TEORI RELATIVITAS

50 GAGASAN BESAR YANG PERLU ANDA KETAHUI: RELATIVITAS

Gagasan tentang sebuah pergeseran paradigma disalahgunakan hari ini, tetapi dapat diterapkan secara literal dan tepat, pada teori relativitas yang dikembangkan pada tahun-tahun awal abad ke-20 oleh fisikawan kelahiran Jerman Albert Einstein. Wawasan sentral dari teori-teori ini adalah bahwa kita hidup di alam semesta empat dimensi di mana massa, ruang, dan waktu relatif, tidak mutlak dalam karakter. Teori relativitas telah memicu kemajuan teknologi. Eksplorasi ruang (angkasa), termasuk banyak manfaat komersialnya, seperti teknologi satelit dan Global Positioning system bergantung secara kritis pada kalkulasi relativistik. Tanpa ide-ide revolusioner Einstein, pemanfaatan energi atom untuk menghasilkan tenaga nuklir dan membuat senjata pemusnah massal tidak akan mungkin terjadi.

Fisika sebelum Einstein, Isaac Newton mendefinisikan ruang dan waktu sebagai konsep-konsep absolut yang tetap tidak terpengaruh oleh pengaruh eksternal. “Waktu itu absolut, benar, dan matematis, tentang dirinya sendiri dan dari sifat dasarnya sendiri, mengalir secara keseluruhan tanpa referansi pada apapun yang eksternal,” sementara ruang absolut “tetap sama dan tidak bergerak”.

Teori Relativitas Khusus: Bayangkan Anda ada dalam sebuah kereta yang melaju dengan kecepatan konstan pada sebuah garis lurus dimana tidak ada goncangan atau getaran yang disebabkan oleh pergerakannya. Jika Anda tidak bisa melihat sesuatu diluar kereta itu (saat tertidur), tidak akan bisa dibedakan dari sedang di dalam kereta atau diluar kereta. Selain itu, jika Anda bisa melihat diluar kereta adalah sebuah kereta kedua yang bergerak bersama pada jalur paralel dengan kecepatan yang sama persis, mustahil untuk mengatakan bahwa salah satu dari kedua kereta itu bergerak. Hanya jika Anda mengubah kecepatan atau arah, Anda bisa mengatakan Anda sedang bergerak. Dalam istilah-istilah teknis, kereta Anda adalah “kerangka acuan” Anda yang dijelaskan sebagai “kerangka inersia”.

Solusi Einstein atas kesulitan-kesulitan yang dihadapi dalam menangani perilaku cahaya adalah, pertama, untuk menegaskan bahwa hukum-hukum alam adalah sama untuk semua orang dalam semua kerangka inersia; kedua, untuk memperluas propagasi/perbanyakan cahaya, sehingga kecepatan cahaya hanya adalah konstan untuk semua pengamat , terlepas dari gerak relatif mereka.

Garis pemikiran yang sama menyebabkan konstraksi ruang: lamanya objek berkerut sepanjang arah geraknya dan sebagai gantinya ialah tempat penyatuan ruang dan waktu dimana waktu adalah dimensi keempat.

Teori Relativitas Umum: mempertimbangkan kerangka acuan non-inersia, yaitu kerangka yang melaju dalam hubungannya satu sama lain. Bayangkan Anda berada di dalam elevator rusak yang terjun bebas kebumi. Anda tidak akan merasakan berat badan Anda sendiri, karena Anda dan elevator melaju kebawah dengan kecepatan yang sama. Selanjutnya mengenai sorotan cahaya yang bergerak melalui elevator. Jika elevatornya diam, cahaya akan melewatinya dalam sebuah garis lurus. Tetapi, ketika elevator itu berjalan dengan cepat, sorotan cahaya akan dibengkokkan ke atas. Mengembangkan gagasan menggabungkan ruang-waktu dari teori khusus Einstein menyimpulkan bahwa ruang-waktu itu menyimpang atau melengkung.

“Ketika seorang pria duduk dengan seorang gadis cantik selama satu jam, tampaknya itu seperti satu menit. Tetapi bila dia duduk diatas kompor selama satu menit, hal itu sepertinya lebih dari satu jam. Itulah relativitas” (Albert Einstein, 1954).

Konsekuensi lanjutan dari teori spesial Einstein ialah ekuivalensi massa dan energy yang terkenal E=mc² – energy (E) sama dengan massa dengan kecepatan cahaya (c) yang dikuadratkan. Seperti ruang dan waktu, mereka juga relativistik, dengan massa dan benda yang meningkatkan dengan kecepatan dan yang mendekati jumlah yang tak terbatas yang hampir mendekati kecepatan cahaya. Karena kecepatan cahaya yang dikuadratkan merupakan jumlah yang sangat besar, persamaan energi massa berarti jumlah massa yang kecil dapat dikonversi ke dalam jumlah energy yang besar dan inilah yang terjadi pada senjata nuklir.

Dupre, Ben. 2010. 50 Gagasan Besar yang Perlu Anda Ketahui. Jakarta: Esensi.