Hallo Apakah anda pernah menonton film Back to the Future, Looper, Star Trek,
dll dimana anda akan melihat adegan time travel atau perjalanan waktu?
Apakah mesin waktu itu mungkin? Bagaimana bisa terjadi? Semua ini
berawal dari
teori relativitas yang dikemukakan oleh
Albert Einstein. Apa sih teorinya? Mari kita simak sama-sama
RELATIVITAS KHUSUS
Relativitas khusus terdiri dari dua postulat:
I. Hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama
dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu
sama lain.
II. Cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa ke segala arah adalah sama
untuk semua pengamat, tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun
pengamat.
Apa maksud dari kedua postulat tersebut?
Coba anda tanyakan pada diri sendiri bagaimana anda menentukan apakah
suatu objek bergerak atau tidak? Tentu karena anda melihat objek
tertentu berpindah dari satu titik ke titik yang lain. Sekarang coba
anda bayangkan jika di dunia ini hanya ada dua objek. Tidak ada lantai,
dinding, langit, dan objek lainnya. Apakah anda dapat menentukan objek
mana yang bergerak dan objek mana yang diam?
Jawabannya adalah tidak karena anda tidak memiliki pedoman titik posisi objek tersebut.
Sekarang anda coba bayangkan seandainya anda memiliki saudara kembar.
Anda di dalam pesawat dan saudara kembar anda ada di permukaan bumi.
Dari sudut pandang anda, pesawatnya diam di satu tempat dan permukaan
bumi yang bergerak. Sedangkan dari Sudut pandang saudara kembar anda
permukaan bumi tetap diam dan pesawat dengan anda didalamnya yang
bergerak. Dan jika misalnya saudara kembar anda berpindah ke matahari,
bumi dan pesawat anda yang terlihat bergerak (Ingat kalau bumi itu
berevolusi mengelilingi matahari).
Kesimpulan dari contoh tersebut
adalah kita tidak dapat mengetahui objek mana yang bergerak dan objek
mana yang diam karena pernyataan tersebut berbeda-beda tergantung sudut
pandang pengamat dimana pengamat selalu diam dan alam di sekitar yang
bergerak mengelilinginya. Inilah pengertian dari postulat I.
Postulat II menyatakan bahwa di alam semesta ini hanya ada satu benda
yang bergerak dengan kecepatan yang selalu sama. Benda tersebut adalah
cahaya dengan kecepatan 300.000.000 m/s. Coba anda bayangkan lagi di
antara pesawat anda dan permukaan bumi ada sebuah cermin yang selalu
mengikuti kemanapun pesawat anda pergi. Jika anda menembakkan laser ke
arah cermin dan dipantulkan kembali ke pesawat, dari sudut pandang anda
laser tersebut terlihat bergerak lurus ke bawah ke arah cermin dan lurus
kembali ke atas menuju pesawat. Tetapi dari sudut pandang saudara
kembar anda laser tersebut tidak terlihat tegak lurus namun membentuk
“V” karena saat pesawat menembak dan menerima kembali lasernya pesawat
tersebut berada di dua posisi berbeda.
Disini letak keunikannya. Laser yang bergerak membentuk huruf “V”
memiliki jalur yang lebih panjang dibanding laser yang bergerak tegak
lurus. Sebelumnya sudah saya jelaskan bahwa kecepatan cahaya selalu
sama. Berarti dari sudut pandang saudara kembar anda laser tersebut
membutuhkan waktu lebih lama untuk kembali ke pesawat dibandingkan sudut
pandang anda. Dan jika anda dan saudara kembar anda sama-sama
menggunakan jam untuk mengukur waktu perjalanan laser tersebut, jam anda
akan menunjukkan waktu yang lebih singkat daripada jam saudara kembar
anda. Artinya jam anda bergerak lebih lambat dari sudut pandang saudara
kembar anda. Dari sudut pandang anda kecepatan jam tetap sama. Perbedaan
ini disebut dengan
Time Dilation/Dilasi Waktu
TWIN PARADOX
Jika kecepatan pesawat semakin mendekati kecepatan cahaya, waktu di
dalam pesawat akan berjalan semakin lambat. Namun anda tidak akan
merasakan hal itu karena selain waktu seluruh benda termasuk anda juga
bergerak semakin lambat sehingga bagi anda semuanya terlihat normal. Dan
lebih uniknya lagi, karena dari sudut pandang anda bumi dan sekitarnya
yang bergerak, berarti jam saudara kembar anda akan terlihat lebih
lambat dibanding jam anda. Jika kedua waktu pengamat sama-sama melambat, lalu waktu siapa yang sebenarnya berjalan lebih lambat?
Inilah yang disebut dengan Twin Paradox. Penjelasan diatas sebelumnya
hanya berlaku jika pesawat tersebut bergerak dengan kecepatan tetap.
Namun Jika pesawat mengubah kecepatan lain lagi ceritanya. Jika anda
yang di dalam pesawat mempercepat kecepatan pesawat anda, anda akan
terlempar ke belakang. Dari sudut pandang anda pesawat tetap diam, namun
bumi dan sekitarnya yang bergerak semakin cepat. Dari sudut pandang
anda juga hal ini bisa terjadi karena adanya medan gravitasi yang
menyebabkan bumi dan sekitarnya bergerak semakin cepat. Tenaga yang
ditembakkan roket saat anda mempercepat laju pesawat berfungsi untuk
menyeimbangkan posisi pesawat dari dorongan gravitasi agar pesawat tetap
diam. Medan gravitasi ini juga menyebabkan waktu berjalan lebih cepat
di bumi. Lalu apa hubungannya dengan twin paradox? Anda yang mempercepat
laju pesawat anda saat memutar balik ke bumi inilah yang mengakibatkan
waktu di bumi berjalan semakin cepat sehingga saat anda tiba di bumi
saudara anda menjadi lebih tua daripada anda. Artinya anda telah berhasil melakukan Time Travel ke masa depan.
RELATIVITAS UMUM
Sekarang saya akan jelaskan mengenai teori relativitas Einstein yang
kedua, yaitu relativitas umum. Pada tahun 1687 Isaac Newton dulu
menjelaskan adanya gaya gravitasi. Namun beliau tidak pernah tahu apa
penyebab gaya gravitasi. Ada yang tahu kenapa ada gaya gravitasi?
Kemudian di tahun 1916 Einstein mempublikasikan teori relativitas
umumnya yang menjelaskan bahwa gravitasi bukanlah gaya tarik menarik
antar dua atau lebih objek yang bermassa. Namun gravitasi adalah akibat
dari kelengkungan yang dibentuk oleh massa objek terhadap ruang dan
waktu atau disebut juga dengan
ruang-waktu.
Apa itu ruang-waktu? Selama ini kita hanya mengenal 3 dimensi. Yaitu
maju mundur, kiri kanan, dan atas bawah. Namun sebenarnya masih ada
dimensi ke-4, yaitu
waktu. Ya, waktu adalah bagian dari dimensi.
Contohnya: Jika anda ingin bertemu rekan anda di suatu tempat pada waktu
pukul sekian, anda telah melewati 3 dimensi yaitu bergerak maju atau
mundur, belok ke kiri atau ke kanan, naik ke atas atau turun ke bawah
dan anda juga telah melewati dimensi waktu yaitu waktu pukul sekian.
Jika anda tidak melewati dimensi waktu tersebut anda tidak akan menemui
rekan anda.
Kelengkungan yang terjadi akibat massa suatu benda terhadap ruang-waktu dapat dianalogikan seperti gambar dibawah:
Bentangan garis dari gambar di atas adalah ruang-waktu dan massa dari
planet bumi mengakibatkan lengkungan yang merupakan gravitasi bumi.
Setiap objek yang ada di ruang hampa akan selalu bergerak lurus dengan
kecepatan tetap sehingga objek yang berada di wilayah lengkungan
gravitasi akan menjadi bergerak mengikuti arah lengkungan
Gravitational Time Dilatation
Pada video di atas juga terlihat bahwa gravitasi mampu mempengaruhi arah
cahaya (yang berwarna biru). Dan karena kecepatan cahaya selalu sama,
artinya gravitasi juga mempengaruhi kecepatan waktu.
Objek yang berada semakin dekat dengan pusat gravitasi waktu akan berjalan semakin lambat dan begitu pula sebaliknya. Perbedaan waktu ini disebut dengan
Gravitational Time Dilation.
Teori ini nyata dan telah diterapkan pada satelit GPS sekarang ini. Jadi
jangan tinggal di apartemen yang tinggi ya karena anda jadi cepat tua
*beneran*
Video animasi yang menjelaskan kedua teori relativitas Einstein
Animasi Teori Relativitas Einstein
BLACKHOLE
Dari topik relativitas umum anda sudah tahu bahwa semakin besar massa
lengkungan gravitasi akan semakin besar (Bayangkan bola bowling dan golf
diletakkan di atas bentangan kain. Pasti lengkungan kain akibat bola
bowling lebih besar) dan tentunya semakin besar massa suatu objek
semakin besar pula ukurannya. Lalu bagaimana jika ada objek yang sangat
kecil tapi memiliki massa yang sangat besar? (Bayangkan ukuran sebutir
pasir tapi seberat gunung ) Tentu akan menghasilkan lengkungan kecil namun sangat dalam. Inilah yang disebut dengan [B]Black Hole.
Black Hole diperkirakan terbentuk ketika bintang raksasa mati dan hancur
terserap oleh medan gravitasi yang dibuatnya sendiri. Ukurannya akan
semakin kecil hingga menjadi sangat padat dan kecil yang disebut dengan
Singularity.
Massa Black Hole diperkirakan 10x massa matahari (sekitar 10^31 Kg)
dengan diameter 4,3x diameter matahari (sekitar 6juta Km). Black Hole
akan menyerap semua partikel termasuk cahaya kedalamnya dan materi
tersebut akan hancur saat tiba di Singularity. Black Hole juga mampu
membengkokkan cahaya yang disebut dengan
Gravitational Lensing.
Black Hole dapat dianalogikan sebagai pusaran air yang sangat besar yang
mampu menarik segala sesuatu kedalamnya. Semakin dekat ke pusaran air,
semakin besar tarikannya.
Animasi terbentuknya Black Hole bisa dilihat di film Star Trek 2009 saat Black Hole menelan Planet Vulkan.
Contoh Terbentuk Black Hole dari Pelem Star Trek
Dan animasi Gravitational Lensing beserta akibat yang terjadi jika didekati Black Hole bisa dilihat pada video dibawah ini.
Animasi Gravitational Lensing
Hubungan Black Hole terhadap time travel adalah jika kita berada di "perbatasan" Black Hole yang disebut dengan
Event Horizon
waktu akan berhenti karena medan gravitasi yang sangat besar (Ingat
kalau semakin dekat ke pusat gravitasi waktu berjalan semakin lambat?).
Jadi bisa dibilang metode ini bisa digunakan sebagai alternatif time
travel ke masa depan jika membuat pesawat dengan kecepatan mendekati
cahaya masih tidak memungkinkan walau praktikalnya jauh lebih tidak
mungkin karena Black Hole terdekat dari bumi jaraknya diperkirakan 8000
tahun cahaya. Dan planet yang didekatinya saja terserap tak bersisa.
Apalagi kita.
Video penjelasan cara time travel menggunakan Black Hole dari Stephen Hawking
Black Hole dari Stephen Hawking
Singularity pada Black Hole terbagi atas 2 jenis, yaitu singularity yang
diam dan berputar. Seluruh materi yang masuk ke dalam Black Hole akan
hancur saat mencapai singularity yang diam. Namun pada Black Hole yang
singularity-nya berputar akan menghasilkan sebuah lubang sehingga
terbentuk sebuah terowongan yang disebut dengan
Einstein-Rosen Bridge atau lebih dikenal dengan
Worm Hole. Materi yang berhasil melewati Worm Hole akan keluar dari ujung terowongan yang disebut dengan
White Hole.
WHITE HOLE AND WORM HOLE
Pada topic Black Hole telah dijelaskan bahwa
White Hole merupakan
“pintu keluar” untuk benda-benda yang masuk ke dalam Black Hole
singularity berputar. Namun wujud White Hole tidaklah sesuai namanya.
Bahkan sebenarnya wujud White Hole hampir sama dengan Black Hole.
Sebutan White Hole hanya untuk membedakan karakteristik yang berlawanan
dengan Black Hole. Sedangkan
Worm Hole adalah terowongan
penghubung Black Hole dan White Hole. Nama Worm Hole berasal dari lubang
pada apel yang disebabkan oleh cacing sehingga terbentuk jalan singkat
untuk menuju sisi lain apel.
Dengan adanya Worm Hole ada
DUA hal yang dapat dilakukan:
- Manusia dapat menuju suatu tempat yang sangat jauh dalam waktu yang sangat singkat.
Analoginya adalah coba anda sediakan secarik kertas dan sebuah pena.
Lalu gambar sebuah titik A di kiri kertas dan titik B di kanan kertas.
Menurut anda apa cara tercepat untuk menghubungkan titik A ke B?
Logikanya pasti kita menarik garis lurus dari A ke B. Tapi ada cara yang
lebih cepat yaitu melipat kertas tersebut sehingga titik A dan B dapat
bertemu. Itulah cara kerja Worm Hole sehingga tempat yang berada sangat
jauh menjadi sangat dekat.
- Perjalanan waktu ke masa depan dan masa lalu.
Untuk perjalanan waktu ke masa depan konsepnya hampir sama dengan Black
Hole dimana medan gravitasi yang sangat tinggi di dalam Worm Hole
memperlambat laju waktu orang yang berada di dalamnya. Bagaimana dengan
perjalanan waktu ke masa lalu? Perjalanan waktu ke masa lalu dapat
dilakukan “jika” manusia sudah mampu menciptakan Traversable Worm Hole / Worm Hole yang dapat dipindahkan kemana saja.
Cara kerja Traversable Worm Hole:
Misalkan kedua ujung lubang Worm Hole kita namai “A” dan “B”. Ujung “A”
diletakkan di depan rumah anda. Ujung “B” digerakkan dengan kecepatan
mendekati kecepatan cahaya atau diletakkan di tempat dengan gravitasi
sangat tinggi akan terjadi dilasi waktu pada ujung B dimana waktu
berjalan lebih lambat kemudian diletakkan kembali ke depan rumah anda.
Lalu anggap saja ujung A telah melewati waktu selama 200 tahun dan ujung
B yang hanya melewati waktu selama 5 tahun karena efek dilasi waktu.
berarti yang melambat adalah saat anda memasuki ujung A menuju B anda
akan kembali ke depan rumah anda
195 tahun lalu.
NB: Kalau penjelasan diatas masih tidak dimengerti, silahkan dibaca
berkali-kali sampai mengerti karena saya sendiri juga butuh waktu yang
lama untuk mengerti.
Konsep ini bisa anda temui di komik
Doremon dimana mereka selalu
keluar masuk laci meja yang sama tetapi di waktu yang berbeda. Berarti
pengarang Doraemon, Fujiko. F. Fujio hebat sekali bisa kepikiran untuk
mengambil konsep ini.
E= MC^2 dan REALISASI PERJALANAN WAKTU
Dari seluruh penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa perjalanan waktu ke masa depan dan masa lalu
SECARA TEORITIS dapat dilakukan dengan metode di bawah ini:
Perjalanan waktu ke masa depan:
1. Menaiki pesawat yang mampu bergerak mendekati kecepatan cahaya
2. Menetap di tempat yang medan gravitasinya sangat tinggi misalnya di dekat Black Hole
3. Menggunakan Traversable Worm Hole
Perjalanan waktu ke masa lalu:
1. Menaiki pesawat yang mampu bergerak melebihi kecepatan cahaya
2. Menggunakan Traversable Worm Hole
Pada tahun 1971 para ilmuwan pernah melakukan percobaan bernama
Hafele-Keating Experiment (en.wikipedia.org)
dimana mereka menggunakan jam atom yang sangat akurat hingga
sepersatumilyar detik pada pesawat yang mengelilingi bumi selama dua
kali dan jam atom yang lain berada di bumi. Setelah dibandingkan
ternyata ada perbedaan waktu dari kedua jam tersebut yang angkanya
sesuai dengan perhitungan Einstein. Di kehidupan sekarang kita mengenal
GPS yang juga menerapkan teori relativitas Einstein dimana jam pada
satelit GPS berjalan
lebih cepat sepertujuhjuta detik daripada jam di bumi.
Lalu bagaimana dengan praktik untuk menjelajahi waktu? Sayangnya ada
beberapa faktor yang masih tidak memungkinkan realisasi hal tersebut.
1. Persamaan
E= MC2 yang sangat terkenal di dunia sains ini
dimana E = Energi, M = Massa, dan C = kecepatan cahaya menyatakan bahwa
semakin besar energi yang digunakan objek untuk mencapai kecepatan
cahaya maka semakin besar pula massa objek tersebut dan sebaliknya jika
massa objek semakin besar semakin besar pula energi yang dibutuhkan
untuk mencapai kecepatan cahaya. Artinya jumlah energi akan menjadi tak
terbatas dimana saat ini masih belum ada sesuatu yang dapat menghasilkan
energi tak terbatas untuk menerbangkan pesawat mendekati kecepatan
cahaya.
2. White Hole dan Worm Hole masih sebatas teori matematis. Belum ada
penemuan nyata. Berbeda dengan Black Hole yang telah ditemukan di
beberapa galaksi sejak tahun 1995.
3. Pembuatan Traversable Worm Hole juga masih sebatas teori. Ilmuwan
berspekulasi bahwa membutuhkan suatu materi yang disebut dengan
Exotic Matter yang juga masih diragukan kebenarannya.
Tapi tidak ada yang pernah tahu masa depan akan seperti apa. Ilmu
pengetahuan dan teknologi selalu berkembang. Teknologi seperti ponsel,
tablet, cloud computing, GPS, dsb hanyalah fantasi film fiksi ilmiah
dulunya namun sekarang menjadi bagiaan dari kehidupan masyarakat umum.
Bisa saja 50, 100, atau 200 tahun lagi semua teori ini akan menjadi
kenyataan.
Sumber