aneh.
Status yang dihasilkan oleh pemotongan ini secara lokal setara dengan status yang lebih sederhana, bergantung pada tampilannya.
Bayangkan daerah antara cermin dan jalur foton.
Di sebelah kiri zona transisi sempit ini, pengamat melihat satu foton. Normal. Dapat diprediksi.
Di sebelah kanan, pengamat melihat ruang hampa. Nol foton. Ruang kosong.
Namun di wilayah transisi yang tipis itu?
Ini adalah peleburan probabilitas yang cemerlang. Keadaan campuran yang tidak dapat dihitung secara sederhana.
Skaar mengakui hal itu rumit.
Hal ini mengingatkan kita bahwa pada skala terkecil, kenyataan tidaklah solid. Itu cair. Ini bersifat probabilistik.
Kami pikir kami memahami cahaya.
Kami tidak melakukannya.
Dan jika Anda mencoba membaginya, alam semesta mungkin akan memberi Anda ketidakterbatasan. Atau tidak sama sekali.
Tergantung seberapa cepat cermin Anda bergerak.
