Apakah Ruang-Waktu?

Dalam fisika, ruang waktu adalah model matematika yang mengkombinasikan ruang dan waktu menjadi satu kontinuitas. Ruang-waktu biasanya digambarkan dengan ruang secara tiga dimensi dan waktu memainkan peran sebagai dimensi keempat yang merupakan bagian yang berbeda dari dimensi spasial. Berdasarkan perspektif ruang Euclidean, alam semesta memiliki tiga dimensi ruang ditambah dengan waktu. Dengan mengkombinasikan ruang dan waktu menjadi satu manifol, para ahli fisika telah secara signifikan menyederhanakan sejumlah besar teori dalam fisika dan memahami secara lebih seragam mengenai cara kerja alam semesta dalam lingkup ilmu kosmologi dan mekanika kuantum.

Dalam mekanika klasik non-relativistik, penggunaan ruang Euclidean akan lebih tepat dibandingkan penggunaan ruang-waktu, karena waktu diperlakukan sebagai satu faktor yang unversal dan konstan, independen terhadap pergerakan dan pengamat. Dalam konteks teori relativitas, waktu tidak bisa dipisahkan dari ruang tiga dimensi karena kelajuan suatu objek dan pengamat yang relatif dan dapat dipengaruhi oleh medan gravitas yang mampu memperlambat waktu.

Dalam kosmologi, konsep ruang-waktu mengkombinasikan ruang dan waktu menjadi satu alam semesta yang abstrak. Secara matematis, ruang waktu merupakan manifol yang terdiri dari kejadian yang bisa dijelaskan dengan sistem koordinat. Tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi) dan satu dimensi temporal (yaitu waktu) dibutuhkan. Dimensi merupakan komponen yang independen dari jaring-jaring koordinat untuk menentukan titik pada suatu ruang yang terdefinisi. Seperti contoh dalam sebuah globe terdapat garis lintang dan garis bujur yang merupakan dua koordinat yang independen yang bersama-sama dapat membentuk satu titik yang unik. Dalam ruang dan waktu, jaring-jaring koordinat yang melebar hingga 3+1 dimensi menentukan kejadian (bukan hanya titik di suatu ruang), dan waktu ditambahkan di dimensi lainnya pada jaring-jaring koordinat. Dengan ini koordinat dapat menspesifikasikan “di mana” dan “kapan” kejadian terjadi. Tidak seperti koordinat spasial yang biasa, terdapat batasan bagaimana pengukuran dapat dilakukan secara spasial dan temporal. Batasan ini berkorespondensi secara kasar terhadap permodelan matematika tertentu, misal manifol Lorentzian, yang membedakannya dari ruang Euclidean secara perwujudan simetrinya.

Hingga awal abad ke 20, waktu dipercaya bersifat independen terhadap pergerakan, dan meningkat pada laju yang tetap di semua kerangka acuan. Namun eksperimen menunjukan bahwa waktu melambat pada kecepatan yang lebih tinggi dari suatu kerangka acuan terhadap kerangka acuan yang lain. Perlambatan ini, yang disebut dengan dilatasi waktu, dijelaskan di dalam teori relativitas khusus. Berbagai eksperimen telah menunjukan kejadian dilatasi waktu seperti pada peluruhan partikel muon dari radiasi kosmik dan perlambatan jam atom di atas pesawat ulang alik relatif terhadap jam inersia yang tersinkronisasi yang berada di bumi. Sehingga durasi waktu dapat bervariasi bergantung pada kejadian dan kerangka acuan.

Ketika dimensi dipahami sebagai sebuah kompnen dari sistem jaring dan bukan merupakan sifat fisik dari waktu, akan lebih mudah dipahami bagaimana memandang dimensi lain sebagai hasil dari transformasi koordinat.

Beberapa mengusulkan teori ruang-waktu memasukkan dimensi tambahan, termasuk dimensi ruang temporal yang beberapa dimensi yang tidak temporal maupun spasial (superspace). Berapa jumlah dimensi yang dibutuhkan untuk menjelaskan alam semesta merupakan sebuah pertanyaan yang masih didiskusikan. Teori yang muncul adalah teori dawai yang memprediksikan antara 10 hingga 26 dimensi, teori M yang memprediksikan 11 dimensi (10 spasial dan 1 temporal). Namun keberadaan lebih dari empat

dimensi akan terasa perbedaannya pada tingkat subatomik.

Referensi

1. ^ Kopeikin, Sergei; Efroimsky, Michael; Kaplan, George (2011). Relativistic Celestial Mechanics of the Solar System. John Wiley & Sons. hlm. 157. ISBN 3527634576., Extract of page 157

Tuhan seberapa dekatkah Dia?

Mengenai seberapa dekat Tuhan dengan manusia, beberapa orang naif berani bertanya, Dimanakah Tuhan berada?

Dan apabila hamba-hamba-Ku bertanya kepadamu tentang Aku, maka (jawablah), bahwasanya Aku adalah dekat. Aku mengabulkan permohonan orang yang berdo’a apabila ia memohon kepada-Ku, maka hendaklah mereka itu memenuhi (segala perintah-Ku) dan hendaklah mereka beriman kepada-Ku, agar mereka selalu berada dalam kebenaran. (QS. Al-Baqarah, Ayat: 186)

Untuk lebih memahami permasalahan ini kita akan telaah lebih dulu beberapa pendapat yang pernah dan masih dipahami beberapa orang mengenai  eksistensi Tuhan terhadap Jagat Raya dan Manusia.

Tuhan meliputi Alam Semesta?
Mengenai keberadaan Tuhan, ada yang berpendapat bahwa Tuhan itu meliputi Alam Semesta, bahkan menurut pendapat ini Dzat Tuhan meliputi sekaligus melebur dengan Alam Semesta, dengan konsep seperti ini maka mereka menganggap bahwa Tuhan berada dimana-mana di setiap titik dalam Ruang-Waktu.

Kepunyaan Allah-lah apa-apa yang di langit (jamak) dan apa-apa yang di bumi, dan adalah Allah Maha Meliputi segala sesuatu. (QS. An Nisaa, Ayat: 126)

Dan (ingatlah), ketika Kami wahyukan kepadamu: “Sesungguhnya Tuhanmu meliputi segala manusia”.
(QS. Al-Israa’, Ayat : 60)

Salah satu sebab lahirnya pemahaman seperti ini adalah karena tidak memahami kitab suci secara menyeluruh, karena sebenarnya ayat ini tidak mengatakan mengenai keberadaan Tuhan terhadap Alam Semesta, tapi mengenai kekuasaan dan ilmu Tuhan yang meliputi Alam Semesta.

“.. agar kamu mengetahui bahwasanya Allah Maha Kuasa atas segala sesuatu, dan sesungguhnya Allah ilmu-Nya benar-benar meliputi segala sesuatu.” (QS. Ath-Thalaaq, Ayat : 12)

Karena seperti pernah disinggung pada posting sebelumnya, bahwa Tuhan haruslah ‘diluar’ Ruang-Waktu. Diluar Ruang-Waktu berarti Tuhan tidak bertempat dimanapun di sudut Jagat Raya ini. Eksistensi Tuhan tidak membutuhkan Ruang-Waktu yang terbatas dan fana ini.

Dimana-mana Tuhan ada, namun Tuhan tidak berada dimana-mana.

Tuhan di atas langit?
Sejak dulu orang berfikir bahwa langit adalah diatas, orang beranggapan langit semacam lapisan yang membatasi dunia kita dengan dunia atas, namun dengan ilmu astronomi telah diketahui kemanapun kita melesat keatas kemanapun arahnya ternyata kita tidak akan dapat menemukan tepi jagat raya, yang ada adalah ruang dengan tebaran triliunan bintang, sekian milyard galaxy, dan bebarapa objek antariksa lain, bahkan sekarang kita telah menyadari bahwa Ruang-Waktu tempat Jagat Raya ini eksis adalah tidak bertepi walau terbatas, jadi apakah langit itu?

Pada posting sebelumnya telah dibahas mengenai M-Theory, pada teori tersebut ilmuwan memperkirakan jika ada dimensi-dimensi lain yang lebih besar, melingkupi Alam Semesta kita yang empat dimensi ini. Awalnya mereka memperkirakan ada 10 dimensi, namun diperlukan satu lagi dimensi nol (tak berdimensi), sehingga total ada 11 dimensi. Diluar dimensi Nol, sebenarnya hanya ada 10 dimensi, Jika setiap Alam mempunyai Langit berarti akan ada 7 langit, karena 4 dimensi pertama adalah Ruang-Waktu, Jagat Raya kita.

“Dia-lah Allah, yang menjadikan segala yang ada di bumi untuk kamu dan Dia berkehendak (menciptakan) langit, lalu dijadikan-Nya tujuh langit. Dan Dia Maha Mengetahui segala sesuatu.” (QS. Al-Baqarah, Ayat : 29)

Dengan fenomena adanya beberapa Alam dengan dimensi yang berbeda-beda ini maka jawaban yang paling rasional mengenai Langit adalah batas suatu Alam dengan Alam lain yang berdimensi lebih tinggi.

Untuk memberikan gambaran mengenai langit, analogikan bahwa gambar di TV adalah Alam berdimensi dua, dan ruangan didepan TV adalah Alam yang berdimensi tiga maka yang disebut langit oleh Alam TV adalah batas antara Alam dua dimensi pada TV tersebut dengan Alam berdimensi tiga di depan TV, maka yang menjadi batas dua Alam tersebut adalah kaca TV itu sendiri! Dengan kata lain Langit pertama bagi penghuni TV tersebut adalah semua titik yang ada pada luasan kaca TV tersebut. Dengan analogi seperti itu maka dapat juga disimpulkan bahwa yang disebut Langit pertama pada Jagat Raya kita adalah Ruang-Waktu itu sendiri. Dengan kata lain Ruang-Waktu ini adalah Langit pertama, yaitu Langit yang dekat, langit yang dihiasi bintang-bintang.

“Sesungguhnya Kami telah menghiasi langit yang dekat dengan bintang-bintang, .. “ (QS. Al-Mulk, Ayat : 5)

Diatas langit kita, atau Alam diluar Ruang-Waktu maka tidak ada lagi yang disebut tempat atau posisi. Bagi penghuni Alam tersebut semua tempat dapat dijangkau dengan sekaligus, demikian juga dengan dimensi Waktu, semua Waktu baik dahulu, sekarang dan yang akan Datang telah ada secara bersamaan.

Diluar Ruang-Waktu adalah Alam yang sama sekali berbeda dengan Alam kita, Alam dengan hukum-hukum alam yang berbeda, bisa saja mempunyai penghuni-penghuni yang juga berbeda samasekali dengan kita. Alam dan Penghuni Alam ini tentu bukan bersifat materi seperti kita, karena materi dan energi hanya bisa eksis dalam Ruang-Waktu. Kita tidak akan pernah bisa berfikir mengenai Alam tersebut, karena cara berfikir kita berdasarkan Ruang-Waktu, yaitu semua hal yang bisa diukur posisinya dalam Ruang dan dapat ditentuan kapan terjadinya dengan Waktu, sehingga Langit ke dua sampai Langit ke ujuh adalah misteri, yang melampaui pikiran, imajinasi bahkan mimpi kita..

“Allah-lah Yang meninggikan langit (plural) tanpa tiang (sebagaimana) yang kamu lihat, kemudian Dia istiwa’ di atas ‘Arasy, dan ..” (QS. Ar Ra’du, Ayat:2 )

Tuhan yang tidak berjarak
Mengenai Tuhan dan Manusia, ada pendapat yang cukup kontroversial, pendapat ini mempunyai pemahaman bahwa tidak ada eksistensi yang nyata selain dari eksistensi Tuhan, manusia sekedar bayangan dari Tuhan, bahkan mereka berani merasa bahwa Tuhan bisa menyatu dengan Manusia (Manunggaling Kawulo Gusti) pada tingkat spiritual tertentu.

Selain karena tingkat sufisme yang sangat tinggi, mengenai paham ini ada juga yang mencari pembenaran dengan menggunakan kitab suci.

“Dan sesungguhnya Kami telah menciptakan manusia dan mengetahui apa yang dibisikkan oleh hatinya, dan Kami lebih dekat kepadanya dari pada urat lehernya..” (Al-Qaaf :16)

Kita tahu bahwa Urat Leher dengan diri kita itu menempel, bahkan tak berjarak, nah pada sesuatu yang tak berjarak inipun Allah berfirman lebih dekat lagi. Bagaimana menafsirkan ayat ini?

Penafsiran ayat-ayat pada kitab suci yang tidak berhati-hati bisa membawa pada kesalahan yang fatal. Kalau kita telaah lagi tentang Tuhan yang mutlak dan tak terbatas, Tuhan yang di luar Ruang-Waktu, jelas sekali bahwa Jarak, Jauh dan dekat hanyalah ukuran pada Ruang, karena Tuhan diluar Ruang-Waktu maka adalah seharusnya jikalau Tuhan tidak berjarak dengan kita, bahkan lebih dekat dibanding urat leher kita sendiri!

Pertanyaan mengenai dimana keberadaan Tuhan, sebenarnya apapun jawabnya telah mengecilkan kebesaran Tuhan itu sendiri, karena dengan pertanyaan itu kita telah terjebak dengan menganggap bahwa dzat Tuhan itu seperti materi yang eksistensi-nya membutuhkan Ruang-Waktu, sehingga kita bisa mengukurnya lalu mengetahui posisi nya di Jagad Raya ini. Subhanallah! Maha Suci engkau ya Allah dari semua pikiran manusia yang terbatas ini.

“Maha suci Allah dari apa-apa yang mereka sifatkan” (Al-Mu’minun, Ayat: 91)

Wallahu’alam bishowab

12-February-2003
Ardian Abu Hanifah

Benarkah Nasib kita telah ditentukan?

Ada pertanyaan menarik yang sering ditanyakan orang: Benarkah segala sesuatu di Alam Semesta ini, termasuk nasib Manusia telah ditentukan?

Pertanyaan tersebut menjadi menarik karena apapun jawabannya bisa membawa konsekuensi logis yang cukup signifikan untuk mempengaruhi fikiran, pemahaman bahkan perilaku manusia.

“.. dan tiada sehelai daun pun yang gugur melainkan Dia mengetahuinya (pula), dan tidak jatuh sebutir biji-pun dalam kegelapan bumi, dan tidak sesuatu yang basah atau yang kering, melainkan tertulis dalam kitab yang nyata (Lauhul Mahfudz)”
(QS. Al An’aam, Ayat: 59)

Ada suatu kaum yang berpendapat bahwa Manusia tidak memiliki kehendak bebas. Segala yang diperbuatnya telah ditentukan sebelumnya atas kuasa takdir. Artinya setiap perbuatan yang dikerjakan manusia tidak berdasarkan kehendak manusia, tapi diciptakan oleh Tuhan dan atas kehendak-Nya, di sini manusia tidak mempunyai kebebasan dalam berbuat, karena tidak memiliki kemampuan.

Pendapat ini tidak bisa disalahkan begitu saja, karena mempunyai argumen dan ada dasarnya, namun di hati kecil kita akan berkata bahwa jika benar demikian berarti Tuhan tidak fair jika nanti meminta pertanggung-jawaban atas apa yang telah kita perbuat, padahal Tuhan harusnya Maha Bijaksana dan Maha Adil..

Ada juga kaum lain yang berpendapat sebaliknya bahwa manusia berkuasa atas perbuatan-perbutannya. Dengan demikian bahwa segala tingkah laku manusia dilakukan atas kehendaknya sendiri. Manusia mempunyai kewenangan untuk melakukan segala perbuatan atas kehendaknya sendiri, baik berbuat baik maupun berbuat jahat. Pendapat ini menempatkan manusia berkuasa melakukan perbuatan apapun sesuai kehendaknya sendiri tanpa tergantung dari kehendak Tuhan, padahal kehendak bebas manusia adalah terbatas. Apapun yang kita kehendaki tidak semuanya akan terjadi karena banyak tergantung pada hal-hal lain diluar kuasanya.

Pandangan Sains terhadap Takdir
Takdir meliputi  semua ketetapan Allah tentang Jagat Raya, mulai dari tetapan-tetapan fundamental Alam seperti laju cahaya, Konstanta Plank, muatan elektron, massa proton, dsb. Tidak terkecuali termasuk desain DNA semua mahkluk hidup, termasuk manusia.

“Dia Allah yang menciptakan segala sesuatu, lalu Dia menetapkan atasnya qadar (ketetapan) dengan sempurna”
(QS. Al-Furqan, Ayat:2)

Takdir juga meliputi Hukum-hukum fundamental mengenai gaya dasar di Alam Semesta seperti gaya Gravitasi, gaya Elektromagneik, gaya Nuklir kuat serta gaya Nuklir lemah. Hukum-hukum Alam, dari yang kelihatannya sederhana seperti air yang harus membeku pada suhu 0° C dan mendidih lalu menguap pada suhu 100° C, sampai proses pembakaran gas Hidrogen dan gas Helium menjadi energi panas sampai ribuan derajad celsius pada inti bintang. Begitu juga semua perilaku alam baik Micro Cosmos seperti Susunan Materi, Atom, Elektron, Proton, partikel elementer Quark maupun alam Macro Cosmos seperti Bulan yang mengitari Bumi, Bumi dan semua planet yang mengitari Matahari, Matahari yang mengitari inti Galaksi Bima Sakti, dan Galaksi-galaksi yang berputar mengelilingi Black-hole ..

“Dan suatu tanda (kekuasaan Allah yang besar) bagi mereka adalah malam; Kami tanggalkan siang dari malam itu, maka dengan serta merta mereka berada dalam kegelapan.dan matahari berjalan di orbitnya. Demikian itulah taqdir yang ditentukan oleh Allah yang Maha Perkasa lagi Maha Mengetahui”
(QS. Yasin, Ayat: 37-38)

Seperti tertulis di kitab suci, bahwa segala kejadian di Jagat Raya ini telah tertulis dikitab induk yang nyata, bahkan awal kejadian dan akhir Alam Semesta ini juga tertulis di kitab induk tersebut. Dari sinilah perlu dipahami, karena kejadian Alam Semesta ini dimulai pada dentuman besar Big-Bang, bersama terbentuknya Ruang-Waktu. Ini membawa konsekuensi logis bahwa kitab induk tersebut harusnya eksis ‘diluar’ Ruang-Waktu.

Seperti pernah dijelaskan pada posting sebelumnya bahwa Jagat Raya kita ini menempati Ruang-Waktu, dan Ruang-Waktu adalah langit pertama. Diluar Ruang-Waktu masih ada beberapa langit lagi, kitab suci menyebutkan ada tujuh langit, di langit yang ketujuh inilah Tuhan eksis, langit dimana tidak ada batasan apapun, karena Tuhan bersifat mutlak tak terbatas.

“Tidakkah kamu perhatikan bagaimana Allah telah menciptakan tujuh langit bertingkat-tingkat?”
(QS. Nuh, Ayat: 15)

Walaupun eksistensi kitab Induk tersebut ‘diluar’ Ruang-Waktu namun eksistensinya tentu masih dibawah langit eksistensi Tuhan, karena kitab induk adalah ciptaan Tuhan.

Kehendak Bebas Manusia
Kitab induk eksis diluar Ruang-Waktu, diluar Waktu berarti tidak ada konsep Sebelum, Sesudah, Dulu, Sekarang dan Akan Datang, semua tidak ada bedanya.

Oleh karena itu semua kejadian di Jagat Raya ini termasuk Takdir Manusia baik yang telah lalu, yang sedang terjadi maupun yang akan terjadi semuanya telah diketahui Tuhan dan ‘telah’ tertulis di kitab Induk yang nyata, namun kita perlu sadari bahwa kitab tersebut diluar Waktu maka pada hakikatnya kata ‘telah’ tersebut menjadi tidak ada artinya lagi.

Kalaupun dipaksakan untuk me-Waktu-kan maka pengertiannya akan menjadi seperti berikut:

Takdir sebenarnya sudah, sedang, dan sekaligus akan tertulis di kitab induk yang nyata..

Ketika di Syam terjadi wabah, Umar ibn Al-Khaththab yang ketika itu bermaksud berkunjung ke sana membatalkan rencana beliau, dan ketika itu ada seorang bertanya: “Apakah Anda menghindar dari takdir Tuhan?” Umar r.a. menjawab, “Saya menghindari takdir dan memilih takdir Nya yang lain.”

Jadi pada hakekatnya manusia punya kebebasan untuk memilih kemana Takdir-nya akan mengalir. Tuhan memberikan akal, memberikan User Guide kehidupan berupa kitab suci, menurunkan nabi nabi untuk membimbing manusia menunjukkan mana jalan yang sesat dan mana jalan yang benar, pada akhirnya pilihan itulah yang diminta pertanggungjawabannya di hadapan Tuhan nanti.

Jika Tuhan mempunyai kehendak bebas yang tak terbatas, maka kehendak bebas manusia adalah terbatas, karena untuk mewujudkan kehendaknya masih tergantung pada banyak faktor diluar kuasa manusia. Jadi benarlah kata ungkapan yang sering kita dengar : Manusia hanya bisa berusaha, Tuhanlah yang menentukan ..

Wallahu’alam bishowab

29-Nopember-2006
Ardian Abu Hanifah

Reference:

• Nasution, Harun, Teologi Islam: Aliran-aliran Sejarah Analisa Perbandingan, (Jakarta: UI-Press, 1986).
• http://www.mutiaraislam.web.id/2013/01/iman-kepada-qadha-dan-qadar.html

Kehancuran Jagat-Raya

Bagaimana Jagat Raya kita berakhir menurut Sains Modern? Saat ini ilmuwan telah menemukan bahwa keruntuhan Jagat Raya lebih cepat daripada perhitungan sebelumnya, keruntuhan (collapse) bisa terjadi besok, atau mungkin dalam satu miliar tahun kedepan. Fisikawan telah lama meramalkan bahwa Jagat Raya suatu hari nanti akan runtuh, dan bahwa segala sesuatu di dalamnya akan dikompresi ke bola kecil yang super padat. Perhitungan baru dari fisikawan di University of Southern Denmark sekarang telah mengkonfirmasi prediksi ini  dan mereka juga menyimpulkan bahwa risiko runtuh bahkan lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya.

“Many theories and calculations predict such a phase transition– but there have been some uncertainties in the previous calculations. Now we have performed more precise calculations, and we see two things: Yes, the universe will probably collapse, and: A collapse is even more likely than the old calculations predicted”, says Jens Frederik Colding Krog, PhD student at the Center for Cosmology and Particle Physics Phenomenology (CP³ – Origins) at University of Southern Denmark and co-author of an article on the subject in Journal of High Energy Physics.

Dalam studi mereka mengenai Jagat Raya, ilmuwan dari University of Southern Denmark menjelaskan kejadian yang dikenal sebagai “phase transition” atau fase transisi. phase transition terjadi ketika nilai partikel Higgs Boson berubah yang berakibat massa setiap partikel di Jagat Raya menjadi jutaan sampai miliaran kali lebih besar. Akibatnya akan terjadi peningkatan masa dari elemen-elemen di Jagat Raya dan akan mendorong segala sesuatu mendekat ke satu titik, yang disebut Singularity. Setelah itu segala sesuatu maka akan hilang.

Partikel Higgs Boson ditemukan pada 4 Juli 2012 di Jenewa – Swiss, Partikel ini merupakan partikel yang memberikan massa kepada materi. Sementara dalam pembentukan Jagat Raya (proses kosmologi), gaya gravitasi merupakan gaya yang berperan paling penting dalam skala kosmik. Namun gravitasi terjadi karena partikel memiliki massa. 

 Jika misalnya massa tidak ada, maka atom takkan terbentuk. Selanjutnya, unit yang lebih besar seperti molekul, planet, galaksi. bintang dan Jagat Raya juga takkan terbentuk.

Proses lenyapnya Jagat Raya dan Ruang-Waktu
Situasi hari kiamat yang telah dikembangkan oleh para ilmuwan Denmark disebut sebagai “The Big Slurp“. Dasar untuk pengembangan Big Slurp adalah Higgs Boson , yang merupakan partikel yang diperkirakan berperan dalam memberikan massa untuk elemen dasar.

Big Slurp akan terjadi bila ada pergeseran drastis dalam tatanan Jagat Raya karena adanya phase transition, sehingga terjadi peningkatan massa pada setiap partikel di Jagat Raya menjadi jutaan sampai miliaran kali, demikian juga bumi, planet-planet, matahari, bintang-bintang, galaxy-galaxy semua akan mengalami pembengkaan massa yang luar biasa besar, sehingga mendorong semuanya saling mendekat, Jagat yang sangat luas ini menyusut menjadi kecil, sangat kecil namun dengan massa yang sangat besar.

Proses ini secara teoritis adalah kebalikan sebagaimana proses Inflation pada saat Big-Bang yaitu proses ledakan dahsyat saat awal penciptaan dari kelahiran Jagat Raya. Pada akhirnya Jagat Raya akan menjadi satu titik yang sangat-sangat padat yang disebut Singularity. Setelah itu segala sesuatu akan hilang, bahkan pada akhirnya Ruang-Waktu pun lenyap.

Pada hari Kami gulung langit (singular) laksana menggulung lembaran kertas; sebagaimana Kami telah mulai awal penciptaan, begitulah Kami akan mengembalikannya; itulah janji yang akan kami tepati; sesungguhnya Kamilah  yang  akan melaksanakannya (QS. al-Anbiya’: 104).

Wallahu’alam bishowab

2–Pebruari-2014,

 Ardian Abu Hanifah

Reference:

• http://phys.org/news/2013-12-collapse-universe-closer.html
• http://sains.kompas.com/read/2012/07/06/16480267/Mengenal.Higgs.Boson.si.Partikel.Tuhan.

Kelahiran Ruang-Waktu dan Jagat-Raya

Pada tahun 1915 Albert Einstein telah mem-perhitungkan bahwa Jagat Raya kita tidak Statis, tapi mengembang. Sayang sekali kenyataan bahwa Jagat Raya mengembang tersebut sulit diterima oleh para Kosmolog pada saat itu.

Edwin Huble di Observatorium California Mount Wilson pada tahun 1929 melihat dengan yakin bahwa galaksi-galaksi di luar Bimasakti menjauh dari kita dengan kelajuan yang sebanding dengan jarak dari bumi, artinya semakin jauh suatu galaksi semakin cepat dia menjauh. Sebuah galaksi berjarak sekitar 10 milyar tahun cahaya akan menjauh dengan laju 200.000 km/detik atau 0,6 kali laju cahaya dan yang paling sukar difahami adalah kenyataan bahwa hal ini terjadi pada semua arah! Laju setinggi itu untuk benda semasif galaksi amat sukar untuk dijelaskan melalui model-model Jagat Raya yang ada saat itu. Huble meramalkan bahwa Jagat Raya kita mengembang.

Persoalan ini menjadi jelas ketika seorang kosmolog Belgia LemaitrL (1931) mengajukan model kosmos yang mengembang. Menurut LemaitrL gerak galaksi adalah bukti bahwa Jagat Raya mengembang. Akhirnya seorang fisikawan Rusia Alexander-Friedmenn memutuskan bahwa Jagat Raya kita memang mengembang. Model Jagat Raya yang mengembang ini disebut Friedmenn dengan istilah expanding universe. Untuk lebih memahaminya, Jagat Raya dapat dianggap sebagai permukaan balon yang membesar. Karena bagian-bagian di permukaan balon ini saling memisah sebagai akibat dari pemompaan atau penggelembungan, hal ini berlaku juga untuk obyek-obyek di ruang angkasa yang saling memisah sebagai akibat dari terus bertambah luasnya alam semesta.

“Dan langit (singular) itu kami bangun dengan kekuasaan kami, dan sesungguhnya Kamilah yang meluaskannya”. (QS:Adz Dzariyaat 47)

Pada tahun 1940-an George Gamow melahirkan konsep Ledakan Dahsyat Panas (The Hot Big-Bang Model). Konsep ini merupakan kelanjutan dari konsep LemaitrL. Gamow menyatakan bahwa masa dini kosmos ditandai dengan suhu dan rapatan yang amat tinggi, namun kemudian suhu dan rapatan itu menurun seiring dengan gerak muaian alam semesta.

Gamow berkesimpulan bahwa sekitar 15 milyar tahun yang lalu galaksi-galaksi di seluruh Jagad-Raya yang diperkirakan ada 100 milyar dan masing-masing rata-rata berisi 100 milyar bintang itu pada awalnya adalah sesuatu yang padu yang kemudian meledak dengan sangat dahsyat. Teori Big-Bang menunjukkan bahwa pada awalnya, semua obyek di Jagat Raya merupakan satu bagian yang padu dan kemudian mengembang dan terpisah-pisah.

“Dan tidakkah orang yang kafir itu mengetahui bahwa sesunguhnya langit (plural) dan bumi itu dulunya sesuatu yang padu, kemudian kami pisahkan keduanya ..” (QS: Al-Anbiya’ 30)

Jagat Raya yang bertambah luas itu bisa menunjukkan bahwa dulunya Jagat Raya berasal dari suatu titik. Perhitungan menunjukkan bahwa titik tunggal itu mengandung materi yang mempunyai volume nol dan kerapatan yang tak terhingga. Ledakan yang luar biasa dahsyatnya ini menandai awal dimulainya Jagat Raya. Meluasnya Jagat Raya itu merupakan salah satu bukti terpenting bahwa Jagat Raya diciptakan dari ketidakadaan.

Tatkala alam mendingin, karena ekspansinya, sehingga suhunya merendah melewati 1.000 trilyun-trilyun derajat, pada umur 10^-35 detik, terjadilah gejala “lewat dingin”. Pada saat pengembunan tersentak, keluarlah energi yang memanaskan kosmos kembali menjadi 1.000 trilyun-trilyun derajat, dan seluruh kosmos terdorong membesar dengan kecepatan luar biasa selama waktu 10^-32 detik. Ekspansi yang luar biasa cepatnya ini menimbulkan kesan seolah-olah alam kita digelembungkan dengan tiupan dahsyat sehingga ia dikenal sebagai gejala inflation.

Karena materialisasi dari energi yang tersedia, yang berakibat terhentinya inflasi, tidak terjadi secara serentak, maka di lokasi-lokasi tertentu terdapat konsentrasi materi yang merupakan benih galaksi-galaksi yang tersebar di seluruh kosmos. Jenis materi apa yang muncul pertama-tama di alam ini tidak seorang pun tahu; namun tatkala umur alam mendekati seper-seratus sekon, isinya terdiri atas radiasi dan partikel-partikel sub-nuklir.

Pada saat itu suhu kosmos adalah sekitar 100 milyar derajat dan campuran partikel dan radiasi yang sangat rapat tetapi bersuhu sangat tinggi itu lebih menyerupai zat-alir (Fluida) daripada zat padat sehingga para ilmuwan memberikan nama Cosmos Soup. Antara umur satu detik dan tiga menit terjadi proses yang dinamakan nukleosintesis; dalam periode ini atom-atom ringan terbentuk sebagai hasil reaksi fusi-nuklir.

 “Kemudian Dia menuju pada penciptaan Langit (singular), dan Langit saat itu berupa Uap, ..”. (QS. Fushshilat: 11). 

Sekitar 380.000 tahun setelah Big-Bang, proton dan elektron bergabung membentuk atom Hidrogen Netral. Jumlah elektron bebas berkurang. Karena partikel penyebarnya (elektron) berkurang, maka penyebaran cahaya atau radiasi juga berkurang. Jadi, Jagat Raya sekitar 380.000 tahun setelah Big-Bang menjadi transparan. Permukaan bola pada jarak 380.000 tahun setelah Big-Bang disebut “permukaan penyebaran terakhir” atau surface of last scattering.

Kalau kita melihat ke surface of last scattering (berarti ke masa 380.000 tahun setelah big bang), di balik surface of last scattering tidak dapat kita lihat karena Jagat Raya waktu itu tidak transparan. Jagat Raya mulai dari surface of last scattering hingga kita transparan. Dari surface of last scattering itu kita melihat radiasi yang berasal dari Big-Bang yang dikenal sebagai latar belakang gelombang mikrokosmik atau Cosmic Microwave Background disingkat CMB.

Pada tahun 1948, ahli astrofisika kelahiran Rusia, George Gamow, mengemukakan bila kita melihat cukup jauh ke alam semesta, maka kita akan melihat radiasi latar belakang sisa dari Big-Bang. Gamow menghitung bahwa setelah menempuh jarak yang sangat jauh, radiasi itu akan teramati dari Bumi sebagai radiasi gelombang mikro.

Pada tahun 1965, Arno Penzias dan Robert Wilson sedang mencoba antena telekomunikasi milik Bell Telephone Laboratory di Holmdel, New Jersey. Mereka dipusingkan oleh adanya desis latar belakang yang mengganggu. Mereka mengecek antena mereka, membersihkan dari tahi burung, tetapi desis itu tetap ada. Mereka belum menyadari desis yang mereka dengar itu berasal dari tepi Jagat Raya. Penzias dan Wilson menelepon astronom radio Robert Dicke di Universitas Princeton untuk minta pendapat bagaimana mengatasi masalah itu. Dicke segera menyadari apa yang didapat kedua orang itu. Telaah oleh Dicke dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa radiasi itu tidak lain adalah radiasi sisa masa muda kosmos seperti yang diharapkan Gamow. Segera setelah itu dua makalah dipublikasikan di Astrophysical Journal. Satu oleh Penzias dan Wilson yang menguraikan penemuannya, satu oleh Dicke dan timnya yang memberikan interpretasi. Penzias dan Wilson memperoleh Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1978.

Penemuan CMB itu dikukuhkan oleh satelit Cosmic Background Explorer (COBE) milik Badan Antariksa Amerika Serikat (NASA). Pengukuran oleh satelit Cobe itu menunjukkan temperatur CMB yang hanya 2,725 derajat Kelvin. Satelit COBE memetakan radiasi itu di segala arah dan ternyata semuanya uniform sampai ketelitian satu dibanding 10.000. Kalau kita mempunyai mata yang peka pada CMB, maka langit seperti dilabur putih, sama di semua arah, mulus sempurna tidak ada noda-nodanya. Ini sesuai dengan prinsip dasar kosmologi bahwa Jagat Raya ini isotropik dan homogen; seragam di semua arah. Yang kita lihat adalah surface of last scattering.

Sedemikian seragamnya CMB hingga hanya alat yang sangat sensitif dapat melihat adanya fluktuasi atau ketidakseragaman pada CMB. Untuk itu, NASA telah meluncurkan satelit antariksanya, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), yang lebih cermat daripada COBE untuk mempelajari fluktuasi itu. Dengan mempelajari fluktuasi itu, diharapkan kita dapat mengetahui asal mula galaksi-galaksi dan struktur skala besar Jagat Raya dan mengukur parameter-parameter penting dari Big-Bang. Radiasi yang menyebar secara serbasama dan isotropik itu sejauh ini menjadi landasan untuk ketepatan model Ledakan Dahsyat memaparkan masa muda alam semesta. Maka kosmologi masa kini pun bertumpu pada model Ledakan Dahsyat sebagai paradigma utamanya.

Nobel Fisika 2006 semakin me-ngukuhkan teori Big-Bang. Dua ilmuwan antariksa AS John C Mather dan George F Smoot meraih penghargaan Nobel Fisika 2006 dengan penemuannya Teori Gelombang Kejut Energi Pasca terjadinya Big-Bang. sejumlah petunjuk menyangkut bagaimana dan kapan galaksi pertama terbentuk juga sedikit banyak berhasil diungkap.

Penelitian mereka mengarah pada radiasi CMB. Ini merupakan gelombang kejut energi yang dikeluarkan dari ledakan dan masih memancarkan radiasi melintasi angkasa yang terus berkembang sementara batas-batas semesta meluas. Radiasi itu memiliki suhu 2,725o K. Dalam kondisi itu, secara perlahan terbentuklah spektrum elektromagnetik, bernama blackbody yakni pola petunjuk energi dari sebuah benda yang mendingin.

Radiasi CMB terjadi bersamaan ketika temperatur di jagad raya semakin rendah yang menciptakan hidrogen atom pada saat 380.000 tahun setelah Big-Bang terjadi. Proses tersebut pada akhirnya memisahkan materi dan senyawa. Dari susunan materi tersebut maka terbentuklah Bintang serta Galaksi. Menurut Prof. Michael Rowan-Robinson, Ketua Royal Astronomical Society Inggris, bahwa temuan itu berhasil mendemonstrasikan secara tepat spektrum blackbody dari CMB dan fluktuasi radiasi kosmik dalam permulaan Jagat Raya.

Wallahu’alam bishowab

15-February-2003

Ardian Abu Hanifah

Refferences:

• Achmad Baiquni, Konsep-Konsep Kosmologis
• Karlina Leksono, Dr., M.Sc., Kosmologi: Mengenali Alam Semesta
• Andrei Linde, The Self-Reproducing Inflationary Universe, Scientific American, vol. 271, 1994.
• George Politzer, Principes Fondamentaux de Philosophie, Editions Sociales, Paris 1954
• S. Jaki, Cosmos and Creator, Regnery Gateway, Chicago, 1980.