Diposting Selasa, 13 Maret 2012 jam 11:08 am oleh Evy Siscawati

Tuhan dan Sains Modern (Part 6): Multijagad Tingkat Satu: Jagad Inflasi

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Selasa, 13 Maret 2012 -


Baca Part 5

Struktur alam semesta ini, yang ada kita di dalamnya, pada dasarnya terdiri dari kepadatan tertentu dan materi tertentu. Jika lebih renggang dari sekarang, kita akan melihat lebih sedikit galaksi. Jika lebih padat dari sekarang, tentu kita melihat lebih banyak galaksi. Begitu pula, jika partikel penyusunnya beda, maka zat pengisi alam semesta yang kita lihat akan berbeda pula. Kepadatan dan materi beserta parameternya seperti tetapan kopling dan massa partikel, disebut sebagai kondisi awal alam semesta. Ia ditentukan oleh hukum fisika, yang disebut model standar.

Model standar menyebutkan kalau kekosongan dalam fisika berbeda dengan kekosongan sejati. Ketika kita bicara kekosongan, kita membayangkan ketiadaan apa-apa. Sesuatu yang berdimensi negatif satu dalam matematika. Kosong ya kosong, tidak ada apa-apa (true vacuum). Kekosongan dalam fisika berbeda. Anggap seluruh alam semesta ini kita buang isinya, apa yang tertinggal adalah kekosongan itu sendiri. Tetapi kekosongan ini tetap memiliki sesuatu. Ia tipe kekosongan yang disebut kekosongan palsu (false vacuum). Alam semesta dengan cara ini dapat dibayangkan sebuah mangkuk berisi jus cincau. Kondisi kosong palsu tercapai ketika hanya ada mangkuk, tidak ada jus cincau lagi. Kondisi kosong sejati tercapai ketika tidak ada mangkuk sama sekali.

Dalam kekosongan palsu terdapat gejolak eksistensi yang disebut ilmuan sebagai fluktuasi kuantum. Gejolak eksistensi ini ditandai dengan muncul lalu lenyapnya materi palsu. Sebuah materi sub atom muncul lalu lenyap, dalam selang waktu sepersemiliar detik atau kurang. Gejolak ini memunculkan apa yang disebut ilmuan sebagai gaya kuantum. Dan ini bukan spekulasi, sudah ada eksperimennya dan sudah ada ilmuan yang mendapat nobel karenanya. Gejala ini disebut efek Casimir. Lebih jauh, fluktuasi kuantum ditemukan di alam semesta dan disebut fluktuasi purba oleh pengamatan observatorium COBE (Smoot et al.1992)

Gejolak kuantum inilah yang menjadi asal muasal kondisi awal alam semesta. Alam semesta adalah efek Casimir yang mewujud menjadi nyata. Ia eksis, tapi gagal lenyap, dan menjadi nyata, mengembang bersama kondisi awalnya yang seperti sekarang. Tetapi, sebuah pertanyaan menggelitik, dan ini disebut argumen penyetelan halus (fine-tuning universe): kenapa kondisi awal yang kita peroleh seperti ini, bukan lainnya?

Para fisikawan bertanya, mengapa massa elektron yang dihasilkan gejolak kuantum seperti sekarang, bukan massa yang lain? Setelah diperiksa, dari sekian banyak kemungkinan, hanya ada sedikit kemungkinan yang dapat memunculkan susunan yang memungkinkan kehidupan kompleks. Gabungkan parameter ini dengan parameter lainnya, maka yang kita peroleh adalah sebuah kondisi awal yang sangat langka. Tapi gejolak kuantum muncul setiap saat dalam kekosongan palsu dan kondisi awal yang mana pun punya peluang yang sama untuk muncul. Kenapa harus yang seperti ini? Ada dua kubu : kubu Tuhan dan kubu multijagad. Kubu Tuhan bilang, ya ini karena Tuhan yang memilihkan kondisi awal seperti ini. Kubu Multijagad bilang, itu kebetulan. Kebetulan di alam semesta kita kombinasi yang muncul seperti itu, dan ada tak terhingga alam semesta.

Bagaimana mungkin ada tak terhingga alam semesta? Hal tersebut hanya mungkin benar secara ilmiah jika kita melihat alam semesta lain selain alam semesta kita bukan? Hal ini sebenarnya konsekuensi logis dari teori inflasi. Mari kita tinjau sebentar tentang teori inflasi.

Telah disebutkan kalau diameter alam semesta 92 miliar tahun cahaya. Artinya seandainya kita diubah menjadi planet Bumi dan melihat ke kiri, kita mampu mengindera jagad raya hingga sejauh 46 miliar tahun cahaya. Melihat ke kanan, kita bisa melihat jagad raya sejauh 46 miliar tahun cahaya juga. Masuk akal jika usia alam semesta ini adalah 46 miliar tahun, karena itulah waktu minimal yang diperlukan materi bergerak dari satu ujung ke ujung lain jagad raya. Ingat, menurut teori relativitas, kecepatan tertinggi di alam semesta adalah kecepatan cahaya. Tapi, tak disangka, alam semesta usianya hanya 12,8 miliar tahun. Bahkan tak sampai separuh diameter jagad raya. Ini artinya, alam semesta memuai dengan kecepatan melebihi kecepatan cahaya itu sendiri. Bagaimana mungkin? Ini yang disebut masalah domain dalam teori Big Bang.

Untuk menambal kekurangan ini, ilmuan mengajukan teori inflasi (Bucher dan Spergel, 1999). Teori inflasi mengatakan, beberapa saat setelah Big Bang, alam semesta mengembang sangat cepat, sedemikian cepat, hingga melebihi kecepatan cahaya. Seperti balon yang ditiup. Bagian-bagian dari balon ini tidak sempat berhubungan satu sama lain karena kecepatan pengembangan melebihi kecepatan yang bisa ditempuh informasi dari bagian-bagian tersebut untuk menyeberang ke bagian lain. Seberapa cepat inflasi ini? Tampaknya itu bisa diketahui jika kita mengetahui kecepatan gerak bagian terjauh dari alam semesta. Tetapi bagian tersebut sedemikian jauhnya sehingga informasinya belum sampai ke kita. Lebih parah lagi, bagian tersebut semakin menjauh dari kita dengan gerak dipercepat. Informasinya tidak akan pernah sampai ke kita.

Tetapi ilmuan punya cara lain, yaitu mengukur temperatur alam semesta. Jika alam semesta memuai begitu cepatnya pada masa inflasi, semakin cepat ia mengembang, maka alam semesta semakin luas kan? Semakin luas artinya alam semesta semakin datar. Eksperimen dan pengamatan, dilakukan di Antartika dan di luar angkasa, menemukan bahwa, alam semesta kita berbentuk benar-benar datar! (Netterfield et al. 1995; Scott et al. 1996; Lineweaver et al. 1997)

Gambar 5: Kemungkinan Bentuk Alam Semesta. Alam semesta kita berbentuk datar.

Apa artinya alam semesta datar? Artinya alam semesta kita tak terhingga luasnya. Tak terhingga dalam artian datar, bukan seperti donut atau bola yang terhingga tapi tak terbatas (Baltovic, 1999). Ini sangat sederhana bukan? Kita tidak membayangkan kalau pesawat dalam film Star Trek suatu saat akan tiba di ujung Alam Semesta. Itu aneh, lebih masuk akal kalau pesawat tersebut akan terus saja melaju tanpa pernah tiba di suatu ujung. Walaupun alam semesta ini hampir sepenuhnya kosong, tapi jika kita mempunyai roket yang terus bergerak lurus, tanpa dipengaruhi gravitasi, suatu saat ia akan menabrak sebuah benda, tidak mungkin ia menabrak ujung alam semesta.

Dalam masa inflasi, karena kecepatan informasi terbatas, maka daerah-daerah dalam bagian alam semesta yang memuai memiliki konfigurasinya sendiri-sendiri. Fluktuasi kuantum tidak mampu saling menyatu dan akibatnya kondisi awal dari tiap wilayah terpisah ini berbeda-beda. Alam semesta kita hanya satu bintik dari tak terhingga bintik dalam balon yang mengembang ini. Bintik kita, memiliki kondisi awal seperti yang kita amati sekarang. Bintik lain, berbeda. Lebih menyeramkannya lagi, dalam alam semesta tak terhingga, akan ada bintik-bintik yang 100% sama persis dengan alam semesta kita. Dan karena jumlahnya tak terhingga, jumlah bintik-bintik ini juga tak terhingga banyaknya. Tegmark (2008) bahkan menghitung kalau salinan yang tepat seperti anda dan mengerjakan hal yang anda lakukan sekarang, membaca artikel ini, berada pada jarak sekitar 1010^(29) meter jauhnya dari anda sekarang.

Inflasi menyebabkan fluktuasi kuantum mewujudkan seluruh kombinasi yang mungkin dari kondisi awal dan karena kombinasi yang mungkin itu terhingga, maka ada tak terhingga jumlah kombinasi yang sama. Ada tak terhingga anda di dalam jagad yang muncul dari Big Bang, masing-masing tinggal dalam bintiknya sendiri. Para ilmuan menyebut bintik alam semesta lokal ini sebagai volume Hubble atau dilambangkan dengan O (huruf kapital o dengan model huruf ParkAvenue BT).

Dua asumsi pendukung multijagad ini adalah alam semesta tak terbatas dan distribusi materi yang seragam. Kita telah menyebutkan bagaimana alam semesta tak terbatas dikonfirmasi oleh sains, bagaimana dengan distribusi materi yang seragam. Ini mirip dengan argumen yang diajukan oleh Reichenbach sebelumnya bahwa komponen penyusun anggota himpunan mencirikan himpunan itu sendiri, bagian mencirikan keseluruhan. Tapi bagaimana kita yakin? Bisa jadi kasusnya malah seperti bata kecil menyusun tembok besar, bukannya tembok adalah bata karena tersusun dari bata.

Sayangnya para ilmuan hanya menduga hal ini benar berdasarkan pengamatan pada alam semesta kita. Dalam volume Hubble, distribusi materi terlihat seragam ke segala arah. Ketidak seragaman hanya dideteksi pada sutruktur kurang dari sekitar 1024 meter (100 juta tahun cahaya). Ukuran ini sangat kecil dibandingkan dengan O. Jika kita bandingkan, ketidakseragaman hanya mencakup sepersejuta dari bagian volume Hubble. Masuk akal jika ditarik kesimpulan kalau seluruh multijagad bersifat seragam karena ukurannya lebih besar lagi dari volume Hubble. Dalam skala yang jauh lebih besar dari volume Hubble, dapat ada sebuah domain dimana tetapan kopling dan massa partikel dalam model standar tidak konsisten dengan kehidupan dan karenanya, tidak mengherankan kalau kita hidup di volume Hubble yang mendukung kita hidup, jika tidak, kita tidak akan mengajukan pertanyaan mengapa alam semesta kita (O. yang kita tempati) memiliki konfigurasi yang mendorong kehidupan.

Gambar 6: Alam Semesta Kita dalam Multijagad Level 1

Multijagad tipe ini disebut multijagad tingkat 1 oleh Tegmark karena alam semesta-alam semesta hanya berbeda dalam kondisi awalnya saja, sementara hukum fisika yang mengatur alam semesta ini sama. Ia lebih sederhana dari asumsi jagad tunggal yang membutuhkan jawaban atas pertanyaan: mengapa distribusi materi dan kerapatan alam semesta seperti sekarang, kenapa tidak yang lain? Gerakan ID menyebut sebabnya adalah Tuhan yang mereka pandang lebih sederhana. Kesederhanaan ini dimunculkan dari asumsi kalau sebuah peristiwa dengan kemungkinan yang kecil tidak muncul karena kebetulan (Dembski, 1998:48). Tentu saja asumsi ini tidak logis karena kemungkinan apapun, sejauh tidak nol, tetap dapat mewujud secara kebetulan. Ambil contoh seperangkat kartu remi dengan 52 kartu, kemungkinan sebuah konfigurasi 7 kartu ada di tangan anda adalah 1: (52x51x50x49x48x47x46) atau satu dari 674274182400 kemungkinan atau secara pecahan, kemungkinannya adalah 0,000000000001, tetapi tetap saja ia mewujud di tangan anda kan? Dan dalam alam semesta tak terhingga luasnya, kemungkinan ini pasti akan mewujud (Monton, 2004). Itu mengapa para ilmuan (setidaknya filsuf sains), memandang gagasan multijagad yang memunculkan segala kondisi awal yang mungkin lebih sederhana karena kita tidak perlu memilih salah satu dan adanya kita di volume Hubble sekarang hanyalah kebetulan belaka. Tapi, Tegmark beranjak lebih jauh dengan memberikan deskripsi multijagad tingkat kedua, yang lebih sederhana lagi dari tingkat 1.

lihat Part 7

Referensi

Baltovic, Mark. 1999. The Topology of the Universe. Online. Tersedia di: http://www.maths.lse.ac.uk/Personal/mark/topos.pdf

Bucher, M.A. and D. N. Spergel. 1999. Inflation in a low-density Universe, Scientific American. 1/1999

Dembski, William, 1998, The Design Inference, Cambridge University Press.

Lineweaver, C., Barbosa, D., Blanchard, A., & Bartlett, J. 1997, Constraints on h, b and o from cosmic microwave background observations. Astronomy & Astrophysics, 322, 365

Netterfield, C. B., Jarosik, N., Page, L., Wilkinson, D., & Wollack E. 1995,
The anisotropy in the cosmic microwave background at degree angular scales Astrophysical Journal, 445, L69

Scott, P. F. et al. (VSA collab.) 1996, Measurements of Structure in the Cosmic Background Radiation with the Cambridge Cosmic Anisotropy Telescope. Astrophysical Journal, 461, L1

Smoot G. F. et al. (COBE collab.) 1992, Structure in the COBE differential microwave radiometer first-year maps Astrophysical Journal 396, L1

Tegmark, M. 2008. Many World in Context. Dalam “Many Worlds? Everett, Quantum Theory and Reality”, S. Saunders, J. Barrett, A. Kent & D. Wallace (eds), Oxford Univ. Press

Evy Siscawati
Facts are the air of scientists. Without them you can never fly (Linus Pauling). Berjalan di pantai, dud dud, berjalan di pantai, dud dud (ESW).
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.