Oleh: Nurisya Mohd Shah
Mekanik kuantum merupakan teori fizik moden yang telah berjaya memerihalkan fenomena fizik yang berlaku melibatkan kumpulan atom dan subatom dengan lebih tepat berbanding mekanik klasik Newton. Kini fizik kuantum sudah pun berumur lebih daripada 100 tahun selepas penemuannya sekitar 1900. Semuanya bermula daripada kejayaan Max Planck menemukan cahaya bersifat diskrit dan juga bagaimana Einsten mengaplikasikan teori kuantum untuk menerangkan kesan fotoelektrik. Konsep sifat zarah-gelombang ini juga merupakan antara kesan besar yang harus diterima oleh ahli fizik jika pengkajian mereka terarah kepada jirim dan tenaga bagi paras atom dan subatom.
Namun hasil kerja Heisenberg pada 1925 telah menyumbang kepada formulasi semula mekanik kuantum yang seterusnya memberi lebih perincian terhadap penyelesaian masalah dalam sistem fizik kuantum yang sememangnya berbeza dengan penyelesaian masalah dalam sistem fizik klasik. Umum mengetahui bahawa, melalui konsep zarah-gelombang, terdapat dua pendekatan dalam menangani sesuatu masalah kuantum. Pertama dengan menggunapakai idea mekanik gelombang, hasil kerja ulung Schrodinger melalui persamaan Schrodinger. Cara kerjanya tertumpu kepada penyelesaian kalkulus melalui persamaan pembezaan. Penyelesaian persamaan Schrodinger memberikan keadaan tenaga kuantum kuantum yang dipanggil dengan fungi gelombang yang lebih mencirikan sifat gelombang zarah. Pendekatan kedua ialah dengan menggunapakai idea yang dinamakan mekanik matriks. Teknik ini bersesuaian dalam menekankan aspek tenaga zarah yang telah terkuanta ataupun keadaan tenaga yang diskrit.
Oleh sebab itu, hadiah nobel kegemaran saya ialah mekanik matriks yang diperkenalkan oleh Werner Heisenberg pada tahun 1925 dalam artikel beliau berjudul Quantum Theoretical Re-interpretation of Kinematic and Mechanical Relations. Beliau merupakan pemenang hadiah Nobel fizik pada tahun 1932.
Tidak salah sekiranya Heisenberg dinamakan sebagi salah seorang saintis penting dalam membangunkan teori kuantum. Ini adalah kerana idea Heisenberg membuka peluang penyelesaian mekanik kuantum menggunakan standard teknik-teknik penyelesaian aljabar linear. Formulasi matriks Heisenberg dibangunkan dengan mengambil kira bahawa semua kuantiti fizik yang diukur diperihalkan melalui matriks. Melaluinya, elemen kuantiti fizik diindeks oleh dua paras tenaga yang berbeza. Persamaan Schrodinger statik khasnya melalui formulasi Heisenberg hanyalah persamaan eigen yang biasa di dalam matematik aljabar linear. Nilai eigen dan fungi eigen daripada penyelesaian persamaan eigen akan memberikan nilai diskrit kuanti fizik yang diukur (tenaga). Fungi eigen pula ialah keadaan kuantum sejurus sahaja nilai eigen ini diukur.
Heisenberg pernah menyatakan bagaimana beliau menyanjungi perincian matematik yang abstrak dan elegen, namun objektif utama haruslah bagaimana perincian matematik ini diterjemahkan untuk memperihalkan konsep-konsep fizik dengan lebih baik. Dan ini terbukti dengan hasil kerja beliau yang amat saya hargai. Pendekatan Heisenberg membuatkan tahap kesukaran pemahaman fizik kuantum dapat dikurangkan dan ini mampu membuka lebih peluang kepada eksplorasi bidang kuantum yang lebih luas.
