Getaran atom terkuantisasi
Pada tahun 1907, Albert Einstein mengemukakan model materi yang menjelaskan setiap atom dalam struktur latis merupakan osilator harmonik independen yang menjadi salah satu karir Einstein. Dalam model Einstein, setiap atom berosilasi secara independen-serangkaian keadaan terkuantisasi dengan jarak yang sama untuk setiap osilator. Einstein menyadari sulit untuk mendapatkan frekuensi osilasi aktual. Dia menyelidikinya karena teori ini mendemonstrasikan mekanika kuantum dapat memecahkan masalah kalor spesifik dalam mekanika klasik. Peter Debye kemudian menyempurnakan model ini.
Prinsip Adiabatik dan variabel sudut aksi
Sepanjang 1910-an, mekanika kuantum memperluas ruang lingkupnya untuk mencakup banyak sistem berbeda. Setelah Ernest Rutherford menemukan nukleus dan menyatakan bahwa elektron mengorbit selayaknya planet. Niels Bohr membuktikan postulat mekanika kuantum oleh Planck dan Einstein telah mengembangkan hal tersebut, akan menjelaskan gerakan elektron dalam atom.
Einstein berkontribusi dalam pengembangan teori ini, Wilhelm Wien menghubungkannya dengan argumen tahun 1898. Wien menyatakan bahwa hipotesis invarian adiabatik dari ekuilibrium termal memungkinkan semua kurva benda hitam pada suhu berbeda dapat menurunkan satu sama lain melalui proses pergeseran sederhana. Einstein mencatat pada tahun 1911 bahwa prinsip adiabatik yang sama menunjukkan jumlah yang hipotesis kuantisasi dalam setiap gerak mekanis haruslah berupa invarian adiabatik. Arnold Sommerfeld mengidentifikasi invarian adiabatik ini sebagai variabel aksi mekanika klasik.
Statistik Bose–Einstein
Pada tahun 1924, Einstein menerima deskripsi model statistika dari fisikawan India Satyendra Nath Bose, berdasarkan pada metode penghitungan yang mengasumsikan bahwa cahaya sebagai gas dari partikel yang tidak dapat berpisah. Einstein menyatakan bahwa kita bisa menerapkan statistik Bose pada beberapa atom serta partikel cahaya, dan menyerahkan terjemahan konsep Bose ke Zeitschrift für Physik. Einstein juga menerbitkan artikelnya sendiri yang menjelaskan model dan implikasinya, di antaranya adalah fenomena kondensat Bose-Einstein, menjelaskan bahwa beberapa partikel akan muncul pada suhu yang sangat rendah. Baru pada tahun 1995 kondensat pertama menghasilkan secara eksperimental oleh Eric Allin Cornell dan Carl Wieman menggunakan peralatan ultradingin yang ada pada laboratorium NIST–JILA di Universitas Colorado Boulder. Statistik Bose-Einstein saat ini berguna untuk meneliti sifat boson.
Dualitas gelombang-partikel
Meskipun kantor paten mempromosikan Einstein menjadi Penguji Teknis Kelas Kedua pada tahun 1906, ia tidak serta merta meninggalkan dunia akademisi. Pada tahun 1908, ia menjadi Privatdozent di Universitas Bern. Dalam “Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung” (“Perkembangan Pandangan Kami terhadap Komposisi dan Esensi Radiasi”) mengenai kuantisasi cahaya, dan dalam makalah sebelumnya pada tahun 1909, Einstein membuktikan bahwa kuanta energi Max Planck memiliki momentum yang terdefinisi baik dan dalam beberapa kasus bertindak sebagai partikel independen. Lewis pada tahun 1926) dan mengilhami teori dualitas gelombang-partikel dalam mekanika kuantum. Einstein berpendapat bahwa dualitas gelombang-partikel dalam radiasi merupakan bukti konkret atas keyakinannya bahwa fisika membutuhkan landasan baru yang terpadu.
Energi titik nol
Dalam serangkaian karya yang selesai dari tahun 1911 sampai 1913, Planck merumuskan kembali teori kuantumnya dan memperkenalkan gagasan energi titik nol dalam “teori kuantum kedua”. Gagasan ini menarik perhatian Einstein dan asistennya Otto Stern. Dengan asumsi energi molekul diatomik rotasi mengandung energi titik nol, mereka kemudian membandingkan panas pada gas hidrogen dengan data eksperimental. Jumlahnya cocok, tetapi setelah mempublikasikan temuan ini, mereka segera menarik dukungannya, karena Einstein tidak lagi percaya pada kebenaran gagasan energi titik nol.
Emisi stimulasi
Pada tahun 1917, di puncak popularitas karyanya mengenai relativitas, Einstein menerbitkan artikel di Physikalische Zeitschrift yang menyatakan kemungkinan emisi terstimulasi. Proses fisika yang menghasilkan maser dan laser. Artikel ini membuktikan bahwa statistik absorpsi dan emisi cahaya bersifat konsisten dengan hukum distribusi Planck jika emisi cahaya ke dalam mode dengan foton n ditingkatkan secara statistik dari emisi cahaya ke dalam mode kosong. Makalah ini sangat berpengaruh dalam pengembangan mekanika kuantum, karena ini makalah pertama yang menunjukkan bahwa statistik transisi atom memiliki hukum yang sederhana.
Gelombang materi
Einstein mempelajari karya Louis de Broglie dan menggunakannya untuk mendukung gagasannya. Dalam salah satu makalahnya, Einstein menjabarkan teori gelombang de Broglie, yang menurut Einstein bisa dijelaskan melalui persamaan Hamilton-Jacobi mengenai mekanika. Makalah ini kelak menginspirasi karya Schrödinger pada tahun 1926.
Mekanika kuantum
Einstein tidak sepenuhnya setuju dengan mekanika kuantum modern yang berkembang setelah tahun 1925. Berlawanan dengan kepercayaan populer, keraguannya bukanlah karena keyakinan bahwa Tuhan “tidak mengocok dadu. Pada 1917, Einstein menerbitkan makalah mengenai emisi terstimulasi yang menyatakan bahwa adanya peran fundamental peluang dalam menjelaskan proses kuantum. Sebaliknya, ia keberatan dengan pembahasan mekanika kuantum mengenai sifat realitas. Einstein meyakini bahwa realitas fisik itu ada, terlepas dari kemampuan kita untuk mengamatinya. Sebaliknya, Bohr dan para pengikutnya menyatakan bahwa hanya hasil pengukuran dan pengamatan, dan tidak masuk akal untuk berspekulasi mengenai realitas mutlak yang ada di luar persepsi manusia.
Bohr versus Einstein
Debat Bohr-Einstein adalah serangkaian perdebatan publik mengenai mekanika kuantum antara Einstein dan Niels Bohr, yang merupakan dua pencetus teori tersebut. Perdebatan mereka terkenal karena pengaruhnya yang besar terhadap filsafat ilmu. Debat ini juga memengaruhi interpretasi atas mekanika kuantum di kemudian hari.
Paradoks Einstein–Podolsky–Rosen
Pada tahun 1935, Einstein mengembalikan mekanika kuantum, terutama pada pertanyaan kelengkapannya, dalam “makalah EPR”. Dalam eksperimen pemikirannya, Einstein menganggap dua partikel berinteraksi sedemikian rupa sehingga sifat-sifatnya sangat berkorelasi. Tidak peduli seberapa jauh kedua partikel itu berpisah, pengukuran posisi yang tepat terhadap satu partikel akan menghasilkan pengetahuan yang sama persis mengenai posisi partikel lainnya, juga pengukuran momentum yang tepat terhadap satu partikel akan menghasilkan pengetahuan yang sama persis tentang momentum partikel lain, tidak perlu mengusik partikel lain dengan cara apa pun.
Berdasarkan konsep realisme lokal Einstein, ada dua kemungkinan:
- Apakah partikel lain yang memiliki sifat ini sudah ditentukan, atau
- Proses pengukuran partikel pertama secara instan memengaruhi realitas posisi dan momentum partikel kedua. Einstein menolak kemungkinan kedua ini.
Keyakinan Einstein terhadap realisme lokal membuatnya menegaskan bahwa kebenaran mekanika kuantum tidak dapat menjadi masalah, karena teori tersebut tidaklah lengkap. Tetapi sebagai prinsip fisika, realisme lokal terbukti tidak benar ketika eksperimen Aspect tahun 1982 mengonfirmasi teorema Bell. Hasil dari eksperimen ini dan eksperimen berikutnya menunjukkan bahwa fisika kuantum tidak dapat diwakili oleh versi gambaran fisika dengan “partikel dianggap sebagai entitas klasik independen yang tidak terhubung, masing-masingnya tidak dapat berkomunikasi dengan yang lain setelah mereka terpisah.”
Meskipun pemahaman Einstein mengandung kesalahan mengenai realisme lokal, prediksinya yang jelas tentang sifat-sifat tidak biasa dari kebalikannya, keadaan kuantum terkait, menyebabkan makalah EPR menjadi satu dari sepuluh makalah teratas yang terbit dalam Physical Review. Teori ini dianggap sebagai pusat pengembangan teori informasi kuantum.
Teori medan terpadu
Setelah penelitiannya mengenai relativitas umum, Einstein melakukan serangkaian upaya untuk menggeneralisasikan teori gravitasi geometrisnya dan menyertakan elektromagnetisme sebagai aspek lain dari entitas tunggal. Pada tahun 1950, ia menjabarkan “teori medan terpadu” dalam sebuah artikel di Scientific American berjudul “On the Generalized Theory of Gravitation” (“Generalisasi Teori Gravitasi”). Meskipun karyanya ini banyak mendapat pujian, Einstein jadi semakin terisolasi dalam penelitiannya, dan usahanya ini pada akhirnya tidak berhasil. Dalam upayanya meneliti penyatuan gaya fundamental, Einstein mengabaikan beberapa perkembangan utama dalam fisika, terutama gaya nuklir kuat dan lemah. Fisika modern kebanyakan mengabaikan pendekatan Einstein mengenai penyatuan.
Einstein juga melakukan penelitian lain, yang gagal dan kemudian ditinggalkan. Penelitian ini berkaitan dengan gaya, superkonduktivitas, dan riset lainnya.
Editor: Putri Nur Sabrini Anastasia
Referensi
Michio Kaku (2023), Alberh Einstein https://www.britannica.com/biography/Albert-Einstein "Scientific Background on the Nobel Prize in Physics (2011). The accelerating universe" https://web.archive.org/web/20120516052710/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/advanced-physicsprize2011.pdf Kuepper, Hans-Josef. "List of Scientific Publications of Albert Einstein” https://web.archive.org/web/20130508071317/http://www.einstein-website.de/z_physics/wisspub-e.html Levenson, Thomas (9 September 1997). "Einstein's Big Idea Thomas F. Glick, ed., The Comparative Reception of Relativity (Kluwer Academic Publishers, 1987) Einstein, A (June 1916). "Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation" van Dongen, Jeroen (2010) Einstein's Unification Cambridge University Press, p. 23. North, J.D. (1965). The Measure of the Universe: A History of Modern Cosmology. New York: Dover. hlm. 81–83.
