Kita tidak pernah menganggap perjalanan waktu dari yang selalu berjalan maju ke depan sebagai sesuatu yang istimewa. Tetapi dalam fisika, perjalanan waktu juga dimungkinkan untuk berjalan ke arah sebaliknya, yaitu ke masa lampau. Jika demikian, mungkin saja mesin waktu bukan hanya ada dalam cerita-cerita fiksi ilmiah.
Sebuah eksperimen yang dilakukan pada tahun 2019 menunjukkan sejauh mana perbedaan antara masa lalu dan masa depan, setidaknya dalam skala kuantum. Walaupun eksperimen ini tidak dapat membuat kita kembali ke tahun 1960an, tetapi setidaknya kita bisa memahami bahwa kemungkinan itu pasti ada.
Sebuah tim peneliti dari Rusia dan AS berkolaborasi dalam menemukan cara untuk mematahkan atau membengkokkan salah satu dari hukum energi paling dasar dari ilmu Fisika.
Hukum termodinamika kedua adalah salah satu hukum fisika yang bersifat relatif yang lebih mengarah pada sebuah panduan dasar untuk semesta. Hukum ini menyatakan bahwa sebuah benda yang panas berubah menjadi dingin karena energi yang ada di dalamnya bertransformasi dan menyebar ke area di sekitarnya.
Prinsip ini yang menjelaskan mengapa secangkir kopi anda tidak akan terus panas ketika berada di ruangan dingin, kenapa lebih mudah untuk memecahkan sesuatu daripada membuatnya utuh kembali, dan mengapa tidak ada yang pernah membuat paten untuk mesin gerak abadi (perpetual motion machine).
Dan mengapa kita bisa mengingat apa yang kita makan tadi pagi tetapi tidak bisa memiliki memori tentang hari raya tahun depan juga mengikuti prinsip hukum ini.
“Hukum tersebut sejalan dengan pendapat yang menyatakan bahwa panah waktu mengarah hanya pada satu arah waktu yaitu dari masa lalu menuju masa depan,” kata Gordey Lesovik, Fisikawan kuantum dari Moscow Institute of Physics and Technology.
Dan pada hakikatnya, setiap hukum fisika dapat dibalikkan, dan masih bisa berlaku. Sebagai contoh, ketika anda melihat dari dekat bola dalam permainan bilyar, peristiwa tabrakan antara dua buah bola biliar di meja tersebut tidak akan terlihat aneh seandainya anda melihat dalam waktu mundur.
Dengan kata lain, jika anda menyaksikan bola bilyar keluar dari kantung di bawah meja dan tersusun membentuk piramid, adalah sesuatu hal yang wajar menurut logika kita. Pada saat itu, hukum kedua berlaku pada diri anda.
Dalam skala makro seperti peristiwa pecahnya telur dan permainan biliar, kita tidak bisa berharap banyak pada hukum-hukum termodinamika. Tetapi ketika kita berfokus pada realitas dalam skala mikro, seperti elektron-elektron tunggal, terdapat celah dari hukum tersebut.
Elektron tidak sama dengan bola-bola bilyar, mereka memiliki karakteristik yang menguasai sebuah ruang. Karakteristik ini terdefinisikan dalam persamaan Schrödinger, yang mengemukakan adanya sebuah kemungkinan karakteristik elektron sebagai sebuah gelombang dari peluang.
Mungkin penjelasan diatas agak membingungkan anda, mari kita kembali membayangkan permainan bola biliar, tetapi kali ini tanpa kehadiran cahaya. Anda memulai dengan informasi – sebuah bola putih – di tangan anda, dan kemudian anda menggulirkan bola tersebut di atas meja.
Persamaan Schrödinger akan memberitahu anda kemana saja bola itu bergulir di atas meja pada kecepatan tertentu. Dan secara kuantum, bola tersebut berada di semua titik di atas meja dalam berbagai kecepatan, tidak ada yang sama satu dengan yang lain.
Anda bisa menunjuk titik manapun di atas meja untuk menentukan lokasi bola, tetapi anda tidak bisa mengetahui berapa kecepatan bola tersebut. Anda bisa saja menggosokkan jari anda ke atas meja dan mengetahui kecepatan bola tersebut, tetapi kemana arah bola itu bergulir?
Ada cara lain yang bisa anda gunakan. Beberapa detik setelah anda menggulirkan bola, anda meyakini bahwa bola tersebut masih berada dekat dari tangan anda, bergerak pada kecepatan tinggi.
Dan dengan logika yang sama, persamaan Schrödinger memprediksi hal sama pada partikel-partikel kuantum. Persamaan ini memprediksi kemungkinan dari posisi dan kecepatan dari partikel.
Tetapi, persamaan Schrödinger dapat dibalikkan,” kata Valerii Vinokur, ilmuwan material dari Argonne National Laboratory, AS.
Seperti ketika bola putih tidak lagi menyebar sebagai gelombang kemungkinan posisi yang tidak berbatas di semua titik di atas meja bilyar, tetapi bergerak berbalik kembali menuju tangan anda.
Secara teori, tidak ada yang dapat menghentikan kemunculan bola tersebut secara spontan. Anda harus mengamati 10 milyar bola bilyar berukuran elektron setiap detik selama hidup di semesta ini untuk menyaksikan satu kemungkinan terjadi.
Untuk itu, tim peneliti menggunakan partikel-partikel dalam kuantum komputer sebagai meja bilyar dan beberapa manipulasi cerdas dari komputer sebagai “mesin waktu’ mereka.
Pada setiap qubits, diatur berada pada kondisi yang mirip dengan tangan yang memegang bola. Dan ketika komputer kuantum mulai beraksi, qubit akan bergulir menuju beberapa tingkat kemungkinan.
Dengan menyesuaikan pada kondisi tertentu melalui program komputer, kemungkinan tersebut dapat dibatasi dengan cara seperti memutar ulang persamaan Schrödinger.
Untuk mengujinya, tim melakukan pengaturan kembali, seperti menyaksikan bola-bola bilyar yang berserakan kembali dalam susunan piramida. Dan sekitar 85 persen dari percobaan ini dengan hanya menggunakan dua qubit, seperti itulah apa yang terjadi.
Dan bukan kali ini saja tim melakukan eksperimen yang membalikkan hukum termodinamika 2. Beberapa tahun yang lalu mereka melakukan eksperimen pada jalinan partikel dengan memanaskan dan mendinginkannya dengan cara tertentu dan membuat partikel-partikel tersebut berlaku seperti mesin gerak abadi.
Dengan mencari cara untuk menembus batas dari hukum-hukum fisika pada skala kuantum akan membantu kita untuk lebih memahami bagaimana semesta ini mengalir seperti adanya.
Hasil penelitian ini dipublikasikan dalam Scientific Reports.
