Rabu, 31 Agustus 2011
Wormhole? Wormhole itu adalah ‘sesuatu’ yang ada secara teoritis. Paling tidak sampai detik tulisan ini ditulis, wormhole hanya ada di atas kertas teori, atau muncul di film-film dan buku-buku fiksi ilmiah. Keberadaan wormhole dalam teori dimulai ketika Albert Einstein memperkenalkan Teori Relativitas Umum. Einstein menunjukkan bahwa massa bisa membuat ruang(waktu) melengkung/terlipat, semakin besar massa, semakin melengkung ruang(waktu). Sulit dibayangkan ya?
Di tahun 1919, Arthur Eddington membuktikan, ketika pada waktu itu terjadi Gerhana Matahari Total; bintang-bintang di sekitar Matahari teramati dalam posisi yang bergeser dari posisi yang seharusnya.Tentu saja pada saat gerhana, bintang-bintang bisa diamati pada siang hari. Dan bukti pengamatan tersebut menunjukkan bahwa Einstein memang benar. Bagaimana bintang bisa bergeser dari posisi yang seharusnya? Karena medan gravitasi Matahari membelokkan arah pancaran cahaya bintang.
Gerhana Matahari 1919
Tapi bukti pembengkokan cahaya oleh Matahari pada saat gerhana itu tidak ada hubungannya dengan wormhole. Pembuktian oleh Eddington tersebut menunjukkan bahwa teori Relativitas Einstein itu benar. Dari teori itu, satu pemikiran fundamental yang kita tahu kemudian adalah, bahwa massa mempengaruhi ruang(dan waktu). Secara umum gravitasi berkaitan erat dengan geometri, bagaimana arah cahaya bisa berbelok, itu tidak terbayangkan sebelumnya. Secara sederhana, bagaimana hubungan gravitasi dan geometri bisa digambarkan seperti gambar berikut ini.
Gambaran Ruang Waktu
Perlu dipahami bahwa sebelum Einstein, ruang dan waktu adalah dua entitas yang terpisah, tetapi teori Einstein menyatakan bahwa ruang dan waktu merupakan entitas tunggal yang tidak terpisahkan. Dengan demikian, geometri disini perlu dipahami sebagai relasi-ruang waktu.
Kembali pada pekerjaan Einstein, teori Einstein mempergunakan teori matematis yang dikenal sebagai persamaan medan Einstein, dan solusinya dikenal sebagai solusi Scwarzschild. Solusi teori ini menguraikan tentang medan gravitasi pada massa yang simetri-bola, tidak berotasi. Solusi ini adalah yang menjadi cikal-bakal adanya blackhole (Blackhole Schwarzschild).
Di tahun 1916, tidak lama setelah Einstein memperkenalkan teori Relativitas; Ludwing Flamm menyadari bahwa persamaan Einstein mempunyai solusi yang lain, dikenal sebagai White Hole, dan bahwa kedua solusi tersebut menguraikan adanya dua daerah dalam ruang-waktu (datar) yang terhubungkan (secara matematis) oleh adanya suatu ‘lorong’ ruang-waktu. Karena teori belum mengatakan dimana wilayah ruang waktu itu di dunia nyata, jadi bisa saja black-hole sebagai pintu masuk dan white hole sebagai pintu keluar, tapi bisa saja di dunia yang sama dengan kita (ruang waktu yang bisa kita pahami), atau di ruang dan waktu yang lain (semesta lain, semesta paralel, masa lalu, sekarang, masa depan?). Tetapi, White Hole melanggar Hukum Ke-2 Termodinamika, dengan demikian, keberadaan White Hole sulit diterima secara mudah.
Pada tahun 1935, Albert Einstein dan Nathan Rosen mempelajari lebih lanjut kaitan Black Hole dan White Hole tersebut; bahwa dari perumusan teori Relativitas Umum, struktur ruang-waktu yang melengkung bisa menghubungkan dua wilayah dari ruang-waktu yang jauh, melalui suatu bentuk serupa lorong, sebagai jalan pintas dalam ruang. Pekerjaan ini secara formal dikenal sebagai jembatan Einstein-Rosen. Tujuannya bukan untuk mempelajari perjalanan yang lebih cepat dari cahaya atau perjalanan antar semesta, tetapi lebih pada mencari penjelasan pada partikel fundamental (seperti elektron) dalam ruang-waktu. Jembatan Einstein-Rosen ini dikenal juga dengan nama lain, seperi Lorentzian Wormhole atau Schwazschild wormhole.
Pada tahun 1962, John Wheeler dan Robert Fuller menunjukkan bahwa wormhole tipe jembatan Einstein-Rosen tidak stabil, menyebabkan cahaya pun tidak dapat melewatinya sesaat wormhole terbentuk. Lalu, apakah wormhole tidak bisa dilalui? (Traversable)? Kita akan meninjau tentang traversable wormhole sejurus nanti.
Demikian, sejak saat itu, teori tentang wormhole terus menerus dikaji; demikian juga, urban legend tentang wormhole pun hadir di tengah masyarakat, khususnya dalam literatur fiksi ilmiah.
Teori ilmiah tentang wormhole terus berkembang: semuanya mempunyai prinsip yang sama, yaitu solusi matematis mengenai hubungan geometris antara satu titik dalam ruang-waktu dengan titik yang lain, dimana hubungan tersebut bisa berperilaku sebagai ‘jalan pintas’ dalam ruang-waktu.
Bagaimana wormhole terbentuk? Kembali pada ilustrasi gambar Bumi. Jika ada kelengkungan ruang-waktu pada suatu titik, dan tersambung dengan kelengkungan pada ruang-waktu yang lain, maka demikian lah gambaran wormhole ada. Seperti pada ilustrasi berikut, yang diambil dari film Stargate S1, seolah-olah semuanya itu indah dan menyenangkan. Seperti pintu Doraemon, kita buka pintu-nya, lalu kita sampai di suatu tempat yang jauhh sekali. Ah indahnya fiksi ilmiah.
Wormhole berdasarkan gambaran Film Stargate SG1
Wormhole yang berkaitan dengan hubungan dalam ruang-waktu, dikenal sebagai Laurentzian wormhole. Hubungan disini tentu saja dikatakan sebagai jalan pintas, karena: Jika perjalanan dari Gerbang ke Bulan, bisa dilakukan jauh lebih cepat, bahkan lebih cepat daripada laju cahaya menempuh jalur normal. (Tentu saja artian lebih cepat dari laju cahaya ini karena menggunakan jalur yang lebih pintas, bukan karena ‘lebih cepat dari laju cahaya’). Itu tentu saja, bila perjalanan memang dapat dilakukan melalui wormhole.
Tetapi, kompleksitas muncul, karena, apakah kita bisa menentukan ujung perjalanan kita? Apakah kita akan keluar di ujung, di semesta yang sama? Atau di semesta paralel? Atau kita muncul di waktu yang sama? Apakah kita muncul di waktu kita? Atau di masa lalu? Atau masa depan? Tentu saja semua mungkin, karena Laurentzian wormhole merupakan produk dari Teori Relativitas Umum yang menyatakan bahwa semua bergerak baik dalam ruang maupun dalam waktu.
Lorentzian wormholes terbagi dalam dua jenis:
1) Inter-universe wormholes, wormholes yang menghubungkan semesta kita dengan ‘semesta’ yang lain. Ini adalah dugaan tentang adanya semesta paralel.
2) Intra-universe wormholes, wormhole yang menghubungkan dua daerah dalam semesta yang sama.
Ada juga wormhole lain yang dikenal sebagai Euclidean wormholes, yang mana, wormhole ini ada dalam proses yang sangat mikro, karena menjadi perhatian utama para ahli teori medan quantum. Dengan demikian wormhole jenis ini, pada saat ini tidak akan dibahas, dan Laurentzian wormhole adalah wormhole yang kita bahas.
Kembali pada pertanyaan, apakah mungkin kita melakukan perjalanan melalui wormhole? Kip Thorne dan Mike Morris pada tahun 1988 mengusulkan bahwa wormhole bisa dipertahankan kestabilannya mempergunakan materi eksotik (materi yang masih teoritis, dan belum ditemukan di dunia, dengan perilaku seperti massa yang negatif atau menolak gravitasi, alih-alih patuh pada hukum Gravitasi Newton). Model teori ini dikenal sebagai Morris-Thorne wormhole. Teori-teori yang kemudian dikembangkan untuk mempertahankan kestabilan wormhole, sehingga bisa dilalui, sampai saat ini berpedoman pada argumentasi bahwa, tidak ada materi yang kita ketahi bisa berperanan untuk mempertahankan kestabilan, karena membutuhkan adanya energi negatif.
Kendati wormhole masih menjadi wacana teori (dan urban legend), tetapi belum ada bukti yang bisa mendukung keberadaannya, baik dari pengamatan maupun secara eksperimen. Apakah kemudian wormhole itu tidak mungkin ada? Atau mungkinkah wormhole dibuat?
Secara teori, kita bisa membangun wormhole. Caranya? Supaya ruang-waktu bisa terlipat dibutuhkan materi dan energi yang sangat luar biasa, jadi kita tinggal mencari materi yang sangat padat di luar angkasa sana, sebut saja, dari bintang ne(u)tron. Kenapa bintang netron? Bintang netron adalah jenis bintang yang massa-nya mencapai 1,35 sampai 2,1 kali masssa Matahari, tetapi dengan radius hanya 20 sampai 10 km, mencapai 30 ribu – 70 ribu lebih kecil daripada Matahari. Dengan demikian, maka berat-jenis bintang netron mencapai of 8×10^13 to 2×10^15 g/cm^3.
Seberapa banyak? “Secukupnya” – sampai bisa membentuk cincin raksasa seukuran orbit Bumi mengelilingi Matahari. Kemudian, buat cincin yang lain di ujung yang lain. Setelah konstruksi cincin raksasa di kedua ujung tersebut selesai, berikan tegangan listrik yang sangat tinggi, pada kedua ujungnya, diputar sampai mencapai laju cahaya — dua-duanya, dan voila, perjalanan lintas ruang-waktu seketika.
Fakta bahwa perjalanan menembus waktu, apabila meloncat ke masa depan itu bisa diterima, karena memang tidak bertentangan dengan Teori Relativitas Khusus, tetapi jika perjalanan-nya mundur dalam waktu? Itu menjadi kontroversi, sulit dipahami, bahkan bisa menimbulkan paradoks.
Bila, salah satu ujung wormhole yang tadi telah dibuat tersebut digerakkan dengan laju mencapai laju cahaya, dan sesuai dari teori Relativitas Khusus, semakin laju suatu benda, mencapai kecepatan cahaya, waktu berjalan menjadi lambat; gerak relatif tersebut menciptakan perbedaan waktu antara keduanya. Sedemikian sehingga tercipta adanya lorong yang ujung-ujungnya berbeda waktu. Jika dari ujung yang diam, seseorang bergerak jauh ke masa depan, tapi kebalikannya, dari ujung yang bergerak, dia akan kembali ke masa lalu!
Disinilah kontroversinya, jika seseorang kembali dari masa depan, lalu membunuh orang-tuanya sebelum dia dilahirkan, lalu bagaimana dia bisa ‘ada’ dan melaksanakan misi membunuh orang-tuanya? Dengan pengetahuan akan teori Quantum, Stephen Hawking memperkenalkan ‘Konjektur Perlindungan Kronologi’, yang bisa ‘melindungi’ perjalanan antar waktu tersebut. Karena secara teori, di dalam lorong pasangan partikel-antipartikel secara terus menerus tercipta dan saling meniadakan, dengan demikian energi meluap dengan amat sangat, bahkan bisa melebihi energi eksotis yang diperlukan untuk membuka gerbang wormhole. Dan, wormhole akan terganggu dan tertutup, bahkan sebelum mesin waktu tercipta. Lalu apakah dengan demikian mesin waktu itu tidak mungkin?
Apapun yang mungkin sebenarnya bisa terjadi, apakah wormhole sebagai mesin waktu ada? Bisa terjadi? Atau sebagai portal antar ruang? Semua masih terbuka, masih harus menunggu penantian yang panjang, karena masih harus mencari pemahaman dan penyatuan teori mekanika quantum dan gravitasi. Masih banyak yang harus dipelajari, dan jika memang berminat ikut mempelajarinya, banyak yang belum dipahami; sementara menunggu, biarkan pengarang fiksi ilmiah bercerita tentang eksotika wormhole, atau kita nikmati saja kartun Kalvin & Hobbes berikut ini.
ini ilustrasi prinsip wormhole.. :)
dari http://langitselatan.com/
