Certainty and Uncertainty
May 23rd, 2006 by 
Usman Relativitas
Teori Relativitas Umum menggambarkan alam semesta sebagai hubungan antara materi dan geometri ruang-waktu (spacetime). John Wheler menyederhanakan Teori Relativitas Umum Einstein ini dalam satu kalimat: Materi membuat ruang-waktu melengkung (curved), dan ruang-waktu membuat materi bergerak (motion). Kombinasi geometri-materi inilah yang kita rasakan sebagai gravitasi. Teori Relativitas Umum menjelaskan interaksi pada skala makro atau tingkat kasat mata, misalnya peredaran planet, bintang, dan galaksi. Massa mempengaruhi bentuk kontur dimensi ruang-waktu, dan bentuk kontur dimensi ruang-waktu mempengaruhi massa untuk bergerak. Dari relativitas umum, Einstein juga mengeluarkan Relativitas Khusus.
Dua postulat yg mendasari Teori relativitas khusus Einstein , yaitu:
1. The laws of physics are the same in all inertial frames of reference
2. The speed of light in free space has the same value in all frames of reference
Akhirnya kita kenal relativitas khusus, diantaranya adalah:
1. Dilatasi waktu: A moving clock ticks more slowly than a clock at rest.
dengan kata lain, benda yg bergerak dengan kecepatan v mendekati kecepatan cahaya akan mengalami waktu yg lebih lambat jika dibandingkan dengan dengan benda pada keadaan diam.
2. Kontraksi Panjang: faster means shorter
Panjang dari benda yg bergerak dengan kecepatan yg mendekati kecepatan cahaya akan mengalami panjang yg lebih pendek dari keadaan diamnya.3. Relativitas massa: Rest is least
massa benda yg bergerak akan menjadi lebih berat daripada saat benda diam.Mekanika Kuantum
Ketika kita mencoba memahami alam semesta pada ukuran mikro atau tingkat partikel, maka kita harus memakai Mekanika Kuantum. Mekanika Kuantum mendeskripsikan alam semesta sebagai superposisi dari berbagai kemungkinan. Beberapa aturan umum pada skala makro dilanggar, seperti posisi atas-bawah, simetri kanan-kiri, dan bahkan waktu sebelum atau sesudah.
Pada awal teori kuantum ini berkembang, pelanggaran kesimetrisan ini sangat susah untuk diterima. Ada 3 kesimetrisan dalam fisika: simetri cermin (parity), simetri muatan (charge conjugation), dan simetri aliran waktu (time reversal); lebih dikenal sebagai CPT invariant. Pelanggaran simetri cermin yang terkenal adalah oleh Neutrino. Bayangkan ketika anda bercermin dan melihat bayangan tangan kanan di cermin tetap tangan kanan…. apa yang terjadi? hii… ada juga ngejerit2 kaget. Tapi itulah yang terjadi di dunia mikro.
Persamaan yg cukup terkenal dalam mekanika kuantum adalah Time dependent SchrÖdinger.
Persamaannya dalam tiga dimensi:
Percaya deh, kayanya mending gak usah dijelasin, soalnya lumayan juga penjelasannya (sebenernya gw aja yg males, hehehe..:p), intinya sih dari persamaan diataslah mulai ada manipulasi elektron yg akhirnya skr banyak kita gunakan sebagai HP, Internet dll.
Aplikasi dari mekanika kuantum diantaranya adalah:
Spektrum diskrit atom
Spektrum emisi dari elemen gas (He, Ne, H2, dsb.), molekul dan padatan atau sistem biologi tertentu mengeluarkan “garis spectrum diskrit”
Sifat elektronik struktur kuantum
contoh: perilaku “kawat kuantum” (quantum wires”), “noktah kuantum” (quantum dots), dsb., yang banyak dibuat dan dikaji oleh ilmuwan dan engineers.
Probe material skala nanometer
Perilaku alami elektron, neutron, dsb. sebagai gelombang dapat dieksploitasi/diberdayakan sebagai probe untuk melihat material dan sistem biologi, dsb.
contoh: scattering dari elektron dan neutron
Tunneling kuantum
Dalam fisika klasik, energi suatu obyek E > PE. KE selalu “+”!
Dalam dunia kuantum, energi partikel E dapat menerobos (tunnel)
penghalang potensial dari energi E <>
Singkat kata dari Relativitas dan Mekanika Kuantum,
Teori Relativitas berujung pada penemuan bom atom yg menjadikan paruh kedua abad 20 sebagai lapangan balap menuju kehancuran, ketika dua Negara adidaya (Amerika dan Rusia) belomba-lomba mengembangkan persenjataan nuklir. Sedangkan aplikasi teori kuantum menghasilkan akselerasi kemajuan teknologi informasi dan komunikasi, juga pada paruh abad yang sama, yg berujung pada tergelarnya Internet yg membongkar batas-batas antar Negara dan skr udah ada HP, PDA dll.
Aplikasi teknik kedua teori itu memang dahsyat. Namun, lebih dahsyat lagi implikasinya pada pemikiran filosofis manusia tentang dirinya dan alamnya. Teori Relativitas berujung pada gambaran bahwa alam semesta terbatas dalam ruang dan berkembang meluas tak terhindarkan bermula pada satu peristiwa besar ketika jagat raya lahir dalam satu dentuman besar di awal semesta. Teori kuantum berujung pada gambaran bahwa pada skala terkecil benda-benda, termasuk jagat raya di awal hidupnya, peristiwa-peristiwa fisik merupakan kebetulan tanpa sebab.
Dalam bahasa sehari-hari teori relativitas berujung pada keniscayaan atau kepastian, sedangkan teori kuantum berujung pada kebetulan atau ketidakpastian. Dalam bahasa filsafat, kedua teori tersebut berujung pada bangkitnya kembali perdebatan antara aliran determinisme dan indeterminisme: pandang serba pasti dan serba tak pasti.
Pandangan determinisme mengatakan segala sesuatu, termasuk perbuatan manusia, mengikuti hukum sebab akibat yang pasti, ketika masa depan, jika kita mempunyai pengetahuan yg cukup tentang masa kini, dapat dihitung dan diramalkan. Pandangan indeterminisme memandang segalanya serba tak pasti. Kebebasan manusia menunjukkan ketidakpastian itu dengan jelas.
Dalam pandangan umum sebelum munculnya teori kuantum, satu-satunya ketidakpastian adalah kebebasan manusia, dan ini merupakan keunggulan manusia dari benda2 lain termasuk mahluk hidup lainnya. Teori kuantum meruntuhkan pandangan ini karena semua benda, pada skala terkecil, merupakan lapangan ketidakpastian. Namun, dalam skala besar ketidakpastian dalam skala kecil itu hilang melalui rata2 statistik
Namun dalam hidup kayanya yg banyak itu ketidakpastiannya. Kalo kepastian, yah kita pasti mati :). Haaaah… nulis apa coba gw ini? Tulisannya jadi gak jelas gini :p.
Wallahu’alam
Terima kasih atas waktunya. Semoga 4JJI mengampuni saya yg nulis dan anda dalam kesia-siaan menghabiskan waktu anda untuk membaca tulisan ini amiin. (itu juga kalo ada yg baca :p)
