[Buku Bahasa Indonesia] The Universe In a Nutshell - Stephen Hawking

Bab 7

Dunia Brane Baru

7.1 Apakah Kita Hidup di atas Brane, atau Sekadar Hologram?

Bagaimana perjalanan penemuan ilmiah kita akan berkembang di masa depan?

Apakah kita akan berhasil menemukan teori terpadu lengkap yang mampu menjelaskan alam semesta beserta segala sesuatu yang dikandungnya?

Seperti yang telah dijelaskan pada Bab 2, mungkin saja kita sebenarnya sudah mengidentifikasi teori segalanya (Theory of Everything/TOE) dalam bentuk M-Theory.

Distributor pusat penjualan segala alat listrik tenaga surya. Toko online jual listrik tenaga matahari. Produsen Produk solar sel murah.www.tokosolarcell.net . daftar Paket harga penjualan listrik tenaga matahari

Namun teori ini tidak memiliki satu formulasi tunggal—setidaknya sejauh yang kita ketahui saat ini. Sebaliknya, para fisikawan menemukan suatu jaringan teori yang tampaknya berbeda, tetapi semuanya tampak sebagai pendekatan terhadap teori fundamental yang sama, masing-masing berlaku dalam batas kondisi tertentu.

Hal ini mirip dengan hubungan antara teori gravitasi Isaac Newton dan General Relativity dari Albert Einstein. Teori Newton merupakan pendekatan yang sangat baik terhadap relativitas umum ketika medan gravitasi lemah.

M-Theory sebagai Puzzle Kosmik

M-Theory dapat diibaratkan seperti sebuah teka-teki jigsaw.

Bagian-bagian yang berada di tepi teka-teki relatif mudah dikenali dan disusun—yaitu wilayah-wilayah teori di mana suatu besaran fisika menjadi sangat kecil atau sangat besar sehingga persamaan menjadi lebih sederhana.

Saat ini kita telah memiliki gambaran yang cukup baik mengenai “tepi-tepi” teori tersebut. Namun masih terdapat kekosongan besar di bagian tengah M-Theory, di mana kita belum memahami apa yang sebenarnya terjadi.

Selama kekosongan ini belum terisi, kita belum dapat benar-benar mengklaim bahwa kita telah menemukan teori segalanya.

Apa yang sebenarnya terdapat di pusat M-Theory?

Apakah kita akan menemukan sesuatu yang sama anehnya dengan “naga” yang sering digambar pada peta-peta kuno wilayah yang belum dijelajahi?

Pengalaman ilmiah masa lalu menunjukkan bahwa setiap kali kita memperluas pengamatan ke skala yang lebih kecil, kita hampir selalu menemukan fenomena baru yang tak terduga.

Dari Fisika Klasik ke Struktur Atom

Pada awal abad ke-20, para ilmuwan memahami cara kerja alam pada skala fisika klasik, yang berlaku baik untuk jarak antar bintang hingga sekitar seperseratus milimeter.

Fisika klasik menganggap materi sebagai medium kontinu, dengan sifat seperti elastisitas dan viskositas.

Namun kemudian muncul bukti bahwa materi sebenarnya tidak kontinu, melainkan terdiri dari butiran-butiran kecil. Butiran ini disebut Atom.

Kata atom berasal dari bahasa Yunani yang berarti “tidak dapat dibagi lagi”. Akan tetapi, kemudian ditemukan bahwa atom sebenarnya tersusun dari:

• Electron
• inti atom yang terdiri dari Proton dan Neutron

Penelitian dalam fisika atom selama tiga puluh tahun pertama abad ke-20 membawa pemahaman kita hingga skala panjang sekitar sepersejuta milimeter.

Partikel Lebih Fundamental

Kemudian ditemukan bahwa proton dan neutron sendiri tersusun dari partikel yang lebih kecil lagi, yaitu Quark.

Penelitian modern dalam fisika nuklir dan fisika energi tinggi telah membawa pemahaman kita hingga skala panjang yang seribu juta kali lebih kecil lagi.

Sekilas, tampaknya kita dapat terus menemukan struktur baru pada skala yang semakin kecil tanpa batas.

Namun sebenarnya terdapat batas fundamental pada rangkaian ini—mirip seperti boneka Rusia yang disusun berlapis-lapis, di mana pada akhirnya kita mencapai boneka terkecil yang tidak dapat dibuka lagi.

Panjang Planck

Dalam fisika, “boneka terkecil” tersebut dikenal sebagai Planck Length.

Untuk menyelidiki jarak yang lebih kecil dari panjang ini diperlukan partikel dengan energi yang begitu tinggi sehingga partikel tersebut akan terperangkap di dalam lubang hitam.

Kita belum mengetahui secara pasti berapa nilai panjang Planck dalam M-Theory, tetapi kemungkinan ukurannya sekitar:

1 milimeter dibagi 100.000 miliar miliar miliar.

Batas Eksperimen Modern

Kita jelas tidak akan mampu membangun akselerator partikel yang dapat menyelidiki jarak sekecil itu.

Mesin semacam itu harus memiliki ukuran lebih besar daripada Tata Surya, dan hampir pasti tidak akan mendapat persetujuan dalam kondisi ekonomi saat ini.

Namun terdapat perkembangan baru yang menarik: mungkin kita dapat menemukan sebagian dari “naga” M-Theory dengan cara yang lebih mudah dan lebih murah.

Dimensi Tambahan Ruang-Waktu

Seperti dijelaskan dalam Bab 2 dan 3, dalam jaringan model matematika M-Theory, ruang-waktu memiliki 10 atau 11 dimensi.

Sampai beberapa waktu lalu, para fisikawan mengira bahwa 6 atau 7 dimensi tambahan tersebut semuanya terlipat sangat kecil.

Analogi yang sering digunakan adalah sehelai rambut manusia.

Jika rambut dilihat dengan kaca pembesar, kita dapat melihat bahwa rambut memiliki ketebalan. Namun bagi mata telanjang, rambut tampak hanya sebagai garis tipis tanpa dimensi lain selain panjangnya.

Ruang-waktu mungkin memiliki sifat yang serupa.

Pada skala manusia, atom, bahkan fisika nuklir, ruang-waktu tampak empat dimensi dan hampir datar.

Namun jika kita mampu menyelidiki jarak yang sangat kecil menggunakan partikel berenergi sangat tinggi, kita mungkin akan melihat bahwa ruang-waktu sebenarnya memiliki 10 atau 11 dimensi.

7.2 Dunia Brane

Dalam perkembangan terbaru teori fisika fundamental, muncul gagasan bahwa dimensi tambahan ruang-waktu mungkin tidak semuanya terlipat sangat kecil. Sebaliknya, beberapa dimensi tersebut bisa saja relatif besar, bahkan mungkin tak terbatas.

Dalam kerangka M-Theory, para fisikawan mengusulkan bahwa alam semesta kita mungkin merupakan suatu “brane”—singkatan dari membrane. Brane dapat dipahami sebagai suatu permukaan berdimensi lebih rendah yang berada di dalam ruang berdimensi lebih tinggi.

Menurut gagasan ini, seluruh partikel dan gaya yang kita kenal—kecuali gravitasi—terbatas pada permukaan brane tersebut. Dengan kata lain, semua fenomena fisika yang biasa kita amati terjadi pada suatu “lembaran” empat dimensi yang tertanam di dalam ruang dengan dimensi lebih banyak.

Sebagai analogi sederhana, bayangkan seekor serangga yang hidup di atas permukaan selembar kertas. Bagi serangga tersebut, dunia tampak dua dimensi. Ia dapat bergerak ke kiri, ke kanan, ke depan, dan ke belakang di sepanjang permukaan kertas, tetapi ia tidak memiliki kesadaran akan dimensi ketiga yang berada di luar permukaan tersebut.

Demikian pula, manusia mungkin hidup pada suatu brane empat dimensi tanpa menyadari keberadaan dimensi-dimensi tambahan yang lebih tinggi.

Dalam model ini, gravitasi memiliki sifat yang berbeda dibandingkan gaya-gaya fundamental lainnya. Gravitasi mungkin dapat “bocor” keluar dari brane ke dimensi tambahan di sekitarnya. Hal ini dapat menjelaskan mengapa gravitasi tampak jauh lebih lemah dibandingkan gaya-gaya lain dalam fisika.

Apabila gravitasi memang dapat menyebar ke dimensi tambahan, maka sebagian besar kekuatannya mungkin “hilang” ke ruang berdimensi lebih tinggi. Yang kita rasakan hanyalah sebagian kecil dari kekuatan gravitasi yang sebenarnya.

Konsep dunia brane ini membuka kemungkinan menarik bagi eksperimen fisika. Jika dimensi tambahan cukup besar, efeknya mungkin dapat dideteksi melalui eksperimen gravitasi presisi tinggi atau melalui eksperimen dalam akselerator partikel berenergi tinggi.

Penelitian semacam ini masih berada pada tahap awal, tetapi kemungkinan bahwa alam semesta kita hanyalah sebuah brane di dalam ruang berdimensi lebih tinggi merupakan salah satu ide paling radikal dalam fisika modern.

7.3 Prinsip Holografik

Gagasan lain yang sangat mengejutkan dalam fisika teoretis modern adalah apa yang dikenal sebagai Holographic Principle atau prinsip holografik.

Prinsip ini menyatakan bahwa seluruh informasi yang terdapat dalam suatu wilayah ruang dapat direpresentasikan oleh informasi yang berada pada permukaan batas wilayah tersebut.

Dengan kata lain, deskripsi lengkap dari suatu volume tiga dimensi mungkin dapat dikodekan pada permukaan dua dimensinya—mirip seperti cara sebuah hologram menyimpan gambar tiga dimensi pada permukaan datar.

Ide ini muncul dari penelitian mengenai Black Hole dan sifat-sifat termodinamika lubang hitam. Dalam studi tersebut ditemukan bahwa jumlah informasi maksimum yang dapat tersimpan dalam suatu wilayah ruang tidak bergantung pada volumenya, melainkan pada luas permukaannya.

Penemuan ini sangat mengejutkan karena bertentangan dengan intuisi sehari-hari. Kita biasanya menganggap bahwa jumlah informasi yang dapat disimpan dalam suatu ruang harus sebanding dengan volumenya. Namun fisika lubang hitam menunjukkan bahwa batas fundamental informasi justru ditentukan oleh luas permukaan batasnya.

Jika prinsip holografik benar, maka gambaran kita tentang realitas mungkin perlu direvisi secara radikal. Alam semesta tiga dimensi yang kita alami bisa saja merupakan proyeksi informasi yang tersimpan pada suatu permukaan dua dimensi yang lebih mendasar.

Dalam pandangan ini, ruang dan waktu yang kita alami mungkin hanyalah manifestasi dari struktur informasi yang lebih fundamental.

Menuju Pemahaman Baru tentang Alam Semesta

Gagasan tentang brane, dimensi tambahan, dan prinsip holografik menunjukkan bahwa pemahaman kita tentang struktur alam semesta masih jauh dari lengkap.

Seperti yang telah berulang kali terjadi dalam sejarah sains, setiap kali kita memperluas batas pengetahuan kita, kita menemukan bahwa realitas jauh lebih aneh dan menakjubkan daripada yang pernah kita bayangkan sebelumnya.

Perjalanan menuju pemahaman yang lebih dalam tentang alam semesta kemungkinan akan terus membawa kita pada konsep-konsep baru yang bahkan lebih mengejutkan daripada yang kita kenal saat ini.

Namun justru itulah yang membuat pencarian ilmiah menjadi begitu menarik: semakin banyak kita memahami alam semesta, semakin jelas bahwa masih banyak misteri yang menunggu untuk diungkap.

7.3 Bukti bagi Materi Gelap

Berbagai pengamatan kosmologis menunjukkan dengan kuat bahwa seharusnya terdapat jauh lebih banyak materi di galaksi kita, maupun di galaksi-galaksi lain, daripada yang dapat kita lihat secara langsung.

Salah satu bukti paling meyakinkan berasal dari pengamatan terhadap kecepatan orbit bintang-bintang di bagian luar galaksi spiral seperti Milky Way.

Bintang-bintang yang berada di pinggiran galaksi tersebut bergerak mengelilingi pusat galaksi dengan kecepatan yang terlalu tinggi jika hanya dipertahankan oleh tarikan gravitasi dari semua bintang yang dapat kita amati.

Sejak dekade 1970-an telah diketahui bahwa terdapat ketidaksesuaian antara kecepatan rotasi bintang-bintang di wilayah luar galaksi spiral dan kecepatan orbit yang diperkirakan oleh hukum gravitasi klasik berdasarkan distribusi bintang-bintang yang tampak.

Menurut Isaac Newton dan hukum gravitasinya, kecepatan orbit seharusnya menurun ketika jarak dari pusat galaksi bertambah, apabila massa galaksi terutama terkonsentrasi pada bagian pusatnya.

Namun kenyataannya tidak demikian. Pengamatan menunjukkan bahwa bintang-bintang di wilayah luar galaksi tetap bergerak dengan kecepatan tinggi yang hampir konstan.

Fenomena ini menunjukkan bahwa di bagian luar galaksi spiral terdapat massa tambahan dalam jumlah besar yang tidak dapat kita amati secara langsung.

Massa tak terlihat inilah yang kini dikenal sebagai Dark Matter atau materi gelap.

7.4 Hakikat Materi Gelap

Para kosmolog kini meyakini bahwa meskipun bagian pusat galaksi spiral terutama terdiri atas bintang-bintang biasa, wilayah luarnya didominasi oleh materi gelap yang tidak dapat kita deteksi secara langsung.

Salah satu persoalan fundamental dalam kosmologi modern adalah mengidentifikasi bentuk utama materi gelap yang mendominasi wilayah luar galaksi tersebut.

Sebelum dekade 1980-an, banyak ilmuwan beranggapan bahwa materi gelap mungkin hanyalah materi biasa—yakni materi yang tersusun atas proton, neutron, dan elektron—yang berada dalam bentuk yang sulit dideteksi.

Contohnya antara lain:

• awan gas yang sangat redup
• objek halo kompak bermassa besar (Massive Compact Halo Objects atau MACHO)
• bintang katai putih
• bintang neutron
• atau bahkan lubang hitam

Namun penelitian yang lebih baru mengenai pembentukan galaksi menunjukkan bahwa sebagian besar materi gelap kemungkinan bukanlah materi biasa.

Sebaliknya, materi tersebut mungkin terdiri dari partikel elementer yang sangat ringan, seperti:

• Axion
• Neutrino

Ada pula kemungkinan bahwa materi gelap terdiri dari partikel yang lebih eksotis, seperti WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), yang diprediksi oleh teori-teori modern fisika partikel elementer tetapi hingga kini belum terdeteksi secara eksperimental.

Dengan demikian, massa yang hilang dalam galaksi mungkin berasal dari keberadaan spesies partikel baru yang belum dikenal dalam fisika saat ini.

Namun terdapat pula spekulasi yang lebih radikal. Massa yang tampak hilang itu mungkin merupakan indikasi keberadaan dunia bayangan (shadow world) yang berisi materi di dalamnya.

Mungkin saja dunia tersebut memiliki “manusia bayangan” yang juga bertanya-tanya mengenai massa yang tampaknya hilang dari dunia mereka sendiri untuk menjelaskan orbit bintang-bintang bayangan di sekitar pusat galaksi bayangan mereka.

Dimensi Tambahan dan Model Brane

Alih-alih berakhir pada suatu brane kedua, dimensi tambahan juga dapat bersifat tak terbatas tetapi sangat melengkung, menyerupai bentuk pelana.

Model semacam ini dikembangkan oleh Lisa Randall dan Raman Sundrum.

Mereka menunjukkan bahwa kelengkungan ruang semacam itu dapat bertindak seolah-olah terdapat brane kedua. Dalam kondisi tersebut, pengaruh gravitasi dari suatu objek pada brane akan terbatas pada lingkungan kecil di sekitar brane tersebut dan tidak menyebar tanpa batas ke dalam dimensi tambahan.

Seperti pada model shadow brane, medan gravitasi dalam model ini memiliki perilaku jarak jauh yang tepat untuk menjelaskan:

• orbit planet
• serta pengukuran gravitasi di laboratorium

Namun pada jarak yang sangat pendek, gravitasi akan berubah lebih cepat dibandingkan yang diprediksi oleh teori klasik.

Gelombang Gravitasi

Meskipun demikian, terdapat perbedaan penting antara model Randall–Sundrum dan model shadow brane.

Benda-benda yang bergerak di bawah pengaruh gravitasi akan menghasilkan Gravitational Wave atau gelombang gravitasi, yaitu riak kelengkungan ruang-waktu yang merambat melalui alam semesta dengan kecepatan cahaya.

Seperti halnya gelombang elektromagnetik pada cahaya, gelombang gravitasi membawa energi.

Prediksi ini telah dikonfirmasi melalui pengamatan terhadap sistem PSR B1913+16, sebuah pulsar biner yang orbitnya perlahan menyusut karena kehilangan energi melalui pancaran gelombang gravitasi.

7.5 Pulsar Biner

Teori General Relativity memprediksi bahwa benda-benda bermassa besar yang bergerak di bawah pengaruh gravitasi akan memancarkan Gravitational Wave atau gelombang gravitasi.

Seperti halnya gelombang cahaya, gelombang gravitasi membawa energi menjauh dari objek yang memancarkannya. Namun, laju kehilangan energi ini biasanya sangat kecil, sehingga amat sulit untuk diamati secara langsung.

Sebagai contoh, pancaran gelombang gravitasi menyebabkan orbit Bumi perlahan-lahan menyusut menuju Matahari. Akan tetapi, proses tersebut berlangsung sangat lambat sehingga diperkirakan baru akan menyebabkan keduanya bertumbukan setelah sekitar 10²? tahun.

Pada tahun 1975, Russell Hulse dan Joseph Taylor menemukan sistem PSR B1913+16, sebuah pulsar biner yang terdiri atas dua bintang neutron kompak yang saling mengorbit dengan jarak maksimum hanya sekitar satu jari-jari Matahari.

Menurut teori relativitas umum, gerak orbit yang sangat cepat dalam sistem ini seharusnya menyebabkan periode orbitnya berkurang secara bertahap, karena energi dipancarkan dalam bentuk gelombang gravitasi yang kuat.

Prediksi ini ternyata sangat sesuai dengan hasil pengamatan. Pengukuran yang teliti terhadap parameter orbit oleh Hulse dan Taylor menunjukkan bahwa sejak tahun 1975 periode orbit sistem tersebut telah memendek lebih dari sepuluh detik.

Atas konfirmasi penting terhadap teori relativitas umum ini, Hulse dan Taylor dianugerahi Nobel Prize in Physics pada tahun 1993.

Gelombang Gravitasi dan Dunia Brane

Apabila kita memang hidup pada sebuah brane dalam ruang-waktu yang memiliki dimensi tambahan, maka gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh gerak benda-benda pada brane dapat merambat ke dimensi-dimensi tersebut.

Jika terdapat brane bayangan, gelombang gravitasi tersebut dapat dipantulkan kembali dan terperangkap di antara kedua brane.

Sebaliknya, apabila hanya terdapat satu brane dan dimensi tambahan membentang tanpa batas—seperti dalam model yang dikembangkan oleh Lisa Randall dan Raman Sundrum—gelombang gravitasi dapat melarikan diri sepenuhnya ke dalam dimensi tambahan dan membawa energi keluar dari dunia brane kita.

Sekilas hal ini tampak melanggar salah satu prinsip dasar fisika, yaitu hukum kekekalan energi, yang menyatakan bahwa jumlah energi total harus tetap konstan.

Namun pelanggaran ini sebenarnya hanya tampak demikian karena sudut pandang kita terbatas pada brane tempat kita berada. Seorang pengamat hipotetis yang dapat melihat dimensi tambahan akan mengetahui bahwa energi tersebut tidak hilang, melainkan hanya tersebar ke wilayah ruang yang lebih luas.

Lubang Hitam dalam Dunia Brane

Gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh dua bintang yang saling mengorbit memiliki panjang gelombang yang sangat besar dibandingkan dengan skala kelengkungan dimensi tambahan.

Akibatnya, gelombang tersebut cenderung tetap terkurung di sekitar brane, mirip dengan cara gaya gravitasi bekerja, sehingga tidak banyak energi yang bocor ke dimensi tambahan.

Namun gelombang gravitasi dengan panjang gelombang yang sangat pendek dapat dengan mudah lolos ke dimensi tambahan. Sumber utama gelombang gravitasi pendek semacam ini kemungkinan berasal dari Black Hole.

Sebuah lubang hitam pada brane dapat memanjang ke dalam dimensi tambahan. Jika ukurannya kecil, bentuknya akan hampir bulat, menjangkau dimensi tambahan kira-kira sejauh ukurannya di brane.

Sebaliknya, lubang hitam yang besar pada brane dapat memanjang menjadi struktur yang menyerupai “pancake hitam”, yang sangat lebar pada brane tetapi jauh lebih tipis ke arah dimensi tambahan.

Menurut teori kuantum, lubang hitam tidak sepenuhnya hitam. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, lubang hitam memancarkan radiasi melalui proses yang dikenal sebagai Hawking Radiation.

Partikel-partikel seperti foton akan dipancarkan sepanjang brane, karena materi dan gaya non-gravitasi terbatas pada brane. Namun gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh lubang hitam dapat merambat ke dimensi tambahan.

Jika lubang hitam berukuran besar dan berbentuk pancake, sebagian besar gelombang gravitasi tetap berada di dekat brane. Dalam kondisi ini, lubang hitam kehilangan energi dan massa dengan laju yang sesuai dengan persamaan terkenal:

E=mc2E = mc^2E=mc2

yang dirumuskan oleh Albert Einstein.

Namun ketika lubang hitam mengecil hingga ukurannya lebih kecil daripada radius kelengkungan dimensi tambahan, gelombang gravitasi yang dipancarkannya dapat lepas dengan bebas ke dimensi tambahan.

Bagi pengamat yang berada di brane, lubang hitam tersebut akan tampak memancarkan “radiasi gelap”, yaitu radiasi yang tidak dapat diamati secara langsung tetapi keberadaannya dapat disimpulkan dari fakta bahwa lubang hitam kehilangan massa.

Penciptaan Dunia Brane

Radiasi dari lubang hitam dalam dunia brane berasal dari fluktuasi kuantum partikel di sekitar brane. Namun brane itu sendiri juga tunduk pada fluktuasi kuantum.

Fluktuasi ini dapat menyebabkan brane muncul dan menghilang secara spontan, mirip dengan terbentuknya gelembung uap dalam air yang mendidih.

Ketika air dipanaskan, molekul-molekul H?O bergerak semakin cepat dan kadang-kadang sekelompok molekul memperoleh energi cukup untuk membentuk gelembung uap kecil.

Sebagian besar gelembung kecil akan kembali runtuh menjadi cairan, tetapi beberapa dapat tumbuh hingga mencapai ukuran kritis dan kemudian terus membesar.

Proses yang serupa dapat terjadi pada dunia brane. Fluktuasi kuantum dapat menghasilkan gelembung ruang-waktu, dengan brane sebagai permukaannya dan ruang berdimensi lebih tinggi sebagai bagian dalamnya.

Makhluk hidup seperti kita, yang hidup pada permukaan brane tersebut, akan mengamati bahwa alam semesta sedang mengembang, mirip seperti galaksi yang digambar pada permukaan balon yang kemudian ditiup hingga membesar.

Dalam gambaran ini, galaksi-galaksi akan saling menjauh, tetapi tidak ada satu pun galaksi yang menjadi pusat ekspansi.

Apakah Kita Benar-Benar Hidup di Brane?

Menurut gagasan Holographic Principle, informasi mengenai apa yang terjadi di suatu wilayah ruang-waktu dapat dikodekan pada batas wilayah tersebut.

Karena itu, mungkin saja kita mengira hidup di dunia empat dimensi, padahal kita hanyalah “bayangan” dari proses yang terjadi di dalam ruang berdimensi lebih tinggi.

Namun dari sudut pandang filsafat ilmiah positivisme, pertanyaan tentang mana yang “benar-benar nyata”—apakah brane atau ruang di dalamnya—tidaklah bermakna secara ilmiah.

Keduanya hanyalah model matematis yang menjelaskan pengamatan. Kita bebas menggunakan model mana pun yang paling berguna.

Apa yang Ada di Luar Brane?

Terdapat beberapa kemungkinan mengenai apa yang berada di luar brane:

1. Tidak ada apa pun di luar brane, bahkan tidak ada ruang kosong.
2. Bagian luar gelembung mungkin terhubung dengan gelembung lain yang identik, sehingga secara matematis setara dengan kemungkinan pertama.
3. Gelembung dapat mengembang ke dalam ruang berdimensi lebih tinggi, di mana gelembung lain juga dapat terbentuk.

Jika dua gelembung semacam itu bertabrakan, hasilnya bisa sangat dahsyat. Bahkan pernah diajukan hipotesis bahwa Big Bang mungkin dihasilkan oleh tabrakan antara dua brane.

Implikasi Kosmologis

Model dunia brane masih sangat spekulatif, tetapi menawarkan kemungkinan baru yang dapat diuji melalui pengamatan.

Model ini juga dapat menjelaskan mengapa gravitasi tampak sangat lemah dibandingkan gaya-gaya fundamental lainnya. Dalam teori dasar, gravitasi mungkin sebenarnya kuat, tetapi sebagian kekuatannya menyebar ke dimensi tambahan.

Salah satu konsekuensinya adalah bahwa panjang Planck—skala jarak terkecil yang dapat diselidiki tanpa membentuk lubang hitam—mungkin lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Jika demikian, skala fundamental tersebut mungkin suatu hari dapat dicapai oleh akselerator partikel masa depan seperti Large Hadron Collider di Jenewa.

Dengan bantuan eksperimen semacam itu, serta pengamatan kosmologis seperti Cosmic Microwave Background Radiation, kita mungkin suatu hari dapat menentukan apakah kita benar-benar hidup di sebuah brane.

Jika demikian, mungkin hal itu terjadi karena Anthropic Principle memilih model brane tertentu dari sekian banyak kemungkinan alam semesta yang diizinkan oleh M-Theory.

Kita mungkin dapat memparafrasekan kata-kata Miranda dalam drama The Tempest karya William Shakespeare:

“Oh, dunia brane yang baru, yang memiliki makhluk-makhluk seperti ini di dalamnya.”

Demikianlah gambaran alam semesta dalam sebuah cangkang kacang—The Universe in a Nutshell.