Apa Sih yang Dilakukan Einstein? Bagian 2: Teori Relativitas Umum

Bagian 2: Teori Relativitas Umum

Dalam artikel bagian 1, telah dijelaskan revolusi pertama yang dilakukan oleh Einstein terhadap fisika Newton yang sudah bertahan selama dua ratus tahun. Einstein mengubah pandangan tentang ruang dan waktu yang absolut menjadi ruang-waktu yang relatif. Revolusi yang dilakukan Einstein tidak hanya sampai di situ saja. Sepuluh tahun setelah revolusi pertama tersebut, Einstein mempublikasikan teorinya yang baru yakni teori relativitas umum. Teori relativitas umum merevolusi pandangan Newton tentang gravitasi yang juga sudah bertahan dua ratusan tahun lamanya.

Gravitasi Newton

Menurut Newton, gravitasi merupakan gaya tarik antarbenda yang memiliki massa. Setiap benda yang memiki massa akan menarik benda lain yang juga memiliki massa. Kita bisa tetap berada di permukaan bumi karena bumi menarik kita. Bumi bisa mengorbit matahari karena matahari menarik bumi. Cara pandang ini sudah terbukti oleh berbagai eksperimen di laboratorium maupun observasi astronomi. Hukum gravitasi Newton mampu membantu meluncurkan roket, mendaratkan manusia di bulan, maupun meramalkan keberadaan planet Neptunus yang sebelumnya belum diketahui.^[1]

Siapapun yang mampu meruntuhkan teori yang sudah sukses dan mapan ini tentunya layak diberi gelar sebagai orang jenius, orang itu adalah Albert Einstein. Einstein memiliki masalah dengan teori gravitasinya Newton karena besarnya gaya gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar benda. Einstein sudah menemukan bahwa ruang dan waktu itu relatif sehingga tidak ada yang namanya kerangka acuan universal seperti jarak antar benda yang universal. Setiap pengamat bisa memperoleh hasil yang berbeda ketika mengukur jarak dan semuanya benar. Jadi jarak di sini diukur dari kerangka acuan mana? Tidak ada informasi apapun tentang kerangka acuan tersebut menurut Newton. Jelas bahwa teori gravitasi Newton tidak konsisten dengan teori relativitas khusus sehingga Einstein harus merumuskan teori baru tentang gravitasi.^[2]

Imajinasi Einstein

Merumuskan teori baru tentang gravitasi ini tidak mudah. Einstein tidak tahu harus mulai dari mana. Untungnya ia punya imajinasi yang bagus. Einstein membayangkan apa yang terjadi ketika orang jatuh dari atas gedung. Bagi kebanyakan orang, tidak ada yang istimewa dari hal ini. Orang jatuh dari atas gedung kemungkinan besar akan cacat jika masih selamat atau mati. Tetapi tidak bagi Einstein. Ia tidak memikirkan apa yang terjadi pada orang itu setelah jatuh melainkan apa yang terjadi pada orang itu saat jatuh. Einstein menyadari bahwa pada saat jatuh, orang tersebut akan kehilangan beratnya.

Jika orang itu ada di dalam lift yang tertutup rapat, maka ia tidak akan bisa membedakan apakah dirinya sedang berada dalam lift yang jatuh atau lift yang sedang melayang-layang di luar angkasa. Dengan kata lain, di dalam kerangka acuan yang jatuh bebas, gravitasi lenyap. Ini bukan sifat dari gaya. Gaya akan tetap ada dilihat dari kerangka acuan manapun. Jadi jelas dari sini bahwa gravitasi sebenarnya bukan merupakan gaya seperti yang dikatakan oleh Newton. Jika gravitasi bukan gaya, lantas apa? Jika matahari tidak mengerjakan gaya pada bumi, mengapa bumi bisa bergerak mengitari matahari? Padahal kita tahu bahwa benda hanya dapat bergerak melingkar jika ada gaya yang menariknya.

Teori baru gravitasi

Ada cara lain bagi sebuah benda untuk membuat benda lain bergerak mengitarinya tanpa harus mengerjakan gaya pada benda lain tersebut. Jika kita menaruh bola basket di atas trampolin maka trampolin tersebut akan melengkung. Kemudian jika kita menggelindingkan kelereng di atas trampolin yang melengkung tersebut maka kelereng akan bergerak melingkar, mengitari bola basket persis seperti planet-planet mengorbit matahari. Mungkinkah cara kerja gravitasi mirip seperti ini?

Masalahnya, tidak ada apapun antara matahari dan bumi, hanya ada ruang kosong. Lantas apa yang mau dilengkungkan? Jawabannya sederhana. Ya ruang itu sendiri. Matahari membuat ruang di sekitarnya menjadi melengkung dan bumi hanya bergerak mengikuti kelengkungan tersebut. Ruang dan waktu saling terkait. Kalau ruang melengkung, maka waktu juga harus melengkung. Inilah teori relativitas umum, teori baru tentang gravitasi. Gravitasi adalah efek dari kelengkungan ruang-waktu.

Teori relativitas umum juga menjawab pertanyaan yang tidak pernah bisa dijawab oleh Newton yakni bagaimana cara kerja gravitasi. Newton memang bisa menghitung besarnya gaya gravitasi, tetapi ia sendiri tidak tahu bagaimana sebenarnya gravitasi bekerja. Bagaimana cara bumi dan matahari “berkomunikasi” kalau diantara mereka hanya ada ruang kosong? Einstein menjawab pertanyaan tersebut. Matahari dan bumi “berkomunikasi” melalui ruang itu sendiri.^[3]

Sejak lahirnya teori relativitas umum, ruang-waktu menjadi objek yang dinamis. Ruang dan waktu yang sebelumnya hanya dianggap sebagai panggung pertunjukan drama, sekarang ikut bermain dalam pertunjukan drama alam semesta. Ruang-waktu bisa melengkung, bisa memuntir, dan bisa bergelombang sama seperti objek nyata seperti kain atau trampolin. Prediksi-prediksi dari teori ini juga telah banyak yang dikonfirmasi, diantaranya lensa gravitasi, lubang hitam, dilasi waktu gravitasional, ataupun gelombang gravitasi.

REFERENSI:

[1] Tour Documentary. 2016. Nova: Time travel Through Time HD PBS Space Documentary. https://www.youtube.com/watch?v=MQvl2jgr4DQ (diakses 1 Februari 2018)

[2] Mcguire, Miguel. 2017. Einstein’s General Relativity, from 1905 to 2005 – Kip Thorne – 11/16/2005. https://www.youtube.com/watch?v=KoV6VIm-hQI (diakses 1 Februari 2018)

[3] ScienceNET. 2014. Albert Einstein Documentary HD. https://www.youtube.com/watch?v=NyK5SG9rwWI (diakses 1 Februari 2018)