Memahami Waktu dalam Fisika dengan Bahasa Matematika

Mungkin kita pernah bertanya, apakah itu ” Waktu”? Bisakah mesin waktu dibuat? Pada umumnya dalam sains waktu itu adalah apa yang dibaca oleh jam. Fisika merupakan satu-satunya ilmu yang mempelajari waktu secara jelas. Hal ini karena fisika adalah ilmu bagaimana menemukan cara untuk menentukan pola-pola keteraturan alam dan membingkainya menjadi bagan berpikir yang runtut, yakni berupa kaitan logis antara konsep-konsep tertentu. Para fisikawan sepakat kalau waktu adalah salah satu sifat paling di alam semesta yang sulit dipahami. Untuk memahami tentang waktu dalam fisika maka bisa digunakan bahasa matematika.

Waktu dalam Fisika

Waktu dalam fisika ditentukan oleh pengukurannya. Dalam pengukurannya ini membutuhkan ketelitian yang sangat akurat, dimana mengarah kepada persyaratan bahwa waktu dianggap kontinum linear yang tak dapat dibagi lagi dan tidak dikuantisasi. Namun, dengan alat canggih maka waktu sekarang diukur dengan akurat menggunakan standar waktu atom modern seperti TAI dan UTC. Dalam fisika klasik/non-relativistik, waktu merupakan besaran skalar dan konsep umum yang digunakan adalah waktu absolut. Sedangkan dalam relativitas, waktu dipahami sebagai sesuatu yang relatif. Beda hal dengan Mekanika Kuantum menyatakan bahwa sebenarnya waktu mungkin bukan konsep sentral dalam teori kuantum sepeti dalam fisika klasik dan sebenarnya tidak ada yang namanya waktu kuantum.

Hubungan Fisika dan Matematika

Matematika merupakan media bagi fisika untuk memahami konsep-konsep tentang pola-pola keteraturan alam yang dimodelkan dengan pola-pola matematis. Berikut adalah beberapa pandangan tentang kaitan antara fisika dan matematika. Pertama, matematika hanya sebagai peranti penting yang memudahkan fisika dan sebagai bahasa untuk mengungkapkan hukum-hukum fisika. Kedua, matematika sebagai tujuan. Ketiga, fisika adalah upaya menemukan matematika alam, yakni matematika yang mengatur keseluruhan alam semesta. Maka dari itu matematika dapat digunakan untuk memahami waktu sebagai salah satu sifat yang ada di alam semesta.

Bahasa matematika dapat digunakan untuk memahami maka waktu dalam Fisika seperti yang dikatakan sebelumnya. Pada tahun 1922 ahli fisika Albert Einstein bertemu Henri Bergson seorang filsuf. Mereka berdebat tentang waktu. Bergson tidak pernah setuju dengan pernyataan Einstein bahwa tidak ada yang namanya waktu. Sekitar dalam waktu yang sama para matematikawan memperdebatkan bagaimana menggambarkan kontinum. Matematikawan David Hilbert sedang mempromosikan matematika formal, di mana setiap bilangan real dengan deret tak terbatas digit adalah objek yang selesai. Di sisi lain Belanda ahli matematika, Luitzen Egbertus Brouwer, membela pandangan bahwa titik-titik pada garis harus diwakili sebagai proses tanpa akhir yang berkembang dalam waktu, sebuah pandangan dikenal sebagai matematika intuitionistik. Kedua perdebatan ini berpengaruh dalam fisika. Matematika adalah bahasa fisika dan Platonis matematika membuatnya sulit untuk berbicara tentang waktu.

Untuk menggambarkan ketegangan yang dihadapi fisika, mekanika klasik bisa pertimbangkan. Karena sensitivitasnya tinggi pada kondisi awal, masa depan sistem klasik tergantung di bawah serangkaian digit kondisi awal. Hal ini menggambarkan tidak adanya “waktu kreatif”, tidak ada yang benar-benar terjadi, semuanya ditentukan oleh kondisi awal dan persamaan evolusi deterministik. Dalam hal ini matematika intuitionistic dapat dipakai.

Sekarang ini sumber keacakan memberi nilai angka-angka dari bilangan real yang khas, seperti yang diilustrasikan dalam gambar 1. Ditekankan digit semua bilangan real tipikal benar-benar acak seperti hasil pengukuran kuantum. Selain itu, bilangan real tipikal berisi informasi tanpa batas. Dalam kasus pertama ini, dari sudut pandang berbasis klasik Matematika platonistik, semua keacakan dikodekan dalam kondisi awal. Dalam kasus kedua, keacakan terjadi seiring berjalannya waktu sebagaimana dijelaskan oleh intuitionistic matematika, adalah ketergantungan pada waktu sangat penting. Intuitionism tidak berasal dari ketidakpastian, tetapi menganggapnya dari awal. Sama halnya juga, matematika klasik mengasumsikan tak terbatas yang sebenarnya informasi dari awal.

Pada gambar 1 mis. alam diasumsikan itu memiliki kekuatan untuk menghasilkan keacakan yang benar, di sini diilustrasikan sebagai “Penghasil Angka Acak Benar” yang menghasilkan angka r (n) pada setiap langkah waktu n. Kemudian, pada setiap langkah waktu n, bilangan rasional α (n) dihitung oleh fungsi f: α (n) = f {α(n−1), n,r(1),,r(n)}. Fungsi yang berbeda f mendefinisikan kelas yang berbeda dari seri α (n). Seri α (n) diasumsikan konvergen, namun, setiap saat, hanya informasi terbatas tentang seri, sesuai dengan ide dasar yang acak generator angka adalah proses tak berujung asli yang berkembang dalam waktu.

Baca juga:

Aspek matematika intuitionistic ini erat kaitannya dengan hukum tengah yang dikecualikan yang tidak tahan logika intuitionistic. Proposisi P bisa jadi tidak benar atau salah. Tetapi pikirkan proposisi tentang masa depan, mis., “Hujan akan turun tepat satu tahun waktu dari sekarang di Piccadilly Circus ”. Jika seseorang percaya determinisme, maka proposisi ini benar atau salah, meskipun mungkin dalam praktiknya tidak mungkin untuk mengetahui yang mana pegangan alternatif. Tetapi jika seseorang percaya bahwa masa depan adalah terbuka, maka tidak ditentukan sebelumnya bahwa akan turun hujan proposisi itu tidak benar, dan itu tidak ditentukan sebelumnya bahwa tidak akan hujan, dengan demikian proposisi juga tidak salah. Pada waktu yang terbatas, intuitionism menyatakan bahwa hukum perantara tidak perlu, waktu itu benar-benar berlalu dan masa depan terbuka. Karena hukum tengah di kecualikan maka ketidakhadirannya di matematika intuitionistic dapat di terima.

Nicolas Gisin berpendapat bahwa gagasan tentang dunia yang deterministik dan abadi tidak muncul dari keberhasilan empiris fisika yang besar, tetapi dari menganggap matematika Platonis sebagai satu-satunya bahasa untuk fisika. Fisika dapat sukses jika dibangun di atas matematika intuitionistic. Ia bertaruh bahwa teori fisika berikutnya tidak akan lebih abstrak daripada teori medan kuantum, tetapi mungkin lebih dekat dengan pengalaman manusia.

Referensi:

  1. http://www.exactlywhatistime.com/physics-of-time/ diakses tanggal 4 Juni 2020
  2. Gisin, N. (2020). Mathematical languages shape our understanding of time in physics. Nature Physics, 1-3. Diakses tanggal 4 Juni 2020
  3. Rosyid, M. F., Firmansah, E., Prabowo, Y. D., & Periuk, P. (2015). Fisika Dasar
Intan D. Sarungallo
Latest posts by D. Sarungallo (see all)
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar