Keberpasangan: dari Teori Fisika, Ayat Al Quran dan Alkitab [2]
Perseteruan
Dalam abad 20, terjadi perseteruan hebat antara Fisika Relativitas dan Fisika Kuantum. Pada akhir Oktober 1927, atas prakarsa pengusaha sabun kaya raya, Ernst Solway, pertama kali diselenggarakan pertemuan paling penting dalam sejarah sains modern. Pertemuan ini terkenal dengan sebutan Konferensi Solway, bertempat di Hotel Metropole, Brussel, Belgia. Pertemuan pertama ini menjadi sangat terkenal lantaran terjadi perseteruan antara dua pemikir garis depan, Niels Bohr dan Albert Einstein. Perseteruan tersebut dipicu oleh pengumuman Bohr tentang tafsirannya terhadap Teori Kuantum, yang kemudian terkenal dengan sebutan Aliran Kopenhagen.
Aliran Kopenhagen memperkenalkan dua prinsip paling mendasar dalam fisika, yakni Prinsip Saling Melengkapi (dalam kaitannya dengan konsep materi) dan Prinsip Ketidakpastian (dalam kaitannya dengan konsep ruang-waktu). Masalahnya timbul manakala Einstein secara terbuka menyatakan ketidaksetujuannya terhadap Prinsip Ketidakpastian, yang diyakini sebagai pengganti Prinsip Sebab-Akibat. Setiap jamuan teh sore hari, Einstein selalu menyerang prinsip-prinsip Bohr. Ia merancang berbagai percobaan pikiran untuk menemukan berbagai kontradiksi dalam prinsip tersebut. Namun selalu saja Bohr mampu menemukan kelemahan konsep Einstein dan mementahkannya.
Pada konferensi selanjutnya, tahun 1930, Einstein mengajukan apa yang disebutnya sebagai paradoks kotak cahaya, yang dirancang untuk menggugurkan ketidakpastian. Ia mengambarkan kotak penuh cahaya dan menganggap energi foton dan waktu pancarannya bisa ditentukan secara pasti. Waktu dan energi adalah sepasang variabel yang memenuhi Prinsip Ketidakpastian. Caranya kotak ditimbang terlebih dahulu. Dengan pengatur cahaya yang dijalankan jam di dalam kotak, satu foton dipancarkan. Lalu kotak tersebut ditimbang lagi untuk mengetahui massanya. Kalau perubahan massanya diketahui, maka energi foton dapat dihitung dengan persamaan E=mc2. Perubahan energi diketahui dengan tepat, begitu juga waktu pancaran fotonnya, sehingga gugurlah Prinsip Ketidakpastian.
Percobaan pikiran ini membuat Bohr kelimpungan. Semalam suntuk ia mencari kelemahan hujah Einstein. Pagi harinya Bohr menggambarkan kotak cahaya. Dengan gigih, ia mematahkan argumen Einstein: “Ketika foton dipancarkan terjadi sentakan yang menyebabkan ketidakpastian posisi jam dalam medan gravitasi bumi. Ini menyebabkan semacam ketidakpastian pencatatan waktu berdasarkan asumsi Teori Relativitas Umum”.
Einstein sejauh itu kalah dalam berbagai adu argumentasi dengan Bohr. Namun perseteruan berlanjut hingga tahun 1935, ketika ia menetap di Amerika Serikat dan menjadi guru besar di Institute for Advanced Study, Princeton. Einstein mengajukan paradoks yang sampai sekarang masih diperdebatkan. Bersama dua kolega mudanya, Boris Podolsky dan Nathan Rosen, ia mengajukan masalah yang terkenal dengan sebutan Paradoks EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) untuk meruntuhkan Prinsip Ketidakpastian.
Kalau ada sepasang partikel, misalnya A dan B, dalam keadaan tunggal atau kedua spinnya saling meniadakan (berpasangan). Keduanya bergerak saling menjauh dalam arah tertentu. Suatu ketika spin A ditemukan dalam keadaan ‘atas’. Karena kedua spin harus saling meniadakan, maka dalam arah yang sama spin B harus dalam keadaan ‘bawah’. Fisika klasik sama sekali tidak mempersoalkan hal ini. Cukup disimpulkan bahwa spin B harus selalu ‘bawah’ sejak pemisahan. Masalahnya mulai tampak manakala Aliran Kopenhagen memperlakukan spin A selalu tak pasti sampai ia diukur dan harus mempengaruhi B seketika itu juga, yaitu mengatur agar spin B berpasangan dengannya. Ini berarti ada aksi pada jarak atau komunikasi yang lebih cepat dari kecepatan cahaya, yang tidak bisa diterima. Einstein dan para koleganya mengusulkan apa yang disebut Prinsip Lokalitas sebagai jalan tengah paradoks ini, sehingga ia mengartikannya sebagai kealpaan Aliran Kopenhagen. Kalau sistem tersebut dipisahkan satu sama lain, pengukuran yang satu tentu tidak akan berpengaruh terhadap yang lain. “Jangan pernah lupakan Teori Relativitas Khusus saya: tidak ada yang lebih cepat dari cahaya”, demikian Einstein menegaskan.
Meskipun demikian, Bohr tetap tidak setuju terhadap konsep pemisahan tersebut. Ia segera mengingatkan Einstein dan semua penyokong sains bahwa mazhabnya selalu menegaskan bahwa mekanika kuantum sangat tidak memperbolehkan pemisahan antara pengamat dan yang diamati. Dua elektron dan pengamat adalah bagian dari satu sistem yang utuh. Jadi, percobaan EPR, menurut dia, tidak membuktikan ketidaklengkapan Teori Kuantum. “Sangat naif anggapan bahwa sistem atom dapat dipisah-pisah. Sekali dikaitkan, sistem atom tak akan pernah terpisahkan”, demikian Bohr menegaskan.3
Dalam pengamatan-pengamatan selanjutnya didapatkan bahwa Prinsip Ketidakpastian berlaku dalam dunia skala kecil dan dapat diabaikan dalam dunia skala besar. Sebaliknya, sebab-akibat berlaku dalam dunia skala besar dan dapat diabaikan dalam dunia skala kecil. Pola yang sangat teratur itu memperlihatkan adanya relasi keberpasangan. Bahwa sebab-akibat maupun ketidakpastian bukanlah dua hal yang saling mengalahkan satu sama lain. Mereka berlaku kedua-duanya, berdampingan, dan sederajat, sebagai sebuah keberpasangan. Alat ukur fisikawan yang tidak bisa lebih halus lagi dari gelombang elektromagnetik menyebabkan usikan-usikan terhadap objek pengamatan. Bagi objek-objek halus seperti elektron, usikan itu akan sangat mengganggu ketelitian pangukuran, sedangkan bagi objek-objek yang kasat mata seperti bola, meja, bintang, planet, dan sebagainya, usikan-usikan itu tidaklah berarti. Maka diyakini bahwa pengaruh ketidakpastian sangat kuat dalam dunia partikel subatomik dan diabaikan dalam dunia skala besar, sedangkan pengaruh sebab-akibat Newton dapat diamati dalam dunia skala besar bintang dan diabaikan pada dunia partikel subatomik.
Selain kasus-kasus di atas, mestinya masih banyak kasus keberpasangan lain dalam fisika. Kasus-kasus di atas ditemukan setelah konsep-konsepnya mapan. Kalau prosesnya diperluas, yakni mengintegrasikan keberpasangan dalam konsep-konsep yang belum mapan secara eksperimen, misalnya Teori Supersimetri dan Superstring, kita akan mendapatkan yang lebih banyak lagi. Tapi apakah kita bisa melakukannya?
Di Alkitab
Sekedar informasi, pada tanggal 17 November 2008, saya menemukan ayat-ayat dalam Alkitab yang menjelaskan secara eksplisit (meskipun tidak seeksplisit Alquran) mengenai keberpasangan:
“Di sana ular pohon bersarang dan bertelur, mengeram sampai telurnya menetas, burung-burung berdendang saja berkumpul di sana, masing-masing dengan pasangannya. Carilah di dalam kitab Tuhan dan bacalah: satu pun dari semua makhluk itu tidak ada yang ketinggalan dan yang satu tidak kehilangan yang lain, sebab begitulah perintah yang keluar dari mulut Tuhan, dan Roh Tuhan sendiri telah mengumpulkan mereka (Yesaya 34:15-16)”.
Disarikan dari:
1Tafsir Al-Mishbah (Quraisy Shihab)
2Seri Mengenal dan Memahami Einstein (Joseph Schwartz dan Michael
McGuinness)
3Seri Mengenal dan Memahami Teori Kuantum (JP. McEvoy dan Oscar Zarate)
Tags: Albert Einstein, aliran kopenhagen, Ayat Al Quran dan Alkitab, belgia, boris podolsky, brussel, ernst solway, fisika kuantum, fisika relativitas, hotel metropole, institute for advance study, Keberpasangan: dari Teori Fisika, konferensi solway, nathan rosen, niels bohr, paradoks EPR, paradoks kotak cahaya, partikel subatomik, princeton, prinsip ketidakpastian, prinsip lokalitas, prinsip saling melengkapi, relasi keberpasangan, sains modern, supersimetri, superstring, teori kuantum, waktu dan energi
Dalam abad 20, terjadi perseteruan hebat antara Fisika Relativitas dan Fisika Kuantum. Pada akhir Oktober 1927, atas prakarsa pengusaha sabun kaya raya, Ernst Solway, pertama kali diselenggarakan pertemuan paling penting dalam sejarah sains modern. Pertemuan ini terkenal dengan sebutan Konferensi Solway, bertempat di Hotel Metropole, Brussel, Belgia. Pertemuan pertama ini menjadi sangat terkenal lantaran terjadi perseteruan antara dua pemikir garis depan, Niels Bohr dan Albert Einstein. Perseteruan tersebut dipicu oleh pengumuman Bohr tentang tafsirannya terhadap Teori Kuantum, yang kemudian terkenal dengan sebutan Aliran Kopenhagen.
Aliran Kopenhagen memperkenalkan dua prinsip paling mendasar dalam fisika, yakni Prinsip Saling Melengkapi (dalam kaitannya dengan konsep materi) dan Prinsip Ketidakpastian (dalam kaitannya dengan konsep ruang-waktu). Masalahnya timbul manakala Einstein secara terbuka menyatakan ketidaksetujuannya terhadap Prinsip Ketidakpastian, yang diyakini sebagai pengganti Prinsip Sebab-Akibat. Setiap jamuan teh sore hari, Einstein selalu menyerang prinsip-prinsip Bohr. Ia merancang berbagai percobaan pikiran untuk menemukan berbagai kontradiksi dalam prinsip tersebut. Namun selalu saja Bohr mampu menemukan kelemahan konsep Einstein dan mementahkannya.
Pada konferensi selanjutnya, tahun 1930, Einstein mengajukan apa yang disebutnya sebagai paradoks kotak cahaya, yang dirancang untuk menggugurkan ketidakpastian. Ia mengambarkan kotak penuh cahaya dan menganggap energi foton dan waktu pancarannya bisa ditentukan secara pasti. Waktu dan energi adalah sepasang variabel yang memenuhi Prinsip Ketidakpastian. Caranya kotak ditimbang terlebih dahulu. Dengan pengatur cahaya yang dijalankan jam di dalam kotak, satu foton dipancarkan. Lalu kotak tersebut ditimbang lagi untuk mengetahui massanya. Kalau perubahan massanya diketahui, maka energi foton dapat dihitung dengan persamaan E=mc2. Perubahan energi diketahui dengan tepat, begitu juga waktu pancaran fotonnya, sehingga gugurlah Prinsip Ketidakpastian.
Percobaan pikiran ini membuat Bohr kelimpungan. Semalam suntuk ia mencari kelemahan hujah Einstein. Pagi harinya Bohr menggambarkan kotak cahaya. Dengan gigih, ia mematahkan argumen Einstein: “Ketika foton dipancarkan terjadi sentakan yang menyebabkan ketidakpastian posisi jam dalam medan gravitasi bumi. Ini menyebabkan semacam ketidakpastian pencatatan waktu berdasarkan asumsi Teori Relativitas Umum”.
Einstein sejauh itu kalah dalam berbagai adu argumentasi dengan Bohr. Namun perseteruan berlanjut hingga tahun 1935, ketika ia menetap di Amerika Serikat dan menjadi guru besar di Institute for Advanced Study, Princeton. Einstein mengajukan paradoks yang sampai sekarang masih diperdebatkan. Bersama dua kolega mudanya, Boris Podolsky dan Nathan Rosen, ia mengajukan masalah yang terkenal dengan sebutan Paradoks EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) untuk meruntuhkan Prinsip Ketidakpastian.
Kalau ada sepasang partikel, misalnya A dan B, dalam keadaan tunggal atau kedua spinnya saling meniadakan (berpasangan). Keduanya bergerak saling menjauh dalam arah tertentu. Suatu ketika spin A ditemukan dalam keadaan ‘atas’. Karena kedua spin harus saling meniadakan, maka dalam arah yang sama spin B harus dalam keadaan ‘bawah’. Fisika klasik sama sekali tidak mempersoalkan hal ini. Cukup disimpulkan bahwa spin B harus selalu ‘bawah’ sejak pemisahan. Masalahnya mulai tampak manakala Aliran Kopenhagen memperlakukan spin A selalu tak pasti sampai ia diukur dan harus mempengaruhi B seketika itu juga, yaitu mengatur agar spin B berpasangan dengannya. Ini berarti ada aksi pada jarak atau komunikasi yang lebih cepat dari kecepatan cahaya, yang tidak bisa diterima. Einstein dan para koleganya mengusulkan apa yang disebut Prinsip Lokalitas sebagai jalan tengah paradoks ini, sehingga ia mengartikannya sebagai kealpaan Aliran Kopenhagen. Kalau sistem tersebut dipisahkan satu sama lain, pengukuran yang satu tentu tidak akan berpengaruh terhadap yang lain. “Jangan pernah lupakan Teori Relativitas Khusus saya: tidak ada yang lebih cepat dari cahaya”, demikian Einstein menegaskan.
Meskipun demikian, Bohr tetap tidak setuju terhadap konsep pemisahan tersebut. Ia segera mengingatkan Einstein dan semua penyokong sains bahwa mazhabnya selalu menegaskan bahwa mekanika kuantum sangat tidak memperbolehkan pemisahan antara pengamat dan yang diamati. Dua elektron dan pengamat adalah bagian dari satu sistem yang utuh. Jadi, percobaan EPR, menurut dia, tidak membuktikan ketidaklengkapan Teori Kuantum. “Sangat naif anggapan bahwa sistem atom dapat dipisah-pisah. Sekali dikaitkan, sistem atom tak akan pernah terpisahkan”, demikian Bohr menegaskan.3
Dalam pengamatan-pengamatan selanjutnya didapatkan bahwa Prinsip Ketidakpastian berlaku dalam dunia skala kecil dan dapat diabaikan dalam dunia skala besar. Sebaliknya, sebab-akibat berlaku dalam dunia skala besar dan dapat diabaikan dalam dunia skala kecil. Pola yang sangat teratur itu memperlihatkan adanya relasi keberpasangan. Bahwa sebab-akibat maupun ketidakpastian bukanlah dua hal yang saling mengalahkan satu sama lain. Mereka berlaku kedua-duanya, berdampingan, dan sederajat, sebagai sebuah keberpasangan. Alat ukur fisikawan yang tidak bisa lebih halus lagi dari gelombang elektromagnetik menyebabkan usikan-usikan terhadap objek pengamatan. Bagi objek-objek halus seperti elektron, usikan itu akan sangat mengganggu ketelitian pangukuran, sedangkan bagi objek-objek yang kasat mata seperti bola, meja, bintang, planet, dan sebagainya, usikan-usikan itu tidaklah berarti. Maka diyakini bahwa pengaruh ketidakpastian sangat kuat dalam dunia partikel subatomik dan diabaikan dalam dunia skala besar, sedangkan pengaruh sebab-akibat Newton dapat diamati dalam dunia skala besar bintang dan diabaikan pada dunia partikel subatomik.
Selain kasus-kasus di atas, mestinya masih banyak kasus keberpasangan lain dalam fisika. Kasus-kasus di atas ditemukan setelah konsep-konsepnya mapan. Kalau prosesnya diperluas, yakni mengintegrasikan keberpasangan dalam konsep-konsep yang belum mapan secara eksperimen, misalnya Teori Supersimetri dan Superstring, kita akan mendapatkan yang lebih banyak lagi. Tapi apakah kita bisa melakukannya?
Di Alkitab
Sekedar informasi, pada tanggal 17 November 2008, saya menemukan ayat-ayat dalam Alkitab yang menjelaskan secara eksplisit (meskipun tidak seeksplisit Alquran) mengenai keberpasangan:
“Di sana ular pohon bersarang dan bertelur, mengeram sampai telurnya menetas, burung-burung berdendang saja berkumpul di sana, masing-masing dengan pasangannya. Carilah di dalam kitab Tuhan dan bacalah: satu pun dari semua makhluk itu tidak ada yang ketinggalan dan yang satu tidak kehilangan yang lain, sebab begitulah perintah yang keluar dari mulut Tuhan, dan Roh Tuhan sendiri telah mengumpulkan mereka (Yesaya 34:15-16)”.
Disarikan dari:
1Tafsir Al-Mishbah (Quraisy Shihab)
2Seri Mengenal dan Memahami Einstein (Joseph Schwartz dan Michael
McGuinness)
3Seri Mengenal dan Memahami Teori Kuantum (JP. McEvoy dan Oscar Zarate)
Tags: Albert Einstein, aliran kopenhagen, Ayat Al Quran dan Alkitab, belgia, boris podolsky, brussel, ernst solway, fisika kuantum, fisika relativitas, hotel metropole, institute for advance study, Keberpasangan: dari Teori Fisika, konferensi solway, nathan rosen, niels bohr, paradoks EPR, paradoks kotak cahaya, partikel subatomik, princeton, prinsip ketidakpastian, prinsip lokalitas, prinsip saling melengkapi, relasi keberpasangan, sains modern, supersimetri, superstring, teori kuantum, waktu dan energi
Alam Gaib dari Sudut Pandang Fisika Teori
SETELAH ruang ada lagi ruang. Panjang, lebar dan tinggi, tiga dimensi yang membentuk ruang. Jika ditambah dengan satu satuan lagi maka akan terbentuk dimensi keempat. Dimensi ”gaib” ini dipercaya eksistensinya oleh para pakar fisika teori. Mereka menyebutnya hyperspace atau hiperspasial.
Ada juga yang menyebut dimensi keempat ini sebagai dimensi kelima. Ini karena waktu dianggap sebagai dimensi keempat dalam realita hidup ini. Namun waktu sejauh ini bersifat linier atau berada pada garis lurus yang tidak akan pernah kembali lagi. Waktu pun tidak membentuk ruang baru yang bisa ditempati oleh entitas yang memiliki dimensi (tiga saja tentunya).
Hiperspasial ini sudah sejak abad 19 dibicarakan para pemikir fisika. Baru pada abad 20 pendapat berbobot mengenai ini dikemukakan oleh ahli matematika Prusia, Theodore Kaluza. Pada tahun 1919, Kaluza menulis surat kepada Albert Einstein yang mengungkapkan bahwa seharusnya ada dimensi keempat. Ia memberi alasan bahwa gravitasi dan radiasi gelombang elektromagnetik merupakan manifestasi yang sama dari suatu entitas ke ruangan yang sama. Baru tiga tahun kemudian Einstein membalas surat Kaluza itu dengan persetujuannya.
Bukti
Bagi masyarakat awam, di luar Einstein dan kawan-kawannya, lebih mudah mengadaptasi konsep gaib dibandingkan teori fisika yang rumit. Kita hanya akan mengamini saja ”alam gaib” dimensi keempat itu, cukup hanya percaya bahwa alam itu ada dan tidak terlihat.
Para pemikir pun setuju bahwa dimensi keempat tidak bisa dilihat oleh kita yang berada dalam tiga dimensi. Ini dijelaskan mereka melalui pengandaian keberadaan kita dalam suatu dimensi. Jika Anda adalah titik dalam suatu garis maka Anda hanya bisa bergerak dari satu ujung garis ke ujung lainnya. Jadi kesadaran Anda mengatakan hanya ada dua titik ekstrem dalam dunia Anda. Begitu pula jika Anda berada dalam dunia dua dimensi, panjang dan lebar. Sebagai titik, Anda bisa bergerak ke luar, ke daerah lebar dan dari sana Anda bisa melihat dimensi pertama yakni garis panjang tadi.
Begitu pula jika berada dalam tiga dimensi di mana terdapat panjang, lebar dan tinggi. Dari dimensi itu suatu titik bisa bergerak ke berbagai arah dan mengamati satu dimensi, dan juga dua dimensi serta menyadari adanya tiga dimensi. Ia bisa melihat bentuk garis, bentuk bidang datar dan bentuk piramida atau kubus. Ini seperti manusia berada dalam ruang dan melihat benda-benda lain, serta bergerak untuk mendapatkan perspektif yang berbeda.
Bagi para pakar teori fisika ini sudah bukti yang cukup. Titik dalam garis yang hanya menyadari adanya dua ekstrem bukanlah bukti bahwa batasan dunianya hanya garis saja. Titik dalam bidang datar bukan berarti dunianya hanya panjang dan lebar. Begitu pula kita yang berada dalam tiga dimensi, bukan berarti tidak ada dimensi keempat.
Itulah mengapa gravitasi dan gelombang elektromagnetik, suatu entitas yang ada dan bergerak di berbagai lokasi ruang, merupakan bukti. Sumber dan sebab gravitasi dan gelombang elektromagnetik belum diketahui dalam realita ruang tiga dimensi yang dikenal sekarang.
Titik pengandaian kita tadi yang berada dalam tiga dimensi bisa bergerak ke dalam dua dimensi dan ke dalam satu dimensi, titik kita itu bisa menjadi bagian dari bidang datar atau dari garis lurus. Kita, manusia yang berada dalam ruang tiga dimensi bisa merangkai diri menjadi garis atau bidang datar. Jadi suatu entitas yang berada dalam empat dimensi tentu bisa bergerak ke tiga dimensi, atau ke dimensi yang lebih rendah. Itulah gelombang elektromagnetik dan gravitasi yang diajukan Theodore Kaluza pada Albert Einstein.
Gurame Gila
Dr. Michio Kaku, profesor fisika teori pada City University di New York memiliki penjelasan ikan gurame terhadap hiperspasial. Michio Kaku lulus summa cum laude dalam ilmu fisika dari Harvard pada tahun 1968 dan mendapatkan doktornya dari Berkeley University tahun 1972. Buku teks untuk tingkat S3 karangannya menjadi bacaan wajib pada laboratorium fisika berbagai universitas.
Michio Kaku mengandaikan, jika seekor gurame dalam kolam menjadi ilmuwan dan dia mulai berteori tentang dunia langit di atas dunia air maka tentu saja si gurame ini akan dibilang gila. Namun ketika hujan turun akan ada lingkaran gelombang akibat tetes air yang bisa disaksikan dari dalam kolam, dunianya para gurame.
Inilah jalan untuk pembuktian teori dunia langit atau dimensi di luar dunia yang mereka lihat itu. Dalam dunia manusia, menurut Dr. Michio Kaku, sinar dan gravitasi merupakan lingkaran gelombang yang berasal dari dimensi keempat yang bisa kita buktikan keberadaanya di dimensi kita.
Seperti apa bentuk hiperspasial masih menjadi perdebatan para pemikirnya. Pada tahun 1926 ahli matematika Swedia, Oskar Klein mengajukan jawaban pragmatis. Menurut dia dimensi keempat ini bentuknya sangat kecil hingga tidak terdeteksi oleh manusia. Gabungan unit keruangan seperti itu disebut botol Kaluza-Klein dan menjadi dasar dari wacana mutakhir yang disebut Teori Benang.
Bayangkan seekor semut hidup di atas benang. Ia hanya akan mengetahui dunianya di depan dan belakangnya saja. Jika melihat benang ini secara rinci maka akan terlihat bagian benang yang menggulung. Di dalamnya terdapat ruang yang tidak akan disadari oleh si semut. Ruang yang tergulung ini yang disebut hiperspasial menurut Kaluza dan muridnya Klein.
Ruang gulungan berupa benang ini jika bergerak akan menghasilkan getaran yang bisa dirasakan di seluruh ruang. Ini sama dengan dawai digetar dan resonansi suara bergetar di seluruh ruang. Getar benang hiperspasial ini adalah gravitasi dan gelombang elektromagnetik.
Kebalikan dari ruang yang sangat kecil ini adalah ruang dimensi keempat yang sangat besar. Ini seperti bertolak belakangnya upaya fisika untuk menjelaskan fisika kuantum dan teori relativitas Einstein. Kuantum berbicara tentang entitas yang makin mengecil, sedangkan teori relativitas menjelaskan tentang sesuatu yang sangat besar, seperti galaksi, kuasar, lubang hitam dan teori Ledakan Akbar.
Dalam hiperspasial, para penghuni dimensi ketiga menjadi tidak sadar karena besar dan bentuknya yang melengkung hingga yang disadari hanya bidang datar di sekelilingnya saja. Ini sama seperti pandangan bahwa bumi itu datar bukannya bulat. Biasanya lengkungan luar biasa besar ini yang menjadi bahan cerita dalam kisah fiksi ilmiah. Ingat pergerakan Starship Entreprise ke hyperspace dengan warp speed? Ini pengejewantahan teori menjadi fiksi.
Fiksi atau ilmiah menjadi dimensi yang tidak berbatas dengan jelas. Jules Verne berkisah tentang kapal selam dan perjalanan ke bulan seratus tahun sebelum benda ini berhasil diciptakan dunia ilmu pengetahuan. Einstein berbicara tentang lengkungan dalam ruang dan waktu yang menghasilkan gravitasi dan gelombang elektromagnetik dalam Teori Relativitas.
Dimensi keempat atau hiperspasial sekarang jadi wahana pakar fisika teori untuk menghasilkan rumus pamungkas yang bisa menjelaskan dari inti atom hingga terbentuknya alam raya. Rumus ini adalah teori tentang segalanya dan segalanya adalah penciptaan alam. Jika kita bisa keluar dari keterbatasan pandangan kita dan melihat dunia luar yang kerap kita sebut gaib, maka pertanyaan besar tentang kreasi alam mungkin bisa terjawab.
Sinar Harapan, 26 Nov 2001
Tags: Alam Gaib dari Sudut Pandang Fisika Teori, Albert Einstein, dimensi, dimensi gaib, dimensi keempat, entitas, fisika kuantum, fisika teori, gelombang elektromagnetik, gravitasi, gurame gila, hyperspace, hyperspacial, jules verne, linieritas waktu, michio kaku, oskar klein, penciptaan alam semesta, ruang, ruang waktu, teori relativitas einstein, theodore kaluza, waktu
Ada juga yang menyebut dimensi keempat ini sebagai dimensi kelima. Ini karena waktu dianggap sebagai dimensi keempat dalam realita hidup ini. Namun waktu sejauh ini bersifat linier atau berada pada garis lurus yang tidak akan pernah kembali lagi. Waktu pun tidak membentuk ruang baru yang bisa ditempati oleh entitas yang memiliki dimensi (tiga saja tentunya).
Hiperspasial ini sudah sejak abad 19 dibicarakan para pemikir fisika. Baru pada abad 20 pendapat berbobot mengenai ini dikemukakan oleh ahli matematika Prusia, Theodore Kaluza. Pada tahun 1919, Kaluza menulis surat kepada Albert Einstein yang mengungkapkan bahwa seharusnya ada dimensi keempat. Ia memberi alasan bahwa gravitasi dan radiasi gelombang elektromagnetik merupakan manifestasi yang sama dari suatu entitas ke ruangan yang sama. Baru tiga tahun kemudian Einstein membalas surat Kaluza itu dengan persetujuannya.
Bukti
Bagi masyarakat awam, di luar Einstein dan kawan-kawannya, lebih mudah mengadaptasi konsep gaib dibandingkan teori fisika yang rumit. Kita hanya akan mengamini saja ”alam gaib” dimensi keempat itu, cukup hanya percaya bahwa alam itu ada dan tidak terlihat.
Para pemikir pun setuju bahwa dimensi keempat tidak bisa dilihat oleh kita yang berada dalam tiga dimensi. Ini dijelaskan mereka melalui pengandaian keberadaan kita dalam suatu dimensi. Jika Anda adalah titik dalam suatu garis maka Anda hanya bisa bergerak dari satu ujung garis ke ujung lainnya. Jadi kesadaran Anda mengatakan hanya ada dua titik ekstrem dalam dunia Anda. Begitu pula jika Anda berada dalam dunia dua dimensi, panjang dan lebar. Sebagai titik, Anda bisa bergerak ke luar, ke daerah lebar dan dari sana Anda bisa melihat dimensi pertama yakni garis panjang tadi.
Begitu pula jika berada dalam tiga dimensi di mana terdapat panjang, lebar dan tinggi. Dari dimensi itu suatu titik bisa bergerak ke berbagai arah dan mengamati satu dimensi, dan juga dua dimensi serta menyadari adanya tiga dimensi. Ia bisa melihat bentuk garis, bentuk bidang datar dan bentuk piramida atau kubus. Ini seperti manusia berada dalam ruang dan melihat benda-benda lain, serta bergerak untuk mendapatkan perspektif yang berbeda.
Bagi para pakar teori fisika ini sudah bukti yang cukup. Titik dalam garis yang hanya menyadari adanya dua ekstrem bukanlah bukti bahwa batasan dunianya hanya garis saja. Titik dalam bidang datar bukan berarti dunianya hanya panjang dan lebar. Begitu pula kita yang berada dalam tiga dimensi, bukan berarti tidak ada dimensi keempat.
Itulah mengapa gravitasi dan gelombang elektromagnetik, suatu entitas yang ada dan bergerak di berbagai lokasi ruang, merupakan bukti. Sumber dan sebab gravitasi dan gelombang elektromagnetik belum diketahui dalam realita ruang tiga dimensi yang dikenal sekarang.
Titik pengandaian kita tadi yang berada dalam tiga dimensi bisa bergerak ke dalam dua dimensi dan ke dalam satu dimensi, titik kita itu bisa menjadi bagian dari bidang datar atau dari garis lurus. Kita, manusia yang berada dalam ruang tiga dimensi bisa merangkai diri menjadi garis atau bidang datar. Jadi suatu entitas yang berada dalam empat dimensi tentu bisa bergerak ke tiga dimensi, atau ke dimensi yang lebih rendah. Itulah gelombang elektromagnetik dan gravitasi yang diajukan Theodore Kaluza pada Albert Einstein.
Gurame Gila
Dr. Michio Kaku, profesor fisika teori pada City University di New York memiliki penjelasan ikan gurame terhadap hiperspasial. Michio Kaku lulus summa cum laude dalam ilmu fisika dari Harvard pada tahun 1968 dan mendapatkan doktornya dari Berkeley University tahun 1972. Buku teks untuk tingkat S3 karangannya menjadi bacaan wajib pada laboratorium fisika berbagai universitas.
Michio Kaku mengandaikan, jika seekor gurame dalam kolam menjadi ilmuwan dan dia mulai berteori tentang dunia langit di atas dunia air maka tentu saja si gurame ini akan dibilang gila. Namun ketika hujan turun akan ada lingkaran gelombang akibat tetes air yang bisa disaksikan dari dalam kolam, dunianya para gurame.
Inilah jalan untuk pembuktian teori dunia langit atau dimensi di luar dunia yang mereka lihat itu. Dalam dunia manusia, menurut Dr. Michio Kaku, sinar dan gravitasi merupakan lingkaran gelombang yang berasal dari dimensi keempat yang bisa kita buktikan keberadaanya di dimensi kita.
Seperti apa bentuk hiperspasial masih menjadi perdebatan para pemikirnya. Pada tahun 1926 ahli matematika Swedia, Oskar Klein mengajukan jawaban pragmatis. Menurut dia dimensi keempat ini bentuknya sangat kecil hingga tidak terdeteksi oleh manusia. Gabungan unit keruangan seperti itu disebut botol Kaluza-Klein dan menjadi dasar dari wacana mutakhir yang disebut Teori Benang.
Bayangkan seekor semut hidup di atas benang. Ia hanya akan mengetahui dunianya di depan dan belakangnya saja. Jika melihat benang ini secara rinci maka akan terlihat bagian benang yang menggulung. Di dalamnya terdapat ruang yang tidak akan disadari oleh si semut. Ruang yang tergulung ini yang disebut hiperspasial menurut Kaluza dan muridnya Klein.
Ruang gulungan berupa benang ini jika bergerak akan menghasilkan getaran yang bisa dirasakan di seluruh ruang. Ini sama dengan dawai digetar dan resonansi suara bergetar di seluruh ruang. Getar benang hiperspasial ini adalah gravitasi dan gelombang elektromagnetik.
Kebalikan dari ruang yang sangat kecil ini adalah ruang dimensi keempat yang sangat besar. Ini seperti bertolak belakangnya upaya fisika untuk menjelaskan fisika kuantum dan teori relativitas Einstein. Kuantum berbicara tentang entitas yang makin mengecil, sedangkan teori relativitas menjelaskan tentang sesuatu yang sangat besar, seperti galaksi, kuasar, lubang hitam dan teori Ledakan Akbar.
Dalam hiperspasial, para penghuni dimensi ketiga menjadi tidak sadar karena besar dan bentuknya yang melengkung hingga yang disadari hanya bidang datar di sekelilingnya saja. Ini sama seperti pandangan bahwa bumi itu datar bukannya bulat. Biasanya lengkungan luar biasa besar ini yang menjadi bahan cerita dalam kisah fiksi ilmiah. Ingat pergerakan Starship Entreprise ke hyperspace dengan warp speed? Ini pengejewantahan teori menjadi fiksi.
Fiksi atau ilmiah menjadi dimensi yang tidak berbatas dengan jelas. Jules Verne berkisah tentang kapal selam dan perjalanan ke bulan seratus tahun sebelum benda ini berhasil diciptakan dunia ilmu pengetahuan. Einstein berbicara tentang lengkungan dalam ruang dan waktu yang menghasilkan gravitasi dan gelombang elektromagnetik dalam Teori Relativitas.
Dimensi keempat atau hiperspasial sekarang jadi wahana pakar fisika teori untuk menghasilkan rumus pamungkas yang bisa menjelaskan dari inti atom hingga terbentuknya alam raya. Rumus ini adalah teori tentang segalanya dan segalanya adalah penciptaan alam. Jika kita bisa keluar dari keterbatasan pandangan kita dan melihat dunia luar yang kerap kita sebut gaib, maka pertanyaan besar tentang kreasi alam mungkin bisa terjawab.
Sinar Harapan, 26 Nov 2001
Tags: Alam Gaib dari Sudut Pandang Fisika Teori, Albert Einstein, dimensi, dimensi gaib, dimensi keempat, entitas, fisika kuantum, fisika teori, gelombang elektromagnetik, gravitasi, gurame gila, hyperspace, hyperspacial, jules verne, linieritas waktu, michio kaku, oskar klein, penciptaan alam semesta, ruang, ruang waktu, teori relativitas einstein, theodore kaluza, waktu
Louis de Broglie : Perintis Kuantum Terakhir
F
Pengantar
Berpulangnya Duc Prinz Louis de Broglie, fisikawan teori Perancis, bulan Maret lalu pada usia 94 tahun, mengakhiri kehadiran perintis teori kuantum yang hidup di tengah kita. Mereka adalah pendobrak ilmu dengan gagasan-gagasan revolusioner pada awal abad ini yang memberi wajah baru bagi fisika, guna memahami alam atom yang mini. Ini, pada gilirannya, membuka jalan ke berbagai temuan teknologi menakjubkan, seperti transistor dan laser, yang tidak diduga sebelumnya. Untuk mengenang perintis kuantum terakhir ini, tulisan berikut mencoba memberi gambaran sekilas tentang karya dan biografinya.
Adalah Max Planck (1858-1947), ilmuwan fisika teori Jerman, yang mencetuskan gagasan awal tentang teori kuantum. Ini lahir dari upayanya untuk menjelaskan teka-teki fisika yang berkaitan dengan pancaran tenaga (energi) gelombang elektromagnet oleh benda (hitam) panas. Pemecahannya ia temukan pada 1901 dengan anggapan bahwa “tenaga gelombang elektromagnet dipancarkan dan diserap bahan dalam bentuk catu-catu tenaga (diskrit) yang sebanding dengan frekuensi gelombang elektromagnet”.
Catu tenaga ini disebutnya kuanta (latin: sekian banyak: kuantum, bentuk tunggalnya). Dengan demikian, tahun 1901 dicatat sebagai awal bergilirnya bola teori kuantum. Namun, para fisikawan seangkatannya memandang gagasan Planck ini tidak mempunyai makna fisika yang jauh melainkan sekadar sebagai suatu kiat matematika belaka.
Empat tahun kemudian, pemuda Albert Einstein (1879-1955) mencatat dirinya sebagai orang pertama yang menerapkan gagasan Planck lebih jauh dalam fisika. Salah satunya, berkaitan dengan “efek fotolistrik”, yaitu teka-teki terbebaskannya elektron-elektron dari permukaan logam bila disinari cahaya (gelombang elektromagnet).
Penjelasannya, karena elektron-elektron itu ditumbuk dan ditendang keluar oleh kuanta-kuanta cahaya yang berperilaku sebagai partikel (zarah). Kuanta cahaya ini disebut Einstein, foton. Dengan demikian, cahaya (gelombang elektromagnet) yang mulanya dipandang sebagai gelombang, kini diperlakukan pula sebagai partikel oleh Einstein.
Bahwa foton menumbuk elektron, seperti halnya tumbukan dua bola bilyard, kemudian dibuktikan dengan percobaan oleh Arthur H. Compton (1892-1962) dari Amerika Serikat pada 1923, yang mengabadikan namanya dengan peristiwa itu.
Gelombang partikel
Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922, sebelum Compton membuktikannya, untuk menurunkan Hukum Wien (1896). Ini menyatakan bahwa “bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda itu”. Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie.
Pada musim panas 1923, de Broglie menyatakan, “secara tiba-tiba muncul gagasan untuk memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel”. Ia kemudian memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa “partikel, seperti elektron juga berperilaku sebagai gelombang”. Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas yang diterbitkan pada 1924; salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis, Comptes Rendus.
Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne, Paris. Tesis ini berangkat dari dua persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton, E=hf dan p=h/. Dalam kedua persamaan ini, perilaku yang “berkaitan” dengan partikel (energi E dan momentum p) muncul di ruas kiri, sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang gelombang , baca: lambda). Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck, tetapan Planck.
Secara tegas, de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel. Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie. Untuk partikel, seperti elektron, momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan berat) dan lajunya. Karena itu, panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan massa dan laju partikel. Sebagai contoh, elektron dengan laju 100 cm per detik, panjang gelombangnya sekitar 0,7 mm.
Tantangan
Tesis ini kemudian diterbitkan pada awal 1925 dalam jurnal vak fisika Perancis, Annales de Physique. Namun, luput dari perhatian para fisikawan. Bahkan, para penguji de Broglie hanya terkesan dengan penalaran matematikanya tetapi tidak mempercayai segi fisikanya.
Promotornya, Paul Langevin (1872-1946), kemudian mengirimkan satu kopi kepada Einstein di Berlin, yang ternyata memberi rekasi mendukung. Ia memandangnya lebih daripada permainan matematika dengan menekankan bahwa gelombang partikel haruslah nyata. Berita ini kemudian ia teruskan kepada Max Born (1882-1970), fisikawan teori Jerman, di Gottingen.
Born kemudian menanyakan kemungkinan eksperimentalnya kepada James Franck (1882-1964), rekan sekerjanya, yang memberi tanggapan mendukung dengan menunjuk pada teka-teki hasil percobaan Clinton J. Davisson (1881-1958) dan asistennya Charles H. Kunsman dari Amerika Serikat pada 1922 dan 1923. Keduanya mengamati bahwa permukaan logam yang ditembaki dengan berkas elektron selain memancarkan kembali elektron-elektron dengan tenaga yang sangat rendah, ternyata ada pula yang memiliki tenaga sama dengan elektron semula.
Teka-teki ini kemudian terjelaskan oleh Walter Elsaser, mahasiswa Born, pada tahun 1925 dalam sebuah makalah ringkas dengan menggunakan gagasan gelombang de Broglie. Namun sayang, para fisikawan eksperimen tidak terkesan dengan tafsir ulang ini terhadap data percobaan mereka – apalagi oleh seorang mahasiswa berusia 21 tahun yang sama sekali belum dikenal.
Dukungan dan hadiah Nobel
Pada tahun 1926 barulah nampak suatu terang! Erwin Schrodinger (1887-1961), fisikawan teori Austria, merumuskan suatu persamaan matematika yang mengendalikan kelakuan rambatan gelombang partikel dalam berbagai sistem fisika. Ini sama halnya dengan persamaan gerak Newton dalam mekanika Newton (klasik) yang mengendalikan kelakuan gerak partikel.
Karya Schrodinger ini melahirkan mekanika baru yang dikenal sebagai mekanika gelombang atau lazimnya disebut mekanika kuantum. Penerapannya pada struktur atom berhasil menjelaskan berbagai data pengamatan dengan begitu mengesankan, tanpa dipaksa, sehingga menyentakkan para fisikawan untuk menerima gagasan de Broglie.
Dukungan berikutnya datang dari Amerika Serikat, oleh Clinton J. Davisson dan Lester H. Germer (1896 – ?.), yang menerbitkan hasil percobaan mereka pada 1927, bahwa elektron memang memperlihatkan perilaku gelombang. Bukti yang sama tetapi dengan metode percobaan yang berbeda juga dilaporkan oleh George P. Thomson (1892-1975) dari Inggris pada waktu itu.
Dukungan bukti-bukti percobaan ini kemudian mengukuhkan penerimaan gelombang partikel yang diikuti dengan dianugerahkannya hadiah Nobel Fisika (tunggal) 1929 bagi Louis de Broglie. Suatu penghargaan keilmuan bergengsi yang patut bagi karya ilmiahnya yang begitu revolusioner.
Duc Prinz Louis de Broglie
Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe, Perancis. Keturunan de Broglie, yang berasal dari Piedmont, Italia barat laut cukup dikenal dalam sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan jabatan diplomatik selama beratus tahun.
Pada 1740, Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie, Francois Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris), suatu gelar keturunan yang hanya disandang oleh anggota keluarga tertua. Putra Duc pertama ini ternyata membantu Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763). Karena itu, Kaisar Perancis I dari Austria menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie.
Dengan meninggalnya saudara tertua Louis, Maurice, juga fisikawan (eksperimen), pada 1960, maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria.
Louis mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah pada 1909. Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya, “terpengaruh oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912)”, matematikawan besar Perancis.
Pada 1910, Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu pengetahuan. Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des Sciences. Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I. Barulah pada usia 32, Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang gelombang partikel di atas. Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris dan Institut Henry Poincare pada 1928.
Atom untuk perdamaian
Pada 1945, Louis dan kakaknya Maurice diangkat sebagai anggota dewan Komisi Tinggi Tenaga Atom Perancis. Mereka menaruh perhatian besar pada pengembangan tenaga atom untuk tujuan damai dan mempererat pertalian antara ilmu dan industri.
Hingga akhir hidupnya, Louis de Broglie menjabat sebagai sekretaris tetap pada Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis. Dalam jabatannya ini ia tetap mendesak badan tersebut mempertimbangkan secara mendalam berbagai akibat berbahaya dari ledakan bom hidrogen (termonuklir).
Perhatiannya yang begitu besar terhadap ilmu pengetahuan dan perdamaian membuat ia patut dikenang oleh setiap pecinta ilmu dan perdamaian!
Tags: Albert Einstein, Compton, fisika kuantum, Gelombang, louis de Broglie, Max Planck, mekanika kuantum, Partikel, teori kuantum
