[BUKU BAHASA INDONESIA] A BRIEF HISTORY OF TIME - STEPHEN HAWKING

BAB 1

GAMBAR ALAM SEMESTA KITA

Seorang ilmuwan terkenal (beberapa mengatakan itu Bertrand Russell) pernah memberikan kuliah umum tentang astronomi. Dia menggambarkan bagaimana bumi mengorbit di sekitar matahari dan bagaimana matahari, pada gilirannya, mengorbit di sekitar pusat kumpulan besar bintang yang disebut galaksi kita. Di akhir ceramah, seorang wanita tua kecil di bagian belakang ruangan bangkit dan berkata, “Apa yang Anda katakan kepada kami adalah sampah. Dunia ini benar-benar sebuah pelat datar yang didukung di belakang kura-kura raksasa. "Ilmuwan memberikan senyum unggul sebelum menjawab," Apa yang kura-kura berdiri? "" Kau sangat pintar, anak muda, sangat pintar, "kata wanita tua. "Tapi kura-kura itu terus turun!"
Kebanyakan orang akan menganggap gambar alam semesta kita sebagai menara kura-kura tanpa batas yang agak konyol, tetapi mengapa kita berpikir kita tahu lebih baik? Apa yang kita ketahui tentang alam semesta, dan bagaimana kita mengetahuinya? Dari mana datangnya alam semesta, dan ke mana ia pergi?

Apakah alam semesta memiliki permulaan, dan jika demikian, apa yang terjadi sebelum itu? Apa sifat waktu? Apakah ini akan berakhir? Bisakah kita kembali ke masa lalu? Terobosan baru-baru ini dalam fisika, yang dimungkinkan sebagian oleh teknologi baru yang fantastis, menyarankan jawaban untuk beberapa pertanyaan lama ini. Suatu hari jawaban-jawaban ini mungkin tampak jelas bagi kita seperti halnya bumi yang mengorbit matahari - atau mungkin sama konyolnya dengan menara kura-kura. Hanya waktu (apa pun itu) yang akan memberi tahu.
Sampai 340 SM. filsuf Yunani Aristoteles, dalam bukunya On the Heavens, mampu mengajukan dua argumen bagus karena meyakini bahwa bumi adalah bola bundar dan bukannya pelat datar. Pertama, ia menyadari bahwa gerhana bulan disebabkan oleh bumi yang datang antara matahari dan bulan. Bayangan bumi di bulan selalu bulat, yang hanya akan benar jika bumi bulat. Jika bumi adalah piringan pipih, bayangannya akan memanjang dan berbentuk bulat panjang, kecuali gerhana selalu terjadi pada saat matahari berada tepat di bawah tengah piringan itu. Kedua, orang-orang Yunani tahu dari perjalanan mereka bahwa Bintang Utara tampak lebih rendah di langit ketika dilihat di selatan daripada di wilayah utara. (Karena Bintang Utara terletak di atas Kutub Utara, ia tampaknya berada tepat di atas pengamat di Kutub Utara, tetapi bagi seseorang yang melihat dari garis khatulistiwa, ia tampak terletak tepat di cakrawala. Dari perbedaan posisi semu Bintang Utara di Mesir dan Yunani, Aristoteles bahkan mengutip perkiraan bahwa jarak di sekitar bumi adalah 400.000 stadia. Tidak diketahui persis panjangnya sebuah stadion, tetapi mungkin sekitar 200 meter, yang akan membuat estimasi Aristoteles sekitar dua kali lipat dari yang diperkirakan. saat ini diterima

angka. Orang-orang Yunani bahkan memiliki argumen ketiga bahwa bumi harus bulat, karena mengapa lagi orang melihat layar kapal yang datang ke cakrawala, dan baru kemudian melihat lambung kapal?
Aristoteles berpikir bahwa bumi itu diam dan bahwa matahari, bulan, planet-planet, dan bintang-bintang bergerak dalam orbit melingkar tentang bumi. Dia percaya ini karena dia merasa, karena alasan mistis, bahwa bumi adalah pusat alam semesta, dan bahwa gerakan melingkar adalah yang paling sempurna. Gagasan ini dielaborasi oleh Ptolemeus pada abad kedua M. menjadi model kosmologis yang lengkap. Bumi berdiri di tengah, dikelilingi oleh delapan bola yang membawa bulan, matahari, bintang-bintang, dan lima planet yang dikenal pada saat itu, Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus (Gbr.
1.1). Planet-planet itu sendiri bergerak pada lingkaran yang lebih kecil yang melekat pada bidang masing-masing untuk menjelaskan jalur yang diamati agak rumit di langit. Bola terluar membawa apa yang disebut bintang tetap, yang selalu tetap dalam posisi yang sama relatif satu sama lain tetapi yang berputar bersama melintasi langit. Apa yang ada di luar bidang terakhir tidak pernah dibuat sangat jelas, tetapi tentu saja itu bukan bagian dari alam semesta yang dapat diamati umat manusia.
Model Ptolemy menyediakan sistem yang cukup akurat untuk memprediksi posisi benda-benda langit di langit. Tetapi untuk memperkirakan posisi-posisi ini dengan benar, Ptolemeus harus membuat asumsi bahwa bulan mengikuti jalan yang kadang-kadang membawanya dua kali lebih dekat ke bumi daripada di waktu lain. Dan itu berarti bahwa bulan terkadang muncul dua kali lebih besar dari waktu lainnya! Ptolemeus mengakui kekurangan ini, tetapi modelnya pada umumnya, meskipun tidak secara universal, diterima. Itu diadopsi oleh orang Kristen
 
gereja sebagai gambar alam semesta yang sesuai dengan Kitab Suci, karena ia memiliki keuntungan besar sehingga ia meninggalkan banyak ruang di luar bola bintang tetap untuk surga dan neraka

Jasa pembuatan legalitas perusahaan, atau pembuatan dokumen PT, CV, PMA Jasa pembuatan pendirian PT, CV, PMA, serta Jasa pembuatan pendirian Yayasan Murah, Cepat, terpercaya www.konsultanlegalitas.co.id

Namun, model yang lebih sederhana diusulkan pada tahun 1514 oleh seorang pendeta Polandia, Nicholas Copernicus. (Awalnya, mungkin karena takut dicap bidat oleh gerejanya, Copernicus mengedarkan modelnya
secara anonim.) Idenya adalah bahwa matahari diam di pusat dan bahwa bumi dan planet-planet bergerak dalam orbit melingkar mengelilingi matahari. Hampir seabad berlalu sebelum ide ini ditanggapi dengan serius. Lalu dua astronom — orang Jerman,
Johannes Kepler, dan orang Italia, Galileo Galilei — mulai secara terbuka untuk mendukung teori Copernicus, meskipun fakta bahwa orbit yang diprediksinya tidak sesuai dengan yang diamati. Pukulan maut terhadap teori Aristotelian / Ptolemeus terjadi pada 1609. Pada tahun itu, Galileo mulai mengamati langit malam dengan teleskop, yang baru saja ditemukan. Ketika dia melihat planet Jupiter, Galileo mendapati bahwa planet itu disertai oleh beberapa satelit atau bulan kecil yang mengorbit di sekitarnya. Ini menyiratkan bahwa segala sesuatu tidak harus mengorbit langsung di sekitar bumi, seperti yang dipikirkan Aristoteles dan Ptolemy. (Tentu saja, masih mungkin untuk percaya bahwa bumi itu diam di pusat alam semesta dan bahwa bulan-bulan Jupiter bergerak di jalur yang sangat rumit di sekitar bumi, memberikan kesan bahwa mereka mengorbit Jupiter. Namun, teori Copernicus adalah jauh lebih sederhana.) Pada saat yang sama, Johannes Kepler telah memodifikasi teori Copernicus, menunjukkan bahwa planet-planet tidak bergerak dalam lingkaran tetapi dalam elips (elips adalah lingkaran memanjang). Prediksi sekarang akhirnya cocok dengan pengamatan.
Sejauh Kepler prihatin, orbit elips hanyalah hipotesis sementara, dan yang agak menjijikkan pada saat itu, karena elips jelas kurang sempurna daripada lingkaran. Hampir secara kebetulan menemukan bahwa orbit elips sesuai dengan pengamatan, ia tidak dapat mendamaikan mereka dengan gagasannya bahwa planet-planet dibuat untuk mengorbit matahari dengan kekuatan magnet. Penjelasan diberikan hanya kemudian, pada tahun 1687, ketika Sir Isaac Newton menerbitkan Philosophiae-nya
 
Naturalis Principia Mathematica, mungkin karya tunggal paling penting yang pernah diterbitkan dalam ilmu fisika. Di dalamnya Newton tidak hanya mengemukakan teori tentang bagaimana benda bergerak dalam ruang dan waktu, tetapi ia juga mengembangkan matematika rumit yang diperlukan untuk menganalisis gerakan itu. Selain itu, Newton mendalilkan hukum gravitasi universal yang menyatakan bahwa setiap tubuh di alam semesta tertarik pada satu sama lain oleh kekuatan yang lebih kuat semakin besar tubuh dan semakin dekat mereka satu sama lain. Kekuatan yang sama inilah yang menyebabkan benda jatuh ke tanah. (Kisah bahwa Newton terinspirasi oleh sebuah apel yang memukul kepalanya hampir pasti apokrif. Semua Newton sendiri pernah mengatakan bahwa gagasan gravitasi datang kepadanya ketika dia duduk "dalam suasana hati yang kontemplatif" dan "disebabkan oleh jatuhnya suatu apel. ”) Newton selanjutnya menunjukkan bahwa, menurut hukumnya, gravitasi menyebabkan bulan bergerak dalam orbit elips di sekitar bumi dan menyebabkan bumi dan planet-planet mengikuti jalur elips mengelilingi matahari.
Model Copernicus menyingkirkan bola surgawi Ptolemeus, dan bersama mereka, gagasan bahwa alam semesta memiliki batas alami. Karena "bintang-bintang tetap" tampaknya tidak mengubah posisi mereka selain dari rotasi melintasi langit yang disebabkan oleh bumi yang berputar pada porosnya, menjadi wajar untuk menganggap bahwa bintang-bintang tetap adalah benda-benda seperti matahari kita tetapi jauh lebih jauh.
Newton menyadari bahwa, menurut teorinya tentang gravitasi, bintang-bintang seharusnya saling menarik satu sama lain, sehingga tampaknya mereka pada dasarnya tidak dapat bergerak. Tidakkah mereka semua akan jatuh bersama pada suatu saat? Dalam sebuah surat pada tahun 1691 kepada Richard Bentley, pemikir terkemuka lain pada zamannya, Newton berpendapat bahwa ini memang akan terjadi jika hanya ada jumlah terbatas.
bintang-bintang tersebar di wilayah ruang terbatas. Tetapi ia beralasan bahwa jika, di sisi lain, ada jumlah bintang yang tak terbatas, yang tersebar kurang lebih seragam di ruang yang tak terbatas, ini tidak akan terjadi, karena tidak akan ada titik pusat bagi mereka untuk jatuh ke Argumen ini adalah contoh dari jebakan yang dapat Anda temui dalam berbicara tentang ketidakterbatasan. Dalam alam semesta tanpa batas, setiap titik dapat dianggap sebagai pusat, karena setiap titik memiliki jumlah bintang yang tak terbatas di setiap sisinya. Pendekatan yang benar, baru direalisasikan beberapa saat kemudian, adalah dengan mempertimbangkan situasi yang terbatas, di mana bintang-bintang saling bertabrakan, dan kemudian bertanya bagaimana keadaan berubah jika seseorang menambahkan lebih banyak bintang yang didistribusikan secara seragam di luar wilayah ini. Menurut hukum Newton, rata-rata bintang tambahan tidak akan membuat perbedaan sama sekali dengan yang asli rata-rata, sehingga bintang-bintang akan jatuh dengan cepat. Kita dapat menambahkan sebanyak mungkin bintang yang kita inginkan, tetapi bintang-bintang itu akan selalu runtuh dengan sendirinya. Kita sekarang tahu bahwa mustahil memiliki model statis tak terbatas dari alam semesta di mana gravitasi selalu menarik.
Ini adalah refleksi yang menarik tentang iklim pemikiran umum sebelum abad kedua puluh bahwa tidak ada yang menyarankan bahwa alam semesta mengembang atau menyusut. Secara umum diterima bahwa baik alam semesta telah ada selamanya dalam keadaan tidak berubah, atau bahwa ia telah diciptakan pada waktu yang terbatas di masa lalu kurang lebih seperti yang kita amati hari ini. Sebagian ini mungkin disebabkan oleh kecenderungan orang untuk percaya pada kebenaran abadi, serta kenyamanan yang mereka temukan dalam pemikiran bahwa meskipun mereka mungkin menjadi tua dan mati, alam semesta adalah abadi dan tidak berubah.
Bahkan mereka yang menyadari bahwa teori gravitasi Newton menunjukkan bahwa alam semesta tidak mungkin statis tidak berpikir untuk menyarankan bahwa itu mungkin mengembang. Sebagai gantinya, mereka berusaha untuk memodifikasi teori dengan membuat gaya gravitasi menjijikkan pada jarak yang sangat besar. Ini tidak secara signifikan mempengaruhi prediksi mereka tentang gerakan planet-planet, tetapi itu memungkinkan distribusi bintang yang tak terbatas untuk tetap dalam kesetimbangan - dengan kekuatan menarik antara bintang-bintang terdekat diimbangi oleh gaya tolak dari mereka yang lebih jauh. Namun, kami sekarang percaya keseimbangan semacam itu tidak akan stabil: jika bintang-bintang di suatu daerah hanya sedikit lebih dekat satu sama lain, gaya tarik menarik di antara mereka akan menjadi lebih kuat dan mendominasi kekuatan-kekuatan menjijikkan sehingga bintang-bintang akan terus jatuh ke arah satu sama lain . Di sisi lain, jika bintang-bintang sedikit lebih jauh dari satu sama lain, gaya tolak akan mendominasi dan membuat mereka semakin terpisah.
Keberatan lain terhadap alam semesta statis tak terbatas biasanya dianggap berasal dari filsuf Jerman Heinrich Olbers, yang menulis tentang teori ini pada tahun 1823. Faktanya, berbagai orang sezaman Newton telah mengangkat masalah, dan artikel Olbers bahkan bukan yang pertama yang berisi argumen yang masuk akal. menentangnya. Namun, itu yang pertama dicatat secara luas. Kesulitannya adalah bahwa dalam alam semesta statis tanpa batas hampir setiap garis pandang akan berakhir di permukaan bintang. Dengan demikian orang akan berharap bahwa seluruh langit akan seterang matahari, bahkan di malam hari. Pertentangan Olbers adalah bahwa cahaya dari bintang-bintang yang jauh akan diredupkan oleh penyerapan oleh materi yang mengintervensi. Namun, jika itu terjadi, materi yang mengintervensi akhirnya akan memanas hingga bersinar seterang bintang-bintang. Satu-satunya cara untuk menghindari kesimpulan bahwa seluruh langit malam harus seterang permukaan matahari adalah dengan mengasumsikan bahwa bintang-bintang tidak bersinar selamanya tetapi telah menyala pada waktu yang terbatas di masa lalu. Dalam hal itu materi yang menyerap mungkin belum memanas atau cahaya dari bintang-bintang yang jauh mungkin belum mencapai kita. Dan itu membawa kita pada pertanyaan tentang apa yang bisa menyebabkan bintang-bintang menyala pada awalnya.
Permulaan alam semesta, tentu saja, telah dibahas jauh sebelum ini. Menurut sejumlah kosmologi awal dan tradisi Yahudi / Kristen / Muslim, alam semesta dimulai pada waktu yang terbatas, dan tidak terlalu jauh, di masa lalu. Salah satu argumen untuk permulaan seperti itu adalah perasaan bahwa perlu "Penyebab Pertama" untuk menjelaskan keberadaan alam semesta. (Di dalam alam semesta, Anda selalu menjelaskan satu peristiwa sebagai disebabkan oleh beberapa peristiwa sebelumnya, tetapi keberadaan alam semesta itu sendiri dapat dijelaskan dengan cara ini hanya jika ia memiliki beberapa permulaan.) Argumen lain dikemukakan oleh Santo Agustinus dalam bukunya. buku The City of God. Dia menunjukkan bahwa peradaban maju dan kita ingat siapa yang melakukan tindakan ini atau mengembangkan teknik itu. Jadi manusia, dan mungkin juga alam semesta, tidak mungkin ada selama itu. St. Agustinus menerima tanggal sekitar 5000 SM. untuk Penciptaan alam semesta menurut kitab Kejadian. (Sangat menarik bahwa ini tidak jauh dari akhir Zaman Es terakhir, sekitar 10.000 SM, ketika para arkeolog memberi tahu kita bahwa peradaban benar-benar dimulai.)