Oleh: Brian Koberlein
29 April 2014
Sumber: Brian Koberlein

Ketika seseorang menyebut mesin waktu, Anda mungkin terbayang pada mesin-mesin fantastis seperti TARDIS dalam Dr. Who atau DeLorean dalam Back to the Future, tapi beberapa fisikawan telah melakukan studi mesin waktu secara serius. Sebagian besar penelitian ini fokus pada skenario “bagaimana kalau”, yakni menguji batas model teoritis tertentu, ketimbang betul-betul membangun perangkat yang dapat bepergian ke masa lalu.

Fisika perjalanan waktu didasarkan pada relativitas umum. Jika Anda pernah mengambil mata pelajaran fisika, Anda mungkin ingat bahwa gerak objek adalah berkat gaya yang beraksi padanya. Artinya, melalui dorongan atau tarikan pada mereka—baik secara langsung ataupun dengan medan gravitasi atau listrik—Anda bisa membuat mereka bergerak. Ini adalah fisika Newton, di mana objek jatuh karena gaya gravitasi beraksi padanya.

Tapi Einstein punya cara pandang berbeda. Lewat teori relativitas umumnya, Einstein mendemonstrasikan bahwa gravitasi terjadi karena materi dan energi mendistorsi ruang dan waktu. Sebagai contoh, massa Bumi melengkungkan ruang di sekelilingnya. Gerakan benda apapun dekat Bumi, misalnya satelit, berubah akibat kelengkungan ruang ini, seolah-olah ada gaya gravitasi yang beraksi padanya. Karena ruang dan waktu terhubung, massa bumi juga mendistorsi waktu, yang berarti jam di satelit berdetak dengan laju sedikit berbeda daripada jam di Bumi. Efeknya terhadap waktu satelit tidaklah besar (kira-kira beberapa mikrodetik) tapi dapat diukur. Bahkan satelit GPS harus mewujudkan distorsi waktu ini agar dapat berfungsi dengan baik. Jika Anda pernah memakai piranti penerima GPS, berarti Anda menganggap Einstein benar.

Walau massa Bumi betul-betul mendistorsi waktu, itu tidak memungkinkan Anda menciptakan mesin waktu. Jam-jam di satelit berdetak dengan laju berlainan akibat gerak mereka di sekeliling Bumi, tapi mereka tetap selalu berdetak ke depan. Hanya laju detakan merekalah yang berubah secara relatif terhadap jam-jam lain di permukaan Bumi. Menurut relativitas umum Anda dapat mengubah laju aliran waktu tapi Anda tak pernah bisa menghentikan waktu sepenuhnya, dan Anda tak pernah bisa membuat jam Anda berdetak ke belakang. Kalau demikian, rupanya mesin waktu sungguhan—mesin yang akan memperkenankan Anda bepergian ke masa lalu—adalah mustahil.

Tapi relativitas umum membiarkan pintu perjalanan waktu sedikit terbuka. Dalam teori Einstein, waktu terhubung dengan ruang, artinya waktu dapat ditekuk dengan cara-cara sebagaimana ruang ditekuk oleh massa Bumi. Jadi pada prinsipnya waktu dapat ditekuk menjadi simpal sedemikian rupa sehingga ia terhubung dengan masa lalunya sendiri. Jika Anda berada di ruangwaktu goyah semacam itu, menemui diri muda Anda adalah memungkinkan. Simpal waktu demikian merupakan mesin waktu sungguhan. Betapapun terasa aneh, terdapat contoh-contoh simpal waktu ini—yang fisikawan sebut kurva mirip-waktu tertutup (CTC/closed timelike curve)—dalam relativitas umum.

Satu tempat di mana CTC muncul adalah dalam solusi untuk persamaan gravitasi Einstein yang dikenal sebagai Semesta Gödel. Ini merupakan deskripsi relativitas umum untuk alam semesta yang mengandung rotasi inheren. Seandainya ini deskripsi akurat untuk alam semesta kita, maka kita akan menyaksikan efek rotasi di mana galaksi-galaksi jauh bukan saja bergerak menjauhi kita, tapi juga tampak berotasi mengelilingi kita. [Tapi] kita tidak melihat rotasi kosmik di antara galaksi-galaksi jauh, jadi model Gödel tidak berlaku pada alam semesta kita. Walau model ini menarik, ia non-fisikal.

Namun CTC juga muncul di dalam black hole berotasi. Dalam relativitas umum, sebuah massa berotasi menyebabkan ruang dan waktu sedikit berputar di sekelilingnya. Efek ini dikenal sebagai seretan kerangka (frame dragging) dan ini telah diobservasi secara eksperimen oleh satelit yang dikenal sebagai Gravity Probe B. Di dekat black hole berotasi, efek ini lebih besar, tapi masih tidak cukup besar untuk menghasilkan mesin waktu. Namun, sekali Anda berada di dalam horison peristiwanya, terdapat CTC. Itu berarti mesin waktu dimungkinkan di dalam black hole. Masalahnya, meski mereka eksis di dalam black hole, Anda akan harus masuk ke dalam black hole untuk melakukan perjalanan waktu, dan sekali berada di dalam black hole, Anda akan terjebak di sana selamanya. Anda tak bisa bepergian ke mesin waktu kosmik ini, pergi ke masa lalu, dan tiba kembali di Bumi pada 1700-an. Masalah lain adalah, hanya karena relativitas umum bekerja di luar black hole, bukan berarti ia tidak berlaku di dalam black hole. Materi di dalam black hole begitu kecil dan rapat sampai-sampai mekanika quantum dan fisika partikel ikut bermain, sedangkan kita tidak punya pemahaman kokoh tentang gravitasi quantum. Mungkin ada sesuatu yang mencegah CTC terbentuk di dalam black hole.

Mayoritas fisikawan menduga demikian, sebab CTC menciptakan segala macam masalah bagi fisika tradisional. Sebagai contoh, CTC bisa melanggar prinsip kausalitas (sebab dan akibat). Ini dipopulerkan oleh paradoks leluhur (grandfather paradox). Anggap saja Anda punya mesin waktu, pergi ke masa lalu, dan tak sengaja membunuh kakek Anda sebelum dia sempat merayu nenek Anda. Dengan mencegah keturunan mereka, Anda mencegah eksistensi Anda sendiri. Tapi itu berarti Anda tak mungkin pergi ke masa lalu, sehingga Anda tidak mungkin membunuh kakek Anda. Tapi itu berarti Anda tidak membunuh kakek Anda, yang berarti Anda terlahir, yang berarti Anda membunuh kakek Anda, yang berarti…

Jadi apa yang sebetulnya terjadi dalam kasus ini? Jawabannya tidak jelas, karena simpal waktu demikian melanggar kausalitas. Sebab dan akibat saling berkontradiksi. Dalam banyak cerita sains fiksi, ini dipecahkan dengan cukup menyatakan bahwa sejarah menulis ulang dirinya sendiri, atau bahwa terdapat garis-waktu paralel dan semacamnya. Kita akan tinjau alam semesta paralel nanti, tapi ini tidak memecahkan masalah. CTC yang diperkenankan relativitas umum eksis di alam semesta tunggal. Mengikuti fisika, kita tidak bisa mengetengahkan alam semesta paralel begitu saja demi memecahkan sebuah masalah licin.

Satu solusi potensial adalah menegakkan apa yang disebut prinsip “swa-konsistensi”. Prinsip ini mensyaratkan contoh “mesin waktu” apapun harus swa-konsisten. Jadi paradoks leluhur yang disebutkan di atas dilarang karena tidak swa-konsisten. Yang dibolehkan adalah Anda pergi ke masa lalu dan melukai kakek Anda. Sewaktu di rumah sakit dia bertemu dokter baik hati yang ternyata bakal nenek Anda. Jadi perjalanan Anda ke masa lalu menyebabkan kakek-nenek Anda bertemu, yang memungkinkan Anda terlahir. Swa-konsisten sempurna.

Tapi solusi ini tidak mencegah semua masalah. Bayangkan saat Anda berusia 16 tahun, seorang asing memberi Anda sebuah buku. Sembari mengkhatamkannya, Anda mendapati bahwa itu adalah sekumpulan instruksi untuk membangun mesin waktu. Bahkan itu mencakup semua fisika dasar yang dibutuhkan untuk membuatnya berfungsi. Anda berkuliah, belajar fisika, dan disertasi doktoral Anda adalah mengenai fisika perjalanan waktu (yang Anda peroleh dari buku tersebut). Karya terobosan ini memberi Anda hadiah Nobel, dan dengan hadiah uangnya Anda membangun mesin waktu, pergi ke masa lalu, dan menghadiahi diri muda Anda buku tentang perjalanan waktu yang pernah Anda terima…dari diri Anda sendiri.

Ini swa-konsisten, tapi kita tergiring untuk bertanya dari mana datangnya buku itu. Ya, Anda memperolehnya dari diri Anda sendiri, tapi jawaban ini rasanya tidak memuaskan. Dari mana pengetahuan tentang perjalanan waktu berasal? Satu-satunya jawaban adalah bahwa buku itu sendiri merupakan kurva mirip-waktu tertutup. Ia tidak punya asal. Ia demikian adanya.

Berbagai teori telah diusulkan untuk memberi jawaban lebih memuaskan terhadap contoh-contoh semacam ini. Mereka mengetengahkan aspek-aspek mekanika quantum, termodinamika, entropi, teori informasi, dan seterusnya dan sebagainya. Tak satupun dari model-model ini menyediakan deskripsi perjalanan waktu yang masuk akal. Inilah kenapa mayoritas fisikawan menduga perjalanan waktu adalah mustahil. Tak ada cara jelas untuknya masuk akal secara fisika. Stephen Hawking sampai mengusulkan penaksiran perlindungan kronologi, yang mengemukakan bahwa semua CTC makroskopis adalah mustahil secara fisika.

Tetap saja, ada segelintir fisikawan yang berpikir mesin waktu memungkinkan. Sebagai contoh, Ron Mallett di Universitas Connecticut menemukan solusi untuk relativitas umum yang memperkenankan CTC tanpa horison peristiwa. Mallett menunjukkan bahwa cahaya dapat melengkungkan ruang dan waktu sebagaimana massa [melakukannya]. Dengan menciptakan cincin sinar laser berotasi, kita dapat mendistorsi ruang dan waktu sebagaimana mereka didistorsi oleh massa black hole berotasi, tapi tanpa black hole. Ini, dalihnya, membuka pintu bagi kemungkinan menciptakan simpal waktu yang dapat Anda masuki. Para kritikus menjabarkan bahwa solusi Mallett masih mengandung singularitas, jadi ini bukan solusi fisika yang valid. Tapi Mallett berargumen singularitas dalam solusinya adalah artefak yang tidak mempengaruhi fisika.

Sekalipun Mallett benar, mesin waktu miliknya tidak akan memungkinkan Anda melakukan perjalanan waktu ke manapun. CTC hanya bisa terbentuk dalam rentang umur eksistensi mesin waktu. Jadi Anda hanya bisa pergi ke masa lalu sejauh-jauhnya ke momen ketika mesin waktu dinyalakan, dan Anda hanya bisa bepergian dari masa ketika ia masih menyala di masa depan. Dengan kata lain, jika Anda ingin bepergian ke 10 tahun lampau, Anda harus menyalakan mesin waktu, membiarkannya tetap beroperasi selama 10 tahun tanpa henti, hingga Anda bisa memanjat ke dalam mesin dan tiba di masa ketika Anda menyalakannya. Untuk kembali ke masa depan, Anda tinggal keluyuran 10 tahun sekali lagi.

Tentu saja, pertanyaan riilnya adalah apa memungkinkan untuk mendistorsi ruang dan waktu dengan sinar laser saja, dan apa distorsi tersebut bisa dijadikan mesin waktu. Mallet mengusulkan sebuah eksperimen untuk menguji modelnya, tapi sejauh ini belum dilaksanakan. Sebelum itu terjadi (dan sukses), perjalanan waktu masih sangat hipotetis.
Pada akhirnya, waktu akan bicara.

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 )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ 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 )

w

Connecting to %s