Deskripsi singkat tentang dasar-dasar realitas - bidang kuantum

Dari sudut pandang kita sebagai manusia yang muncul sebagai hasil dari evolusi biologis - dunia terdiri dari partikel-partikel kecil yang bergabung menjadi struktur yang lebih kompleks (dari atom, molekul senyawa kimia hingga struktur yang dapat dilihat dengan mata telanjang dan bahkan megastruktur seperti planet dan bintang). Namun, ketika kita mempelajari dunia mikro, sudut pandang ini mulai terdistorsi dan kita semakin sulit untuk menentukan apakah materi berupa partikel atau gelombang. Sebagian besar dari hal-hal yang manusia temui dapat disederhanakan menjadi: proton, elektron, neutron, foton (dengan proton dan neutron memiliki struktur yang kompleks, yang akan dijelaskan kemudian). Jadi, hal-hal yang kita temui sehari-hari dapat kita reduksi menjadi 4 elemen. Para leluhur kita (pada abad ke-19) tidak mengetahui hal ini. Bagi mereka, dunia terdiri dari puluhan jenis atom (tergantung seberapa jauh kita melihat ke belakang sejarah, gambaran ini tentu saja tidak berhenti berubah). Para leluhur kita hampir tidak memahami apa pun yang mereka sentuh. Kita berada dalam situasi yang berbeda. Dari benda-benda "material" yang sebenarnya hanya tidak kita pahami adalah materi gelap dan energi gelap yang pada dasarnya tidak memiliki peran langsung dalam kehidupan kita - peran mereka hanya terlihat pada skala galaksi dan alam semesta. Proton dan neutron ternyata memiliki struktur internal dalam bentuk kuark kuark dan bawah yang disusun seperti dalam "kuah" gluon. Ini masih merupakan gambaran yang disederhanakan (simulasi terbaru dengan menggunakan kecerdasan buatan dan semua hasil eksperimen yang dilakukan manusia - menyarankan bahwa proton juga terdiri dari kuark menawan), tetapi kita terus berjalan ke depan. Saatnya untuk meninggalkan pendekatan berdasarkan partikel dan beralih ke gelombang - atau lebih tepatnya ke lapangan kuantum. Gelombang adalah pandangan yang berada di tengah-tengah partikel dan lapangan kuantum. Partikel yang struktur internalnya meskipun telah banyak diuji namun tidak dapat diamati, kita akui sebagai partikel dasar. Mereka adalah: - bozon, yang dikenal sebagai partikel interaksi (seperti foton, gluon, dan bozon lainnya), - kuark, partikel yang membentuk massa materi (yang membentuk proton dan neutron), - lepton, partikel yang melengkapi materi dengan sebagian kecil massa (seperti elektron dan neutrino). Semua partikel ini memiliki antipartikel mereka. Keberadaan antipartikel sangat cocok dengan teori lapangan kuantum (QFT). Jika kita dapat mengamati rangsang poin yang tepat dalam suatu medan sebagai partikel, maka rangsangan yang berlawanan akan menjadi antipartikel. Partikel dalam QFT hanyalah hasil dari interaksi medan kuantum yang sedang diteliti dengan medan kuantum yang digunakan sebagai alat ukur. Jika kita membidik satu medan kuantum (dalam bentuk partikel seperti elektron atau foton) ke arah medan kuantum lainnya (yang sedang diteliti), efek interaksi akan memberikan kita hasil dalam bentuk penemuan sifat dari medan kuantum yang diteliti. Namun, juga mungkin bahwa kita tidak akan mendapatkan hasil apapun. Jika pengukuran tersebut diulang beberapa kali - kita dapat menentukan sifat statistik dari medan yang diteliti - seperti probabilitas interaksi, yang kita sebut sebagai probabilitas keberadaan partikel di suatu tempat. Namun, ini selalu merupakan interaksi dari dua atau lebih medan. Dalam hal ini - partikel tidak ada. Yang ada hanyalah medan kuantum. Realitas dalam cahaya QFT tidak memiliki sifat material. Karakter material yang kita lihat sehari-hari hanya muncul ketika ada begitu banyak interaksi sehingga karakter setengah dari realitas berhenti memainkan peran langsung. Kita belum mengetahui dengan pasti apa sebenarnya sifat medan kuantum. Nama medan itu sendiri berasal dari medan pertanian biasa. Yang kita tahu hanyalah bahwa kita bisa mengukur distribusi nilai medan tertentu dengan cara yang tidak sempurna di ruang, dan eksperimen ini telah terbukti sangat berhasil untuk kita. Beberapa hasil pengukuran cocok dengan teori hingga ke titik ke-15. Atau lebih tepatnya, cocok dengan kesederhanaan teori - karena dalam kebanyakan kasus, perhitungan terlalu sulit bagi kita dan kita hanya bisa mengestimasi cukup akurat dengan menggunakan perhitungan perturbasi. Kita tidak dapat mendapatkan solusi analitis yang tepat. Secara umum, diterima bahwa ada medan kuantum berikut: - 6 medan kuark - 6 medan lepton - 8 medan gluon (interaksi kuat) - medan Higgs - medan EM - untuk foton - medan bozon W (interaksi lemah) - medan bozon Z (interaksi lemah). Total 24 medan kuantum - menciptakan seluruh realitas yang dapat diukur di dunia mikro. Namun, pembagian ini juga dapat berbeda. Jika gravitasi kuantum ada, maka perlu ditulis 25 medan. Jika kita mengasumsikan bahwa hanya ada satu medan gluon, maka dari 24 akan menjadi 17. Jika medan bozon W dan Z (interaksi lemah) dapat disatukan dengan interaksi EM - maka akan tersisa 15. Jika generasi kuark dan lepton selanjutnya juga dapat disatukan karena perbedaan yang hanya ditegaskan oleh interaksi dengan medan Higgs, maka kita akan memiliki 7. Dengan unifikasi penuh yang dapat diharapkan oleh manusia, kita bisa mengurangi jumlah medan kuantum menjadi 7. Apakah itu benar - belum ada yang tahu. Namun, ini akan menjadi prestasi yang cukup menarik: mengurangi semua yang kita hadapi menjadi 7 medan kuantum. * Dengan asumsi bahwa materi gelap dan energi gelap lebih merupakan akibat kekurangan dalam teori gravitasi kita daripada kekurangan dalam Model Standar. Ada bukti-bukti yang menunjukkan bahwa ada kekurangan dalam teori gravitasi Einstein dan adanya interaksi baru yang tidak diketahui, yang akan melengkapi Model Standar. Jadi, masih banyak hal yang harus kita hadapi. Namun, saya tidak akan menyarankan untuk terlalu terkejut. Para leluhur kita tidak memahami 99,99% dari hal-hal di sekitar mereka. Kita mengerti 99,99% dari hal yang mengelilingi kita. Para leluhur kita tidak mengenal interaksi yang kuat - yang merupakan interaksi terkuat dalam skala kecil. Kita mengenalinya. Jika ada sesuatu yang disembunyikan dari kita - itu tidak bisa menjadi sesuatu yang kuat. Dan jika yang tidak kita kenal itu lemah - maka itu hanya memiliki sedikit pengaruh pada keseharian kita. Tentu saja, mungkin akan muncul pada skala galaksi (seperti juga gravitasi) dengan kekuatan yang besar.