Pencarian Asal-Usul Alam Semesta Menggunakan Superkomputer

Sains terus berkembang. Pelan tapi pasti ia terus menjangkau ranah-ranah yang sebelumnya asing di kalangan ilmuwan. Kosmologi, studi tentang asal-usul alam semesta, yang dulu hanya diperbincangkan oleh para teolog dan filsuf kini sudah menjadi kajian aktif sains khususnya fisika. Dibuka dengan teori relativitas umum, dilanjutkan dengan teori kuantum, dan sekarang hendak ditutup dengan teori segalanya (the theory of everything). Dari hanya menggunakan pulpen dan kertas sampai dengan superkomputer. Bagaimanakah proses pencarian asal-usul alam semesta ini? Simak penjelasannya berikut ini.

Perkembangan Teori Big Bang

Bicara soal asal-usul alam semesta, maka yang langsung muncul di benak kita adalah teori dentuman besar (big bang). Teori ini memang sudah terbukti cocok dengan hasil-hasil pengamatan seperti pergeseran merah galaksi, melimpahnya unsur ringan, dan radiasi latar gelombang kosmik. Penjelasan lebih detail tentang bukti-bukti big bang bisa dibaca di sini. Teori ini mengatakan bahwa alam semesta awal ukurannya sangat kecil, suhunya sangat panas, dan kerapatannya sangat padat (sangat massif). Alam semesta kecil ini tiba-tiba mengembang dan ukurannya menjadi besar seperti sekarang. Inilah jawaban atas pertanyaan bagaimana asal-usul alam semesta.[1]

Akan tetapi dalam sains biasanya setiap jawaban selalu memunculkan pertanyaan baru. Pertanyaan yang berikutnya muncul adalah mengapa alam semesta mengembang? Apa yang menyebabkan alam semesta mengembang? Pertanyaan ini berhasil dijawab oleh seorang fisikawan bernama Alan Guth. Ia menemukan bahwa di masa awal alam semesta gravitasi bersifat tolak menolak. Tolakan gravitasi inilah yang mendorong alam semesta untuk mengembang dengan kecepatan yang sangat tinggi, melebihi kecepatan cahaya. Periode pengembangan supercepat ini dikenal dengan istilah inflasi. Inflasi hanya berlangsung selama sepersekian detik saja. Setelah itu alam semesta mengembang dengan kecepatan normal.[2]

Singularitas Sebagai Awal Mula Waktu

Banyak yang tidak puas dengan jawaban di atas, terutama para filsuf. Big bang dan inflasi sama sekali tidak menjelaskan asal-usul alam semesta melainkan hanya menjelaskan proses evolusi alam semesta yang sudah ada. Yang dimaksud oleh para filsuf dengan asal-usul alam semesta adalah bagaimana alam semesta ini muncul dari ketiadaan. Yang mereka inginkan adalah teori yang menjelaskan bagaimana proses alam semesta muncul dari tidak ada menjadi ada. Pertanyaan yang satu ini memang cukup sulit dijawab oleh para fisikawan. Dimana letak kesulitannya? Kalau seandainya dunia ini hanya diatur oleh teori relativitas umum saja mudah.

Salah satu fitur yang dimiliki oleh teori relativitas umum adalah singularitas. Singularitas merupakan titik dimana ruang dan waktu menjadi lenyap. Menurut teori relativitas umum, titik singularitas inilah yang melahirkan alam semesta kita 13,8 milyar tahun yang lalu. Apa yang menyebabkan titik singularitas ini meledak? Jawabannya adalah TIDAK ADA. Kalau kita mencari peristiwa di alam semesta yang tidak memiliki penyebab maka inilah jawabannya. Kita tidak bisa menanyakan penyebab meledaknya titik singularitas sebab waktu itu sendiri dilahirkan dari ledakan ini. Kita tidak bisa menanyakan apa yang terjadi sebelum ledakan sebab istilah sebelum itu sendiri menjadi tidak berarti. Ini seperti menanyakan arah utara ketika kita berada tepat di kutub utara. Di kutub utara, arah utara sudah tidak terdefinisi lagi.[3]

Keberadaan Atom Waktu

Sayangnya dunia tidak hanya diatur oleh teori relativitas umum saja tapi juga teori kuantum. Teori relativitas umum mengatur benda yang sangat massif sedangkan teori kuantum mengatur benda yang sangat kecil. Alam semesta awal sangat massif dan sangat kecil sehingga perilakunya pasti diatur oleh gabungan kedua teori ini sekaligus yang populer dengan nama teori segalanya (theory of everything). Kita belum mempunyai teori gabungan ini. Namun kita sudah punya kandidat-kandidatnya. Salah satu kandidat tersebut adalah teori loop quantum gravity. Menurut teori ini, segala hal yang ada di alam semesta ini termasuk ruang dan waktu tersusun dari butiran-butiran kecil yang tak bisa dibagi lagi. Dengan kata lain ada yang namanya atom waktu, yakni butiran waktu terkecil yang mungkin ada.[4]

Apa yang akan terjadi jika teori atom waktu ini diterapkan pada bayi alam semesta sebelum inflasi terjadi? Karena persamaan-persamaan yang ada dalam teori loop quantum gravity sangat rumit maka harus diselesaikan menggunakan superkomputer. Inilah yang dibahas dalam paper berjudul “Glimpses of Space-Time Beyond the Singularities Using Supercomputers”. Apa yang mereka temukan? Titik singularitas ternyata tidak ada. Jika kita memutar balik film alam semesta, ukuran alam semesta akan semakin kecil tapi tidak sampai nol. Ketika waktu terkecil sudah dicapai, alam semesta kembali mengembang.[5] Dengan kata lain, alam semesta kita tidak lahir dari ketiadaan melainkan kelanjutan dari alam semesta sebelumnya yang menyusut. Jadi menurut teori loop quantum gravity, alam semesta terus menerus mengembang dan menyusut tanpa memiliki awal dan akhir. Apakah teori ini benar? Sampai sekarang pertanyaan ini masih terbuka. Belum ada bukti-bukti yang mendukungnya. Kita tunggu kabar selanjutnya.

REFERENSI:
[1] Norrudin, Wahyu. 2018. Bukti-Bukti Terjadinya Big Bang Ini Tidak Akan Teramati di Masa Depan. https://warstek.com/2018/04/23/bigbang/ diakses pada 11 September 2018
[2] CTC. The Inflationary Universe. www.ctc.cam.ac.uk/outreach/origins/inflation_zero.php diakses pada 11 September 2018
[3] Hawking, Stephen. 1988. A Brief History of Time. New York : Bantam Dell Publishing Group
[4] Fermilab. 2018. Loop Quantum Gravity. https://www.youtube.com/watch?v=QMpkFde3euA diakses pada 11 September 2018
[5] Singh, Parampreet. 2018. Glimpses of Space-Time Beyond the Singularities Using Supercomputers. arXiv:1809.01747v1