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

Salah satu ciri mencolok dari model pertama Alexander Friedmann ialah bahwa di dalamnya alam semesta tidak tak hingga dalam ruang, tetapi juga tidak memiliki batas. Gravitasi demikian kuat sehingga ruang melengkung kembali ke dirinya sendiri, menyerupai permukaan bumi. Jika seseorang terus berjalan ke satu arah di permukaan bumi, ia tidak akan menjumpai penghalang tak terlampaui ataupun terjatuh dari tepi, melainkan akhirnya kembali ke tempat semula.

Dalam model Friedmann jenis pertama, ruang serupa demikian, hanya saja berdimensi tiga alih-alih dua seperti permukaan bumi. Dimensi keempat, yakni waktu, juga berhingga panjangnya, namun menyerupai garis dengan dua ujung atau batas—sebuah awal dan sebuah akhir. Akan kita lihat kemudian bahwa ketika relativitas umum dipadukan dengan prinsip ketidakpastian dalam mekanika kuantum, mungkin saja ruang dan waktu keduanya berhingga tanpa memiliki tepi atau batas.

Gagasan bahwa seseorang dapat mengelilingi alam semesta dan kembali ke titik asalnya memang cocok bagi fiksi ilmiah, tetapi tidak banyak makna praktisnya, sebab dapat diperlihatkan bahwa alam semesta akan runtuh kembali menjadi nol sebelum seseorang sempat mengelilinginya. Diperlukan perjalanan lebih cepat dari cahaya untuk kembali ke titik awal sebelum alam semesta berakhir—dan itu tidak diperkenankan.

Dalam model Friedmann pertama, yang mengembang lalu runtuh kembali, ruang melengkung ke dalam dirinya sendiri seperti permukaan bumi, sehingga ia berhingga. Dalam model kedua, yang mengembang selamanya, ruang melengkung ke arah sebaliknya, menyerupai permukaan pelana; dalam hal ini ruang tak berhingga. Adapun dalam model ketiga, dengan laju pengembangan tepat pada nilai kritis, ruang bersifat datar—dan karenanya juga tak berhingga.

Model manakah yang menggambarkan alam semesta kita? Akankah alam semesta pada akhirnya berhenti mengembang dan mulai menyusut, ataukah ia akan terus mengembang selamanya? Untuk menjawabnya, kita perlu mengetahui laju pengembangan alam semesta saat ini serta kerapatan rata-ratanya sekarang. Jika kerapatan lebih kecil daripada nilai kritis tertentu yang ditentukan oleh laju pengembangan, maka tarikan gravitasi terlalu lemah untuk menghentikan pengembangan. Jika kerapatan lebih besar daripada nilai kritis, maka gravitasi pada suatu saat di masa depan akan menghentikan pengembangan dan menyebabkan alam semesta runtuh kembali.

Laju pengembangan kini dapat ditentukan dengan mengukur kecepatan galaksi-galaksi yang menjauh dari kita melalui efek Doppler. Pengukuran ini dapat dilakukan dengan cukup teliti. Namun jarak galaksi-galaksi tersebut tidak diketahui dengan baik, sebab hanya dapat diukur secara tidak langsung. Yang kita ketahui hanyalah bahwa alam semesta mengembang antara 5 hingga 10 persen setiap seribu juta tahun.

Ketidakpastian mengenai kerapatan rata-rata alam semesta bahkan lebih besar lagi. Jika kita menjumlahkan massa semua bintang yang dapat kita lihat di galaksi kita dan galaksi-galaksi lain, jumlahnya kurang dari seperseratus dari nilai yang diperlukan untuk menghentikan pengembangan, bahkan untuk taksiran laju pengembangan terendah. Namun galaksi kita dan galaksi-galaksi lain pasti mengandung sejumlah besar “materi gelap” yang tidak dapat kita lihat secara langsung, tetapi keberadaannya kita ketahui melalui pengaruh gravitasinya terhadap orbit bintang-bintang. Selain itu, kebanyakan galaksi berada dalam gugus-gugus, dan dari gerak galaksi-galaksi itu kita dapat menyimpulkan adanya materi gelap tambahan di antara mereka. Sekalipun semua materi gelap ini dijumlahkan, hasilnya masih sekitar sepersepuluh dari jumlah yang diperlukan untuk menghentikan pengembangan.

Bukti yang ada saat ini dengan demikian menunjukkan bahwa alam semesta barangkali akan mengembang selamanya. Namun yang benar-benar dapat kita pastikan hanyalah bahwa sekalipun alam semesta kelak runtuh kembali, hal itu tidak akan terjadi setidaknya dalam sepuluh ribu juta tahun lagi, sebab ia telah mengembang sekurang-kurangnya selama itu.

Semua solusi Friedmann memiliki ciri bahwa pada suatu waktu di masa lampau—antara sepuluh hingga dua puluh ribu juta tahun yang lalu—jarak antara galaksi-galaksi bertetangga pasti bernilai nol. Pada saat itulah, yang kita sebut Dentuman Besar, kerapatan alam semesta dan kelengkungan ruang-waktu menjadi tak hingga. Karena matematika tidak benar-benar dapat menangani bilangan tak hingga, ini berarti teori relativitas umum—yang menjadi dasar solusi Friedmann—meramalkan adanya suatu titik di mana teori itu sendiri runtuh. Titik demikian disebut singularitas.

Banyak orang tidak menyukai gagasan bahwa waktu memiliki awal, barangkali karena ia seolah menyiratkan campur tangan ilahi. (Gereja Katolik, sebaliknya, pada tahun 1951 secara resmi menyatakan bahwa model Dentuman Besar selaras dengan Kitab Suci.) Maka muncul berbagai upaya untuk menghindari kesimpulan bahwa pernah ada Dentuman Besar.

Salah satu usulan yang paling luas mendapat dukungan adalah teori keadaan tunak, yang diajukan pada tahun 1948 oleh Hermann Bondi, Thomas Gold, dan Fred Hoyle. Gagasannya ialah bahwa ketika galaksi-galaksi saling menjauh, galaksi-galaksi baru terus-menerus terbentuk di celah di antara mereka dari materi baru yang diciptakan secara berkelanjutan. Dengan demikian, alam semesta akan tampak kurang lebih sama setiap saat maupun di setiap tempat.

Namun pengamatan terhadap sumber gelombang radio oleh kelompok astronom Cambridge yang dipimpin Martin Ryle menunjukkan hasil yang bertentangan dengan prediksi teori ini. Lebih jauh lagi, penemuan radiasi gelombang mikro oleh Arno Penzias dan Robert Wilson pada tahun 1965 memperlihatkan bahwa alam semesta pasti jauh lebih rapat di masa lampau. Maka teori keadaan tunak pun ditinggalkan.

Upaya lain dilakukan pada tahun 1963 oleh dua ilmuwan Rusia, Evgenii Lifshitz dan Isaac Khalatnikov, yang berpendapat bahwa singularitas Dentuman Besar mungkin hanyalah kekhususan model Friedmann. Namun kemudian mereka menyadari bahwa kelas model yang jauh lebih umum pun tetap mengandung singularitas, dan pada tahun 1970 mereka menarik kembali klaim tersebut.

Jawaban yang lebih tegas datang dari pendekatan berbeda yang diperkenalkan pada tahun 1965 oleh matematikawan dan fisikawan Inggris Roger Penrose. Ia menunjukkan bahwa bintang yang runtuh di bawah gravitasinya sendiri pasti membentuk singularitas di dalam suatu wilayah ruang-waktu yang kita kenal sebagai lubang hitam.

Dengan membalik arah waktu dalam teorema Penrose, dapat ditunjukkan bahwa alam semesta yang mengembang seperti model Friedmann pasti bermula dari singularitas. Dalam beberapa tahun berikutnya, teknik-teknik matematika dikembangkan lebih lanjut, dan pada tahun 1970, dalam makalah bersama antara Penrose dan Stephen Hawking, akhirnya dibuktikan bahwa singularitas Dentuman Besar niscaya terjadi, asalkan relativitas umum benar dan alam semesta mengandung materi sebanyak yang kita amati.

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

Kini hampir semua orang menerima bahwa alam semesta bermula dari suatu singularitas Dentuman Besar. Ironisnya, setelah turut membuktikannya, Hawking kemudian berusaha meyakinkan para fisikawan bahwa pada kenyataannya mungkin tidak ada singularitas pada awal alam semesta—sebab ia dapat lenyap bila efek-efek kuantum diperhitungkan.

Demikianlah, dalam waktu kurang dari setengah abad, pandangan manusia tentang alam semesta—yang terbentuk selama ribuan tahun—berubah secara radikal. Penemuan bahwa alam semesta mengembang serta kesadaran akan kecilnya planet kita hanyalah permulaan. Ketika bukti eksperimental dan teoretis bertambah, menjadi semakin jelas bahwa alam semesta pasti memiliki awal dalam waktu. Namun pembuktian tersebut juga menunjukkan bahwa relativitas umum hanyalah teori parsial: ia tak mampu menjelaskan bagaimana alam semesta bermula, sebab ia sendiri runtuh pada titik awal itu.

Dengan demikian, sejak awal 1970-an, pencarian pemahaman tentang alam semesta beralih dari teori mengenai yang maha luas menuju teori mengenai yang maha kecil—yakni mekanika kuantum—sebelum akhirnya diupayakan penyatuan keduanya dalam suatu teori gravitasi kuantum.