Teori kuantum Wheeler sebenarnya sudah muncul sejak pasca Perang Dunia II,digagas oleh fisikawan John A. Wheeler.
Kalo kita bicara tentang teori kuantum, harus kita pahami bahwa alam
semesta (maksudnya alam partikel) bersifat fluktuatif, tidak ada yang
pasti, karena dikontrol oleh asas ketidakpastian Heisenberg sehingga hanya probabilitas posisi dan momentumnya saja yang kita ketahui.
Inilah yang dibenci Einstein dari teori kuantum,
meski ia dikenal sebagai salah satu perintisnya yang utama (dengan
Satyendrenath Bose di India, terpisah separuh bola Bumi dengan Einstein
di Princeton, mereka saling surat menyurat dalam rangka menyusun
sebuah statistik kuantum, kini dikenal sebagai statistik Bose-Einstein,
untuk mengatur perilaku partikel2 berspin bulat yang berperanan
membawa gaya2fundamental di alam semesta/boson, dan mereka baru
bertemu muka setelah tulisannya siap diterbitkan). Sampai2 muncul kata2nya yang terkenal : ” Tuhan tidak melempar dadu “.
Materi (baca : partikel) dalam
mekanika kuantum memang tidak riil, karena ia selalu memiliki sifat
gelombang akibat gerakannya, sementara di jagat raya ini tidak ada
partikel yang diam mutlak. Gambarannya begini, kita lihat seseorang yang sedang duduk. Meski secara kasatmata ia nampak diam, namun menurut mekanika kuantum sebenarnya
tidaklah demikian. Orang itu jelas tersusun oleh partikel2 seperti
elektron, proton dan neutron ditambah meson (yang saling bertukaran
antar neutron dalam menciptakan gaya inti) yang semuanya selalu
bergerak. Sementara menurut mekanika kuantum, partikel yang bergerak
selalu menghasilkan gelombang de Broglie sehingga status partikel itu
menjadi bias, di satu saat ia muncul sebagai ” butiran ” (baca :
materi), sementara di saat yang lain ia muncul sebagai gelombang.
Sehingga partikel2 penyusun orang yang sedang duduk itu sebenarnya
selalu berganti-ganti sifat dari materi ke gelombang dan sebaliknya
secara terus menerus.
Bagi mekanika kuantum, materi dan
gelombang adalah dua sisi dari sekeping uang logam yang sama. Hal ini
sebenarnya tidak aneh, karena jika kita mempelajari relativitas umum,
kita juga akan menemukan kesimpulan bahwa materi dan energi
sebenarnya merupakan dua bentuk berbeda dari sesuatu yang sama.Dengan
menggabungkan mekanika kuantum dan relativitas umum, kita bisa
mendapatkan kesimpulan bahwa materi merupakan bentuk energi yang
terkurung dalam ruang-waktu yang melengkung.
Aneh ? Masih lebih aneh teori string.
Menurut teori ini, partikel2 yang beragam itu (mulai dari baryon,
meson hingga lepton dan boson2 pembawa gaya) tidaklah berwujud ”
butiran ” (mirip kelereng) sebagaimana gambaran yang ada selama ini,
namun berbentuk string (dawai, seperti senar gitar) yang identik satu
sama lain. Yang membedakan satu partikel dengan partikel lainnya
adalah frekuensi getaran dawai masing2. Jadi, jika anda melihat orang
duduk tadi, silahkan dibayangkan sendiri bahwa orang tersebut
sebenarnya tersusun oleh trilyunan dawai yang selalu bergetar dengan
frekuensinya masing. Meski teorinya cukup ” aneh ” namun inilah teori
fisika yang berkembang pesat dalam 20 tahun terakhir ini dan dalam
konferensi internasional tentang
relativitas umum dan gravitasi 2003 disebutkan teori string inilah
yang menjadi kandidat terkuat bagi Theory of Everything (TOE), teori
yang mempersatukan mekanika kuantum dan relativitas umum.
1. Kalo
semua makhluk hidup meninggal, Bumi dan alam semesta tidak akan
lenyap, masih tetap ada. Karena jika kita tinjau dari sudut pandang
relativitas, meninggalnya makhluk hidup tidak mengakibatkan gangguan
pada ruang-waktu. Kita ambil contoh pada peristiwa ” The Great Dying ”
250 juta tahun silam, dimana 96 % populasi makhluk hidup musnah akibat
tumbukan asteroid raksasa yang membentuk basin Bedout High (kini ada di lepas pantai sebelah barat laut Australia), tidak ada gangguan pada ruang-waktu dan Bumi tetap utuh hingga kini.
Alam semesta memang bisa lenyap, jika
terjadi gangguan besar pada ruang-waktu, sehingga ruang-waktu
sobek/terbelah. Peristiwa ini diperkirakan akan terjadi dalam 20
milyar tahun mendatang karena pemuaian alam semesta telah demikian
cepat hingga gravitasi tidak sanggup lagi menahannya dan ruang-waktu
telah demikian merenggang hingga daya tahannya terlampaui. Karena
ruang-waktu bersifat aktif dan menjadi bagian inheren dari seluruh
materi dan energi, maka sobeknya ruang-waktu membuat materi dan energi
kehilangan kestabilannya selama ini dan akan musnah. Kemusnahan yang
sempurna, mulai dari galaksi
hingga lepton. Cukup mengesankan bahwa mekanika kuantum juga meramalkan
proton2 di alam semesta akan meluruh (yang berarti kehancuran materi
yang disusun oleh proton) namun dalam tempo yang jauh lebih lama dibanding saat sobeknya ruang-waktu.
2. Fisika kuantum secara umum memang membuat manusia lebih bisa memahami alam semesta ini bekerja di dunia
partikel dan sekaligus mengatur perilakunya. Secara praktis
kegunaannya sangat banyak, mulai dari sel surya, komputer yang kita
gunakan hingga ke teknologi laser, baik yang digunakan dalam
persenjataan maupun yang ada dalam CD-ROM kita.
3. Lubang hitam atomik, atau lubang
hitam mini (dalam bahasa Wheeler) adalah jenis lubang hitam berukuran
mini dengan massa jauh dibawah massa minimal
bagi pembentukan lubang hitam ‘klasik’. Lubang hitam mini bisa
terbentuk oleh tekanan sangat besar dalam waktu teramat singkat di
suatu titik. Lubang hitam mini bisa disintesa oleh manusia, teorinya.
John Wheeler pernah menghitung, jika seluruh Deterium yang ada di
perairan Bumi kita diekstrak dan dibentuk menjadi sebuah bom Hidrogen
maharaksasa untuk kemudian diledakkan, maka tekanan ekstrabesar di
pusat ledakan akan menghasilkan sebuah lubang hitam mini (tentu saja,
persoalannya tinggal apakah Bumi ini masih ada dan masih adakah manusia
yang tersisa pasca ledakan itu untuk menyaksikan lubang hitam mini
ini ?). Di alam semesta, lubang hitam mini diperkirakan terbentuk pada
saat big bang
dan hingga kini masih cukup banyak yang tersisa dan bergentayangan ke
mana2. Meskipun mini, lubang hitam ini jangan dianggap enteng. Sebuah
lubang hitam yang bergaris tengah 3 cm (alias sedikit lebih besar dari
kelereng) memiliki massa yang sama dengan Bumi kita. Terjadinya
ledakan hebat di atas Tunguska pada 30 Juni 1908, oleh salah satu
analisis, diperkirakan ditimbulkan oleh masuknya lubang hitam mini ke
Bumi, mengingat hingga kini di lokasi ledakan tidak ditemukan satu pun
meteorit yang semula diduga menjadi penyebabnya.
Lubang hitam astronomik, alias lubang hitam klasik, adalah lubang hitam yang terbentuk sebagai hasil akhir proses evolusi bintang2 massif, seperti yang diramalkan Chandrasekhar dengan mekanika kuantum dan Oppenheimer dengan relativitas umum. Hanya bintang2 dengan massa > 3 kali massa Matahari yang sanggup membentuk lubang hitam, karena bintang2 inilah yang takkan sanggup melawan gravitasinya sendiri begitu semua Hidrogen-nya (dan Helium-nya)
habis terbakar dalam fusi sehingga akan terus mengerut menjadi obyek
yang sangat kecil, yang tersusun oleh partikel2 paling sederhana (kuark
dan lepton), hingga membuat ruang-waktu disekelilingnya melengkung
tak terhingga membentuk asimtot.
Bintang seperti Matahari
tidak akan berevolusi menjadi lubang hitam, karena begitu Hidrogen dan
Heliumnya habis, gravitasi memang mulai membuatnya mengerut namun
pengerutan ini masih bisa ditahan oleh gaya tolak-menolak antar
elektron yang kini telah berdesakan dengan demikian rapat, seperti
keadaan elektron2 pada sebatang besi, sehingga energi Fermi-nya cukup
besar untuk mencegah pengerutan lebih lanjut. Terbentuklah bintang cebol putih yang densitasnya hampir sama dengan besi. Kelak jika Matahari berevolusi menjadi cebol putih, ia akan mengerut menjadi seukuran Mars saja. Sementara bintang dengan massa antara 1,4 dan 3 kali massa Matahari
akan terus melanjutkan pengerutannya sampai elektron2nya kian terdesak
hebat hingga energi Fermi-nya melampaui energi ambang reaksi antara
proton dan elektron (p +e –> n). Terbentuklah bintang neutron, yang densitasnya hampir sama dengan densitas inti2 atom. Seandainya Matahari bisa menjadi bintang neutron, diameternya hanya 10 km.
4. Tachyon adalah segala macam
partikel hipotetik yang memiliki kecepatan superluminal (lebih cepat
dari cahaya dalam ruang vakum) sehingga massa (diam)-nya imajiner
namun energi dan momentumnya riil. Memang, berdasarkan relativitas
khusus, jika kita mempercepat sebuah partikel hingga mencapai
kecepatan cahaya, maka massa relativistiknya akan menjadi tak terhingga
dan hal itu tidaklah mungkin terjadi. Namun jika kita mengganti massa
diam partikel itu dengan massa imajiner, kita akan mendapatkan pada
kecepatan di atas kecepatan cahaya, partikel ini justru memiliki massa
relativistik yang riil (ingat bahwa bilangan imajiner murni dibagi
dengan bilangan imajiner murni yang lain akan menghasilkan bilangan
riil). Bila tachyon bergerak di bawah kecepatan cahaya, massa
relativistiknya menjadi imajiner sehingga tachyon tidak akan lebih
lambat dari cahaya. Relativitas khusus juga menunjukkan, energi kinetik
tachyon akan menurun bila kecepatannya bertambah dan akan meningkat
bila kecepatannya berkurang. Sifat semacam ini sangat bertolak
belakang dengan sifat2 partikel yang kita kenal, yang memiliki massa
diam riil.
Relativitas umum memungkinkan
munculnya partikel superliminal semacam ini, asalkan ia berada sangat
jauh dari pengamat. Namun menurut mekanika kuantum, keberadaan tachyon
justru akan menyalahi salah satu prinsip fundamental fisika teori :
kausalitas. Interaksi tachyon dengan partikel2 bermassa diam riil akan
menghasilkan keadaan tercampur antara masa lalu dan masa depan pada
garis dunia dalam pasangan tersebut.
Sampai saat ini eksistensi tachyon
memang belum ditemukan. Memang ada laporan tentang teramatinya
partikel superluminal dalam guyuran sinar kosmik pada tahun 1973 oleh
Philip Crough dan Robert Clay, yang sekaligus memunculkan dugaan
adanya tachyon bermassa diam riil. Namun pengamatan2 berikutnya tidak
berhasil mendeteksi partikel tersebut. Meski begitu konsep tachyon
kini telah diterapkan dalam berbagai teori fisika, satu diantaranya
adalah teori string. Dalam teori string tachyon diperkenankan eksis
dengan frekuensi getar tertentu. Pada konferensi internasional tentang
relativitas umum dan gravitasi 2003, salah satu sifat aneh tachyon
mulai bisa diterima oleh para fisikawan masa kini, yakni bahwa dalam
sebuah lubang hitam, materi yang tersedot masuk ke dalamnya tidak akan
lenyap, namun mengalami keadaan tercampur antara masa lalu dan masa
depannya, dengan fluks informasi kuantum dijamin utuh.
0 komentar:
Posting Komentar