Lubang hitam selalu menjadi simbol misteri terdalam di alam semesta. Ia menelan apa pun yang terlalu dekat, materi, cahaya, bahkan waktu. Namun, satu hal yang paling membuat para ilmuwan bingung selama puluhan tahun adalah: apa yang terjadi pada informasi tentang segala sesuatu yang jatuh ke dalamnya?
Apakah informasi itu benar-benar hilang selamanya di dalam kegelapan? Atau masih ada di sana, tersembunyi dalam bentuk yang belum kita pahami?
Sebuah penelitian baru yang diterbitkan pada tahun 2025 di Physical Review D oleh Jonah Kudler-Flam, Samuel Leutheusser, dan Gautam Satishchandran mencoba menjawab pertanyaan itu. Mereka menemukan sesuatu yang mengejutkan, bahwa entropi lubang hitam, ukuran seberapa “acak” atau “tidak pasti” sebuah sistem, ternyata sama dengan entropi yang digunakan dalam dunia mekanika kuantum informasi, yang dikenal sebagai entropi von Neumann.
Dengan kata lain, para peneliti menemukan bahwa lubang hitam berperilaku seperti sistem informasi kuantum, bukan sekadar benda raksasa yang menelan segalanya, tetapi juga penyimpan informasi alam semesta.
Baca juga artikel tentang: S1094b: Jejak Tumbukan Raksasa dan Es Tersembunyi di Mars
Mengapa “Entropi” Begitu Penting?
Untuk memahami penemuan ini, kita perlu tahu dulu apa itu entropi. Secara sederhana, entropi adalah ukuran dari ketidakteraturan atau ketidaktahuan kita tentang keadaan suatu sistem.
Bayangkan kamu memiliki puzzle besar, tapi sebagian potongannya hilang. Kamu tidak tahu gambar aslinya, dan setiap potongan yang hilang menambah ketidakpastian, itulah entropi.
Dalam dunia kuantum, entropi menjadi lebih menarik. Di sana, partikel-partikel bisa saling terjerat. Artinya, apa yang terjadi pada satu partikel bisa langsung memengaruhi yang lain, bahkan jika mereka terpisah jauh. Ketika dua sistem kuantum saling terjerat, sebagian informasi tentang satu sistem tersembunyi di dalam sistem lainnya. Dari sudut pandang kita yang hanya melihat satu sisi, informasi itu tampak “hilang”, dan itulah yang disebut entropi von Neumann.
Jadi, entropi bukan hanya soal panas atau kekacauan, tetapi juga ukuran seberapa banyak informasi yang tersembunyi dari pandangan kita.
Lubang Hitam sebagai “Penjaga Informasi”
Sekarang, mari kembali ke lubang hitam.
Ketika sebuah bintang besar mati dan kolaps, gravitasinya begitu kuat hingga menciptakan daerah yang disebut cakrawala peristiwa, titik tanpa jalan kembali. Apa pun yang melewati batas ini tidak bisa keluar lagi. Bahkan cahaya pun tidak.
Selama ini, para ilmuwan percaya bahwa informasi tentang materi yang jatuh ke dalam lubang hitam benar-benar hilang. Tapi ini menciptakan masalah besar dalam fisika: hukum kuantum mengatakan informasi tidak pernah bisa benar-benar hilang.
Penelitian terbaru ini memberikan solusi yang elegan. Menurut Kudler-Flam dan timnya, lubang hitam tidak menghapus informasi, tapi menyembunyikannya. Informasi tersebut tersimpan dalam keterjeratan kuantum antara bagian dalam dan luar lubang hitam. Dari luar, kita tidak bisa melihatnya secara langsung, tapi secara matematis, informasi itu masih ada, tersembunyi dalam struktur ruang dan waktu di sekitar lubang hitam.
Dengan kata lain, lubang hitam bukan kuburan informasi, tapi arsip tersembunyi alam semesta.
Dua Dunia yang Akhirnya Bertemu: Gravitasi dan Kuantum
Fisika modern memiliki dua “pilar” utama:
- Relativitas umum karya Einstein, yang menjelaskan bagaimana gravitasi bekerja di skala besar (planet, bintang, dan galaksi).
- Mekanika kuantum, yang menjelaskan dunia partikel sangat kecil.
Masalahnya, kedua teori ini tidak pernah benar-benar cocok. Gravitasi berbicara tentang kelengkungan ruang dan waktu, sementara mekanika kuantum berbicara tentang probabilitas dan gelombang partikel.
Lubang hitam adalah tempat di mana kedua teori itu bertabrakan dipusatnya, ruang dan waktu melengkung hingga ekstrem, dan efek kuantum menjadi sangat penting.
Itulah mengapa penemuan ini sangat besar:
Dengan menunjukkan bahwa entropi lubang hitam setara dengan entropi kuantum, para peneliti telah menemukan bahasa bersama antara gravitasi dan mekanika kuantum. Ini mungkin merupakan langkah penting menuju impian terbesar fisika teori gravitasi kuantum yang bisa menjelaskan seluruh alam semesta dari skala terkecil hingga terbesar.
Paradoks Informasi Lubang Hitam: Kini Mulai Terpecahkan
Sejak tahun 1970-an, fisikawan Stephen Hawking menemukan bahwa lubang hitam ternyata memancarkan radiasi, yang kini dikenal sebagai radiasi Hawking. Artinya, lubang hitam bisa kehilangan energi dan akhirnya menguap habis.
Namun, radiasi itu tampak acak, seolah-olah tidak membawa informasi apa pun tentang apa yang pernah jatuh ke dalam lubang hitam. Jika benar begitu, berarti informasi benar-benar hilang, dan itu melanggar prinsip dasar mekanika kuantum. Inilah yang disebut “paradoks informasi lubang hitam”.
Penelitian tahun 2025 ini memberi jawaban baru: Radiasi Hawking mungkin tampak acak, tetapi secara halus terjerat dengan interior lubang hitam. Ketika lubang hitam memancarkan radiasi, keterjeratan itu memastikan bahwa informasi tidak hilang, hanya berpindah bentuk ke dalam pola-pola kompleks dalam radiasi itu.
Dengan cara ini, hukum kuantum tetap terjaga, dan lubang hitam tetap konsisten dengan prinsip konservasi informasi.
Lebih dari Sekadar Lubang Hitam
Yang menarik, para peneliti juga menemukan bahwa konsep ini tidak hanya berlaku untuk lubang hitam, tetapi juga untuk alam semesta itu sendiri.
Ruang dan waktu di alam semesta yang terus mengembang, seperti yang kita alami sekarang, ternyata juga memiliki cakrawala kosmik batas sejauh mana kita bisa melihat. Menurut hasil penelitian ini, entropi di cakrawala alam semesta juga bisa dipahami dengan cara yang sama: sebagai ukuran keterjeratan kuantum antara wilayah yang bisa kita amati dan yang tidak.
Artinya, hukum informasi yang berlaku di lubang hitam mungkin juga berlaku untuk seluruh kosmos. Alam semesta, dalam pengertian tertentu, adalah lubang hitam yang sangat besar dan kita semua hidup di dalamnya.
Temuan ini mengubah cara kita memandang lubang hitam, bukan lagi sekadar jurang tanpa dasar, tapi komputer kosmik yang memproses informasi dalam bahasa kuantum. Setiap partikel, setiap foton, setiap bit energi yang melewati cakrawala peristiwa ikut menulis “data” ke dalam jaringan ruang dan waktu.
Di sisi lain, entropi yang dulu dianggap sekadar ukuran kekacauan, kini menjadi jembatan antara energi, informasi, dan gravitasi.
Seperti yang pernah dikatakan oleh fisikawan John Archibald Wheeler:
“Segala sesuatu di alam semesta pada akhirnya berasal dari bit dari informasi.”
Penelitian ini memperkuat pandangan itu.
Lubang hitam bukanlah akhir dari segalanya, melainkan awal dari pemahaman baru tentang alam semesta tempat di mana energi dan informasi, kuantum dan gravitasi, akhirnya berbicara dalam bahasa yang sama.
Baca juga artikel tentang: Simfoni Plasma dari Kutub Utara Jupiter: Nada-Nada Aneh dari Alam Semesta
REFERENSI:
Kudler-Flam, Jonah dkk. 2025. Generalized black hole entropy is von Neumann entropy. Physical Review D 111 (2), 025013.
