Relativitas umum: Perbedaan antara revisi

{{Relativitas umum|expanded=all}}

 

 

 

 

== Dari mekanika klasik menuju relativitas umum ==

 

=== Geometri gravitasi Newton ===

Dasar dari [[mekanika klasik]] adalah gagasan bahwa gerak benda dapat dideskripsikan sebagai kombinasi gerak bebas (atau gerak inersia) dengan penyimpangan dari gerak bebas ini. Penyimpangan ini disebabkan oleh gaya-gaya luar yang bekerja pada benda sesuai dengan hukum kedua Newton, yang menyatakan bahwa total keseluruhan [[gaya]] yang bekerja pada sebuah benda adalah sama dengan [[massa]] (inersia) benda tersebut dikalikan dengan [[percepatan]]nya.<ref>See, for instance, {{Harvnb|Arnold|1989|loc=chapter 1}}.</ref> Gerak inersia yang dihasilkan berhubungan dengan geometri [[ruang]] dan waktu, yakni dalam standar [[kerangka acuan]] mekanika klasik, benda yang berada dalam keadaan jatuh bebas bergerak searah garis lurus dengan kecepatan konstan. Dalam bahasa fisika modern, lintasan benda bersifat [[geodesik]], yaitu [[garis dunia]] yang lurus dalam [[ruang waktu]].<ref>See {{Harvnb|Ehlers|1973|loc=pp. 5f.}}.</ref>

 

 

Sebaliknya, seseorang dapat mengharapkan bahwa seketika berhasil diidentifikasi dengan memantau gerak benda sebenarnya dan mempertimbangkan gaya-gaya luar (seperti gaya [[elektromagnetik]] dan [[gesekan]]), gerak inersia dapat digunakan untuk menentukan geometri ruang dan juga [[waktu]]. Namun, akan terdapat ambiguitas ketika [[gravitasi]] diperhitungkan ke dalamnya. Menurut [[hukum gravitasi Newton]], terdapat apa yang disebut sebagai universalitas jatuh bebas, yaitu bahwa lintasan suatu benda yang jatuh bebas bergantung hanya pada posisi dan kecepatan awalnya, dan bukannya bergantung pada sifat-sifat bahan penyusunnya.<ref>See {{Harvnb|Will|1993|loc=section 2.4}} or {{Harvnb|Will|2006|loc=section 2}}.</ref> Versi yang lebih sederhana dapat dilihat pada percobaan elevator Einstein, yang digambarkan pada gambar di samping. Untuk seorang pengamat dalam ruang tertutup yang kecil, adalah tidak mungkin untuk menentukan apakah ruang itu berada dalam keadaan diam dalam suatu medan gravitasi ataukah ia berada di dalam roket yang dipercepat hanya dengan memetakan lintasan bola jatuh tersebut.<ref>Cf. {{Harvnb|Wheeler|1990|loc=chapter 2}}; similar accounts can be found in most other popular-science books on general relativity.</ref>

Geometri gravitasi Newton pada dasarnya didasarkan pada mekanika klasik. Ia hanyalah kasus khusus dari mekanika [[relativitas khusus]].<ref>Good introductions are, in order of increasing presupposed knowledge of mathematics, {{Harvnb|Giulini|2005}}, {{Harvnb|Mermin|2005}}, and {{Harvnb|Rindler|1991}}; for accounts of precision experiments, cf. part IV of {{Harvnb|Ehlers|Lämmerzahl|2006}}</ref> Dalam bahasa [[simetri]]: ketika gravitasi dapat diabaikan, fisika yang berlaku bersifat [[invariansi Lorentz|invarian Lorentz]] pada relativitas khusus daripada [[invariansi Galileo|invarian Galileo]] pada mekanika klasik. Perbedaan antara keduanya menjadi signifikan apabila kecepatan terlibat di dalamnya mendekati [[kecepatan cahaya]] dan berenergi tinggi.<ref>An in-depth comparison between the two symmetry groups can be found in {{Harvnb|Giulini|2006a}}</ref>

 

 

Relativitas khusus dideskripsikan tanpa keberadaan percepatan, sehingganya ia hanya cocok dijadikan sebagai model fisika di mana percepatan dapat di abaikan, dalam hal ini percepatan gravitasi. Ketika gravitasi terlibat di dalamnya, dengan berasumsi pada universalitas jatuh bebas, maka tiada [[kerangka inersia]] global apapun. Yang ada adalah kerangka inersia hampiran yang bergerak sepanjang partikel yang jatuh bebas. Menggunakan bahasa ruang waktu: garis lurus bak-waktu yang menentukan kerangka inersial tanpa gravitasi dideformasi menjadi garis yang melengkung relatif terhadap satu sama lainnya, mensugestikan bahwa pemasukan gravitasi memerlukan perubahan pada geometri ruang waktu.<ref>{{Harvnb|Ehlers|1973|loc=sec. 1.4}}, {{Harvnb|Schutz|1985|loc=sec. 5.1}}</ref>

Secara ''a apriori'', tidaklah jelas apakah kerangka lokal baru dalam peristiwa jatuh bebas bertepatan dengan kerangka acuan di mana hukum-hukum relativitas khusus berlaku. Teori relativitas khusus didasarkan pada perambatan cahaya (sehingganya berkaitan dengan [[elektromagnetisme]]) dan dapat memiliki sekumpulan kerangka acuan yang berbeda. Namun menggunakan bermacam-macam asumsi mengenai kerangka relativitas khusus (misalnya dalam keadaan jatuh bebas), kita dapat menurunkan prediksi yang berbeda mengenai [[geseran merah gravitasional]], yakni bagaimana frekuensi cahaya dapat bergeser seiring dengan merambatnya cahaya melalui medan gravitasi. Berdasarkan hasil pengukuran aktual, kerangka acuan jatuh bebas tersebut adalah kerangka yang mana cahaya merambat sebagaimana yang ada dalam teori relativitas khusus.<ref>{{Harvnb|Ehlers|1973|pp=17ff}}; penurunan ini dapat ditemukan di {{Harvnb|Mermin|2005|loc=ch. 12}}.</ref> Generalisasi pernyataan bahwa hukum-hukum relativitas khusus berlaku sebagai pendekatan yang cukup baik dalam kerangka acuan yang sedang jatuh bebas (dan tidak berotasi), dikenal sebagai [[Prinsip Kesetaraan|Prinsip kesetaraan Einstein]]. Prinsip ini sangat krusial dalam pengeneralisasian hukum-hukum fisika relativitas khusus agar gravitasi dapat dilibatkan.<ref>{{Harvnb|Rindler|2001|loc=sec. 1.13}}; {{Harvnb|Wheeler|1990|loc=ch. 2}}; Terdapat beberapa perbedaan antara konsep awal Einstein dengan konesep modern yang digunakan dalam penurunan relativitas umum, lihat {{Harvnb|Norton|1985}}</ref>

 

 

== Referensi ==

 

{{wikibooks|Soal-Soal Fisika|Relativitas}}

 

[[Kategori:Relativitas]]

[[Kategori:Kosmologi]]