Superstring – Jalan Menuju Theory of Everything

Oleh: Kjell W. Tveten

Gambar 1

14 Maret 2004
Pendahuluan
Brian Greene, profesor matematika dan fisika di Universitas Columbia, menerbitkan buku The Elegant Universe pada tahun 1999 dengan anak judul Superstrings, Hidden Dimensions and the Quest for the Ultimate Theory. Buku ini berhasil menjadi finalis Pulitzer Prize, selain juga memperoleh Aventis Prize, tanda jasa tertinggi di Inggris untuk buku ilmiah. Kemudian terbitlah bukunya yang berjudul The Fabric of Cosmos: Space, Time and Texture of Reality. Brian Green dianggap sebagai fisikawan terkemuka, berspesialisasi dalam Teori String.

Gambar 2

Greene berhasil memberikan pemahaman yang baik kepada pembaca awam teknis mengenai manfaat konsepsi fisikal dan matematis teori string, tanpa terlalu sulit dimengerti. Dia memakai analogi praktis, kecakapan yang sangat bagus di saat munculnya banyak konsep rumit dan asing.

Kesan saya dari membaca The Elegant Universe dan menonton acara TV (Sweedish STV2, Vetenskapens Värld, Video Captures, gambar diam) menjadi dasar artikel ini.

Theory of Everything (TOE), apa maksudnya?
Sasaran penting fisika kosmologi adalah mengembangkan sebuah teori seragam, mencakup elektromagnetisme, gaya kuat dan lemah dalam nuklir atom, dan gravitasi. Sejenis pendekatan antara teori elektromagnetisme dan relativitas umum sudah tercapai, tapi rupanya masih ada suatu inkonsistensi antara mekanika quantum di dunia mikro dan teori relativitas di kosmos luas.

Gambar 3

Bila gravitasi dimasukkan ke dalam perhitungan, masalah semakin bertumpuk. Gaya elektromagnet dan gaya nuklir lebih sulit dimengerti daripada gravitasi sehingga rasanya mustahil meringkas fenomena-fenomena ini dalam teori umum universal. Terdapat jurang tak berujung antara gravitasi dan gaya-gaya lain. Tatkala fisikawan dan matematikawan berusaha mengkombinasikan persamaan-persamaan, semuanya retak.

Jalan menuju “Theory of Everything” yang menggiurkan ternyata jauh dari kata akhir, tapi belakangan terbangun sebuah visi baru dan revolusioner di dunia sains. Meski dahulu para ilmuwan menganggap semua partikel unsur tak dapat dibagi lagi, kini mereka serius membahas apakah semua partikel nuklir, dari yang terkecil (graviton, foton) sampai yang terbesar (proton, neutron, dan blok penyusun mereka, quark), tersusun dari struktur lebih kecil, disebut String atau Superstring.

Gambar 4

String-string ini boleh jadi memiliki bentuk berlainan, mungkin eksis seperti simpal atau terbentang seperti membran tipis raksasa. Umumnya mereka dianggap bervibrasi, dan frekuensi dan jenis mereka menentukan jenis partikel nuklir apa yang mereka representasikan. String akan sangat kecil dan tipis, mustahil untuk “dilihat”. Biar bagaimanapun eksistensi mereka hampir mustahil. Matematika yang diperlukan untuk menciptakan Teori Terpadu terlalu rumit, dan barangkali mengharuskan penggunaan sebelas dimensi, artinya ada tujuh dimensi baru di samping dimensi yang kita kenal. Ini tantangan cukup berat untuk fisikawan dan matematikawan mendatang.

Edward Witten, mahaguru dalam pengembangan teori string, dan hari ini diakui sebagai nama besar setelah Albert Einstein, menulis kalimat berikut berkenaan dengan teori ini:

“Mungkin akan butuh 10 atau ratusan tahun sebelum teori ini berkembang dan dipahami penuh, tapi pemahaman lengkap dan kuantitatif di hari ini jauh lebih dekat daripada yang kita prediksi.”

Tetap saja banyak peneliti merasa ragu dengan teori string. Sebagian menyebutnya teori filsafat, yang lain menyatakan terdapat resiko kegagalan.

Gambar 5

Kontribusi Newton, Maxwell, dan Einstein
Isaac Newton meluncurkan teori gravitasinya sekitar 300 tahun silam. Saking tepatnya, persamaan milik Newton dipakai dalam kalkulasi untuk perjalanan Apollo ke bulan di awal 1970-an.

Gambar 6

James Maxwell merupakan matematikawan dan fisikawan terkemuka Skotlandia. Pada 1873 dia menyajikan empat persamaan yang merekatkan listrik dan magnetisme secara anggun. Dengan itu dia telah meletakkan fondasi penting untuk Teori Terpadu.

Gambar 7

Albert Einstein menggeluti teori pemersatu di tahun-tahun terakhir hidupnya, berusaha mengkombinasikan gaya elektromagnetik dan gravitasi tapi tak pernah berhasil. Einstein meluncurkan teori relativitas pertama pada 1905, dinamainya “yang khusus”. Teori kedua terbit pada 1915 dan mendapat nama “yang umum”. Dalam teori [relativitas] khusus, dia menyatakan kecepatan cahaya tak pernah melebihi 300.000 km/detik. Dia meramalkan paradoks waktu yang timbul jika manusia dibawa mendekati kecepatan cahaya. Dia juga menyatakan gravitasi, atau lebih tepatnya gelombang gravitasi, bergerak pada kecepatan yang sama dengan cahaya. Pernyataan terakhir ini sudah lama dibuktikan.

Einstein juga menyatakan massa dan energi adalah ekuivalen, diekspresikan dalam persamaan E = mc2. Kandungan dramatis persamaan ini mewujud dengan bom atom. Meski cuma 1% dari satu kilogram Uranium-235 dalam bom Hiroshima dialihragamkan menjadi energi, peledakan ini setara dengan 15.000 ton TNT.

Berkat teori relativitas umum, medan gravitasi sebanding dengan medan percepatan, kata Einstein. Gravitasi sebetulnya bukan gaya tarik, tapi buah dari fakta bahwa alam semesta adalah jejaring ruang-waktu di mana massa-massa besar seperti matahari, planet, dan bulan menciptakan torsi atau kelengkungan di jejaring imajiner ini. Di sekeliling matahari, sebuah planet akan terjaga di orbitnya berkat kelengkungan yang dihasilkan matahari di jaring. Bukti teori relativitas umum ditemukan pada waktu gerhana matahari 1919, dan dilukiskan sebagai revolusi sains dalam London Times.

Pada 1930 Einstein belum juga dekat dengan impian teori terpadunya, sedangkan perkembangan fisika nuklir dan mekanika quantum melaju pesat. Dalam fisika nuklir para ilmuwan bekerja dengan gaya lemah dan kuat, dan jumlah partikel baru meningkat. Einstein kini sadar, ada jarak amat besar antara kekuatan gaya nuklir dan gaya elektromagnetik di satu sisi dan gravitasi di sisi lain, dan ini terlalu besar. Jurang demikian membuatnya mustahil menemukan fondasi fisikal dan matematis untuk teori terpadu miliknya.

Mekanika quantum, yang menimbulkan revolusi di kalangan fisikawan dan menjungkirbalikkan pemahaman gerak partikel nuklir, tak pernah diakui oleh Einstein. Ketika fisikawan Denmark Niels Bohr mengemukakan mekanika quantumnya di tahun 1920, dan Werner Heisenberg dengan prinsip ketidakpastiannya di kemudian hari, Einstein berkata, “Hentikan.” Bahwa alam semesta diatur oleh kebetulan, dia tak bisa terima itu. Dia bilang, “Tuhan tidak bertaruh.”

Berangsur-angsur Einstein menjauh dari perkembangan umum, dan mengerjakan evaluasi dan persamaan miliknya lebih jauh. Pada 1929 dia merasa berada di jalur yang benar, dan suratkabar mengumumkan Einstein hampir memecahkan teka-teki alam semesta dengan teori barunya. Ini menimbulkan daya tarik besar terhadap sosoknya, sampai-sampai dia harus bersembunyi beberapa lama, tapi itu semua peringatan palsu. Einstein harus mengakui kegagalannya, dan dia berkata kepada Wolfgang Pauli yang menolak teori-teorinya: “Kau benar, bangsat.” Terlepas dari kekalahannya, Einstein meneruskan penelitian teori terpadu hingga ajal menjemput. Dia wafat di AS pada 18 April 1955. Sosok yang menjulang paling tinggi di antara para ilmuwan di masa kita telah pergi.

Gambar 8

Gambar 9

Sumbangsih Bohr, Heisenberg, dan Schwarzschild
Pada 1920, Niels Bohr (1885-1962) memperkenalkan mekanika quantum. Menurut teorinya, tak ada yang dapat diprediksi di dunia atom. Hanya ada derajat probabilitas tertentu bahwa sesuatu terjadi.

Gambar 10

Pada 1927 Werner Heisenberg mengemukakan prinsip ketidakpastian, di mana dia berpostulat kita tak dapat memperoleh ukuran kecepatan dan posisi elektron secara bersamaan. Kita harus pilih salah satu. Tak heran banyak ilmuwan penasaran dengan ketidakpastian dan ketidakteraturan di mikrokosmos. Mungkinkah Einstein benar saat menolak percaya bahwa Tuhan bertaruh?

Gambar 11

Karl Schwarzshild (1873-1916) adalah matematikawan penyendiri asal Jerman. Usianya cuma sampai 43 tahun. Seperti banyak pemuda lain, dia harus ikut serta dalam pertempuran di front barat di Perang Dunia I. Sebagaimana di masa tenang terdahulu, dia suka memecahkan persamaan rumit Maxwell di tengah front perang. Tatkala Einstein mengutarakan teori [relativitas] umum, Schwarzscild menetapkan kondisi untuk terbentuknya black hole di tengah-tengah bintang besar, dan kalkulasinya menunjukkan gravitasinya mungkin amat kuat hingga cahaya sekalipun tak mampu lolos dari black hole ini. Dia telah mengungkap hubungan antara gravitasi dan partikel cahaya, disebut foton.

Gambar 12

Sekitar tahun 1928, sebagian besar matematika mekanika quantum sudah pada tempatnya, tapi mayoritas periset tidak suka teori ini. Ia tak mudah dimengerti, dan fisikawan sekaliber Richard Feynman (1918-1988) pernah bilang:

“Tak ada yang paham teori quantum. Ia mendeskripsikan alam sebagai hal absurd, terlihat dengan mata kita, dan eksperimen mengkonfirmasi ini. Oleh sebab itu saya sadar harus menerima alam apa adanya, yakni absurd sama sekali.”

Gambar 13

Astronom Edwin Hubble (1889-1953) mengajukan teorinya mengenai perluasan alam semesta, pernyataan revolusioner yang mengubah pandangan kita terhadap kosmos. Sebuah paradoks baru, terkait dengan atribut cahaya, turut muncul. Cahaya dapat berupa arus partikel foton sekaligus beraksi seperti gerakan gelombang. Newton pernah menyebut cahaya adalah arus partikel, tapi Huygens bilang ini tidak tepat. Menurutnya cahaya adalah gerakan mirip gelombang. Di kemudian hari Thomas Young membuktikan mereka berdua salah. Cahaya dapat beraksi dalam kedua kondisi, lebih seperti gelombang foton.

Kemunculan teori string
Pada 1968, seorang Italia bernama Gabrielle Veneziano (bekerja di CERN) menemukan sebuah buku berjudul The History of Mathematics karya matematikawan Swiss Leonhard Euler (1707-1783) yang terbit 200 tahun sebelumnya, di antara buku-buku matematika usang dan berdebu. Euler menyajikan persamaan amat istimewa, yang kemudian mendapat nama persamaan gamma Euler.

Gambar 14

Sebetulnya Veneziano mencari persamaan yang dapat diadaptasikan dengan gaya nuklir kuat, gaya yang menjaga kesatuan partikel-partikel nuklir dan membangkitkan energi raksasa ketika nukleusnya dibelah. Persamaan itu sudah lama dianggap sebagai barang aneh matematika, tapi bagi Veneziano itu mendeskripsikan apa yang diselidikinya, yakni gaya nuklir kuat. Dia mempublikasikannya dan itu diterima dengan baik di kalangan sains. Baginya persamaan gamma Euler adalah buah kerja keras, dan boleh jadi ini awal teori terpadu.

Gambar 15

Pada 1973, matematikawan Swiss Leonard Susskind dari Universitas Stanford mengambil pandangan baru terhadap persamaan gamma. Dia paham itu dapat mendeskripsikan gaya kuat, tapi dia melihat sesuatu yang lebih:

“Ia dapat mendeskripsikan sejenis unsur mirip string atau tali elastis, dan jika kita anggap mereka string kecil bervibrasi, maka gerakan mereka bisa digambarkan secara akurat berdasarkan persamaan Euler.”

Susskind menuliskan laporan penemuannya, dan ingin dipublikasikan di forum sains, tapi ditolak. Kelak dia mengaku pernah berharap menjadi Einstein baru.

Gambar 16

Fisikawan tetap berpendapat partikel-lah yang menjadi blok penyusun di mikrokosmos, dan beroperasi dengan Standard Model untuk teori universal. Ini memuat tiga gaya dikenal: elektromagnetisme, gaya lemah, dan gaya kuat, dan dinyatakan bahwa mekanika quantum berfungsi di mikrokosmos. Tapi gaya gravitasi tetap luput. Meski demikian, fisikawan Sheldon Lashow, Abdul Salaam, dan Steven Weinberg diberi tanda jasa Hadiah Nobel atas penelitian mereka terhadap Standard Model.

Fisikawan John Schwarz adalah orang pertama yang mendeklarasikan teori string mampu membawa solusi untuk teori terpadu, sekalipun itu beroperasi dengan partikel yang bergerak di atas kecepatan cahaya, bernama tachyon, selain mengisyaratkan penggunaan sebelas dimensi.

Gambar 17

Kontribusinya berawal sekitar tahun 1974, dan selama empat tahun dia berusaha mencari jawaban masuk akal dari persamaannya. Tiba-tiba dia mengamati, suatu manipulasi memberinya jawaban yang sudah lama dicari-cari, yakni graviton. Dia juga menyatakan ukuran “string” demikian boleh jadi cuma seperseratus miliar miliar diameter atom.

Schwarz mempublikasikan teori pembuka zaman, tapi tak memperoleh tanggapan positif. Tapi Schwarz sadar, bila string miliknya melukiskan gravitasi di level quantum, maka itu pasti merupakan kunci penyatuan keempat gaya.

Dia mendapat bantuan dari orang yang bersedia mempertaruhkan karirnya, fisikawan Michael Green. Persoalan terbesar yang harus mereka pecahkan adalah beberapa anomali atau kontradiksi matematis di dalam persaman. Dengan adanya anomali ini teori string takkan bisa diakui.

Selama lima tahun, sampai tahun 1984, mereka menelitinya, dan akhirnya cuma dua persamaan berbeda dan penting yang harus dipecahkan. Jika harga numeris jawaban masing-masing sama, maka teori dapat ditegakkan. Harga numeris untuk persamaan pertama adalah 496, dan ketika persamaan kedua menghasilkan harga yang sama persis, teori string pun terbuktikan. Green mengisahkan momen ini:

“Kami berdiri di depan papan tulis besar dan bekerja, di luar badai petir sedang melintasi Aspen. Seakan-akan para dewa mencoba menghentikan kalkulasi kami, tapi kami menyelesaikan tugas, dan bilangan kami serasi.”

Gambar 18

Sehabis itu datanglah masa yang dijuluki sebagai revolusi superstring pertama. Lebih dari 3.000 artikel ilmiah mengenai teori baru ini dipublikasikan.

Gambar 19

Bagaimana kita membayangkan superstring!
Sebagai permulaan, string adalah filamen satu-dimensi yang bervibrasi. Panjang string begitu kecil, dalam fisika ekuivalen dengan Panjang Planck. Ini memasuki semua partikel nuklir, baik yang bermassa ataupun yang berenergi saja, dan semuanya merupakan blok penyusun partikel. Dalam mekanika quantum, panjang Planck ditetapkan 10-33 cm. Pola vibrasi berbeda akan menentukan jenis partikel unsur apa—dengan massa atau muatan berbeda—yang diwakilinya. Semakin tinggi frekuensinya, semakin tinggi energinya. Dan sebagaimana kita ketahui dari Einstein, energi dan massa adalah ekuivalen, berdasarkan persamaan E = mc2. Partikel-partikel berat dibangun dari string berfrekuensi dan berenergi lebih tinggi.

Ada satu hal yang perlu diperhatikan: Tiap partikel unsur dibangun dari string-string tertutup yang setara, bervibrasi dengan cara istimewanya masing-masing. Dan bicara soal vibrasi, berarti harus ada tipe-tipe resonansi tak sejenis di dalam sistem. Ini analogis dengan musik, sebagaimana ditekankan oleh Michael Green.

Superstring tertutup
Berkat teori baru ini energi di string atau simpal tertutup bergantung pada dua keadaan penting. Pertama, tipe resonansi apa yang ada pada string. Kedua, ketegangan uluran. Kita pasti segera mengira vibrasi lebih kecil dan lebih lemah akan menurunkan energi, tapi ini bertentangan dengan fisika quantum. Energi hanya dapat eksis pada porsi-porsi kecil dan diskret bernama quantum, dan energi yang melambangkan string adalah jumlah quantum.

Ketegangan uluran berada dalam kisaran jauh di atas bayangan kita. Pada 1974, Schenck dan Schwarz mengkalkulasi bahwa string yang vibrasinya ekuivalen dengan graviton (partikel gravitasi hipotetis) akan memiliki ketegangan uluran 1019 ton. Ketegangan tersebut semestinya mengerutkan string dan memberinya panjang yang sama dengan Panjang Planck, yaitu 10-33 cm. Kita tergoda untuk menyamakan gaya raksasa di nukleus ini dengan gaya yang dilepas dalam peledakan bom atom.

Energi minimum string terkalkulasi 1019 kali lebih besar daripada proton, tapi bagaimana partikel ringan macam elektron dan foton dapat eksis? Jawabannya bisa ditemukan dalam hukum mekanika quantum. Pembelahan efek vibrasi yang disebabkan oleh filamen quantum mematuhi apa yang disebut cancellation (pembatalan), yang sangat mengurangi efek tersebut. Ya, saking kuatnya pembatalan ini, string nyaris tanpa massa atau energi dapat eksis. Graviton termasuk ke dalam kategori ini. Ekstrim lain adalah quark terbesar, massanya 189 kali lebih besar daripada proton. Mereka bisa timbul bila terdapat keseimbangan ekuivalen antara resonansi dan ketegangan.

Ada hal janggal di sini. Sudah diketahui 21 partikel unsur menuntut energi string di dasar rentang energi diam, sebagai akibat dari pembatalan quantum. Dari posisi ini ke atas semestinya (secara teoritis) menjadi tempat untuk partikel-partikel unsur yang tak terhingga jumlahnya. Ke mana perginya mereka?

Mengapa kita butuh dimensi lain?
Pada 1919, matematikawan Jerman Theodor Kaluza (1885-1954) mempelajari teori gravitasi Einstein dengan dimensi dan waktu standar, dan membuat derivasi. Hasilnya identik dengan milik Einstein, tapi jika dia memasukkan satu dimensi tambahan, didapatlah beberapa persamaan tambahan. Saat diteliti, dia kaget mendapatinya sama dengan yang Maxwell uraikan pada 1880. Dengan memasukkan satu dimensi tambahan ke dalam teori relativitas umum Einstein, sedikit-banyak Kaluza berhasil mengkombinasikan teori tersebut dengan elektromagnetisme secara matematis.

Gambar 20

Fisikawan Swedia Oscar Klein menyatakan di tahun 1926 bahwa dimensi kelima tersebut mengumpar seperti gulungan atau simpal, dan tak pernah bisa dilihat karena terlalu kecil. Kaluza mengusulkan ukuran kurang-lebih panjang Planck (10-33 cm).

Dalam pengembangan teori string selanjutnya, tuntutan dimensi tambahan terus meningkat dan hari ini bilangannya sudah 11 dimensi, berarti tujuh dimensi tambahan di samping lebar, tinggi, panjang, dan waktu. Tanpa menguasai matematikanya lebih dalam, ini hal tersulit untuk dijelaskan di dalam teori string.

Ernest Rutherford asal Inggris pernah berkata:

“Jika Anda tak mampu menjelaskan sebuah temuan dengan cara sederhana, dan bukan teknis, berarti Anda belum memahaminya.”

Gambar 21

Ini hampir betul, tapi banyak masalah menumpuk akibat matematika yang rumit, terkait dengan persamaan-persamaan baru. Saking rumitnya, kita harus menyisipkan penyederhanaan ke dalam sebagian variabel. Hasilnya adalah solusi yang benar secara parsial, tapi dengan menyisipkan koreksi terhadap variabel-variabel tunggal, disebut permutasi, kita dapat membuat langkah maju dalam kalkulasi.

Bagaimana rupa superstring?
Gambaran string yang telah terwujud hari ini dinamakan gambar Calabi-Yau. Ia adalah gambar geometris 6-dimensi. Namanya berasal dari dua matematikawan yang meluncurkannya, Eugenio Calabi (Universitas Pennsylvania) dan Shing-Tu Yau (Universitas Harvard). Secara teoritis bentuk Calabi-Yau dapat dimodifikasi tanpa akhir. Yang diperlihatkan di bawah hanya salah satu dari puluhan ribu bentuk potensial yang menampung dimensi-dimensi dalam jumlah cukup. Bentuk Calabi-Yau memperkenankan dimensi tergulung memasuki dimensi tambahan baru dengan penggulungan lanjutan, seperti melilit spiral besar dari spiral kecil yang sudah ada.

Gambar 22

Seberapa kecil string demikian?
Jika kita bayangkan atom diperbesar hingga meliputi tata surya kita, maka string akan seukuran pohon.

Gambar 23

Supersimetri, pusingan, dan superpartner
Di awal 1970-an sains menemukan bahwa alam bersifat supersimetris, artinya semua partikel, tanpa peduli tipenya, selalu tampak berpasangan. Di dunia baru superstring, ini sama dengan dua string bervibrasi, disebut string superpartner.

Gambar 24

Dan masih ada lagi. Pasangan partikel bermassa atau berenergi ini mempunyai pusingan atau rotasi pada porosnya. Mereka yang berpusingan -1/2 akan senantiasa hidup bersama string -1. Seolah ini belum cukup rumit, tak satupun dari 21 partikel materi (fermion) dan energi (boson) hidup bersama dalam relasi superpartner. Pasti ada superpartner tak dikenal yang memiliki pusingan ½ dari partnernya, dan jauh lebih berat. Kita sudah temukan cara praktis untuk membedakan partikel hipotetis demikian dari rekan pendampingnya, dengan menambahkan huruf “s” di depan. Jadi partner hipotetis elektron mendapat nama selektron, dan keseluruhannya disebut spartikel.

Lima teori berbeda
Pada 1985, terdapat lima teori berbeda perihal bagaimana supersimetri dapat dimasukkan ke dalam teori string. Edward Witten mengekspresikan kebingungan dengan caranya sendiri:

“Jika salah satu dari lima teori ini cuma menunjukkan lima cara berbeda untuk melukiskan alam semesta kita, di mana keempat lainnya?”

Situasi ini memalukan, mungkinkah ada lima varian teori terpadu.

Tidak, untunglah tidak. Dalam konferensi String 1995, Witten meluncurkan teori-M barunya dan membuat pernyataan berikut:

“Lima teori berbeda hanya menunjukkan cara berbeda-beda untuk mendeskripsikan satu teori unggul yang sama.”

Kembali teori string berada di atas landasan yang aman.

Sekarang apa yang dibidik?
Poin paling utama tentu saja mencari struktur dasar untuk semua partikel unsur, berdasarkan cara string membangun mereka. Semua konstanta mereka yang berlainan, yang mencirikan partikel-partikel unsur, harus menemukan penjelasan relevan dalam perilaku string. Atribut berlainan pada setiap partikel diatur oleh 20 konstanta alam, dan konstanta-konstanta ini harus menampung persamaan. Di sini timbul masalah besar: yakni menyesuaikan tujuh dimensi tergulung ke dalam sistem persamaan yang itu-itu juga!

Bukti penting lain
Eksistensi nyata dimensi baru telah menjadi daya tarik besar. Di Fermilab (AS) dan CERN (Swiss), sudah disiapkan rencana untuk eksperimen dengan akselerator partikel raksasa. Mereka akan membuat tubrukan antar partikel dan berharap menciptakan partikel baru, disebut graviton. Jika partikel ini lenyap ke dimensi lain, kita punya bukti eksistensi graviton maupun dimensi tersembunyi.

Kondisi hari ini
Fisikawan string tidak mengesampingkan eksistensi membran atau bran, sebagai ganti string. Mereka sadar, alam semesta boleh jadi jauh lebih rumit dari yang dibayangkan. Barangkali kita hidup di bran tiga-dimensi di ruang berdimensi lebih banyak, dan boleh jadi dunia-dunia lain merupakan alam semesta paralel, seperti irisan roti.

Kita tak boleh mengesampingkan kemungkinan adanya suatu perputusan pada jejaring string, menghasilkan sejenis “lorong-lintang”, atau “wormhole” di antara dua alam semesta, dan memungkinkan manusia berpindah ke alam semesta kedua dalam hitungan detik. Alam semesta kita mungkin lebih dinamis lagi daripada yang Einstein sadari.

Fisikawan masih berkeyakinan bahwa objek besar dan objek kecil dapat disatukan, dan theory of everything menjadi kenyataan, tapi permasalahannya amat besar. String atau bran, berayun di alam semesta berdimensi banyak, semestinya bagian dari sistem ini. Fisikawan mengusulkan, barangkali kita harus terjun ke ukuran lebih kecil lagi, melampaui konstanta Planck, di mana ruang dan waktu tidak eksis, untuk menemukan titik tolak pasti.

Jika teori string bisa disahkan, ia akan menjadi bukti monumental kecerdasan manusia dan kemauannya untuk paham.

20 November 2005
Situasi Teori Superstring di tahun 2005
Pencarian di internet terhadap status teori ini, yang kini dijuluki teori-M, telah memberi saya kesan berikut:
Sejenis perang parit masih berkecamuk antara mereka yang yakin dengan teori-M dan pengembangannya dan mereka yang menyangsikannya sebagai jalan tepat untuk memperoleh teori terpadu. Para pendukung tetap gigih dalam keyakinan mereka akan teori tersebut, dan meminta lebih banyak waktu untuk matematikawan dan fisikawan di tahun-tahun mendatang. Para penentang merasa konyol memiliki teori sains hebat tanpa mampu mengkonkretkan apapun, dan lagi mengumumkan pergeseran paradigma. Mereka tampil dengan sarkasme nyata, dan menuntut bukti kuat, yang sampai sekarang belum tampak.

Di universitas-universitas AS dan Kanada, minat terhadap teori-M masih besar. Sebuah acara bernama The Geometry of String Theory 2005 Conference akan menampilkan kuliah dari ilmuwan universitas, baik AS maupun luar AS. Tujuannya diungkapkan seperti ini:

“Acara ini dicurahkan untuk subjek matematika yang didorong oleh teori string, dan untuk perkembangan mutakhir teori string dan bidang-bidang fisika terkait yang mempunyai daya tarik matematis kuat. Di sisi matematika, sasarannya adalah mendorong interaksi antara bidang-bidang matematika seperti kategori turunan (derived category), kohomologi eliptik (elliptic cohomology), geometri diferensial (differential geometry), varietas berholonomi khusus (special holonomy), dan varietas Lagrangian khusus.”

Ini memberitahu kita masalah apa saja yang menanti para pembawa teori ini lebih jauh. Sudah jelas, matematika yang diperlukan akan sangat sentral, dan pencapaian besar terbentang di hadapan matematikawan. Solusi untuk deretan panjang persamaan diferensial non-linier sedang menunggu, sangat sulit untuk dipecahkan.

2 Februari 2010
Kutipan dari internet
Pada Juli 2009 majalah New Scientist memuat sebuah artikel (karangan Jessica Griggs) berjudul Sebetulnya Apa Manfaat Teori String, dan dia menulis:

String teori: suka atau benci. Bagi sebagian orang, ia melambangkan harapan terbaik kita akan rute menuju “theory of everything”, yang lain melukiskannya sebagai ladang ranjau matematika tumpul hingga semi agama yang tak banyak berkaitan dengan sains. Mungkin ada jalan tengah. Alat matematis teori string dirancang untuk membuka kunci rahasia kosmos yang terdalam, tapi tujuannya tidak terlalu esoterik: untuk mengorek atribut beberapa tipe material paling kompleks tapi berguna di Bumi. Teori string mementaskan kedatangan kembali yang dramatis. Gravitasi menolak bergabung dengan Standard Model, masih dideskripsikan dengan teori relativitas umum Einstein, teori non-quantum yang teguh. Pada 1980-an menjadi jelaslah bahwa beberapa fitur string ekuivalen dengan atribut yang diprediksikan untuk graviton, partikel quantum hipotetis yang mengangkut gaya gravitasi. Tiba-tiba, teori string seolah dapat menyatukan semua mekanisme alam ke dalam satu skema fisika quantum agung.

Hari ini ada harapan tinggi terhadap hasil yang diraih oleh Large Hadron Collider (LHC) di CERN. Fisikawan berharap LHC akan menjawab pertanyaan paling fundamental dalam fisika, pertanyaan menyangkut interaksi dan gaya di antara objek-objek dasar, struktur ruang dan waktu, khususnya berkenaaan dengan persilangan mekanika quantum dan relativitas umum, di mana teori-teori mutakhir belum jelas atau mogok total.

Dari Wikipedia:

Apakah mekanisme Higgs untuk menghasilkan massa partikel unsur melalui kerusakan kesimetrian elektrolemah memang realisme di alam? Diharapkan mesin pembentur partikel akan mempertontonkan (atau meniadakan) eksistensi licin boson Higgs, melengkapi (atau menyangkal) Standard Model. Apakah supersimetri, ekstensi Standard Model dan sistem Poincaré, terwujud di alam, mengimplikasikan semua partikel mempunyai partner supersimetris? Ini akan menjernihkan misteri dark matter. Adakah dimensi tambahan, sebagaimana diprediksi oleh berbagai model yang terilhami Teori String, dan mampukah kita mendeteksinya?

Large Hadron Collider mungkin akan siap untuk penyelidikan baru pada Februari 2011.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s