Sebelum memahami secara lengkap tentang teori yang diajukan einstein yaitu relativitas. Saya akan mengisi pendahuluan ini dengan serangkaian pertanyaan, agar kita mendapatkan gambaran secara lengkap di kepala.
Apakah usia seorang astronot itu melambat? Ya
Menurut teori Relativitas Khusus milik Einstein, semua proses melambat saat sebuah sistem bergerak pada kecepatan tinggi. Hasil berlaku untuk astronot karena mereka bergerak cepat. Jumlah perlambatannya begitu kecil untuk menjadi tak terlihat untuk kecepatan biasa. Dan menjadi sangat berarti ketika kita menemui kecepatan yang hampir mendekati kecepatan cahaya.
Berikut ini adalah daftar kecepatan dan pengurangan usianya :
- Mobil dengan kecepatan 100 mil per jam
- Kehilangan 0,35 detik dalam 1.000.000 tahun (berefek kecil)
- Kecepatan roket saat melepaskan diri dari bumi ( 7 mil per detik )
- Kehilangan 0,022 detik dalam 1 tahun
- (Astronot memiliki usia 0,022 detik lebih muda saat kembali setelah menempuh perjalanan satu tahun)
- Roket berkecapatan 100.000 mil per detik (53% kecepatan cahaya)
- Metabolisme dari Astronot melambat sampai 84% dari normal.
- Roket berkecepatan 185.800 mil per detik (99% kecepatan cahaya)
- Metabolisme Astronot melambat menjadi 4,5% dari normalnya.
- (Satu tahun perjalanan = umur 16 hari) (berefek besar)
Pada awalnya sepertinya mustahil. Katakanlah saya mengirimkan sinyal cahaya dari bumi. Saya mengukur kecepatan pada 186.000 mil per detik.
Bagaimana dengan pengamat lain yang mengejar sinyal cahaya, katakanlah, dengan setengah kecepatan cahaya. Bukankah seharusnya pengamat melihat sinyal cahaya melambat menjadi setengahnya? ? Semua akal sehat kita mengatakan ya. Relativitas khusus mengatakan tidak.
Kok bisa? Sesuatu dalam asumsi umum kita akal pasti salah. Tidak banyak ruang untuk mencari kesalahan. Kita dapat menemukan sinyal kecepatan cahaya dengan hanya dua cara, yaitu: dengan sebuah alat ukur untuk menentukan sejauh mana sinyal cahaya berjalan, dan jam untuk mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk pergi sejauh itu. Secara Klasik kita mengasumsikan bahwa tidak ada yang dipengaruhi oleh gerak cepat. Setidaknya satu dari asumsi ini pasti salah jika kecepatan cahaya adalah tetap konstan. Ketika kita bekerja melalui rincian kita menemukan bahwa keduanya: alat pengukur tadi menyusut dalam arah gerakan dan waktu menjadi melambat.
Jadi secara tiba-tiba jam yang bergerak menjadi lambat. Bagaimana bisa mendapatkan astronot yang bergerak, diperlambat usianya? Metabolisme seorang astronot adalah jam. Anda dapat menggunakan detak jantung anda untuk menghitung waktu jika anda suka. Jadi waktu metabolisme harus melambat juga. Konon, galileo menggunakan denyut nadinya untuk mengukur periode dari lampu berayun saat tidak menghadiri ke katedral massa dan dengan demikian tiba pada hasil yang terkenal yaitu isochrony of pendulum. yang hanya mengatakan bahwa periode pendulu adalah tetap yang ditetapkan oleh panjangnya. Denyut nadinya adalah jam sederhana sebagai pendulum.
Dapatkah alam semesta yang terbatas tidak memiliki tepi? Ya
Pertanyaan diatas menanyakan apa?
pertama, menanyakan apakah kita dapat mempunyai alam semesta dengan volume terbatas. Berarti pertanyaannya begini “Berapa banyak mili kubik dari ruang yang ada?” jawabannya adalah bukan “tak-terhingga” tetapi angka pasti. Mungkin angka yang sangat sangat besar. Katakanlah 63 Kaziliun mili kubik. Tetapi itu masih angka pasti, jadi jika kamu memulai menghitung mili kubik di ruang angkasa, kamu akhirnya akan ketemu pada ujungnya.
Tapi anehnya, saat bersamaan juga menanyakan jika alam semesta ini terbatas tapi tidak mempunyai tepi. Tepi ada hanya di pikiran kita.
Bisakah kedua kemungkinan tersebut disatukan? dapatkah menelusuri ruang dengan cara menghitung mil kubiknya -tetapi tidak pernah menemui tepinya?
Maksudnya, kan aneh, kamu mengukur benda yang bertepi tapi tidak menemui tepinya. hmm, gimana nih…
Keduanya memang bisa terjadi, saya akan mencontohkan dengan sesuatu yang akrab dengan kita.Kamu sedang berjalan di permukaan bumi. Jika kamu memulainya dari katakanlah jakarta, pilih semua arah yang kamu sukai, dan tetap berjalan lurus maju, kamu pada akhirnya akan kembali ke tempat dimana kamu memulai. Akan terjadi dimana tidak ada tepi untuk kamu. Jadi permukaan bumi memiliki sifat seperti keadaan diatas. Daerah yang terbatas. Hanya 315 431 424 kilometer. Dan tidak mempunyai tepi / ujung.
Tentu saja contoh diatas kelihatan seperti dibuat-buat. Ketika kita kembali di tempat asal, kita sebenarnya tidak bergerak lurus, tapi bergerak melingkar. Ketika permukaan dua dimensi dari bumi adalah terbatas tapi tanpa tepi, memang bisa memiliki sifat itu, karena memang benar-benar melengkung membentuk tiga dimensi.
Apakah kenyataannya bahwa benar-benar membuat perbedaan tersebut dengan kemungkinan permukaan area terbatas namun tidak ada tepi? Bagaimana jika kita adalah makhluk datar terjebak dalam dua dimensi permukaan bumi, tidak merasakan adanya dimensi ketiga. Yang kita tahu tentang permukaan bumi adalah apa yang dapat dibaca dari peta dua dimensi kita. Kemudian kita semua akan tahu bahwa kita tinggal di sebuah ruang dua dimensi yang terbatas sekaligus tidak memiliki tepi. Dimensi ketiga mungkin ada hubungannya dengan ini, kita bisa berspekulasi mengenai ini. Kita tidak punya cara lain untuk mengakses dimensi ketiga ini.
Mungkinkah hal serupa terjadi untuk ruang tiga dimensi? Salah satu penemuan besar geometri abad ke-19 adalah bahwa ini sepenuhnya mungkin. Untuk memulainya, bayangkan bahwa kita berada dalam dimensi tiga dalam ruang dimensi empat. Lalu kita mungkin berakhir dengan ruang tiga dimensi yang memiliki volume hingga tapi tidak bertepi. Tidak peduli ke arah mana perjalanan Anda di pesawat ruang angkasa, Anda akhirnya akan kembali ke tempat Anda memulai, tanpa menyentuh tepi.
Kita memuaskan diri kita bahwa semuanya mungkin-mungkin saja dengan membayangkan empat dimensi ruang. Seberapa seriusnya sih kita memahami empat dimensi ruang?. Penghuni permukaan dua dimensi kita dapat mengabaikan kemungkinan dari tiga dimensi dalam melakukan pengukuran geometri mereka. Yang terpenting bagi mereka adalah fakta terhadap permukaan bumi yaitu mereka dapat mengukurnya. Dalam kasus tiga dimensi, ini sama saja. Yang terpenting bagi kita, fakta tentang geometri tiga dimensi ruang adalah dapat dicapai oleh kita sebagai makhluk tiga dimensi. Pada akhirnya, empat dimensi ruang menjadi sebuah cerita fabel yang nyaman untuk membantu kita membiasakan diri dengan gagasan bahwa sebuah ruang tiga dimensi tanpa batas adalah sepenuhnya mungkin.
Pada abad ke-19, ruang semacam ini adalah menarik keingintahuan secara matematika. Pada 1917, singkatnya setelah einstein menyelesaikan teori relativitas umumnya, dia mengusulkan bahwa ruang kosmik kita adalah seperti yang kita bahas tadi. Ini adalah kosmologi relativistik yang pertama kali. Apakah ruang memiliki struktur ini tetap menjadi salah satu yang paling menarik dari pertanyaan-pertanyaan terbuka kosmologi modern. Dalam alam semesta asli Einstein, ruang memiliki volume hingga.
Oke, sekarang ada pertanyaan baru lagi sebelum kita mendapat gambaran penuh tentang teori relativitas khusus dan umum dari einstein.
Dapatkah waktu memiliki awal permulaan? Ya.
Saat pertama kali kita pikirkan, terlihat tidak mungkin. Jika waktu mempunyai permulaan, maka harus ada kejadian pertama atau setidaknya ada kelompok peristiwa yang paling dekat dengan awal mula. Tentunya ada sesuatu yang terjadi sebelumnya kan??
Kosmologi Einstein tahun 1917 adalah yang pertama dari sekian banyak kosmologi aneh lainnya, yang berdasarkan atas teori relativitas umumnya. Alam semesta einstein pertama kali biasa-biasa saja, statis. Diikuti oleh para kosmologis, dimulai pada 1920 an. Mereka menggambarkan ruang angkasa sendiri sebagai sesuatu yang terus menerus berkembang. Kita dapat memikirkan Alam semesta Einstein sebagai analog dari permukaan lingkaran dua dimensi, seperti balon. Kemudian pengembangan ini sesuai dengan pemompaan dari balon.
Berikut ini adalah gambar dari pengembangan / ekspansi. Alam semesta diwakilli oleh bola, dan waktu adalah sesuatu yang naik. Jadi, alam semesta kecil yang ada pada dahulu kala berkembang terus menerus sampai alam semesta sekarang ini.
Sekarang bayangkan pengembangan ini dibalik. Seperti saat kita lihat semakin jauh dan jauh ke masa lalu, balonnya lebih kecil dan lebih kecil lagi. Pada tipikal kosmologis yang dianggap sekarang ini, tidak terlalu lama ke masa lalu balon yang menciut menjadi tidak ada apa-apa. Kesimpulannya adalah, ruang akan berhenti.
Mungkin kita mencoba untuk membayangkan waktu sebelum kejadian itu. Tapi sia-sia saja, karena tidak ada ruang yang terkait dengan waktu. Memang ada dugaan yang besar terhadap peristiwa dimana balon menciut menjadi titik. Maka lengkungan ruang akan menjadi tak-terhingga dan dasar persamaan dari teori Einstein akan tak berguna / rusak.
Peristiwa pertama bukanlah peristiwa yang paling pertama. Tadi itu, adalah benar-benar hasil dari lompatan sorotan kita terhadap masa lalu. Jika kita memikirkannya sebagai “waktu=0″, maka hanya kejadian dengan koordinat waktu yang lebih dari 0 atau >0 yang memiliki arti fisik.
Ini adalah awal mula dari waktu, dan biasanya disebut sebagai “big-bang”
Untuk melihat kenapa disebut “big-bang”, mari kita kembali ke imajinasi kita ke depan dan imajinasi tentang apa yang terjadi pada saat permulaan pengembangan alam semesta. Pilih peristiwa dimana saja yang kamu sukai, peristiwa yang paling dekat dengan big-bang. Dengan memilih peristiwa yang paling dekat dan terdekat terhadap big-bang, kamu akan membuat ruang menciut sampai menjadi titik, bayangkan titik yang sekecil mungkin. Dari peristiwa tersebut, semuanya — ruang dan semua materi — meledak keluar. Semuanya itu pernah terjadi tidak terlalu lama dari sekarang. Kira-kira sekitar 10 trilyun tahun yang lalu.
Apakah perjalanan waktu itu mungkin? Ya
Jawaban “ya” sangat menarik, tapi ada maksud tersembunyi dibalik jawaban itu. Pertanyaan diatas tidak menanyakan apakah benar-benar ada perjalanan waktu, tetapi menanyakan apakah mungkin perjalanan waktu. Sesuatu mungkin saja dapat dilakukan tanpa benar-benar terjadi pada kehidupan nyata. Sangat mungkin bahwa bumi kita memiliki dua bulan. Ya, tapi faktanya hanya mempunyai satu.
Meskipun kita tidak mempunyai bukti bahwa perjalanan waktu benar-benar terjadi, semua hasil karya kita dalam teori ruang dan waktu memberi tahu kita bahwa sangat mungkin sekali terjadi. Secara umum, ada dua pengertian perjalanan waktu, dan keduanya mungkin terjadi
1. Pengertian pertama adalah pengertian dari H.G Well. Yang satu ini diberi nama sama dengan penulis cerita yang paling terkenal tentang perjalanan waktu dimana sebuah voyager melompat ke dalam mesin dan melakukan perjalanan waktu. Relativitas khusus memiliki keterkaitan erat. Jika kita memiliki sesuatu hal yang dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari kecepatan cahaya, maka bagi pengamat, mereka akan mundur dalam waktu. Sesuatu yang lebih cepat dari cahaya dinamakan “tachyon”. Untuk beberapa pengamat mereka akan berangkat hari ini dan sampai pada kemarin
Kotak perjalanan waktu berbentuk…
Episode sebelumnya sebenarnya telah memberi petunjuk pada hubungan erat ini, misalnya perlambatan usia astronot yang memiliki kecepatan cepat. Pengaruh itu tergantung pada waktu dimana ia bergerak cepat, tidak seperti yang kita harapkan. Pengaruh perjalanan waktu muncul dari anomali – sesuatu yang tidak wajar- dalam cara pengamat yang bergerak cepat menyetel waktu mereka pada tempat berbeda di ruang.
Seseorang sedang menyalakan mesin waktu
Tentu saja melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya adalah masalah yang tak terpecahkan! Kita tidak dapat mempercepat kecepatan cahaya. Tetapi apakah ada beberapa cara untuk membuat diri kita melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya? Jika demikian, beberapa pengamat akanmenyatakan bahwa kita akan melakukan perjalanan waktu mundur
“Ada seorang wanita muda namanya Bright,
Dia memiliki kecepatan lebih cepat dari cahaya.
Dia menetapkan suatu hari,
Dengan cara yang relatif,
Dan kembali ke rumah malam hari sebelumnya“
- Buller Henry Reginald Arthur
2. Pengertian kedua lebih topologi dan disebut “Geoedelian” (oleh John Earman) untuk menghormat ahli logika ternama Kurt, Goedel, yang merupakan teman dari Einstein dan mengerjakan pekerjaan sebagai perintis ruangwaktu yang dapat melakukan perjalanan waktu
Sketsa ruang-waktu
Kita dapat membayangkan ruang dan waktu sebagai pembentuk selembar kertas. Garis vertikal adalah sejarah lengkap perjalanan waktu dari seseorang, pengalaman tahun.. ,1980, 1981, … dsb
Sesuatu yang einstein lakukan pada 1917 membuat kita mengeratkan kertas dalam arah spasial sehingga perjalanan ke “kiri” terlilit untuk bertemu arah “kanan”. Dengan begitu kita selalu berakhir dimana kita memulai
Einstein mengaitkan ruang dan waktu
Teori einstein juga mengijinkan perjalanan waktu ke masa depan dan terhubung dengan masa lalu, sehingga jika kita bertahan dalam waktu yang cukup lama akhirnya kita akan kembali ke masa sekarang.
Sketsa Ruangwaktu
Ini adalah sedikit dari jenis perjalanan waktu yang kita buat dengan mesin. Saran terbaik untuk seseorang yang ingin mlekukan perjalanan waktu dengan cara ini adalah bahwa mereka harus yakin dilahirkan pada alam semesta yang benar! Namun ada keadaan khusus dimana akan melakukan perjalanan waktu. Yaitu, perjalanan waktu mungkin terjadi dekat lubang hitam yang dihasilkan oleh keruntuhan gravitasi. Bisa juga terjadi jika kita memiliki materi yang sangat padat, dan memiliki perputaran yang sangat cepat.
Sebelum membaca episode ini, alangkah baiknya anda membaca episode sebelumnya terkait dengan pertanyaan : Apakah perjalanan waktu itu mungkin?
Apakah perubahan bulan dikarenakan seekor tikus melihatnya? Ya
“Ya” tergantung pada mekanika kuantum, dimana saat penemuannya, Einstein memainkan peran utama. Ini adalah teori terbaik untuk materi dan biasanya diterapkan pada materi yang sangat-sangat kecil, yaitu partikel, misalnya seperti elektron. Mekanika Kuantum memberi tahu kepada kita bahwa materi yang sangat kecil mempunyai sifat sangat berbeda dengan salah satu objek yang sehari-hari yang biasa kita temui.
Kita terbiasa dengan objek biasa baik dalam bentuk zarah / partikel maupun gelombang. Ternyata, bahwa dalam skala kecil, zarah / partikel dapat menjadi zarah maupun gelombang. Mereka memiliki sifat ganda yang cukup rumit ketika anda pertama kali belajar mengenainya, menurut saya sendiri, kebingungan saya benar-benar tak pernah hilang, bahkan jika anda tahu banyak tentangnya.
Ambil contoh, misalnya Elektron. Sangat akrab dengan kita, terutama pada televisi kuno yang masih menggunakan tabung. Elektron yang ditembakkan dari sebuah elemen menyala pada bagian belakang tabung. Mereka dibentuk menjadi berkas sinar dengan membelokkan medan magnet.
Ilustrasi Tv Tabung
Ilustrasi TV Tabung saat partikel menumbuk layar
Saat elektron-elektron tersebut menumbuk layar TV tabung, mereka berperilaku sangat berbeda. Menurut buku teks standar mekanika kuantum, mereka secara tiba-tiba berhenti menjadi gelombang. Mereka runtuh menjadi titik, sehingga mereka sekarang berperilaku seperti partikel. Kita melihat lokalisasi melalui pancaran kilatan cahaya singkat dari sebuah titik pada layar. (Banyak kombinasi kilatan menciptakan citra gambar yang kemudian dapat kita lihat)
Jadi, biasanya sebuah elektron memiliki perilaku seperti gelombang, dan kadang-kadang seperti zarah / partikel. Jadi apa? Bagian anehnya adalah apa yang menentukan apakah elektron berperilaku seperti gelombang atau partikel. Dalam buku teks standar, kita menentukan dengan tindakan pengamatan elektron. Sebuah elektron meninggalkan dirinya berperilaku seperti gelombang. Sesaat kita mengamatinya -sebagai contoh dengan menumbukkannya ke layar tv tabung sehingga kita dapat melihat darimana kilatan cahaya dihasilkan – kemudian ia berperilaku menjadi seperti sebuah partikel
Ini adalah bagian yang aneh. Buku standar mekanika kuantum memberitahu kita bahwa tindakan kita mengamati elektron telah menyebabkannya runtuh menjadi sebuah titik. Ide mengherankan ini sangat menyusahkan Einstein dan dia tidak pernah menerimanya. Apa perbedaan elektron saat kita amati atau tidak?
Apa yang einstein juga lihat adalah bahwa kesulitan tidak dapat dibatasi pada objek yang sangat kecil sekali seperti elektron. Jika partikel / zarah tunggal memiliki keadaan rangkap gelombang-partikel, maka begitu juga sekumpulan partikel. Pengamatan kita terhadap mereka juga akan menyebabkan mereka runtuh. Objek besar seperti mobil, bulan, dan planet dll adalah sekumpulan banyak partikel yang berkumpul pada satu tempat. Mereka juga mempunyai sifat gelombang, terlalu kecil untuk kita perhatikan, tetapi tetap ada. Dan ketika kita kita mengamati mereka, mereka akan runtuh!
Teman kerja-samanya dan biografernya Abraham Pais membertahukan :
“… suatu saat berjalan, Einstein tiba-tiba berhenti, dan bertanya apakah Saya benar-benar percaya bahwa bulan ada ketika kita melihatnya“
Fisikawan terkenal (dan penemu nama “Lubang Hitam”) John Wheeler juga memberitahukan tentang Einstein
“… Tidak seorangpun dapat ingat bagaimana dia mengekspresikan ketidaknyamanannya soal peran pengamat, ‘Ketika seekor tikus mengamati, apakah juga merubah keadaan alam semesta?‘”
Pertanyaan diatas adalah gabungan dari komentar dan jawaban “ya” hanyalah dari buku standar fisika.
Source :zhuldyn.wordpress.com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar