| |
BISMILLA-HIRRAHMA-NIRRAHIYM
Saya
mengikuti berturut-turut tulisan bersambung sampai habis (3x) pada
halaman ini, yang bersebelahan dengan kolom yang saya asuh. Judulnya:
Berjalan-jalan Menembus Lorong Waktu. Ada beberapa hal yang menarik
minat saya untuk mengomentari: Teori Einstein (Albert Einstein, [1879
- 1955]) ilmu sesat yang sulit disentuh dan dibuktikan secara experimental,
teori quantum bersandar pada teori relativitas umum Einstein (diucapkan
ainsytain), terlempar ke masa silam jika bergerak melaju diatas kelajuan
cahaya, dawai kosmis dengan medan gravitasi yang fantastis besarnya
sehingga menyedot apa saja, yang dihubungkan dengan terjadinya lubang
hitam, manuver kapal angkasa pada dawai kosmis dengan tujuan menembus
lorong waktu dan membesar-besarkan dichotomi fisika teori dengan fisika
experimental.
Kita akan mulai dahulu mengomentari dichotomi fisika teori dengan
fisika experimental, bersama-sama dengan ilmu sesat Einstein. Kemudian
akan mengomentari berturut-turut hal-hal lainnya yang telah dikemukakan
di atas dalam seri-seri kolom WAHYU DAN AKAL - IMAN DAN ILMU yang
selanjutnya, insya Allah.
Dalam tahun 1687 Sir Isaac Newton (1642 - 1727) memformulasikan sebuah
teori yang dikenal dengan Prinsip Relativitas Newton, demikian bunyinya:
Gerak benda-benda dalam suatu sistem akan sama keadaannya apakah sistem
itu dalam keadaan diam atau dalam keadaan lurus beraturan. Newton
menyertai teorinya ini dengan suatu keyakinan tentang adanya sebuah
sistem yang diam secara mutlak yang menjadi pusat alam semesta, sebagai
titik pusat koordinat mutlak. Dalam S.Yasin 40 Allah berfirman: ....waKullun
fiy Falakin Yasbahuwna, ...dan tiap-tiap sesuatu berenang dalam falaknya.
Menilik ayat tersebut dengan segera kita akan maklum bahwa usaha untuk
mencari sistem yang diam secara mutlak yang ingin dijadikan Newton
sebagai titik pusat sistem koordinat mutlak, adalah suatu perbuatan
yang sia-sia. Dan memang itu ternyata dalam kurun waktu berikutnya,
sehingga orang mengintoduser sebuah kerangka pemahaman baru, yaitu
kumpulan sistem koordinat yang hubungannya dinyatakan dalam transformasi
Galilei (Galilean domein, inertial frames), yang dapat menggantikan
gagasan sistem koordinat mutlak dari Newton itu. Dalam tahun 1870
inertial frames ini diuraikan secara mendetail oleh Newman, dan dia
memperkenalkannya dengan sebutan The Body Alpha.
Sejalan dengan perkembangan pemikiran dalam mekanika klasik tentang
sistem koordinat ayang berakhir dengan introduksi inertial frames,
pada pihak lain di bidang fisika klasik, terjadi pula proses pemikiran
mengenai penafsiran cahaya. Tahun 1690 Christian Huygens (1629 - 1695)
berteori bahwa cahaya itu adalah gerak gelombang yang menjalar pada
hypothetische middenstof, zat perantara hipotetis, yang disebutnya
aether. Pembuktian-pembuktian experimental sesudahnya menunjukkan
bahwa pendapat Huygens itu benar. Lebih-lebih lagi makin diyakini
orang kebenarannya setelah pada akhir abad ke-19 dicocokkan dengan
persamaan elektromagnet dari James Clerk Maxwell (1831 - 1879). Persamaan
Maxwell itu memenuhi persamaan gelombang. Dalam persamaan itu terdapat
knstanta c yang menyatakan hubungan unit elektromagnet dengan elektrostatika
dari muatan. Gangguan terhadap medan elektromagnet akan menjalar dengan
laju c. Secara ekperimental konstanta c ini dapat dicari. Weber dan
Kohlrauch (1856) mendapatkan harga c = 3,1 x 1010 cm/detik. Percobaan
dengan alat yang lebih teliti oleh Curtis (1929) mendapatkan c = 2,99790
x 1010 cm/detik dan akhirnya Froome (1952) memperoleh c = 2,99792
x 1010 cm/detik, dan ini adalah laju cahaya di tempat vakum. Nyatalah
bahwa riak aether tidak lain dari medan elektromagnet. Demikianlah
teori gelombang dari Huygens, yang ditopang oleh persamaan Maxwell,
yang diperkuat oleh hasil experimen Weber & Kohlrauch, Curtis
dan Froome, menunjukkan keterkaitan (linkage) antara fisika teori
dengan fisika experimental, bukan dichotomi di antara keduanya.
Keberhasilan mengidentifikasikan riak aether dengan medan elektromagnet,
membangkitkan minat orang kembali untuk mengingat gagasan sistem koordinat
mutlak dari Newton. Bukankah aether inilah yang dicari-cari oleh Newton,
yang dihipothesekan oleh Huygens sebagai zat yang walaupun beriak,
namun diam di tempat secara mutlak. Maka tahun 1881 Albert Abraham
Michelson (1852 - 1931) mengadakan experimen, yang diulanginya kembali
tahun 1887 bersama-sama dengan Morley, sehingga percobaannya itu dinamakan
experimen Michelson - Morley. Tujuan experimen dengan alat yang disebut
interferometer ingin mengetahui berapa kecepatan bumi terhadap aether.
Jika seorang berenang melintasi kolam tegak lurus pulang-balik, kemudian
berenang pula dengan kelajuan yang sama menyusur pinggir kolam pulang
balik dalam jarak yang sama, maka tentu saja waktu yang dibutuhkan
oleh kedua lintasan itu akan sama pula. Lain halnya jika bukan di
kolam melainkan pada sungai yang ada arusnya. Lintasan menyeberang
sungai pulang-balik akan berbeda waktu yang dibutuhkan dengan lintasan
menyusur pinggir sungai ke hulu kemudian ke hilir dalam jarak yang
sama.
Dalam experimen Michelson-Morly itu, orang berenang adalah cahaya,
air sungai yang mengalir adalah bumi yang bergerak dan daratan yang
diam adalah aether. Hasil percobaan itu diluar dugaan: Waktu yang
dibutuhkan cahaya untuk kedua macam lintasan yang tegak lurus itu
adalah sama besarnya, jadi ibarat kolam yang tenang airnya, bukan
air sungai yang mengalir. Artinya bumi sama sekali tidak bergerak
terhadap aether, ibarat air kolam yang tidak bergerak terhadap pelataran
kolam renang. Para pakar fisika terperanjat, kecewa bahkan ada yang
kebingungan ingin kembali ke faham lama, geosentris, bumi sebagai
pusat alam. Menjelang akhir abad ke-19 ilmu fisika menemui jalan buntu
(impasse).
Selama seperempat abad dunia ilmu fisika gelap. Tahun 1905 muncullah
Einstein di panggung ilmu fisika. Menurut Einstein penyebab kebuntuan
itu adalah postulat menurut pandangan lama, yang seperti berikut:
(1) Interval waktu (jarak waktu) di antara dua peristiwa tidak tergantung
dari sistem yang diobservasi.
(2) Interval ruang (jarak) di antara dua titik tidak tergantung dari
sistem yang diobservasi.
Menurut Einstein pandangan itu harus diubah menjadi:
(1) Kecepatan cahaya invarian, tidak terpengaruh oleh gerak sistem
yang diobservasi.
(2) Jarak waktu dan jarak ruang relatif, tergantung pada keadaan gerak
sistem yang diobservasi.
Dengan berlandaskan pada postulat yang baru itu, maka percobaan Michelson-Morley
itu sudah seharusnya demikian, karena kecepatan cahaya itu tidak terpengaruh
oleh keadaan gerak bumi, ataupun gerak benda langit yang manapun juga.
Kedua postulat itulah yang melandasi Teori Relativitas Khusus (1905).
Dikatakan khusus, karena baru menyangkut sistem khusus yakni dalam
inertial frames. Teori Relativitas Khusus itu membuahkan: Kesetaraan
antara massa dengan energi dengan rumus yang terkenal E = mc2.
Rumus kesetaraan Einstein itu baru dapat dibuktikan secara experimental
setelah Otto Hahn (1879 - ?) bersama-sama dengan Lise Meitner (1878
- ?) dalam tahun 1939 berhasil memecahkan inti atom dalam laboratorium
Institut Kaiser Wihelm di Berlin. Dengan diungkapkannya proses transformasi
nuklir hasil gempuran partikel-partikel alpha, proton, deuteron dan
sinar gamma, expressi E = mc2 telah terbukti secara experimental dengan
kadar ketelitian yang tinggi.
Einstein memekarkan teorinya 11 tahun kemudian, bukan lagi dalam kawasan
inertial frames, melainkan ditingkatkannya ke dalam kawasan medan
gravitasi, sehingga ia memberikan nama: The General Theory of Relativity.
Karena Einstein tidak percaya akan adanya sistem yang diam secara
mutlak (walaupun ia barangkali tidak pernah membaca: kullun fiy Falakin
Yasbahuwna?), maka ia tidak terpaku pada pihak Newton yang melihat
appel jatuh. Ia meninjau kedua belah pihak, yaitu kini tiba gilirannya
untuk mendengarkan pula bagaimana appel yang menganggap dirinya diam,
sedangkan Newton yang "jatuh" pada appel. Inilah yang dikenal
dengan lift Einstein.
Dalam mekanika klasik dikenal sebuah hukum: inertial mass sama besar
dengan gravitational mass, yaitu hasil experimen Galilei. Ini ditingkatkan
Einstein bahwa inertial mass bukan hanya sekadar sama besar gravitational
mass, melainkan lebih dari itu: inertial mass setara dengan gravitational
mass. Walhasil Einstein mengubah pandangan fisika klasik yang menganggap
alam semesta ini secara mekanis menjadi sebuah bentuk persamaan matematis
ruang-waktu (space-time continum), dengan kalkulus tensor. Benda-benda
langit bergerak bukanlah karena ditarik gravitasi. Gravitasi menurut
Einstein adalah alur (falak) geodesic yang dilalui benda-benda langit
yang semuanya senaniasa bergerak. Bahkan cahayapun menjalar melalui
alur geodesic itu.
Dengan kalkulus tensor Einstein mendapatkan expressi penyimpangan
lintasan cahaya oleh medan gravitasi matahari seperti berikut:
4km
d = ___ , di mana
R
d = sudut penyimpangan lintasan cahaya,
k = konstanta universal = 6,66 x 10-8 dyne cm2 g2
m = massa benda yang medan gravitasinya membelokkan lintasan
cahaya tersebut
R = jarak lintasan cahaya dari titik pusat sistem koordinat
Rumus di atas itu telah diuji secara experimental pada waktu gerhana
matahari penuh di Sobral (Brazilia) dan pulau Principe (Afrika) pada
29 Mei 1919 oleh Royal Society dan Royal Astronomical Socity. Yang
terlibat dalam expedisi ilmiyah itu adalah para pakar Eddington, Cottngham,
Crommelin dan Davidson. Untuk matahari, rumus di atas itu menghasilkan
sudut penyimpangan 1,75", dan ini sesuai dengan pengujian experimental
tersebut, dalam arti ada penyimpangan yang tidak signifikan.
Demikianlah romantika sejarah perkembangan ilmu fisika, romantika
keterkaitan (linkage) fisika teori dengan experimental, serta pengujian
experimental secara kuantitatif dari Teori Relativitas Einstein baik
yang special maupun yang general. WaLlahu a'lamu bishshawab.
*** Makassar, 4 September 1994
[H.Muh.Nur Abdurrahman]
|
|
