Ada Apa Sebelum Big Bang? Ini Jawaban Peraih Nobel Fisika, Roger Penrose

blank

Alam semesta bermula 13,8 miliar tahun yang lalu dalam sebuah ledakan yang disebut Big Bang. Lantas apa yang terjadi sebelum Big Bang? Jawaban atas pertanyaan ini masih menjadi topik spekulasi. Berangkat dari teorema singularitas yang dilontarkan oleh peraih Nobel fisika 2020, Roger Penrose, sebagian fisikawan meyakini bahwa tidak ada yang terjadi sebelum Big Bang sebab Big Bang adalah awal mula adanya waktu sehingga tidak ada istilah “sebelum” Big Bang. Namun, empat puluh tahun kemudian, Penrose mengatakan bahwa mungkin ada sesuatu yang terjadi sebelum Big Bang. Apakah itu? Apa yang terjadi sebelum Big Bang? Simak uraian berikut.

Alam semesta sebelum alam semesta

Tahun 2005, Roger Penrose, melalui teorinya yang disebut dengan Confomal Cyclic Cosmology (CCC) menyatakan bahwa alam semesta kita abadi, tidak memiliki awal dan akhir. Big Bang bukan awal mula segalanya. Big Bang memang peristiwa besar tetapi bukan sebuah permulaan. Ada sesuatu yang mendahuluinya. Sesuatu itu, menurut teori CCC adalah alam semesta lain yang telah mati.

Alam semesta lain ini sama seperti alam semesta kita. Ada planet, bintang, galaksi, lubang hitam, bahkan mungkin juga kehidupan. Ia juga mengalami pengembangan, semakin bertambah besar seiring berjalannya waktu. Pengembangan ini mengalami percepatan sampai akhirnya galaksi-galaksi terpisah jauh satu sama lain. Bintang-bintang pada akhirnya padam dan alam semesta menjadi gelap dan dingin. Yang tersisa hanyalah lubang hitam. Lubang hitam ini pada akhirnya juga akan menguap dan lenyap. Menyisakan partikel-partikel tak bermassa.

blank

Menurut teori relativitas, partikel tak bermassa seperti foton, tidak mengalami jalannya waktu. Dari sudut pandang partikel tak bermassa ini, waktu dan ukuran panjang maupun lebar tidaklah bermakna. Tidak ada istilah “besar” dan “kecil”. Hal ini memungkinkan kita untuk menyambungkan awal alam semesta kita (Big Bang) dengan akhir alam semesta sebelumnya. Begitu pula dengan akhir alam semesta kita. Akhir alam semesta kita bisa disambung dengan awal alam semesta setelahnya. Begitu seterusnya sehingga terbentuklah siklus kelahiran dan kematian alam semesta secara terus menerus tanpa awal maupun akhir. Inilah asal usul istilah cyclic dalam teori CCC.

blank
Gambar 1. Teori Conformal Cyclic Cosmology (physicsworld.com)

Saingan bagi teori inflasi kosmik

Sesaat setelah kelahirannya, alam semesta mengalami periode pengembangan yang sangat cepat yang dikenal dengan istilah inflasi kosmik. Alam semesta yang semula sangat kecil tiba-tiba menjadi sangat besar, seratus juta miliar miliar kali lebih besar hanya dalam waktu sepermiliar miliar miliar miliar detik. Inilah yang saat ini diyakini oleh para fisikawan, kecuali Roger Penrose dan segelintir fisikawan lainnya. Nyatanya, teori alam semesta siklis yang dicetuskan olehnya itu merupakan saingan teori inflasi.

Menurut Penrose, teori inflasi kosmik memiliki satu kelemahan penting yang membuat dirinya tidak bisa menerima teori tersebut. Satu kelemahan ini berkaitan dengan hukum kedua termodinamika, yakni tentang entropi atau derajat ketidakteraturan alam suatu sistem. Menurut hukum kedua termodinamika, entropi alam semesta selalu bertambah. Ini artinya entropi pada saat terjadinya Big Bang adalah yang paling minimum. Apa maknanya? Maknanya adalah bahwa Big Bang hanya bisa terjadi jika kondisi awal alam semesta disetting sedemikian tepatnya. Teori inflasi tidak bisa menjelaskan mengapa kondisi awal alam semesta harus seperti itu.

Dalam teori CCC, jawaban atas pertanyaan ini terdapat di lubang hitam. Jauh di masa depan, alam semesta kita akan didominasi oleh lubang hitam. Dengan demikian entropi alam semesta dapat dihitung dengan cara menghitung entropi lubang hitam. Masalahnya, lubang hitam pada akhirnya akan menguap melepaskan radiasi yang bernama Radiasi Hawking. Pada proses penguapan itu informasi yang sebelumnya ditelan oleh lubang hitam akan menghilang. Hilangnya informasi ini membuat kita tidak bisa menghitung entropi alam semesta sehingga bisa kita katakan bahwa entropi alam semesta pada saat kematiannya adalah nol. Karena kematian alam semesta disusul oleh kelahiran alam semesta yang baru, Big Bang yang baru, maka entropi pada saat terjadinya Big Bang adalah nol. Masalah terpecahkan.

Apa buktinya?

Apa buktinya bahwa alam semesta ini siklis? Adakah jejak yang ditinggalkan oleh alam semesta sebelum kita? Dalam teori CCC, tidak ada singularitas di Big Bang. Artinya waktu terus bersambung dari masa lalu sampai masa depan. Hal ini memungkinkan beberapa peristiwa sebelum Big Bang yang efeknya dapat kita amati saat ini. Salah satu peristiwa tersebut adalah penguapan lubang hitam. Foton-foton yang dipancarkan oleh lubang hitam akan meninggalkan jejak pada peta radiasi latar gelombang kosmik. Jejak ini berupa lingkaran-lingkaran dengan temperatur yang lebih tinggi daripada sekitarnya. Lingkaran-lingkaran ini diberi nama Hawking point. Setelah dilakukan analisa komputer pada data WMAP dan satelit Planck, hasilnya mengejutkan. Kabar gembira bagi Roger Penrose, lingkaran-lingkaran yang dicarinya ditemukan.

Baca juga:

Mungkinkah alam semesta kita benar-benar abadi dalam suatu siklus yang terus berulang? Kita belum tahu pasti jawaban dari pertanyaan ini. Saat ini, teori CCC masih kalah populer dari teori inflasi. Masih banyak kritikan dari para fisikawan yang belum berhasil diatasi oleh teori ini. Namun siapa yang tahu? Dulu sewaktu Roger Penrose menyatakan bahwa lubang hitam merupakan prediksi kuat dari teori relativitas umum, tidak banyak fisikawan yang mempercayainya. Namun kini kita tahu bahwa lubang hitam benar-benar ada di dunia nyata dan tidak hanya seni matematika di atas kertas.

REFERENSI:

  • Penrose, Roger. 2012. The Basic Ideas of Conformal Cyclic Cosmology. AIP Conf. Proc. 1446, 233 (2012);
  • Barbour, Julian. 2010. Inside Penrose’s universe. https://physicsworld.com/a/inside-penroses-universe/ diakses 11 November 2020
  • Copernicus Center for Interdisciplinary Studies. Sir Roger Penrose, Aeons before the Big Bang (Copernicus Center Lecture 2010). https://www.youtube.com/watch?v=4YYWUIxGdl4 diakses pada 11 November 2020
  • Norrudin, Wahyu. 2020. Cosmic Origin; 7000 Tahun Pencarian Asal-Usul Alam Semesta. Yogyakarta: Megalitera
  • Penrose, Roger et al. 2020. Apparent Evidence for Hawking Points in the CMB Sky. arXiv:1808.01740 [astro-ph.CO]
Wahyu Norrudin
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar