Oleh: Rafi Moor
2004
Rafi Moor

Bayangkan sebuah kereta sedang bergerak dengan kecepatan konstan di lintasan lurus. Seorang wanita sedang berdiri persis di tengah-tengah kereta. Seorang pria sedang berdiri di permukaan tanah di luar kereta. Skenario berikut dilukiskan sebagaimana terlihat atau terukur atau betul-betul terjadi dari sudutpandang si pria:

Persis ketika si wanita ada di depannya, dua petir menyambar kedua ujung kereta. Mereka meninggalkan tanda pada kereta dan juga rel. Cahaya petir mulai menyebar dengan kecepatan konstan ke segala arah (gambar 1A). Sepecahan detik kemudian cahaya dari depan kereta menjangkau si wanita (gambar 1B). Sesaat kemudian cahaya dari kedua petir menjangkau si pria secara serempak (gambar 1C). Sesaat kemudian lagi cahaya dari belakang kereta menjangkau si wanita (gambar 1D).

Pernyataan berikut benar dalam kerangka si pria:

  1. Si wanita ada di tengah-tengah kereta.
  2. Kedua petir terjadi serempak.
  3. Kecepatan cahaya yang datang dari kedua petir adalah sama.
  4. Cahaya dari depan menjangkau si wanita lebih awal daripada cahaya dari belakang.

Sekarang kita coba pikirkan bagaimana keadaan berlangsung dalam kerangka si wanita. Ada satu perbedaan yang sudah kita ketahui: dalam kerangka si pria, tempat terjadinya sambaran petir adalah titik-titik pada rel di mana mereka meninggalkan tanda. Dalam kerangka si wanita, titik-titik tersebut ada di tepian kereta. Jadi, dalam kerangkanya, dia senantiasa berada pada jarak yang sama dari titik-titik sambaran petir. Jika kita asumsikan keempat pernyataan di atas juga benar dalam kerangka si wanita, akan ada kontradiksi logis: cahaya tidak menempuh jarak yang sama pada kecepatan yang sama dan dalam jangka waktu yang sama. Jadi, minimal salah satu dari keempat pernyataan (yang manapun) harus salah dalam kerangka si wanita.

Seandainya kita tidak sedang membicarakan cahaya, tapi dua lempeng logam yang dihamburkan oleh petir, maka pernyataan (c) tidak benar dalam kerangka si wanita. Jika kecepatan kedua lempeng adalah sama dan setara dengan v dalam kerangka si pria, maka dalam kerangka si wanita kecepatan lempeng yang datang dari depan akan sebesar v + V dan kecepatan lempeng dari belakang akan sebesar v – V, di mana V adalah kecepatan kereta. Tapi dari postulat 2 kita tahu ini tidak berlaku saat kita bicara tentang cahaya. Kecepatan cahaya tetap konstan tanpa peduli kerangka acuan. Jadi, salah satu dari tiga pernyataan lain harus salah dalam kerangka si wanita. [Postulat 2 – Kekonstanan Kecepatan Cahaya di Ruang Vakum: Kecepatan cahaya di ruang vakum mempunyai harga c sama dalam semua kerangka acuan inersial.]

Anggaplah pernyataan (d) yang salah. Dengan kata lain, sementara si pria mengukur cahaya depan sampai kepada si wanita lebih dulu daripada cahaya belakang, si wanita melihat cahaya dari kedua sisi secara serempak. Ini bisa berujung pada konsekuensi amat aneh: asumsikan kita menaruh dua sel fotoelektrik di titik P di mana kedua kilasan cahaya bertemu dalam kerangka si pria. Salah satu sel diarahkan ke depan kereta dan satu lagi diarahkan ke belakang. Sekarang kita sambungkan sel-sel ini dengan sebuah bom sedemikian rupa sehingga jika keduanya disinari secara serempak maka bom akan meledak. Dalam kerangka si pria, bom akan meledak. Dalam kerangka si wanita, itu tidak akan meledak karena kilasan-kilasan cahaya bertemu di dekatnya dan bukan di titik P. Ini akan sangat sulit dipecahkan. Ingat, mudah sekali berpindah dari satu kerangka inersial ke kerangka inersial lain. Anda cuma perlu akselerasi/percepatan.

Bayangkan si pria duduk di sebuah bar keesokan harinya ketika si wanita masuk. “Bagaimana bisa kau masih hidup?” tanyanya kaget. “Kulihat keretamu meledak berkeping-keping kemarin. Tak ada korban selamat.”

“Apa yang kau bicarakan?” kata sang wanita. “Keretanya sampai dengan selamat ke stasiun akhir di mana aku turun.”

Kita bisa lihat, solusi yang menghasilkan status materil berbeda dalam dua kerangka inersial bukanlah solusi bagus.

Masalah serupa muncul jika kita berusaha memecahkan kontradiksi dengan mengklaim bahwa pernyataan (a) tidak benar dalam kerangka si wanita, bahwa meski si pria mengukur jarak sama rata antara wanita dan kedua tepi kereta, dalam kerangka si wanita dirinya lebih dekat ke bagian depan kereta. Asumsikan ada sebuah tongkat panjang tergeletak di lantai kereta dari kaki si wanita sampai ke bagian depan kereta. Dia mengambil tongkat itu dan coba menggunakannya untuk menekan tombol stop darurat di ujung belakang kereta. Dalam kerangka si wanita, itu terlalu pendek dan kereta berjalan terus. Tapi dalam kerangka si pria, tongkat itu cukup panjang dan kereta berhenti.

Jadi tersisa pernyataan (b). Kita harus menganggap bahwa dalam kerangka si wanita, petir di depan terjadi sebelum petir di belakang. Satu-satunya persoalan dengan solusi ini adalah ini terdengar sangat janggal. Kita biasa berpikir waktu adalah absolut dan independen dari kerangka acuan. Apa yang terjadi sekarang terjadi sekarang, tak peduli dari mana Anda memandang. Tapi jangan lupa, betapa janggal rasanya saat kita pertama kali diberitahu bahwa Bumi berbentuk bulat, dan jauh di bawah kita orang-orang berdiri dengan kaki tertuju kepada kita dan menyebut arah yang menunjuk ke kita sebagai “bawah”. Di bagian kecil permukaan bumi yang kita tempuh dalam kehidupan sehari-hari, kelengkungannya begitu kecil sampai bisa dianggap flat. Sama halnya, untuk [ukuran] kecepatan rendah yang kita alami dalam kehidupan sehari-hari, waktu bisa dianggap absolut. Tapi ketika bicara tentang kecepatan tinggi, kita tahu itu tidak demikian.

Sekarang kita sampai pada salah satu hukum relativitas: relativitas keserempakan. Dua peristiwa yang serempak dalam satu kerangka mempunyai selisih dalam kerangka lain. Dua jam yang sinkron dalam satu kerangka menunjukkan selisih waktu dalam kerangka lain. Kita bisa buktikan dari contoh di atas bahwa selisih ini tumbuh seiring [pertambahan] kecepatan relatif antara kedua kerangka dan juga seiring [pertambahan] jarak antara kedua peristiwa ke arah gerakan relatif.

Advertisements

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