Wikipedia

Teori relativitas

Revisi sejak 8 Februari 2006 05.06 oleh 210.19.140.132 (bicara) (→Lihat juga)

Teori relativitas Albert Einstein adalah sebuat set yang terdiri dari dua teori fisika: relativitas umum dan relativitas khusus. Kedua teori ini diciptakan untuk menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetis tidak sesuai dengan teori gerakan Newton.

Gelombang elektromagnetis dibuktikan bergerak pada kecepatan yang konstan, tanpa dipengaruhi gerakan sang pengamat. Inti pemikiran dari kedua teori ini adalah bahwa dua pengamat yang bergerak relatif terhadap masing-masing akan mendapatkan waktu dan interval ruang yang berbeda untuk kejadian yang sama, namun isi hukum fisik akan terlihat sama oleh keduanya.

Relativitas khusus

Tulisan Einstein tahun 1905, "Dalam Elektrodinamika Benda Bergerak", memperkenalkan teori relativitas khusus. Relativitas khusus mempertimbangkan bahwa pengamat dalam inertial reference frame yang bergerak seragam relatif terhadap satu sama lain tidak dapat melakukan eksperimen apa pun untuk menentukan salah satu dari mereka dalam "gerakan absolute". Teori ini menyimpulkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa akan sama dengan pengamat ini (yaitu, sebuah kecepatan invariant pengamat).

Salah satu dari kekuatan relativitas khusus adalah dia dapat diturunkan hanya dari beberapa premis:

  • Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah konstan dan sama dengan ke 299.792.458 meter per detik.
  • Hukum fisika adalah sama bagi seluruh pengamat dalam "frame inertial."

Relativitas umum

Relativitas umum diterbitkan oleh Einstein pada 1916 (diserahakan sebagai satu seri pengajaran sebelum "Prussian Academy of Science" 25 November 1915). Tetapi, matematikawan Jerman David Hilbert menulis dan menyebarluaskan persamaan sejenis sebelum Einstein. Ini tidak menyebabkan tuduhan pemalsuan oleh Einstein, tetapi kemungkinan mereka merupakan para pencipta relativitas umum.

Teori ini memberikan perkenalan persamaan yang mengganti Hukum gravitasi Newton. Teori ini menggunakan matematika differential geometri dan tensor untuk menjelaskan gravitasi. Teori ini mempertimbangkan seluruh pengamat sama, tidak hanya bagi mereka yang bergerak dengan kecepatan seragam. Hukum relativitas umum adalah sama bagi semua pengamat, meskipun mereka melaju saling berpengaruh satu sama lain. Dalam relativitas umum, gravitasi bukan lagi sebuah gaya (seperti dalam Hukum gravitasi Newton) tetapi merupakan konsekuensi dari "curvature" ruang-waktu. Relativitas umum adalah sebuah teori geometrikal yang menyimpulkan bahwa kehadiran "kurva" ruangwaktu massa dan energi, dan kurvatur ini mempengaruhi jalur partikel bebas (dan bahkan jalur cahaya).

Lihat juga

[dipetik dari buku "Seratus Tokoh yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah"

TOKOH YANG KE 10 ALBERT EINSTEIN 1879-1955

Albert Einstein, tak salah lagi, seorang ilmuwan terhebat abad ke-20. Cendekiawan tak ada tandingannya sepanjang jaman. Termasuk kerana teori "relativiti"-nya. Sebenarnya teori ini merupakan dua teori yang bertautan satu sama lain: teori khusus "relativiti" yang dirumuskannya tahun 1905 dan teori umum "relativiti" yang dirumuskannya tahun 1915, lebih terkenal dengan hukum gaya berat Einstein. Kedua teori ini teramat rumitnya, kerana itu bukan tempatnya di sini menjelaskan sebagaimana adanya, namun uraian ala kadarnya tentang soal relativiti khusus ada disinggung sedikit. Pepatah bilang, "semuanya adalah relatif." Teori Einstein bukanlah sekedar mengunyah-ngunyah ungkapan yang nyaris menjemukan itu. Yang dimaksudkannya adalah suatu pendapat matematik yang pasti tentang kaidah-kaidah ilmiah yang sebetulnya relatif. Hakikatnya, penilaian subyektif terhadap waktu dan ruang tergantung pada si penganut. Sebelum Einstein, umumnya orang senantiasa percaya bahawa dibalik kesan subyektif terdapat ruang dan waktu yang absolut yang boleh diukur dengan peralatan secara obyektif. Teori Einstein menjungkir-balikkan secara revolusioner pemikiran ilmiah dengan cara menolak adanya sang waktu yang absolut. Contoh berikut ini dapat menggambarkan betapa radikal teorinya, betapa tegasnya dia merombak pendapat kita tentang ruang dan waktu.

Bayangkanlah sebuah pesawat ruang angkasa --sebutlah namanya X--meluncur laju menjauhi bumi dengan kecepatan 100.000 kilometer per detik. Kecepatan diukur oleh pengamat, baik yang berada di pesawat ruang angkasa X maupun di bumi, dan pengukuran mereka bersamaan. Sementara itu, sebuah pesawat ruang angkasa lain yang bernama Y meluncur laju pada arah yang sama dengan pesawat ruang angkasa X tetapi dengan kecepatan yang berlebih. Apabila pengamat di bumi mengukur kecepatan pesawat ruang angkasa Y, mereka mengetahui bahawa pesawat itu melaju menjauhi bumi pada kecepatan 180.000 kilometer per detik. Pengamat di atas pesawat ruang angkasa Y akan berkesimpulan serupa.

Nah, kerana kedua pesawat ruang angkasa itu melaju pada arah yang bersamaan, akan tampak bahawa beza kecepatan antara kedua pesawat itu 80.000 kilometer per detik dan pesawat yang lebih cepat tak dapat tidak akan bergerak menjauhi pesawat yang lebih lambat pada kadar kecepatan ini.

Tetapi, teori Einstein memperhitungkan, jika pengamatan dilakukan dari kedua pesawat ruang angkasa, mereka akan bersepakat bahawa jarak antara keduanya bertambah pada tingkat ukuran 100.000 kilometer per detik, bukannya 80.000 kilometer per detik.

Kelihatannya hal ini mustahil. Kelihatannya seperti olok-olok. Pembaca menduga seakan ada bau-bau tipu. Menduga jangan-jangan ada perincian yang disembunyikan. Padahal, sama sekali tidak! Hasil ini tidak ada hubungannya dengan tenaga yang digunakan untuk mendorong mereka.

Tak ada keliru pengamatan. Walhasil, tak ada apa pun yang kurang, alat rusak atau kabel melintir. Mulus, polos, tak mengecoh. Menurut Einstein, hasil kesimpulan yang tersebut di atas tadi semata-mata sebagai akibat dari sifat dasar alamiah ruang dan waktu yang sudah boleh diperhitungkan lewat rumus ihwal komposisi kecepatannya.

Tampaknya merupakan kedahsyatan teoritis, dan memang bertahun-tahun orang menjauhi "teori relativiti" bagaikan menjauhi hipotesa "menara gading," seolah-olah teori itu tak punya erti penting samasekali. Tak seorang pun --tentu saja tidak-- membuat kekeliruan hingga tahun 1945 tatkala bom atom menyapu Hiroshima dan Nagasaki. Salah satu kesimpulan "teori relativiti" Einstein adalah benda dan energi berada dalam erti yang berimbangan dan hubungan antara keduanya dirumuskan sebagai E = mc2. E menunjukkan energi dan m menunjukkan massa benda, sedangkan c merupakan kecepatan cahaya. Nah, kerana c adalah sama dengan 180.000 kilometer per detik (ertinya merupakan jumlah angka amat besar) dengan sendirinya c2 (yang ertinya c x c) karuan saja tak tepermanai besar jumlahnya. Dengan demikian bererti, meskipun pengubahan sebahagian kecil dari benda mampu mengeluarkan jumlah energi luar biasa besarnya.

Orang karuan saja tak bakal bisa membikin sebuah bom atom atau pusat tenaga nuklir semata-mata berpegang pada rumus E = mc2. Haruslah dikaji pula dalam-dalam, ramai orang memainkan peranan penting dalam proses pembangkitan energi atom. Namun, bagaimanapun juga, sumbangan pikiran Einstein tidaklah meragukan lagi. Tak ada yang cekcok dalam soal ini. Lebih jauh dari itu, tak lain dari Einstein orangnya yang menulis surat kepada Presiden Roosevelt di tahun 1939, menunjukkan terbukanya kemungkinan membikin senjata atom dan sekaligus menekankan erti penting bagi Amerika Serikat selekas-lekasnya membikin senjata itu sebelum didahului Jerman. Gagasan itulah kemudian mewujudkan "Proyek Manhattan" yang akhirnya bisa menciptakan bom atom pertama. "Teori relativiti khusus" mengundang beza pendapat yang hangat, tetapi dalam satu segi semua sepakat, teori itu merupakan pemikiran yang paling meragukan yang pernah dirumuskan manusia. Tetapi, tiap orang ternyata terkecoh kerana "teori relativiti umum" Einstein merupakan titik tolak pikiran lain bahawa pengaruh gaya berat bukanlah lantaran kekuatan fisik dalam makna yang biasa, melainkan akibat dari bentuk lengkung angkasa luar sendiri, suatu pendapat yang amat mencengangkan!

Bagaimana bisa orang mengukur bentuk lengkung ruang angkasa?

Einstein bukan sekedar mengembangkan secara teoritis, melainkan dituangkannya ke dalam rumusan matematik yang jernih dan jelas sehingga orang bisa melakukan ramalan yang nyata dan hipotesanya bisa diuji. Pengamatan berikutnya --dan ini yang paling cemerlang kerana dilakukan tatkala gerhana matahari total-- telah berulang kali diyakini kebenarannya kerana bersamaan benar dengan apa yang dikatakan Einstein.

Teori umum tentang relativiti berdiri terpisah dalam beberapa hal dengan semua hukum-hukum ilmiah. Pertama, Einstein merumuskan teorinya tidak atas dasar percobaan-percobaan, melainkan atas dasar-dasar kehalusan simetri dan matematik. Pendeknya berpijak diatas dasar rasional seperti lazimnya kebiasaan para filosof Yunani dan para cendekiawan abad tengah perbuat. Ini bererti, Einstein berbeza cara dengan metode ilmuwan modern yang berpandangan empiris. Tetapi, bezanya ada juga: pemikir Yunani dalam hal pendambaan keindahan dan simetri tak pernah berhasil mengelola dan menemukan teori yang mekanik yang mampu bertahan menghadapi percobaan pengujian yang rumit-rumit, sedangkan Einstein dapat bertahan dengan sukses terhadap tiap-tiap percobaan. Salah satu hasil dari pendekatan Einstein adalah bahawa teori umum relativitinya dianggap suatu yang amat indah, bergaya, teguh dan secara intelektual memuaskan semua teori ilmiah.

Teori relativiti umum juga dalam beberapa hal berdiri secara terpisah. Kebanyakan hukum-hukum ilmiah lain hanya kira-kira saja berlaku. Ada yang kena dalam banyak hal, tetapi tidak semua. Sedangkan mengenai teori umum relativiti, sepanjang pengetahuan, sepenuhnya diterima tanpa kecuali. Tak ada keadaan yang tak diketahui, baik dalam kaitan teoritis atau percobaan praktek yang menunjukkan bahawa ramalan-ramalan teori umum relativiti hanya berlaku secara kira-kira. Bisa saja percobaan-percobaan di masa depan merusak nama baik hasil sempurna yang pernah dicapai oleh sesuatu teori, tetapi sepanjang menyangkut teori umum relativiti, jelas tetap merupakan pendekatan yang paling diandalkan bagi setiap ilmuwan dalam usahanya menuju kebenaran terakhir.

Meskipun Einstein teramat terkenal dengan "teori relativiti"-nya, keberhasilan karyanya di bidang ilmiah lain juga membuatnya tersohor selaku ilmuwan dalam setiap segi. Nyatanya, Einstein peroleh Hadiah Nobel untuk bidang fisika terutama lantaran buah pikiran tertulisnya membeberkan efek-efek foto elektrik, sebuah fenomena penting yang sebelumnya merupakan teka-teki para cerdik pandai. Dalam karya tulisan ilmiah itu Einstein membuktikan eksistensi photon, atau partikel cahaya.

Anggapan lama lewat percobaan yang tersendat-sendat mengatakan bahawa cahaya itu terdiri dari gelombang elektro magnit, dan gelombang serta partikel merupakan konsep yang berlawanan. Sedangkan hipotesa Einstein menunjukkan suatu perbezaan yang radikal dan amat bertentangan dengan teori-teori klasik. Bukan saja hukum foto elektriknya terbukti punya erti penting dalam penggunaan, tetapi hipotesanya tentang photon punya pengaruh besar dalam perkembangan teori kuantum (hipotesa bahawa dalam radiasi, energi elektron dikeluarkan tidak kontinyu melainkan dalam jumlah tertentu) yang saat ini merupakan bahagian tak terpisahkan dari teori itu. Dalam hal menilai erti penting Einstein, suatu perbandingan dengan Isaac Newton merupakan hal menyolok. Teori Newton pada dasarnya mudah dipahami, dan kegeniusannya sudah tampak pada awal mula perkembangan. Sedangkan "teori relativiti" Einstein teramat sulit dipahami biarpun lewat penjelasan yang cermat dan hati-hati. Lebih-Lebih rumit lagi jika mengikhtisarkan asalnya! Tatkala beberapa gagasan Newton mengalami benturan dengan gagasan ilmiah pada jamannya, teorinya tak pernah tampak luntur atau goyah dengan pendiriannya. Sebaliknya, "teori relativiti" penuh dengan hal yang saling bertentangan. Ini merupakan bahagian dari kegeniusan Einstein bahawa pada saat permulaan, ketika gagasannya masih merupakan hipotesa yang belum diuji yang dikemukakannya selaku orang muda belasan tahun yang samasekali tidak dikenal, dia tak pernah membiarkan kontradiksi yang nyata-nyata ada ini dan mencampakkan teorinya. Sebaliknya malahan dia dengan sangat cermat dan hati-hati merenungkan terus hingga ia mampu menunjukkan bahawa kontradiksi ini hanya pada lahirnya saja sedangkan sebenarnya tiap masalah selalu tersedia untuk memecahkan kontradiksi itu dengan cara yang halus namun cerdik dan tegas. Kini, kita anggap teori Einstein itu pada dasarnya lebih "correct" ketimbang teori Newton. Jika begitu halnya kenapa Einstein ditempatkan Lebih bawah dalam daftar tingkat urutan buku ini?

Alasannya tersedia. Pertama, teori-teori Newtonlah yang merupakan peletak dasar dan batu pertama ilmu pengetahuan modern dan teknologi. Tanpa karya Newton, kita tidak akan menyaksikan teknologi modern sekarang ini. Bukannya Einstein.

Ada lagi faktor yang menyebabkan mengapa kedudukan Einstein dalam urutan seperti yang pembaca saksikan. Dalam banyak hal, perkembangan suatu ide melibatkan sumbangan pikiran ramai orang. Ini jelas sekali misalnya dalam ihwal sejarah sosialisme, atau dalam pengembangan teori listrik dan magnit. Meskipun Einstein tidak 100% merumuskan "teori relativiti" dengan otaknya sendiri, yang sudah pasti sebahagian terbesar memang sahamnya. Adalah adil mengatakan bahawa ditilik dari perbandingan erti penting ide-ide lain, teori-teori relativiti terutama berasal dari kreasi seorang, si genius dan si jempolan, Einstein.

Einstein lahir tahun 1879, di kota Ulm, Jerman. Dia memasuki perguruan tinggi di Swiss dan menjadi warganegara Swiss tahun 1900. Di tahun 1905 dia mendapat gelar Doktor dari Universiti Zurich tetapi (anehnya) tak bisa meraih posisi akademis pada saat itu. Di tahun itu pula dia menerbitkan kertas kerja perihal "relatif khusus," perihal efek foto elektrik, dan tentang teori gerak Brown. Hanya dalam beberapa tahun saja kertas-kertas kerja ini, terutama yang menyangkut relativiti, telah mengangkatnya menjadi salah seorang ilmuwan paling cemerlang dan paling orisinal di dunia. Teori-teorinya sangat kontroversial. Tak ada ilmuwan dunia kecuali Darwin yang pernah menciptakan situasi kontroversial seperti Einstein. Akibat itu, di tahun 1913 dia diangkat sebagai mahaguru di Universiti Berlin dan pada masa yang sama menjadi Direktur Lembaga Fisika "Kaisar Wilhelm" serta menjadi anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Prusia. Jabatan-jabatan ini tidak mengikatnya untuk sebebas-bebasnya mengabdikan sepenuh waktu melakukan penyelidikan-penyelidikan, kapan saja dia suka.

Pemerintah Jerman tidak menyesal menyiram Einstein dengan sebarisan panjang kedudukan yang istimewa itu kerana persis dua tahun kemudian Einstein berhasil merumuskan "teori umum relativiti," dan tahun 1921 dia memperoleh Hadiah Nobel. Sepanjang paruhan terakhir dari kehidupannya, Einstein menjadi buah bibir dunia, dan hampir dapat dipastikan dialah ilmuwan yang masyhur yang pernah lahir ke dunia.

Kerana Einstein seorang Yahudi, kehidupannya di Jerman menjadi tak aman begitu Hitler naik berkuasa. Di tahun 1933 dia hijrah ke Princeton, New Jersey, Amerika Serikat, bekerja di Lembaga Studi Lanjutan Tinggi dan di tahun 1940 menjadi warga negara Amerika Serikat. Perkawinan pertama Einstein berujung dengan perceraian, hanya perkawinannya yang kedua tampaknya baru bahagia. Punya dua anak, keduanya laki-laki. Einstein meninggal dunia tahun 1955 di Princeton.

Einstein senantiasa tertarik pada ihwal kemanusiaan dunia di sekitarnya dan sering mengemukakan pandangan-pandangan politiknya. Dia merupakan pelawan teguh terhadap sistem politik tirani, seorang pendukung gigih gerakan Pacifis, dan seorang penyokong teguh Zionisme. Dalam hal berpakaian dan kebiasaan-kebiasaan sosial dia tampak seorang yang individualistis. Suka humor, sederhana dan ada bakat gesek biola. Tulisan pada nisan makam Newton yang berbunyi: "Bersukarialah para arwah kerana hiasan yang ditinggalkannya bagi kemanusiaan!" sebetulnya lebih kena untuk Einstein.

[Disunting oleh Mohamed Yasir dari buku "Seratus Tokoh yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah"]

Pranala luar

Diperoleh dari "https://wiki-indonesia.club/w/index.php?title=Teori_relativitas&oldid=153162"