Gravitasi~~

"Karena ilmu pengetahuan bisa kita temukan dimana saja dan kapan saja, juga melalui media apa saja."

Sama seperti hari ini, saya baru mengetahui ada grup WA dengan nama alumni fisika UNM. Apa yang menarik dari grup ini? semalam ada penjelasan dari salah seorang dosen bernama bapak Subaer tentang gravitasi. Penjelasan yang saya baru agak memahaminya setelah membaca perlahan. hahhaha. Mungkin dikarenakan efek otak saya yang laload. Dan karena itu pula, saya menuliskannya di sini.

Mau tau lebih jelas tentang Gravitasi? berikut penjelasannya...

***

Pertama, bedakan hukum alam (sunnatullah) dengan hukum fisika. Sunnatullah adalah hukum yang Allah tetapkan untuk semua makhluk ciptaanNya. Hukum Fisika adalah hukum hasil rekayasa berpikir manusia yang berevolusi sesuai zaman dan kemajuan perangkat berpikir manusia. Artinya, sunnatullah dan hukum fisika tidak sama.

Nah.. apakah kalau Anda semua melihat pelangi lalu anda mengatakan itu adalah dispersi cahaya oleh butiran air selepas hujan adalah hukum alam atau hukum fisika? Jawabannya itu adalah hukum fisika. Hukum alam tentang pelangi tidak ada yang tahu kecuali yang menciptakannya. Silahkan baca kembali 4 poin tentang hukum fisika.

Semua hukum fisika bersifat relatif, terbatas, lokal, berubah, berkembang dan patuh pada kaidah falsifikasi atau salah kaprah. Salah kaprah di sini artinya misinterpretasi. Tak terkecuali dengan gravitasi. Gravitasi adalah 1 dari 4 interaksi dasar cara kerja alam yang berhasil disari ke dalam ruang berpikir fisikawan. Selebihnya adalah interaksi elektromagnetik, interaksi lemah, dan interaksi kuat.

Interaksi gravitasi dimaknai sebagai gaya yang mengendalikan semua benda bermassa agar tetap berada dalam kesetimbangan dinamik.

Masih okay??? mari kita lanjut....

Massa adalah kualitas fisika yang kita ukur dengan neraca dan diantar oleh partikel yang kita beri nama Higgs Boson. Sedangkan gravitasi adalah nama yang kita sepakati untuk gaya tarik menarik dua benda menurut teori klasik Newton, atau lengkungan ruang dan waktu 4 dimensi menurut teori relativitas umum Einstein.

Baik teori Newton maupun Einstein tidak berlaku bila:
1. Massa benda berada pada orde 10 pangkat -27
2. Jarak kedua massa berada pada orde 0,1 Angstrom.

Ada yang tau kenapa tidak berlaku untuk benda atomik?
Ini dikarenakan konstanta gravitasi G ada pada orde 10 pangkat -11. Jauh dari daya tangkap instrumen kita.

Lanjut.. Teori Newton bahkan gagal untuk menghitung dengan tepat orbit merkurius yang nakal dan sering salah jalur di dalam teleskop manusia. Kegagalan itu merupakan inspirasi bagi Einstein untuk mengajukan teori relativitas umum.

Teori Einstein menjelaskan bahwa semua benda bermassa mengakibatkan lekukan ruang dan waktu disekitarnya dengan diameter dan kedalaman yang bergantung pada massanya. Jadi, lekukan itu adalah jalur pergerakan benda di sekitar benda lain.

Lekukan ruang dan waktu menyebabkan cahayapun berbelok ketika melintasi benda bermassa besar seperti matahari atau bintang lainnya. Dan pembelokan itu menghasilkan gejala yang disebut lensa gravitasi.

Sampai disitu masih okay??

Pindah dulu ke elektromagnetik dan interaksi lemah yaa.

Interaksi EM dan interaksi lemah adalah interaksi yang memungkinkan komunikasi kita lewat WA sekarang ini. EM dan lemah bertanggungjawab akan semua aktivitas keseharian kita di bumi, termasuk merasakan syahdunya sentuhan kulit kita dengan istri. hahahhaha

EM dan lemah yang kita kutuk ketika lampu mati atau jaringan internet laload, atau bahkan mata kita kabur karena sudah tua. EM yang kita salahkan ketika kita tergelincir di jalan raya karena ban motor kita gundul.

Siip sampai disitu? Kita lanjut..

Bagi perokok, sensasi asap rokok adalah sensasi dan lemah. Kulit yang keriput, rambut bertabur uban, gigi kropos dan tanggal, mata yang rabun, semuanya karena melemahnya interaksi EM dan lemah.

Interaksi kuat bekerja untuk mempertahankan keutuhan atom pembentuk materi sehingga manusia memiliki bentuk yang indah. Khususnya kaum hawa. hehehe. Ia bekerja pada jarak interatomik dan dijaga oleh partikel seperti quarks dan gluon.

Seluruh partikel yang berhasil kita identifikasi dewasa ini disebut Model Standard, memberikan kita sensasi akan alam semesta yang kita huni dan yang dapat kita jangkau dengan indera atau dengan alat bantu.

Air, bentuk dan wujudnya seperti yang kita kenal di bumi karena interaksi kuat, batuan, kristal, termasuk batu bacannya Pak Haris, mobil barunya kak Bulla, jagungnya Hamzah, semuanya karena interaksi kuat. Okay.

Di ketinggian 400 km dari bumi, air tidak mengalir, melainkan menggumpal dan tidak membasahi. Ada yang pernah lihat? hehehhe

Hukum fisika yang kita kenal dan kita pelajari, kita ajarkan di sekolah-sekolah adalah hukum-hukum yang jangkauannya terbatas, lokal, dan kontemporer. Maknanya adalah hukum-hukum fisika adalah cara kita mempelajari apa yang Allah anugerahkan kepada kita melalui karunia otak yang bekerja. lanjuuuuttt...

Para fisikawan bekerja untuk memahami keempat interaksi itu dengan baik pada skala kerja masing-masing. Artinya apakah Allah mengatur cara kerja alam melalui 4 interaksi itu atau tidak.

Bagi fisikawan atheis seperti Hawking jelas tidak karena dia menolak kehadiran Tuhan. Einstein lebih religius daripada Hawking. Anyway, fisikawan seperti Abdulsalam, Glashow dan Weinberg akhirnya sampai pada pemahaman bahwa alam semesta ciptaan Allah diatur dengan hukum yang sederhana. Karena itu, mereka berusaha menggabungkan keempat interaksi tersebut ke dalam satu teori saja.

Masih jelas? yukk lanjuuutt...

EM dan lemah adalah sesuatu yang padu dan disebut electroweak. Sesudah itu, electroweak disatukan dengan interaksi kuat dan disebut teori string atau superstring atau teori M. Artinya tinggal satu yang belum bergabung yakni GRAVITASI. kenapa???

Saatnya kita kembali ke gravitasi. hehehhe

Sejak 1927, Hubble dkk menyadari melalui teleskop bahwa alam semesta berekpansi. Artinya ruang dan waktunya bertambah besar seperti balon yang ditiup.

Gagasan alam berkembang ditolak Einstein karena memakasa dia untuk merevisi teori gravitasi relativitas umum. Alexander Friedmann berhasil meyakinkan Einstein bahwa alam semesta berasal dari sesuatu yang pada masa lalu, meledak dan berekspansi. Kondisi itu oleh John Penrose di Cambridge disebut singularitas, yang kemudian matematikanya disempurnakan oleh Hawking untuk disertasinya.

Masih semangat kan yaa??

Pada tahun 1949, Fred Hoyle dengan berani mengajukan dan memberi nama teori Big Bang untuk peristiwa yang digambarkan oleh Hubble, Friedman dan Einstein. Artinya, nama Big Bang diusulkan oleh Hoyle. Aseeek ya.

Dengan sangat terkejut, Hoyle dan Stephen Weinberg menghitung bahwa kejadian big bang jika diukur dari jangkauan gelombang radio di bumi terjadi sekitar 10 pangkat -43 detik yang lalu. Masa itu dikenal sebagai Max Planck time. Inilah yang disebut horizon kosmologi, yang bagi fisikawan merupakan batas akhir kemampuan nalar dan jangkauan berpikir kita,

Dewasa ini kita mengenal alam semesta dengan dua kondisi yaitu kondisi gelap dan kondisi terang. energi gelap dan energi terang. Maknanya, anda semua bisa melihat bintang dan planet di malam hari karena latar belakangnya gelap. Laksana anda menulis di papan tulis dengan kapur putih.

Ada yang mengerti implikasinya??

Artinya diawal big bang, alam semesta hanya  berisi cahaya, cahaya, dan cahaya. Kenapa? Jawabannya adalah energi awal alam semesta ribuan Giga volt dengan suhunya ribuan milliar derajat celcius.

Energi sebesar itu lepas dan melemparkan segala sesuatunya melahirkan ruang dan waktu yang ke segala penjuru dengan kecepatan yang sesuai dengan hitungan Hubble.

Abdussalam dan Weinsberg dalam buku The First Three Minutes berhasil menghitung bahwa semua massa yang lepas kembali menyatu dan membentuk atom penyusun alam semesta dalam waktu 2 menit 59 detik yang terdiri atas 6 fase atau 6 periode.

Abdussalam melihat bahwa masa itu dikendalikan oleh hukum fisika yang disebut Quantum Gravity. Disinilah awal gravitasi dimulai.

Seiring dengan pemuaian ruang dan waktu, energi dan suhu alam semesta, gejala kuantum dan gravitasi berpisah.

kok cerai yaa?? ada apa?

Kondisi quantum menjaga alam subatomik dan kondisi gravitasi makrokosmos. Sayangnya,, ada sayangnya. Hukum gravitasi yang menyatu dengan kuantum itu belum berhasil ditemukan oleh para fisikawan hingga hari ini, dan menjadi impian abadi Hawking. hehehe. Karena itu, hukum gravitasi yang sesungguhnya belum kita temukan.

Jadi bagaimana dengan saya yang mengajarkan teori gravitasi newton di kelas? Hahahha. Tidak apa-apa, ajarkan saja. Gravitasi yang dikenal Newton dan Einstein adalah hibrida dari gravitasi yang dicari oleh kita semua, termasuk oleh Witten sekarang di Amerika pencetus teori M.

Witten menemukan bahwa gravitasi adalah getaran halus yang kontinu dari semua partikel yang dilukiskan sebagai tali penyusun alam semesta dan saling berhubungan antara yang satu dengan yang lain. Setiap tali memiliki cabang satu atau lebih.

Kita masuk ke teori string...

Tali yang bercabang memungkinkan dua benda untuk saling berkomunikasi, sedangkan tali tunggal menjadi penghubung antara massa yang satu dengan lainnya. Kondisi gravitasi dari tali-tali partikel tersebut mengharuskan ruang dan waktu melilit dan bergerak secepat kilat.

Contoh gampangnya begini, andaikan seekor semut bergantung pada seutas benang di baju kita, lalu kita mengendarai motor atau mobil, semut tidak tahu bahwa ia bergerak 80 km/jam. okay. Bagi semut yang bergantung di benang tadi, apakah dia mengandalkan massanya ke benang atau ke tubuh kita?

Jawabannya adalah dia mengandalkan massanya ke benang. Kemudian, apakah dimensi ruang waktu yang dirasakan semut di benang itu sama dengan dimensi ruang dan waktu yang kita kenali? Jawabannya tidak sama.

Einstein sejak 50 tahun yang lalu sudah merumuskan bahwa ruang dan waktu 4 dimensi yang kita kenal adalah lipatan dari dimensi ruang dan waktu yang lebih besar. Artinya, jika benang tadi putus, lalu semut jatuh maka yang disalahkan oleh semut  adalah benang, bukan baju kita.

Semut menggantungkan massanya pada benang di baju kita. Baju, kita, dan motor kita membebani bumi yang kita melata di atasnya. Bagi semut, dia tidak peduli dengan gaya apa yang menahan kita di permukaan bumi. Bagi dia, benang itu adalah segalanya. hehehehe.

Bila karena satu sebab, kita meluncur keluar dari bumi dengan kecepatan 36000 km/jam (escape velocity) kita akan tiba di ketinggian 400 - 600 km di atas bumi dalam sekian jam.

Hallooooo, masih semangat? hahahahha

Apakah sensasi lepasnya kita dari bumi sama dengan sensasi semut di benang baju kita?

Jika gaya yang kita kenali selain tiga lainnya  yang memegang kita di bumi kita sebut gravitasi, maka semut memahami gravitasi yang berbeda dengan kita. Maka, gravitasi adalah gaya atau interaksi yang bekerja untuk mempertahankan kesetimbangan dinamik sebuah benda relatif terhadap benda lainnya. Sehingga bila kita melihat ada gejala benda tenggelam, terapung, dan sebagainya, jawabannya adalah differensiasi massa (tepatnya massa jenis) yang  bekerja diantaranya.

Differensiasi massa jenis itu karena perbedaan interaksi atomiknya terhadap resultan gaya yang mempengaruhinya.

Sepotong kayu dan besi yang ukuran dan bentuknya sama, memiliki resultan gaya yang berbeda. Kalo ditimbang, kita katakan besi lebih berat. Berat adalah gaya.

Kita mulai masuk ke dunia mikronya untuk menemukan pemahaman akan gravitasi.

Atom besi beda ya dengan atom kayu? Beda dong, tapi sama-sama atom.

Atom tersusun atas inti dari elektron. Inti tersusun atas proton dan neutron. Proton tersusun atas quarks 2 up dan 1 down. Neutron terdiri atas 2 down dan 1 up. Itu sesabnya bermuatan positif.

Lalu, apa hubungannya dengan gravitasi? Sabaaaarrrr...

Sekarang, semua partikel renik itu (lepton, fermion, boson) diikt oleh gaya yang disebut gluon. Gluon di dunia makro menjadi lem fox, atau lem korea, atau lem silikon. hahahaha. Tapi gluon adalah makhluk halus seperti halnya elektron. Kehadirannya tampak karena hp kita menyala.

Ada yang pernah liat elektron?

Tidak ada yah, karena resolusi gelombang kita tidak bisa sampai kesana.

Baik, gluon menyatukan yang bercerai berai dan higgs boson memberi setiap partikel tersebut besaran yang kita sebut massa. Akibatnya benda mikro atau makro mempunyai massa. Jadi, massa yang kita ukur secara makro adalah resultan perilaku gluon dan higgs boson terhadap semua partikel penyusun tubuh kita. Kalau gemuk, artinya gluon dan higgs bosonnya banyak. hahahaha

Bagaimana cara kerjanya gloun dan higgs boson itu?

Jawabannya melalui mekanisme string atau tali-tali. Gluon adalah string multi channels, seddangkan higgs boson bergetar tunggal. Maksudnya, ketika higgs boson datang, semua partikel berkumpul untuk memperoleh jatah massa, setelah itu boson pergi. Partikel yang sudah memperoleh massa, tidak kembali ke posisi semula, battala'mi, maka gluon datang berkomunikasi dan membentuk jaringan di aantara semua partikel itu.

Higgs boson adalah partikel distributor massa, quarks distribut muatan listrik. dicatat. heheheh

Massa benda adalah resultan dari perilaku gluon dan boson. Mekanisme kerjanya dalam ruang dan waktu 11 dimensi. 4 dimensi terbuka untuk kita sebagai makhluk makroskopik, 6 lainnya terlipat dihadapan, di atas, dan di bawah kita. Laksana semut di benang baju kita..

Sepertinya sudah mulai susah. hahhahaha

Bisakah kita gambar ruang dan waktu 11 dimensi itu? Jawabannya tentu saja tidak. Tapi permukaan dari ruang 11 dimensi dapat disimulasikan lewat komputer yang dikenal dengan permukaan Calabi-Yau (Calabi-Yau Shapes).

Teori string ada 5 tipenya. Kayak balon yah. Satunya mengatakan supersimetri antara gaya dan materi. Karena gluon tidak bermassa, dia berada pada tipe 2, tertutup.

Supersimetri butuh 1 semester untuk dibahas.. hahahah. kita langkahi yaa..

Artinya begini dalam skala string. Getaran berarti gelombang dong karena merambat dalam waktu, menyebabkan resonansi pada string lainnya, dan seterusnya.

Berarti ada grup string? yes, grup simetri itu saling berinteraksi dalam membentuk llop, kayak rangkaian listrik dan tidak bisa saling melepaskan, kecuali dipaksa tentunya.

Grup simetri bekerja menyatukan gaya dan materi. Tapi tidak sama untuk semua gaya dan materi loh. Karenanya, supersimetrinya banyak. Salah satu grupnya disebut SO(32). Grup ini menyebabkan kita tidak dapat melompat setinggi 2 meter dari permukaan bumi.

Pertanyaannya, apakah semua benda di permukaan bumi memerlukan gaya yang sama untuk mendorongnya?

Okay, dengan kata lain, setiap materi memiliki interaksi gaya dengan materi laiinnya yang besarnya tidak sama. Sederhananya, setiap materi memiliki lem yang menahannya untuk tidak melaikan diri dari materi lainnya. Ada lem yang menyebabkan semua benda tidak dapat melarikan diri dari bumi.

***

Yup, seperti itulah kuliah semalam. Lumayan untuk memutar-mutar otak dalam memahami dan berimajinasi. hahahaha. Semoga kalian yang membacanya lebih mudah mengerti dibandingkan dengan saya.

Oh iya, pembahasan tentang gravitasi di atas belum selesai loh. Pembahasannya akan dilanjutkan di malam selanjutnya, pastinya masih dengan metode yang sama, kuliah online via WA. Yuk guys, yang jurusan fisika, gabung ke grup Alumni Fisika UNM.. Akan ada pembahasan lebih seru dan lebih berat. hahahaha.