Monday, March 24, 2008

the time travel chapter : bits number 1

Doraemon berasal dari masa depan. Masa depan manusia yang dipenuhi dengan alat-alat yang canggih dapat digunakan oleh Nobita yang tinggal pada waktu dimana alat-alat tersebut diciptakan. Alangkah enaknya jika kita mempunyai seorang teman yang datang dari masa depan. Kita bisa meminjam peralatan canggih atau informasi-informasi atas kejadian yang akan terjadi. Kekayaan dan kekuasaan sudah terjamin menjadi milik kita jika kita memilikinya.

Apakah hal itu dapat terjadi ? Dan jika terjadi mengapa kita tidak pernah melihat manusia dari masa depan datang berkunjung dengan mobil terbangnya berkeliling di langit ? Jika perjalanan waktu benar-benar ada, saya yakin buktinya berada pada para peramal masa depan yang dapat dengan yakinnya mengetahui jodoh anda, karir anda, dan kejadian apa yang akan menimpa anda.

Jika anda telah atau sedang belajar pelajaran fisika di sekolah tentang Teori Relativitas yang dibuat oleh Albert Einstein cobalah lihat dan pelajari lebih tekun, karena anda bisa saja menjadi penemu mesin waktu. Perjalanan waktu mungkin dianggap sebagai bahan cerita untuk komik atau film fiksi dan bahkan menjadi bahan tertawaan orang, tetapi suatu teori yang sudah dipakai untuk memajukan umat manusia dan menjadi salah satu sejarah dalam dunia ilmu pengetahuan itu memperbolehkan terjadinya perjalanan waktu.

Hukum dari Teori Relativitas menyatakan bahwa tidak ada benda yang dapat bergerak secepat cahaya kecuali cahaya itu sendiri. Sehingga batas kecepatan untuk setiap benda adalah dibawah kecepatan cahaya (v ; v untuk kecepatan benda dan c untuk kecepatan cahaya). Berbanding dengan kecepatannya, suatu benda yang bergerak akan mengalami hal-hal sebagai berikut : Waktu yang berjalan lebih lambat, panjang benda yang searah dengan arah gerak akan menyusut, dan massanya akan bertambah. Implikasi yang akan terjadi jika suatu benda bergerak secepat cahaya adalah waktu tidak berjalan pada benda itu, panjang benda menjadi nol, dan massanya bernilai yang tak terhingga.

Bayangkan begini : Nobita dan Doraemon pergi ke planet lain dengan pesawat luar angkasa untuk mengerjakan tugas sekolahnya Nobita. Nobita ingin meneliti perkembangan makhluk hidup di planet tersebut. Karena tugas itu harus dikumpulkan keesokan harinya maka mereka tidak berlama-lama di planet itu. Ketika jam Nobita menunjukkan waktu pukul 5 pagi, ia memberi tahu Doremon untuk pulang. Dengan pesawat luar angkasa yang mempunyai kecepatan hampir sama dengan kecepatan cahaya mereka hanya memerlukan waktu 2 jam untuk sampai ke bumi dan mengumpulkan tugasnya. Mereka sampai di bumi tepat waktu dan jam Nobita menunjukkan waktu pukul tujuh. Tetapi ketika Nobita mau mengumpulkan tugasnya, pak guru menolaknya karena ia telat mengumpulkan selama sebulan.

Cerita itu dibuat untuk memberi gambaran tentang apa yang terjadi jika suatu pengamat atau manusia bergerak hampir dengan kecepatan cahaya. Nobita merasakan kepergiannya hanya semalam tetapi bagi pak guru atau ibunya Nobita yang berada di bumi, mereka menunggu kepulangan Nobita selama sebulan. Perbedaan waktu adalah gambaran atas kejadian yang dialami oleh seorang pengamat yang statis atau tidak bergerak melihat waktu yang melambat pada sebuah benda yang bergerak pada kecepatan cahaya, sementara pengamat yang berada pada benda itu merasakan waktu yang berjalan dengan normal. Perbedaan waktu yang dialami oleh Nobita disebut dengan dilasi waktu atau Time Dilation. Aneh memang untuk dimengerti karena kadang-kadang fisika itu lebih misterius dan menakutkan daripada bayangan putih yang terlihat pada malam hari pada pohon di depan rumah anda. Tetapi ingat bahwa waktu itu adalah relatif menurut Teori Relativitas.

Pada buku Cosmos ciptaan dari Carl Sagan menggambarkan apa yang akan kita lihat jika kita sebagai seorang pengamat berada dalam sebuah mobil yang berjalan dengan kecepatan kira-kira 300.000 kilometer perdetik, yaitu kecepatan cahaya :

As your speed increases, you begin to see around the corners of passing objects. While you are rigidly facing forward, things that are behind you appear within your forward field of vision. Close to the speed of light, from your point of view, the world looks very odd−ultimately everything is squeezed into a tiny circular window, which stays just ahead of you.

Apa yang akan kita alami ketika kita bergerak dengan kecepatan cahaya tidaklah masuk akal. Kita akan melihat sesuatu karena adanya cahaya yang memantul dari suatu benda ke mata kita. Jika kita berjalan untuk menuju ke kamar misalnya, kita akan melihat pintu itu sebagai arah tujuan. Karena cahaya bergerak sangat cepat dan kita berjalan lebih lambat, maka itu memungkinkan kita untuk melihat pintu selama kita bergerak. Jika kita berjalan secepat kecepatan cahaya atau dengan kata lain berjalan secepat (atau sejauh) mata memandang maka efeknya akan menjadi seperti gambaran diatas. Segala sesuatu yang berada di depan kita tidak akan terlihat oleh mata sebelum kita sampai ke tujuan. Karena itu, hanya benda yang telah kita lewati saja akan tertangkap oleh mata. Padahal selama perjalanan kita hanya memandang ke depan tanpa memandang ke belakang.

Sayangnya pemandangan seperti yang diceritakan diatas hanya dapat kita imajinasikan. Upaya atau energi yang dibutuhkan agar dapat bergerak secepat cahaya tidak dapat ditemukan dimana-mana karena energi yang dibutuhkan sebesar tak terhingga.

Tidak ada dimanapun di dunia ini yang dapat memberikan energi yang tak berhingga. Jika ada, maka tidak perlu ada lagi kejadian bensin langka di Indonesia. Dengan adanya sumber energi yang tidak terbatas maka tidak perlu lagi untuk menghemat listrik ataupun membayar untuk listrik dan bahan bakar karena tidak ada biaya yang perlu dikeluarkan untuk menghasilkan energi. Kenyataannya harga BBM naik terus dan menyulut kenaikan harga kebutuhan hidup lainnya. Tidak cukupnya energi yang tersedia dan juga harga yang harus dibayar untuk itu menyebabkan sulitnya menggerakkan benda secepat kecepatan cahaya.

Mengapa diperlukan energi sebesar itu untuk menggerakan suatu benda secepat kecepatan cahaya ? Jawaban dari pertanyaan itu didapat dari persamaan yang dihasilkan oleh Einstein :

ΔE=(Δm)c²

Persamaan itu lebih dikenal dengan E=mc² (dimana E adalah energi, m adalah berat / massa, dan c adalah kecepatan cahaya ). Nilai c dalam persamaan itu adalah nilai tetap atau sering disebut sebagai konstanta sebesar 2,998 X 108 meter/detik (cara baca 2,998 X 108 adalah dengan mengalikan 2,998 dengan sepuluh pangkat delapan. Cara penulisan bilangan seperti itu sering ditemukan pada buku-buku fisika karena dapat mempersingkat penulisan suatu nilai yang sangat panjang, contoh jika suatu bilangan tidak dipersingkat adalah massa matahari yang bernilai sebesar 1990000000000000000000000000000 kilogram). Untuk menggerakkan suatu benda maka kita perlu memberikan energi kepada benda itu. Maka menurut E=mc², suatu energi pada benda yang diubah sebesar E akan mempengaruhi berat / massa benda sebanyak m. Artinya (maaf kalau paragraf ini seperti buku sekolahan, maaf yang sebesar-besarnya) jika energi pada benda semakin besar maka berat benda juga akan bertambah. Contohnya jika suatu benda bergerak dalam kecepatan 10% dari kecepatan cahaya maka beratnya bertambah 0,5% dari berat normalnya, sementara itu jika kecepatannya ditambah hingga 90% dari kecepatan cahaya maka beratnya bertambah dua kali lipat dari berat normal benda tersebut stephen hawking. Untuk mendorong benda yang semakin berat akan membutuhkan energi yang lebih besar lagi. Hal ini mempunyai pengaruh yang sangat besar ketika benda bergerak hampir dengan kecepatan cahaya karena ketika kecepatan benda mulai mendekati kecepatan cahaya, massa dari benda akan bertambah dengan sangat cepat sehingga energi yang dibutuhkan juga semakin banyak. Benda tersebut boleh saja mencapai 99,9999999999999999999999999999% dari kecepatan cahaya tetapi menurut hukum alam semesta atau hukum teori relativitas, benda itu tidak akan mencapai kecepatan 100% dari kecepatan cahaya. Jika di iklan tv menyebutkan harga dari produknya ‘hanya seharga sembilan puluh sembilan ribu sembilan ratus sembilan puluh sembilan rupiah’, maka produk itu tidak terlihat seperti seharga rp. 100.000, bukan?

Massa benda akan bertambah sebanding dengan gerakan yang dialami oleh benda itu. Berarti ada dua jenis massa yang ada pada suatu benda, yaitu massa benda ketika diam dan massa benda ketika bergerak. Agar mudah, massa benda ketika diam akan dilambangkan dengan m0 dan massa ketika benda bergerak adalah m. Ada suatu persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung m atau massa benda yang bergerak dengan kecepatan v :

Laju kecepatan benda adalah v. Kita menginginkan agar laju benda itu sama dengan kecepatan cahaya, maka nilai v adalah 2,998 X 108 meter/detik. Nilai dari c adalah 2,998 X 108 meter/detik. Ingat bahwa c itu adalah kecepatan cahaya dan bernilai sama pada setiap persamaan. Jika kita masukkan kedua nilai itu masing-masing pada persamaan diatas hasil dari perhitungan akan memberikan nilai kepada m atau massa benda ketika bergerak adalah ~ atau tak terhingga, tak perduli seberat apa benda yang digerakkan tersebut (kecuali nilai pada variabel m0 berisi nol yang berarti benda tersebut tidak mempunyai berat. Nilai nol tidak dapat dibagi dengan nol. Pembagian tersebut jika dihitung dengan kalkulator pada sistem operasi Windows menghasilkan pesan yang bertuliskan result of function is undefined).


Nilai ~ pada matematika dan kalkulus setara dengan perasaan merinding ketika kita melewati kuburan malam-malam. Percaya atau tidak percaya tetapi kita dapat merasakannya. Itu mungkin saja hanya perasaan kita atau memang benar-benar ada makhlus halus di luar sana yang gemar untuk menganggu kita. Sedikit menyimpang tetapi saya akan memberikan keluh kesah saya tentang pembagian nilai nol dengan nol. Matematika disebut-sebut sebagai bahasa universal. Matematika digunakan untuk mendefinisikan hal-hal yang pasti. Matematika diimplementasikan ke hampir semua aspek kehidupan sehari-hari manusia. Tetapi apa yang kita dapatkan ketika kita membagi nilai nol dengan nol ? Undefined. Tidak dapat didefinisikan. Apakah hal itu berarti ‘kita belum menemukan jawabannya’ atau ‘kita sama sekali tidak tahu’ atau juga ‘emang gua pikirin !’.

Balik lagi ke nilai m (massa benda yang bergerak) jika pada persamaan diberikan nilai v (kecepatan benda) sama dengan nilai c (kecepatan cahaya). Hasil m adalah tak terhingga. Berat benda (m) yang bergerak dengan kecepatan cahaya akan sebesar tak terhingga. Maka pada persamaan E=mc² yang menunjukkan bahwa jumlah energi yang dimiliki suatu benda untuk bergerak (E) dipengaruhi oleh massa benda yang bergerak (m) memberitahukan jika untuk m adalah ~ maka E adalah ~. Tidak bisa kita pikirkan darimana kita akan mendapatkan energi sebesar itu atau bahkan jika ada, tidak bisa kita bayangkan seberapa besarnya. Apakah mungkin energi sebesar itu ada tetapi berbentuk sesuatu yang kita semua sudah ketahui, yaitu Tuhan pencipta alam semesta ini.


Meskipun kita tidak bisa mencapai kecepatan cahaya kita masih dapat melakukan perjalanan waktu ke masa depan. Tidak dengan waktu sesaat memang, tetapi kita harus melewati lorong waktu yang panjangnya tergantung pada jauh masa depan yang ingin kita capai. Seperti mesin waktu milik Doraemon yang memang harus masuk ke lorong waktu dulu untuk melakukan perjalanan waktu.


Pergi ke masa dimana Doraemon lahir memang sangat menyenangkan. Kita pernah melihat sedikit dari kemegahan dan kemajuan teknologi umat manusia ketika Nobita berkelana di masa depan untuk mencari Doraemon. Jika kita dengan bagaimanapun caranya, berhasil untuk bergerak hampir dengan kecepatan cahaya dan tiba di masa depan, maka yang harus kita pikirkan selanjutnya adalah cara untuk balik ke waktu asal kita.

1 comment:

ranger merah said...

artikel yang menarik. oia, jangan lupa mampir ke sini ya...