Dari Fisika Hingga Puisi



Mungkinkah waktu didefinisikan? Jawabannya antara ya dan tidak. Para fisikawan, misalnya, menyatakan bahwa keberadaan waktu bersifat “relasional” dalam jagat ini, dan bila waktu dipahami atau dimengerti sebagai durasi, hal itu pun akan berbeda di setiap tempat, seperti waktu di bumi tidaklah sama dengan waktu di angkasa sana. Al-Qur’an yang suci menegaskan: “Sesungguhnya sehari di sisi Tuhan-mu seperti seribu tahun dari tahun-tahun yang kamu hitung” (al Haj: 47). “Yang datang dari Allah, yang mempunyai tempat-tempat naik. Malaikat-malaikat dan Jibril naik menghadap kepada Tuhan dalam sehari yang kadarnya lima-puluh ribu tahun” (70: 3-4).

Kita bisa bayangkan, berdasarkan penegasan al-Qur’an yang suci itu, satu hari di suatu kawasan di angkasa sana, yang kita belum tahu di mana itu, sama dengan lima-puluh ribu tahun di bumi, di planet biru-hijau di mana kita hidup, berada, mengalami rasa-senang, kesedihan, jatuh cinta, putus-asa, atau marah. Sementara itu, di bumi sendiri, pengalaman dan pemahaman kita akan waktu tergantung pada aspek fisik dan psikis (bathin) kita. Misalnya, waktu terasa berjalan lambat (lama) ketika kita menderita dan terasa berjalan cepat ketika kita sedang mengalami kesenangan.

Penerimaan dan pengalaman kita tentang waktu, contohnya, tidak sama ketika kita sedang sakit dan ketika sedang bersama kekasih yang dirindu dan dicinta. Ada waktu mekanis yang sifatnya birokratis dan tak lebih sebuah alat ukur yang terbuat dari mesin, dan ada waktu psikis (bathin) yang dialami secara unik dan berbeda oleh masing-masing kita sesuai konteks dan pengalaman kita sendiri yang sifatnya subjektif dan individual.

Ada waktu yang dihitung dan ada waktu yang dilupakan dan dikenang. Kita tahu bahwa sehari-semalam adalah 24 jam secara mekanis, bahwa satu tahun adalah 12 bulan berdasarkan kalkulasi almanak, tapi ada waktu yang “di-ingat” dan “dikenang” oleh kita, meski hal itu kita sebut masa silam atau ingatan. Waktu seperti inilah yang ada dalam musik, dalam nada-nada, dalam roman, atau dalam gubahan-gubahan sajak, yang senantiasa dibaca dan dibaca lagi, meski digubah dan ditulis di masa-masa yang lampau.

Dalam arti ini, waktu bukanlah sesuatu yang dihitung secara mekanik dan matematik, tetapi yang tetap dan tidak bergerak ke mana-mana. Sebab yang bergerak secara bergiliran hanyalah rotasi siang-malam dan putaran jarum-jarum jam dan hitungan angka-angka di saat waktu itu sendiri adalah “diam”.

Dalam fiksi-fiksi sains, contohnya, semisal yang ditulis oleh H.G. Wells dan Jules Verne, diceritakan dan digambarkan bagaimana seorang insinyur dan ilmuwan membuat dan menciptakan “mesin waktu” yang akan membuat kita si pengguna dan pengendaranya bisa kembali ke masa silam sekaligus bisa ke masa depan –membelakangi sekaligus mendahului waktu yang pergi dan datang, agar kita bisa memperbaiki kesalahan dan kekeliruan di masa silam sekaligus sanggup “mendahului” waktu yang akan datang.

Tentu saja hal itu merupakan sebuah alegori ketika manusia ingin “menekuk” dan “melipat” waktu, sekaligus ingin menjadi “penguasa” masa silam dan masa depan. Ingin menjadi makhluk super cerdas yang sanggup melawan hukum fisika atau “takdir kosmik” yang menjadi “hukum pasti” yang tak bisa “dibengkokkan” dan “dirubah” oleh kita.

Tentang waktu yang ingin ditaklukkan oleh H.G. Wells dan Jules Verne itu, Alfred Lord Tennyson pun berdendang: “Kuarungi masa depan, sejauh mata manusia memandang, melihat visi dunia, dan segala keajaiban yang mungkin terjadi”, yang mengingatkan kita kepada anekdot sains yang dikutip oleh Lawrence M. Krauss dalam Fisika Star Treknya: “Suatu ketika hiduplah seorang wanita bernama Bright –dan ia berkelana melampaui kecepatan cahaya. Suatu hari ia berangkat, dengan kecepatan relatif terhadap waktu, dan kembali pada malam sebelum keberangkatan”, atau sebagaimana yang ditulis oleh Alan Lightman dalam Mimpi-Mimpi Einstein-nya bahwa mereka yang hidup di gunung-gunung lebih awet muda dan tidak cepat menua ketimbang yang hidup di kota-kota. Di lembar-lembar Mimpi-Mimpi Einstein-nya itu, Alan Lightman menulis:

"Siapa yang lebih mujur di dunia dengan waktu yang gelisah ini? Mereka yang telah melihat masa depan dan menjalani kehidupan ini? Mereka yang melihat masa depan dan menunggu untuk menjalani kehidupan? Atau mereka yang menolak masa depan dan menjalani dua kehidupan? Di suatu dunia, waktu berjalan lingkaran. Orang-orang di dalamnya tak henti mengulang takdirnya tanpa perubahan sedikit pun. Di tempat lain, orang mencoba menangkap waktu, yang berwujud burung bulbul ke dalam guci. Di tempat lain tak ada lagi waktu, yang ada hanyalah peristiwa-peristiwa yang membeku....

Andaikan manusia hidup selamanya. Secara unik, warga di tiap kota terbagi menjadi dua: Kelompok Belakangan dan Kelompok Sekarang. Kelompok Belakangan bersikukuh untuk tidak perlu buru-buru kuliah di universitas, belajar bahasa asing, membaca karya Voltaire atau Newton, meniti karir, jatuh cinta, berkeluarga. Untuk semua itu, waktu tak terbatas. Kelompok Belakangan dapat dijumpai di setiap toko atau di setiap jalanan, mereka berjalan santai dengan busana longgar. Kelompok Sekarang beranggapan bahwa dengan kehidupan yang abadi mereka bisa melakukan apa saja yang mereka inginkan. Ada tumpukan karir yang jumlahnya tak terhingga, menikah dalam kali kesekian yang tak terbayangkan, dan pandangan politik terus berganti. Mereka secara teratur membaca buku-buku terbaru, belajar tata cara perdagangan baru, bahasa-bahasa baru. Demi mencucup sari madu kehidupan yang tak terbatas itu, Kelompok Sekarang bangun lebih pagi dan tak pernah bergerak lamban....

Seandainya waktu berwujud burung bulbul. Waktu berdetak, bergerak, dan melompat bersama burung-burung itu – yang bergerak cepat, sangat gesit, dan sulit ditangkap. Tiap lelaki dan perempuan mendambakan seekor burung, karena dengan mengurung seekor burung bulbul dalam guci maka waktu berhenti dan membeku bagi orang-orang yang menangkapnya. Anak-anak, yang cukup gesit untuk menangkap burung, tidak tertarik menghentikan waktu. Bagi mereka, waktu bergerak terlalu lambat. Mereka selalu terburu-buru dari satu kejadian ke kejadian lain, tak sabar menanti hari ulangtahun dan tahun baru, tak sabar menunggu lebih lama lagi. Kelompok tua mati-matian menginginkan waktu berhenti, tetapi mereka terlalu renta dan lamban untuk menangkap burung apapun. Bagi mereka, waktu berlalu demikian cepat. Mereka berhasrat menahan satu menit saja, untuk minum teh saat sarapan pagi, atau membantu seorang cucu yang kesulitan melepaskan seragamnya, atau menatap pemandangan senja saat matahari di musim dingin memantul dari hamparan salju dan menerangi ruangan musik dengan cahayanya....

Dunia tanpa ingatan adalah dunia saat ini. Masa silam hanya ada dalam buku-buku, dokumen-dokumen. Untuk mengenali diri sendiri, setiap orang membawa Buku Riwayat Hidup yang penuh dengan sejarah masing-masing. Dengan membaca buku itu tiap hari, ia mencari tahu kembali identitas orangtua mereka, apakah dirinya berasal dari golongan atas atau bawah, apakah prestasinya di sekolah memuaskan atau memprihatinkan, apakah ia telah mencapai sesuatu dalam hidupnya. Di satu kafe di bawah rimbun pohon di Brunngasshalde, terdengar jerit pilu seorang lelaki yang baru saja membaca bahwa ia pernah membunuh orang, desah seorang perempuan yang menemukan dirinya pernah dipacari seorang pangeran, teriakan bangga seorang perempuan yang menyadari dirinya pernah menerima penghargaan tertinggi dari universitasnya 10 tahun lalu. Seiring waktu, Buku Riwayat Hidup itu menjadi demikian tebal sehingga tak mungkin lagi dibaca seluruhnya. Lalu, muncullah pilihan....

Para lanjut usia memilih membaca halaman awal agar dapat mengenali diri mereka dalam kemudaan. Beberapa orang memutuskan untuk sama sekali berhenti membaca. Mereka meninggalkan masa lalu. Apapun yang terjadi di hari kemarin, kaya atau miskin, terpelajar atau bodoh, congkak atau rendah hati, pernah kasmaran atau patah hati, tak lebih dari angin lembut yang menari-narikan rambut mereka. Merekalah orang-orang yang menatap tajam pada mata kita dan menggenggam tangan kita erat-erat. Merekalah orang-orang yang melepas kemudaan dengan langkah tanpa beban. Merekalah orang-orang yang telah belajar untuk hidup di dunia tanpa ingatan”.

Singkatnya, waktu adalah juga imajinasi. Dan salah-seorang fisikawan yang dikenal memiliki imajinasi yang kuat itu adalah Albert Einstein, hingga Lawrence M. Krauss, sang penulis Fisika Star Trek itu pernah berseloroh: “Sama seperti para pengarang, ia tak berbekal apa pun selain imajinasi”. Dalam hal inilah, sains dan sastra, sebagai contohnya, sama-sama dimungkinkan oleh rahim yang sama, yaitu imajinasi. Dan memang, Einstein pernah terus-terang berujar, “Imajinasi itu lebih penting ketimbang ilmu pengetahuan. Imu pengetahuan itu terbatas, sedangkan imajinasi mengelilingi dunia”.

Sulaiman Djaya 


Albert Einstein, Teori Relativitas, dan Teori Kuantum



“Suatu ketika hiduplah seorang wanita bernama Bright –dan ia berkelana melampaui kecepatan cahaya. Suatu hari ia berangkat, dengan kecepatan relatif terhadap waktu, dan kembali pada malam sebelum keberangkatan” (dalam Lawrence M. Krauss, Physics of Star Trek).

Albert Einstein, nama itu sangat masyhur dalam jagad sains, utamanya dalam dunia fisika. Namun tentu bagi yang masih sedikit informasi tentangnya akan bertanya: apa saja prestasi ilmiah Einstein itu dan di mana letak kehebatannya, hingga ia menjadi masyhur? Berikut ini adalah sejumlah fakta mengenai Albert Einstein:  

Bigorafi Singkat Albert Einstein

Albert Einstein lahir pada tanggal 1879 di Jerman Selatan. Ibunya adalah seorang pemain piano yang berbakat, dan Einstein memiliki pelajaran biola ketika dia masih sangat muda. Einstein melanjutkan bermain biola sepanjang hidupnya, dan menjadi seorang Violinist yang hebat. Ketika dia berumur lima tahun, ayahnya menunjukkan kepadanya sebuah kompas. Einstein melihat bahwa jarum bergerak dan dia ingin mencari tahu sebabnya. Itulah awal minatnya di bidang fisika, dan rasa ingin tahu-nya inilah salah yang merupakan kualitas terbesar Einstein. “Hal yang terpenting adalah jangan berhenti bertanya,” demikian ujarnya.

Pada saat berusia 26 tahun, Einstein bekerja sebagai juru-tulis di kantor paten di Bern, Swiss pada tahun 1905 ketika dia membuat karya besarnya Teori Relativitas, Materi, dan Teori Kuantum. Dia menikah dengan Mileva Maric, seorang fisikawan Serbia, yang dari pernikahannya itu ia dikarunia tiga anak. Kemudian dia memegang gelar jabatan profesor di kota Eropa, Zurich, Praha dan Berlin. Saat itu, di Berlin pada akhir 1915-an, ia menyelesaikan Teori Relativitas Umum, yang menjelaskan hubungan antara gravitasi dan ruang-waktu.

Einstein kemudian datang ke Institute of Advanced Study di Princeton, New Jersey Amerika pada tahun 1933, persis ketika Nazi dan Adolf Hitler memiliki kekuatan di Jerman. Ia menghabiskan sisa hidupnya di Princeton, mencoba mencari tahu bagaimana semua bidang fisika dapat disatukan (Theory of Everything). Sebagai seorang yang selalu penasaran alias memiliki kuriositias yang sangat tinggi bahkan perfeksionis dan sebagai seorang pekerja keras, ide-idenya mengubah cara pandang dunia dengan berbagai cara, yang acapkali unik dan imajinatif.

Materi

Prestasi Einstein lainnya adalah ia termasuk salah satu ilmuwan yang terlibat dalam sejarah terungkapnya Materi dan misterinya. Ceritanya dimulai pada tahun 1900-an,  dimana ketika itu banyak ilmuwan yang berpikir bahwa materi itu berkelanjutan terus menerus, yang berarti akan selalu dapat dibagi menjadi bagian kecil. Beberapa ilmuwan tidak setuju dengan itu, dan mengajukan bahwa materi terdiri dari beberapa partikel kecil, disebut Molekul. Einstein adalah satu dari sekian ilmuwan yang percaya bahwa materi adalah terdiri dari molekul.

Kemudian, di tahun 1905, ketika ia berumur 26 tahun, Einstein mempelajari “Gerak Brownian”. Partikel kecil sekecil debu atau serbuk, ketika ditebarkan di dalam cairan dan dibarkan mengambang bergerak secara acak. Kita juga dapat melihat kejadian itu melalui mikroskop. Gerak ini disebut Gerak Brownian, dan bayangkan bahwa sebelum tahun 1905, tidak seorangpun mengetahui tentang penyebabnya.

Einstein-lah yang mewujudkan bahwa jika cairan terbuat dari molekul kecil yang selalu bergerak, ini akan menjelaskan Gerak Brownian. Di sini, Molekul menurutnya terkadang menabrak partikel debu dan menyebabkan bergerak ke arah berbeda  –seperti apa yang terjadi pada bumper mobil. Einstein menggunakan matematika untuk memprediksi bagaimana debu harus bergerak, dan ia benar. Selanjutnya ia juga menemukan bagaimana cara untuk mengukur molekul.

Kerja keras dan temuan Einstein menunjukkan bahwa materi terbuat dari molekul. Sejak tahun 1905, kita telah belajar banyak tentang molekul dan atom yang membuat berbagai jenis materi. Karya ini mempunyai banyak aplikasi dalam tekhnologi (termasuk chip komputer), dan masih  merupakan area penelitian yang penting.

Mula Teori Kuantum

Tahukah Anda partikel kesayangan dari Einstein? Ya, Foton. Itu karena Einstein menghabiskan banyak waktu untuk berpikir tentang cahaya. Pada awal tahun 1900-an, tepatnya pada tahun 1905, Einstein menyatakan bahwa cahaya seringkali berperilaku seperti gelombang, sekaligus seringkali berperilaku seperti partikel. Cahaya ini, demikian menurutnya, adalah seperti bungkusan kecil energi (di mana kita sekarang ini menyebutnya foton, tidak lagi menyebut sebungkus energi). Setiap foton mempunyai jumlah energi tertentu, atau disebut kuantum (itu karena jamak, yang mana bentuk tunggalnya kuanta).

Dari kerja dan temuan saintifik yang diciptakan seorang fisikawan bernama Max Planck, Einstein menemukan suatu persamaan untuk energi foton (E=hv). Dia menggunakan persamaan ini untuk menjelaskan efek fotolistrik – suatu misteri ketika cahaya berinteraksi dengan bahan metal. Efek fotolistrik tidak masuk akal jika kita berpikir bahwa cahaya berperilaku seperti gelombang, tetapi masuk akal jika kita memikirkan bahwa cahaya sebagai partikel foton (Reaksi Ionisasi).

Berkat prestasi-prestasinya itu, Einstein menerima Penghargaan Nobel pada tahun 1921.

Dan sebagaimana kita tahu, temuan-temuan Einstein untuk foton menjadi dasar utama untuk bidang yang disebut Teori Kuantum (Quantum Theory). Banyak hal penting yang dihasilkan dari bidang ini, seperti tekhnologi untuk membuat TV dan komputer (laser, compact disc). Teori Kuantum menjelaskan bagaimana Alam Semesta bekerja pada sekala kecil, namun ilmuwan belum mengetahui bagaimana Teori Kuantum dan Teori Gravitasi dapat cocok bersamaan. Dan ini adalah bidang penelitian yang penting, bahwa ilmuwan masih menyelidikinya (String Theory alias Teori Dawai).

Teori Relativitas Khusus

Sekarang kita sampai pada soal yang membuat Einstein masyhur hingga kini, yaitu Teori Relativitasnya. Apa yang Anda lihat jika Anda bergerak secepat 186,000 mil per detik (atau kira-kira 299 337.984 Km per detik) atau yang seringkali disingkat dengan Kecepatan Cahaya itu? Einstein menghabiskan banyak waktu untuk memecahkan masalah ini. Dan uniknya, suatu hal yang ia temukan begitu aneh, yaitu bahwa orang harus mulai berpikir tentang  alam semesta dengan cara yang sama sekali baru. Dalam hal ini, Einstein menemukan bahwa ruang dan waktu itu terhubung, dan lebih baik membicarakannya menjadi satu hal saja – Ruangwaktu.

Dia menunjukkan bahwa objek akan bertambah berat ketika mereka bergerak lebih cepat, dan mereka akan menyusut ukurannya ke arah mereka bergerak. Waktu juga terlihat lebih lambat di jam ketika bergerak cepat pada waktu diam. Kita tidak melihat efek ini setiap hari karena mobil dan sepeda tidak cukup cepat untuk mengalami perubahan yang dapat kita ukur. Lawrence M. Krauss menjelaskan dengan sangat baik ketika menjelaskan temuan Einstein yang satu ini dalam bukunya yang berjudul Star Trek, di mana temuan-temuan Fisika Einstein digunakan sebagai penjelas untuk mengemukakan kekeliruan beberapa bagian film Star Trek. Contohnya adalah bayangkan ketika kendaraan Anda melaju dengan cepat, maka tubuh Anda akan semakin terdesak ke belakang.

Nah, temuan Einstein yang ini adalah bagian dari Teori Relativitas Khusus. Disebut spesial karena ini hanya diaplikasikan ketika objek bergerak pada kecepatan konstan (tak berubah).

Dan sebagaimana kita ketahui, Einstein kemudian membuat Teori Relativitas Umum yang membicarakan tentang apa yang terjadi ketika objek mengalami kenaikan kecepatan atau melambat. Persamaan yang mungkin Anda juga pernah mendengarnya atau mungkin melihat di kaos seorang teman atau stiker E=MC2 di mana hal itu adalah hasil teori Relativitas Khusus. Persamaan ini menunjukkan bahwa Energi dan Massa adalah dua bentuk hal yang sama, dan bahwa sedikit massa dapat dirubah menjadi energi yang sangat banyak. Pengetahuan ini membantu kita memahami bagaimana bintang-bintang menghidupi dirinya, dan bagaimana untuk membuat senjata nuklir.