[Buku Bahasa Indonesia stephen hawking] Grand Design
BAB 8 : THE GRAND DESIGN
DALAM BUKU INI KITA TELAH MENGGAMBARKAN bagaimana keteraturan dalam gerak benda-benda astronomis seperti matahari, bulan, dan planet-planet menunjukkan bahwa semuanya diatur oleh hukum-hukum tetap, alih-alih tunduk pada kehendak dan tingkah sewenang-wenang para dewa dan setan.
Pada mulanya, keberadaan hukum-hukum semacam itu hanya tampak dalam astronomi (atau astrologi, yang kala itu dianggap hampir sama). Perilaku benda-benda di bumi begitu rumit dan dipengaruhi oleh begitu banyak faktor sehingga peradaban-peradaban awal tidak mampu mengenali pola atau hukum yang jelas yang mengatur gejala-gejala tersebut.
Namun secara bertahap, hukum-hukum baru ditemukan di bidang-bidang selain astronomi, dan hal ini melahirkan gagasan determinisme ilmiah: harus ada seperangkat hukum lengkap yang, dengan mengetahui keadaan alam semesta pada suatu waktu tertentu, akan menentukan bagaimana alam semesta berkembang sejak saat itu dan seterusnya. Hukum-hukum ini harus berlaku di mana pun dan kapan pun; jika tidak, ia bukanlah hukum. Tidak boleh ada pengecualian atau mukjizat. Dewa maupun setan tidak dapat campur tangan dalam jalannya alam semesta.
Pada saat determinisme ilmiah pertama kali diajukan, hukum-hukum gerak dan gravitasi Newton adalah satu-satunya hukum yang dikenal. Kita telah menjelaskan bagaimana hukum-hukum tersebut diperluas oleh Einstein dalam teori relativitas umumnya, dan bagaimana hukum-hukum lain ditemukan untuk mengatur aspek-aspek lain dari alam semesta.
Hukum-hukum alam memberi tahu kita bagaimana alam semesta berperilaku, tetapi tidak menjawab pertanyaan “mengapa?” yang kita ajukan pada awal buku ini:
Mengapa ada sesuatu alih-alih ketiadaan?
Mengapa kita ada?
Mengapa seperangkat hukum yang khusus ini dan bukan yang lain?
Sebagian orang akan menyatakan bahwa jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini adalah adanya Tuhan yang memilih menciptakan alam semesta dengan cara demikian. Wajar untuk bertanya siapa atau apa yang menciptakan alam semesta, tetapi jika jawabannya adalah Tuhan, maka pertanyaan itu sekadar dialihkan menjadi siapa yang menciptakan Tuhan. Dalam pandangan ini diterima bahwa ada suatu entitas yang tidak memerlukan pencipta, dan entitas itu disebut Tuhan. Ini dikenal sebagai argumen sebab pertama bagi keberadaan Tuhan.
Namun kami menyatakan bahwa pertanyaan-pertanyaan tersebut dapat dijawab sepenuhnya dalam ranah sains, tanpa memanggil makhluk ilahi apa pun.
Dalam The Grand Design, menurut gagasan realisme bergantung-model yang diperkenalkan dalam Bab 3, otak kita menafsirkan masukan dari organ-organ indra dengan membentuk suatu model tentang dunia luar. Kita membentuk konsep mental tentang rumah kita, pepohonan, orang lain, listrik yang mengalir dari stopkontak, atom, molekul, bahkan alam semesta lain. Konsep-konsep mental ini adalah satu-satunya realitas yang dapat kita ketahui. Tidak ada uji realitas yang independen dari model.
Dari sini mengikuti bahwa model yang tersusun dengan baik menciptakan realitasnya sendiri.
Sebuah contoh yang dapat membantu kita memikirkan persoalan realitas dan penciptaan adalah Game of Life, yang diciptakan pada tahun 1970 oleh seorang matematikawan muda di Cambridge bernama John Conway.
Kata “game” dalam Game of Life sebenarnya menyesatkan. Tidak ada pemenang maupun pecundang; bahkan tidak ada pemain. Game of Life sesungguhnya bukan permainan, melainkan seperangkat hukum yang mengatur suatu alam semesta dua dimensi. Ia adalah alam semesta deterministik: setelah Anda menetapkan konfigurasi awal, atau kondisi awal, hukum-hukum itu menentukan apa yang terjadi di masa depan.
Dunia yang dibayangkan Conway adalah susunan persegi seperti papan catur, tetapi membentang tak terbatas ke segala arah. Setiap kotak dapat berada dalam salah satu dari dua keadaan: hidup (ditampilkan hijau) atau mati (ditampilkan hitam). Setiap kotak memiliki delapan tetangga: atas, bawah, kiri, kanan, dan empat tetangga diagonal.
Waktu di dunia ini tidak berlangsung terus-menerus, melainkan bergerak maju dalam langkah-langkah terpisah. Dengan susunan kotak hidup dan mati apa pun, jumlah tetangga hidup menentukan apa yang terjadi selanjutnya menurut hukum-hukum berikut:
-
Kotak hidup dengan dua atau tiga tetangga hidup tetap bertahan (kelangsungan hidup).
-
Kotak mati dengan tepat tiga tetangga hidup menjadi sel hidup (kelahiran).
-
Dalam semua keadaan lainnya, sel mati atau tetap mati. Jika sebuah kotak hidup memiliki nol atau satu tetangga, ia dikatakan mati karena kesepian; jika memiliki lebih dari tiga tetangga, ia mati karena kepadatan berlebih.
Itulah seluruh aturannya: dengan kondisi awal apa pun, hukum-hukum ini menghasilkan generasi demi generasi.
Sebuah kotak hidup yang terisolasi atau dua kotak hidup yang bersebelahan akan mati pada generasi berikutnya karena kekurangan tetangga. Tiga kotak hidup yang tersusun diagonal bertahan sedikit lebih lama. Setelah satu langkah waktu, kotak di ujung mati, menyisakan kotak tengah yang kemudian mati pada generasi berikutnya. Setiap garis diagonal kotak akan “menguap” dengan cara ini.
Namun jika tiga kotak hidup ditempatkan secara horizontal dalam satu baris, kotak tengah memiliki dua tetangga dan bertahan sementara dua kotak di ujung mati. Dalam kasus ini, sel tepat di atas dan di bawah kotak tengah mengalami kelahiran. Baris tersebut pun berubah menjadi kolom. Generasi berikutnya, kolom itu kembali menjadi baris, dan demikian seterusnya. Konfigurasi berosilasi semacam ini disebut blinker.
Jika tiga kotak hidup ditempatkan membentuk huruf L, muncul perilaku baru. Pada generasi berikutnya, kotak yang terletak di sudut L akan melahirkan sel baru, membentuk blok 2 × 2. Blok ini termasuk tipe pola yang disebut still life karena dari generasi ke generasi ia tetap tak berubah.
Banyak jenis pola yang pada generasi awal berubah bentuk, tetapi segera menjadi still life, atau mati, atau kembali ke bentuk semula lalu mengulangi proses tersebut.
Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] Cosmos - Carl Sagan
Ada pula pola yang disebut glider, yang berubah menjadi bentuk lain dan, setelah beberapa generasi, kembali ke bentuk aslinya, tetapi dalam posisi satu kotak lebih rendah sepanjang diagonal. Jika Anda mengamati perkembangannya dari waktu ke waktu, glider tampak merayap melintasi susunan kotak. Ketika glider-glider ini bertabrakan, perilaku-perilaku aneh dapat terjadi, bergantung pada bentuk masing-masing saat tabrakan berlangsung.
Yang membuat alam semesta ini menarik adalah bahwa meskipun “fisika” fundamentalnya sederhana, “kimianya” dapat menjadi rumit. Artinya, objek-objek komposit ada pada berbagai skala. Pada skala terkecil, fisika fundamental memberi tahu kita bahwa hanya ada kotak hidup dan mati. Pada skala yang lebih besar, ada glider, blinker, dan blok still life. Pada skala yang lebih besar lagi, terdapat objek yang lebih kompleks, seperti glider gun: pola stasioner yang secara berkala melahirkan glider-glider baru yang meninggalkan sarangnya dan meluncur sepanjang diagonal.
Jika Anda mengamati alam semesta Game of Life untuk sementara waktu pada skala tertentu, Anda dapat menyimpulkan hukum-hukum yang mengatur objek-objek pada skala itu. Misalnya, pada skala objek yang hanya beberapa kotak lebarnya, Anda mungkin memiliki hukum seperti “Blok tidak pernah bergerak,” “Glider bergerak secara diagonal,” serta berbagai hukum tentang apa yang terjadi ketika objek-objek bertabrakan.
Anda dapat membangun seluruh fisika pada tingkat objek-objek komposit mana pun. Hukum-hukum tersebut akan melibatkan entitas dan konsep yang tidak terdapat dalam hukum-hukum asli. Misalnya, tidak ada konsep seperti “bertubrukan” atau “bergerak” dalam hukum-hukum awal. Hukum-hukum itu hanya menggambarkan kehidupan dan kematian kotak-kotak tunggal yang diam.
Sebagaimana dalam alam semesta kita, dalam Game of Life realitas Anda bergantung pada model yang Anda gunakan.
Conway dan para mahasiswanya menciptakan dunia ini karena mereka ingin mengetahui apakah sebuah alam semesta dengan aturan-aturan fundamental yang sesederhana yang mereka definisikan dapat mengandung objek-objek yang cukup kompleks untuk bereplikasi.
Di dunia Game of Life, apakah terdapat objek majemuk yang, hanya dengan mengikuti hukum-hukum dunia tersebut selama beberapa generasi, akan melahirkan objek lain sejenis dirinya?
Bukan saja Conway dan para mahasiswanya mampu menunjukkan bahwa hal itu mungkin, mereka bahkan memperlihatkan bahwa objek semacam itu, dalam suatu pengertian, bersifat cerdas.
Apa yang dimaksud dengan itu?
Secara tepat, mereka menunjukkan bahwa gugusan besar kotak-kotak yang mampu mereplikasi diri merupakan “mesin Turing universal.” Untuk keperluan kita, itu berarti bahwa untuk setiap perhitungan yang secara prinsip dapat dilakukan oleh sebuah komputer di dunia fisik kita, jika mesin tersebut diberi masukan yang sesuai—yakni disediakan lingkungan dunia Game of Life yang tepat—maka setelah beberapa generasi mesin itu akan berada dalam keadaan dari mana keluaran dapat dibaca yang sesuai dengan hasil perhitungan komputer tersebut.
THE GRAND DESIGN
Untuk memahami bagaimana hal itu bekerja, pertimbangkan apa yang terjadi ketika glider ditembakkan ke arah sebuah blok sederhana berukuran 2 × 2 dari kotak hidup. Jika glider-glider tersebut mendekat dengan cara yang tepat, blok yang sebelumnya diam itu akan bergerak menjauh atau mendekati sumber glider. Dengan cara ini, blok tersebut dapat mensimulasikan memori komputer.
Faktanya, semua fungsi dasar komputer modern, seperti gerbang AND dan OR, juga dapat diciptakan dari glider. Dengan demikian, sebagaimana sinyal listrik digunakan dalam komputer fisik, aliran glider dapat digunakan untuk mengirim dan memproses informasi.
Dalam Game of Life, sebagaimana di dunia kita, pola-pola yang mereproduksi diri merupakan objek yang kompleks. Salah satu perkiraan, berdasarkan karya awal matematikawan John von Neumann, menempatkan ukuran minimum pola yang mereplikasi diri dalam Game of Life pada sepuluh triliun kotak—kira-kira jumlah molekul dalam satu sel manusia.
Makhluk hidup dapat didefinisikan sebagai sistem kompleks berukuran terbatas yang stabil dan mampu mereproduksi dirinya sendiri. Objek-objek yang dijelaskan di atas memenuhi syarat reproduksi, tetapi kemungkinan besar tidak stabil: gangguan kecil dari luar barangkali akan merusak mekanisme halusnya.
Namun, mudah dibayangkan bahwa hukum-hukum yang sedikit lebih rumit akan memungkinkan sistem kompleks dengan semua atribut kehidupan. Bayangkan suatu entitas semacam itu, sebuah objek dalam dunia tipe Conway. Objek semacam itu akan merespons rangsangan lingkungan, dan karenanya tampak membuat keputusan.
Apakah kehidupan semacam itu akan menyadari dirinya sendiri? Apakah ia memiliki kesadaran diri? Ini adalah pertanyaan yang memecah pendapat secara tajam. Sebagian orang mengklaim bahwa kesadaran diri adalah sesuatu yang unik bagi manusia. Hal itu memberi mereka kehendak bebas, kemampuan untuk memilih di antara berbagai kemungkinan tindakan.
Baca Juga: Lighten PDF Converter OCR 6.1.1 Full Version
Bagaimana kita dapat mengetahui apakah suatu makhluk memiliki kehendak bebas? Jika kita bertemu makhluk asing, bagaimana kita dapat memastikan apakah ia sekadar robot atau memiliki pikiran sendiri? Perilaku robot sepenuhnya akan ditentukan, tidak seperti makhluk yang memiliki kehendak bebas. Dengan demikian, secara prinsip seseorang dapat mendeteksi robot sebagai makhluk yang tindakannya dapat diprediksi.
Sebagaimana telah kita katakan dalam Bab 2, hal ini mungkin mustahil dilakukan jika makhluk tersebut besar dan kompleks. Kita bahkan tidak dapat menyelesaikan secara tepat persamaan untuk tiga atau lebih partikel yang saling berinteraksi. Karena makhluk asing seukuran manusia akan mengandung sekitar seribu triliun triliun partikel, bahkan jika makhluk asing itu adalah robot, mustahil untuk menyelesaikan persamaan dan memprediksi apa yang akan dilakukannya.
Oleh karena itu, kita harus mengatakan bahwa setiap makhluk kompleks memiliki kehendak bebas—bukan sebagai sifat fundamental, melainkan sebagai teori efektif, suatu pengakuan atas ketidakmampuan kita melakukan perhitungan yang memungkinkan kita memprediksi tindakannya.
Contoh Game of Life karya Conway menunjukkan bahwa bahkan seperangkat hukum yang sangat sederhana pun dapat menghasilkan ciri-ciri kompleks yang menyerupai kehidupan cerdas. Pasti ada banyak seperangkat hukum dengan sifat semacam ini.
Apa yang memilih hukum-hukum fundamental (berlawanan dengan hukum-hukum yang tampak) yang mengatur alam semesta kita?
Sebagaimana dalam alam semesta Conway, hukum-hukum alam semesta kita menentukan evolusi sistem, dengan diberikan keadaannya pada suatu waktu tertentu. Dalam dunia Conway, kitalah penciptanya—kita memilih keadaan awal alam semesta dengan menentukan objek-objek dan posisinya pada awal permainan.
Dalam alam semesta fisik, padanan objek seperti glider dalam Game of Life adalah benda-benda materi yang terisolasi. Setiap seperangkat hukum yang menggambarkan dunia kontinu seperti dunia kita akan memiliki konsep energi, yang merupakan besaran kekal, artinya tidak berubah seiring waktu.
Energi ruang hampa akan merupakan suatu konstanta, tidak bergantung pada waktu maupun posisi. Konstanta energi vakum ini dapat dikurangkan dengan mengukur energi suatu volume ruang relatif terhadap volume ruang kosong yang sama, sehingga kita dapat saja menyebut konstanta tersebut nol.
Salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh hukum alam adalah bahwa ia menetapkan energi suatu benda terisolasi yang dikelilingi ruang kosong bernilai positif, yang berarti diperlukan kerja untuk menyusun benda tersebut.
Sebab jika energi suatu benda terisolasi bernilai negatif, benda itu dapat diciptakan dalam keadaan bergerak sehingga energi negatifnya tepat diimbangi oleh energi positif akibat geraknya. Jika demikian, tidak ada alasan mengapa benda-benda tidak dapat muncul di mana saja dan kapan saja. Ruang kosong akan menjadi tidak stabil.
Namun, jika penciptaan suatu benda terisolasi memerlukan energi, ketidakstabilan semacam itu tidak dapat terjadi, karena, sebagaimana telah kita katakan, energi alam semesta harus tetap konstan. Inilah yang diperlukan agar alam semesta stabil secara lokal—agar segala sesuatu tidak sekadar muncul dari ketiadaan di mana-mana.
Jika total energi alam semesta harus selalu tetap nol, dan diperlukan energi untuk menciptakan suatu benda, bagaimana mungkin seluruh alam semesta diciptakan dari ketiadaan? Di sinilah perlunya hukum seperti gravitasi.
Karena gravitasi bersifat tarik-menarik, energi gravitasi bernilai negatif: diperlukan kerja untuk memisahkan sistem yang terikat secara gravitasi, seperti bumi dan bulan. Energi negatif ini dapat menyeimbangkan energi positif yang diperlukan untuk menciptakan materi, tetapi tidak sesederhana itu.
Energi gravitasi negatif bumi, misalnya, kurang dari sepermiliar energi positif partikel-partikel materi penyusunnya. Suatu benda seperti bintang akan memiliki energi gravitasi negatif yang lebih besar, dan semakin kecil ukurannya (semakin dekat bagian-bagiannya satu sama lain), semakin besar energi gravitasi negatif ini.
Namun sebelum energi tersebut dapat melebihi energi positif materi, bintang itu akan runtuh menjadi lubang hitam, dan lubang hitam memiliki energi positif. Itulah sebabnya ruang kosong stabil. Benda-benda seperti bintang atau lubang hitam tidak dapat begitu saja muncul dari ketiadaan. Tetapi seluruh alam semesta dapat.
Karena gravitasi membentuk ruang dan waktu, ia memungkinkan ruang-waktu stabil secara lokal tetapi tidak stabil secara global. Pada skala seluruh alam semesta, energi positif materi dapat diimbangi oleh energi gravitasi negatif, sehingga tidak ada pembatasan terhadap penciptaan seluruh alam semesta.
Karena ada hukum seperti gravitasi, alam semesta dapat dan akan menciptakan dirinya sendiri dari ketiadaan dengan cara yang dijelaskan dalam Bab 6. Penciptaan spontan adalah alasan mengapa ada sesuatu alih-alih tidak ada apa-apa, mengapa alam semesta ada, mengapa kita ada. Tidak perlu memanggil Tuhan untuk menyalakan sumbu biru dan memulai alam semesta.
Mengapa hukum-hukum fundamental seperti yang telah kita uraikan? Teori pamungkas harus konsisten dan harus memprediksi hasil hingga bagi besaran yang dapat kita ukur.
Kita telah melihat bahwa harus ada hukum seperti gravitasi, dan kita melihat dalam Bab 5 bahwa agar teori gravitasi memprediksi besaran hingga, teori tersebut harus memiliki apa yang disebut supersimetri antara gaya-gaya alam dan materi yang dipengaruhinya.
Teori-M adalah teori gravitasi supersimetris yang paling umum. Atas alasan-alasan ini, Teori-M adalah satu-satunya kandidat untuk teori lengkap alam semesta. Jika ia hingga—dan hal ini masih harus dibuktikan—ia akan menjadi model alam semesta yang menciptakan dirinya sendiri.
Kita pasti menjadi bagian dari alam semesta ini, karena tidak ada model konsisten lainnya.
Teori-M adalah teori terpadu yang diharapkan Einstein temukan. Fakta bahwa kita manusia—yang pada hakikatnya hanyalah kumpulan partikel-partikel fundamental alam—telah mampu mendekati pemahaman hukum-hukum yang mengatur diri kita dan alam semesta kita merupakan suatu kemenangan besar.
Namun mungkin mukjizat sejatinya adalah bahwa pertimbangan logika yang abstrak mengarah pada sebuah teori tunggal yang memprediksi dan menggambarkan alam semesta luas dengan keragaman menakjubkan yang kita saksikan.
Jika teori tersebut dikonfirmasi oleh pengamatan, itu akan menjadi kesimpulan sukses dari pencarian yang telah berlangsung lebih dari 3.000 tahun.
Kita akan telah menemukan rancangan agung itu.
Comments (0)