[Buku Bahasa Indonesia stephen hawking] Grand Design

BAB 6 : MEMILIH ALAM SEMESTA KITA

MENURUT ORANG BOSHONGO di Afrika Tengah, pada mulanya hanya ada kegelapan, air, dan dewa agung Bumba. Suatu hari Bumba, yang kesakitan karena sakit perut, memuntahkan matahari. Seiring waktu matahari mengeringkan sebagian air, meninggalkan daratan. Namun Bumba masih kesakitan, dan ia memuntahkan lagi. Muncullah bulan, bintang-bintang, lalu beberapa hewan: macan tutul, buaya, kura-kura, dan akhirnya manusia. Bangsa Maya di Meksiko dan Amerika Tengah mengisahkan masa serupa sebelum penciptaan ketika yang ada hanyalah laut, langit, dan Sang Pencipta. Dalam legenda Maya, Sang Pencipta, tidak puas karena tidak ada yang memujinya, menciptakan bumi, gunung-gunung, pepohonan, dan sebagian besar hewan. Namun hewan-hewan itu tidak dapat berbicara, maka ia memutuskan untuk menciptakan manusia. Pertama ia membuat mereka dari lumpur dan tanah, tetapi mereka hanya berbicara tanpa makna. Ia membiarkan mereka larut dan mencoba lagi, kali ini membentuk manusia dari kayu. Manusia-manusia itu tumpul. Ia memutuskan untuk memusnahkan mereka, tetapi mereka melarikan diri ke hutan, mengalami kerusakan di sepanjang jalan yang sedikit mengubah mereka, menciptakan apa yang kini kita kenal sebagai monyet. Setelah kegagalan itu, Sang Pencipta akhirnya menemukan rumus yang berhasil, dan membentuk manusia pertama dari jagung putih dan kuning. Dewasa ini kita membuat etanol dari jagung, tetapi sejauh ini kita belum mampu menandingi karya Sang Pencipta dalam membangun manusia yang meminumnya.

Mitos penciptaan seperti ini semuanya berusaha menjawab pertanyaan-pertanyaan yang kita bahas dalam buku ini: Mengapa ada alam semesta, dan mengapa alam semesta seperti adanya? Kemampuan kita untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan semacam itu telah berkembang secara mantap sejak zaman Yunani kuno, dan paling mendalam selama abad terakhir. Berbekal latar belakang dari bab-bab sebelumnya, kini kita siap menawarkan jawaban yang mungkin atas pertanyaan-pertanyaan tersebut.

Satu hal yang mungkin telah tampak bahkan pada masa awal adalah bahwa alam semesta merupakan ciptaan yang sangat baru, atau manusia telah ada hanya dalam sebagian kecil sejarah kosmik. Sebab umat manusia telah berkembang begitu cepat dalam pengetahuan dan teknologi sehingga jika manusia telah ada selama jutaan tahun, peradaban kita tentu sudah jauh lebih maju dalam penguasaannya.

Menurut Perjanjian Lama, Tuhan menciptakan Adam dan Hawa hanya enam hari setelah penciptaan dimulai. Uskup Ussher, primas seluruh Irlandia dari tahun 1625 hingga 1656, bahkan menetapkan asal-usul dunia dengan lebih tepat lagi, yakni pukul sembilan pagi pada 27 Oktober 4004 SM. Kami mengambil pandangan yang berbeda: bahwa manusia adalah ciptaan yang relatif baru, tetapi alam semesta sendiri bermula jauh lebih awal, sekitar 13,7 miliar tahun yang lalu.

Bukti ilmiah pertama bahwa alam semesta memiliki permulaan muncul pada tahun 1920-an. Seperti telah kami katakan dalam Bab 3, pada masa itu sebagian besar ilmuwan percaya pada alam semesta statis yang telah selalu ada. Bukti yang berlawanan bersifat tidak langsung, berdasarkan pengamatan yang dilakukan Edwin Hubble dengan teleskop 100 inci di Gunung Wilson, di perbukitan di atas Pasadena, California. Dengan menganalisis spektrum cahaya yang dipancarkan galaksi-galaksi, Hubble menentukan bahwa hampir semua galaksi bergerak menjauh dari kita, dan semakin jauh jaraknya, semakin cepat pergerakannya. Pada tahun 1929 ia menerbitkan hukum yang menghubungkan laju resesi mereka dengan jarak dari kita, dan menyimpulkan bahwa alam semesta sedang mengembang. Jika demikian, maka pada masa lalu alam semesta pasti lebih kecil. Bahkan, jika kita menelusuri jauh ke masa lampau, seluruh materi dan energi di alam semesta akan terkonsentrasi dalam wilayah yang sangat kecil dengan kerapatan dan suhu yang tak terbayangkan, dan jika kita menelusuri cukup jauh, akan ada saat ketika semuanya bermula—peristiwa yang kini kita sebut dentuman besar.

Gagasan bahwa alam semesta mengembang mengandung sedikit kerumitan. Kita tidak bermaksud bahwa alam semesta mengembang seperti seseorang memperluas rumahnya dengan merobohkan dinding dan menambahkan kamar mandi baru di tempat dahulu berdiri pohon ek megah. Bukan ruang yang memperluas dirinya, melainkan jarak antara setiap dua titik di dalam alam semesta yang bertambah. Gagasan ini muncul pada tahun 1930-an di tengah banyak kontroversi, tetapi salah satu cara terbaik untuk membayangkannya tetaplah metafora yang dikemukakan pada tahun 1931 oleh astronom Universitas Cambridge, Arthur Eddington. Eddington membayangkan alam semesta sebagai permukaan balon yang mengembang, dan semua galaksi sebagai titik-titik pada permukaan itu. Gambaran ini dengan jelas menunjukkan mengapa galaksi yang jauh surut lebih cepat daripada yang dekat.

Sebagai contoh, jika jari-jari balon berlipat dua setiap jam, maka jarak antara dua galaksi mana pun di atas balon akan berlipat dua setiap jam. Jika pada suatu waktu dua galaksi berjarak 1 inci, satu jam kemudian jaraknya menjadi 2 inci, dan mereka tampak bergerak relatif satu sama lain dengan laju 1 inci per jam. Tetapi jika awalnya mereka berjarak 2 inci, satu jam kemudian jaraknya menjadi 4 inci dan tampak bergerak menjauh dengan laju 2 inci per jam. Itulah tepatnya yang ditemukan Hubble: semakin jauh sebuah galaksi, semakin cepat ia menjauh dari kita.

Penting untuk disadari bahwa pengembangan ruang tidak memengaruhi ukuran benda material seperti galaksi, bintang, apel, atom, atau objek lain yang terikat oleh suatu gaya. Sebagai contoh, jika kita melingkari sekelompok galaksi pada balon itu, lingkaran tersebut tidak akan mengembang seiring balon mengembang. Sebaliknya, karena galaksi-galaksi terikat oleh gaya gravitasi, lingkaran dan galaksi di dalamnya akan mempertahankan ukuran dan konfigurasinya ketika balon membesar. Hal ini penting karena kita hanya dapat mendeteksi pengembangan jika alat ukur kita memiliki ukuran tetap. Jika segala sesuatu bebas mengembang, maka kita, penggaris kita, laboratorium kita, dan sebagainya akan mengembang secara proporsional dan kita tidak akan menyadari perbedaan apa pun.

Bahwa alam semesta mengembang merupakan kabar baru bagi Einstein. Namun kemungkinan bahwa galaksi-galaksi saling menjauh telah diajukan beberapa tahun sebelum makalah Hubble atas dasar teoretis yang berasal dari persamaan Einstein sendiri. Pada tahun 1922, fisikawan dan matematikawan Rusia Alexander Friedmann menyelidiki apa yang akan terjadi dalam model alam semesta berdasarkan dua asumsi yang sangat menyederhanakan matematika: bahwa alam semesta tampak identik ke segala arah, dan bahwa ia tampak demikian dari setiap titik pengamatan. Kita tahu bahwa asumsi pertama Friedmann tidak sepenuhnya benar—untungnya alam semesta tidak seragam di mana-mana. Jika kita menatap ke satu arah, kita mungkin melihat matahari; ke arah lain, bulan atau koloni kelelawar vampir yang bermigrasi. Namun pada skala yang jauh lebih besar—bahkan lebih besar daripada jarak antar galaksi—alam semesta tampak kira-kira sama ke segala arah.

Ini seperti memandang hutan dari atas. Jika Anda cukup dekat, Anda dapat melihat daun atau setidaknya pohon-pohon dan celah di antaranya. Tetapi jika Anda berada begitu tinggi sehingga ibu jari Anda yang terentang menutupi satu mil persegi pepohonan, hutan itu akan tampak sebagai hamparan hijau yang seragam. Kita akan mengatakan bahwa pada skala itu, hutan bersifat seragam.

Berdasarkan asumsinya, Friedmann menemukan solusi terhadap persamaan Einstein di mana alam semesta mengembang seperti yang kemudian ditemukan Hubble sebagai kenyataan. Secara khusus, model alam semesta Friedmann bermula dari ukuran nol dan mengembang hingga tarikan gravitasi memperlambatnya, dan akhirnya menyebabkannya runtuh kembali ke dalam dirinya sendiri. (Ternyata ada dua jenis solusi lain terhadap persamaan Einstein yang juga memenuhi asumsi Friedmann: satu menggambarkan alam semesta yang pengembangannya berlanjut selamanya meskipun sedikit melambat, dan satu lagi di mana laju pengembangan melambat menuju nol tetapi tidak pernah benar-benar mencapainya.) Friedmann wafat beberapa tahun setelah karya ini, dan gagasannya sebagian besar tidak dikenal hingga setelah penemuan Hubble. Namun pada tahun 1927 seorang profesor fisika sekaligus imam Katolik Roma bernama Georges Lemaître mengajukan gagasan serupa: jika kita menelusuri sejarah alam semesta ke masa lampau, ia menjadi semakin kecil hingga kita sampai pada suatu peristiwa penciptaan—yang kini kita sebut dentuman besar.