Pulang-Pergi — Satu Semesta Dalam Satu Waktu

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.

Advertisements

Kerucut Cahaya dan Struktur Kausalitas

Dalam upaya membuat diagram ruangwaktu relativistik, salah satu fitur terpenting untuk ditangkap adalah struktur kausalitas ruangwaktu. Struktur ini memperinci peristiwa mana saja (yakni, titik ruang dan waktu mana saja) yang dapat dihubungkan oleh trayektori-trayektori yang lebih lambat daripada cahaya, peristiwa mana saja yang dapat dihubungkan oleh trayektori-trayektori yang berjalan pada kecepatan cahaya, dan peristiwa mana saja yang tak dapat dihubungkan oleh apapun yang berjalan pada atau di bawah kecepatan cahaya.

Permata di Jantung Fisika Quantum

Pengungkapan bahwa interaksi partikel, peristiwa terdasar di alam, adalah konsekuensi dari geometri betul-betul memajukan upaya puluhan tahun untuk merumuskan ulang teori medan quantum, kumpulan hukum yang mendeskripsikan partikel-partikel unsur dan interaksi mereka. Interaksi yang tadinya dikalkulasi dengan rumus-rumus matematika sepanjang ribuan suku kini dapat dideskripsikan dengan mengkomputasi volume “amplituhedron” mirip permata, yang menghasilkan ekspresi satu suku sepadan.

Fisikawan Bongkar “Ruang Teori” yang Geometris

Pada 1960-an, fisikawan karismatik Geoffrey Chew mengadopsi visi alam semesta radikal, serta cara baru mengerjakan fisika. Para teoris di masa itu sedang berjuang menemukan tatanan di hutan partikel-partikel temuan baru yang amburadul. Mereka ingin tahu partikel mana saja yang menjadi blok dasar penyusun alam dan partikel mana saja yang komposit. Tapi Chew, profesor di Universitas California, Berkeley, berargumen menentang pembedaan demikian. “Alam begini adanya karena ini satu-satunya alam potensial yang konsisten dengan dirinya sendiri,” tulisnya saat itu. Dia yakin dirinya dapat menyimpulkan hukum alam semata-mata dari persyaratan bahwa mereka harus swa-konsisten.

Apa Itu Ruang?

Pada 1915, persamaan medan gravitasi Albert Einstein merevolusi pemahaman kita akan ruang, waktu, dan gravitasi. Lebih dikenal sebagai relativitas umum, teori Eisntein mendefinisikan gravitasi sebagai lengkungan di geometri ruang-waktu, menjungkirbalikkan teori klasik Issac Newton dan secara tepat memprediksi eksistensi black hole dan kemampuan gravitasi menekuk cahaya. Tapi seabad kemudian, sifat fundamental ruang-waktu masih diselubungi misteri. Dari mana strukturnya berasal? Seperti apa ruang-waktu dan gravitasi di alam quantum subatom?

Wormhole Mengurai Paradoks Black Hole

Seratus tahun setelah Albert Einstein mengembangkan teori relativitas umumnya, fisikawan masih terjebak dalam persoalan ketidakserasian terbesar di alam semesta. Lanskap ruang-waktu melengkung halus yang Einstein deskripsikan menyerupai lukisan karya Salvador Dalí—tanpa sambungan, tidak putus-putus, geometris. Tapi partikel-partikel quantum yang menghuni ruang ini lebih menyerupai karya Georges Seurat: pointilis, diskret, dideskripsikan oleh probabilitas.

Bertaruh Pada Masa Depan Gravitasi Quantum

Sudah 80 tahun fisikawan mencari teori gravitasi quantum. Kendati graviton secara individual terlalu lemah untuk dideteksi, mayoritas fisikawan percaya partikel-partikel tersebut menjelajahi alam quantum berbondong-bondong, dan perilaku mereka secara kolektif melahirkan gaya gravitasi makroskopis, sebagaimana cahaya adalah efek makrokopis partikel-partikel bernama foton. Tapi setiap teori perilaku partikel gravitasi berhadapan dengan masalah yang sama: ketika diperiksa lebih cermat, itu tidak masuk akal secara matematis.

Black Hole Memang Eksis

12 Februari 2016 (Sumber: plus.maths.org) Akhirnya kita bisa yakin—black hole, monster gravitasi pelahap segala sesuatu yang mendekatinya—betul-betul eksis. Keping bukti krusial datang kemarin, saat fisikawan mengumumkan telah mendeteksi riakan di ruangwaktu yang disebut gelombang gravitasi untuk pertama kalinya. “Ini penemuan terbesar dalam fisika gravitasi eksperimental selama seratus tahun terakhir,” kata Pau Figueras, fisikawan teoritis di … Continue reading Black Hole Memang Eksis

Gema Black Hole

Oleh: Theodore A. Jacobson dan Renaud Parentani (Sumber: Scientific American Reports - Special Edition on Astrophysics, 2007, hal. 12-19) Gelombang suara pada zalir (fluid) berperilaku aneh seperti gelombang cahaya di ruang. Black hole bahkan memiliki imbangan akustik. Mungkinkah ruangwaktu betul-betul sejenis zalir, seperti ether dalam fisika pra-Einstein? Ketika Albert Einstein mengajukan teori relativitas khususnya pada … Continue reading Gema Black Hole

Bapak Black Hole yang Enggan

Oleh: Jeremy Bernstein (Sumber: Scientific American Reports - Special Edition on Astrophysics, 2007, hal. 4-11) Persamaan gravitasi Albert Einstein merupakan fondasi pandangan modern black hole; ironisnya, dia menggunakan persamaan tersebut dalam upaya membuktikan objek ini tidak eksis. Adakalanya ilmu agung menghasilkan peninggalan yang melampaui bukan cuma imajinasi para praktisinya tapi juga niat mereka. Contoh yang … Continue reading Bapak Black Hole yang Enggan