| ||
Stephen Hawking : Legenda Fisika Penerus Newton dan Einstein
Wawan Saprudin (ITB)
SUATU ketika, seorang mahasiswa Universitas
Cambridge dengan penuh percaya diri menyanggah teori yang dikemukakan
Fred Hoyle, seorang fisikawan ternama saat itu pada acara ceramah ilmiah
di Royal Society yang sangat prestisius itu. Fred Hoyle yang sering
menyampaikan gagasan-gagasannya, mengenai alam semesta di hadap-an
publik sebelum diterbitkan dan dibuktikan, merasa gusar karena seluruh
hadirin menertawakannya. Ironisnya, mahasiswa tersebut pernah ditolaknya
untuk melakukan riset dibawah bimbingannya. Dialah Stephen Hawking,
mahafisikawan jenius yang fisiknya lumpuh, namun mampu menjelajahi
pikiran alam semesta dari level kuantum sampai asal mula alam semesta.
Hawking benar tentang kesalahan persamaan Hoyle, hal ini membawa
berpengaruh besar pada dukungan sebagian besar kosmolog terhadap model
steady state, yang mengatakan bahwa alam semesta tidak berawal dan tidak
berakhir. Fred Hoyle merupakan pendukung fanatik teori tersebut. Model
ini telah runtuh ditangan seorang mahasiswa. Perlu diketahui pada saat
itu, ada dua teori mengenai awal mula alam semesta, yang pertama dan
banyak didukung adalah model keadaan tunak (steady state) dan yang kedua
adalah model dentuman besar (big bang) yang mengatakan bahwa alam
semesta bermula dari ledakan mahadahsyat 15 miliar tahun lalu. Teori big
bang saat ini merupakan teori yang dipercaya sebagian besar ilmuwan
bahkan sebagian besar manusia.
Hawking
merupakan pemain utama dari sederetan ilmuwan abad ini yang berusaha
memahami semesta secara terpadu. Satu hal yang menarik dari dirinya
adalah kondisi fisiknya yang lumpuh total. Dia tergeletak di kursi roda
tanpa bisa berjalan, berdiri, menggerakan tangan bahkan berbicara. Dia
beruntung karena otaknya sama sekali tidak terpengaruh oleh penyakitnya.
Stephen William Hawking dilahirkan pada
Januari 1942 di Oxford, Inggris, Dia tumbuh besar dekat Kota London dan
meraih gelar Bachelor dari Oxford University pada 1962 dengan predikat
terbaik. Lalu dia memperoleh gelar doktor di Universitas Cambridge pada
bidang fisika teoritis di bawah bimbingan Dennis Sciama. Ia merupakan
fisikawan yang brilian dan produktif, hal ini dibuktikannya dengan
menyandang jabatan Lucassian Professor of Mathematics di Cambridge pada
1979, suatu posisi yang hanya pernah diraih Isaac Newton dan Paul Dirac.
Sejak tahun 1960, dia menderita penyakit ALS yang membuatnya duduk di kursi roda hingga kini tanpa bisa bergerak sedikitpun.
Penyakitnya bermula pada suatu malam di musim semi 1962. Ketika itu dia
kesulitan mengikat tali sepatu yang membuatnya sadar ada sesuatu yg
salah dengan tubuhnya. Penyakit yg dideritanya bernama ALS (Amyotropic
Lateral Sclerosis).
Departemen Fisika
Cambridge menempatkannya di bawah bimbingan Dennis Sciama seorang
pembimbing riset kosmologi relativistik yang mumpuni. Dennis Sciama
merupakan pembimbing tesis yang sangat berdedikasi dan selalu mendorong
mahasiswanya menemukan berbagai cara untuk meningkatkan pekerjaan
mereka.
Walaupun dia mengetahui Hawking
menderita ALS, dia tidak memberikan perlakuan yang berbeda. Tak lama
berselang, Hawking bertemu Roger Penrose, seorang matematikawan
cemerlang yang menggeluti lubang hitam dan mengajarinya secara radikal
metode analitis baru dalam fisika. Bahkan dia juga membimbing Hawking
langsung memasuki arus utama fisika teoritis. .
Sepertinya, kehadiran Hawking di dunia sudah ditunggu-tunggu untuk
meneruskan pekerjaan Newton dan Einstein dalam mengupas tabir semesta.
Pada saat dia lahir, teori relativitas umum Einstein sudah diterapkan
secara luas dalam kosmologi.
Teori ini
diciptakan Albert Einstein (1879-1955), yang merupakan karya terbesar
manusia dalam usaha mencari kebenaran. Secara sederhana, teori ini
merupakan struktur matematis yang melukiskan gravitasi dengan kurva
ruang waktu.
Menurut Einstein, ruang dan waktu
merupakan konsep yang menyatu dan tidak bisa dipisahkan sebagaimana
anggapan klasik. Bagaimana kamu mengukur waktu bergantung bagaimana kamu
bergerak di dalam ruang dan sebaliknya. Kemunculan relativitas umum
saat itu mengubah pandangan manusia akan alam semesta secara radikal.
Dalam teori itu, Einstein membuat dua postulat: tidak ada benda yang
dapat melebihi kecepatan cahaya dan kecepatan cahaya selalu sama menurut
pengamat di manapun. Bentuk dari teori ini adalah sebuah persamaan yang
disebut sebagai persamaan Einstein. Persamaan ini mengandung berbagai
penjelasan seperti pergeseran perihelion Merkurius, pembelokan arah
cahaya, keberadaan gelombang gravitasi, singularitas ruang-waktu,
deskripsi pembentukan bintang neutron dan lubang hitam bahkan
pengembangan alam semesta.
Membaca persamaan
tersebut, Einstein sempat risau karena menurut dia alam semesta tidak
akan seaneh teorinya. Nyatanya, alam ini jauh lebih aneh dari imajinasi
tercanggih manusia sekalipun. Penyelesaian Kontroversial persamaan
Einstein muncul pada tahun 1922 oleh ilmuwan Rusia Alexander Friedmann
(1885-1925). Friedmann menemukan bahwa relativitas umum mampu
memprediksi alam semesta yang tidak stabil, gangguan kecil saja bisa
menyebabkan alam semesta ini mengembang atau mengerut.
Penyelesaian persamaan Einstein yang penting bagi kosmologi modern dan
Stephen Hawking, dipublikasikan ilmuwan Amerika Robert Oppenheimer
(1904-1967). Menurut Oppenheimer, bintang lambat laun membakar habis
bahan bakarnya dan mulai mengalami keruntuhan akibat pengerutan
gravitasi.
Keruntuhan gravitasi yang dahsyat
akan terjadi begitu suatu bintang mencapai radius kritis, kemudian
bintang memutuskan hubungan dengan seluruh alam semesta menjadi lubang
hitam. Bidang inilah yang nantinya menjadi garapan Stephen Hawking dalam
berkiprah di dunia Kosmologi.
Mahasiswa
dibawah bimbingan Dennis Sciama, salah satu aktivitas pentingnya adalah
menghadiri seminar-seminar. Pada tahun 1960-an kelompok Cambridge
tertarik dengan pekerjaan seorang ilmuwan muda matematika-terapan
bernama Roger Penrose.
Ia bisa menunjukkan
bahwa jika bintang runtuh melampaui nilai tertentu, ia tidak dapat
mengembang kembali. Bintang itu akan mempunyai kerapatan massa yang tak
hingga, artinya bintang akan membentuk singularitas di pusatnya. Secara
umum, singularitas adalah suatu titik di mana fungsi matematika tak bisa
didefinisikan. Fungsi ini menjadi divergen menuju nilai tak hingga.
Penemuan Penrose sangat menantang Hawking untuk mempelajari dan
menerapkannya pada permulaan alam semesta.
Hawking menunjukkan bahwa jika relativitas umum benar, maka harus ada
singularitas di masa lalu yang merupakan permulaan waktu. Menurutnya,
segala sesuatu yang ada sebelum singularitas itu tidak dapat dianggap
sebagai bagian dari alam semesta ini. Hawking berhasil lulus dengan
gelar Doktor pada 1965 berkat tesisnya mengenai asal mula alam semesta
yang diterima umum secara luas. Tesis doktornya mengkritik model keadaan
tunak (steady state) Hoyle dan pembuktiannya tentang singularitas
dentuman besar memberikannya kesuksesan sepanjang masa.
Kejeniusan Hawking sudah dikenal sejak menjadi mahasiswa S1 di Oxford.
Kebanyakan teman sekelasnya butuh waktu berminggu-minggu untuk
menyelesaikan tiga belas soal yang sulit dari buku Electricity and
Magnetism karangan Bleaney & Bleaney.
Awal
1970-an teori relativitas umum dan lubang hitam sedang naik daun.
Hawking, siap beraksi. Dia menerapkan teknik matematika canggih yang
diperkenalkan Penrose untuk mempelajari sifat-sifat lubang hitam.
Lubang hitam adalah suatu daerah dimana hukum-hukum fisika tidak
berlaku lagi. Tempat itu memiliki gaya gravitasi yang sangat kuat dan
siapapun yang masuk tidak bisa keluar kembali termasuk cahaya sekalipun.
Menurut pengamatan Astronom, diketahui teryata lubang hitam raksasa di
pusat galaksi kita.
Pada November 1970,
Hawking telah diakui sebagai fisikawan terpandang. Dengan cacat fisiknya
yang begitu serius bagaimana Hawking bisa mengungguli saingan-saingan
berat lainnya seperti Roger Penrose, Werner Israel, dan Yakov Borisovich
Zeldovich?. Mereka semua menggunakan tangan untuk menuliskan
berlembar-lembar perhitungan di atas kertas. Sehingga memudahkan mereka
untuk melihat ulang.
Sulit dibayangkan hal
tersebut dikerjakan hanya dalam pikiran di kepala. Itulah yang dilakukan
Hawking. Seluruh risetnya dilakukan di dalam kepalanya, karena proses
kelumpuhan tangannya yang berjalan berangsur-angsur. Secara perlahan
pula dia melatih pikirannya untuk berpikir dengan cara yang berbeda
dengan fisikawan pada umumnya.
Dia berpikir
dengan cara-cara baru gambaran-mental dan persamaan mental intuitif yang
baginya dapat menggantikan kertas dan pena serta persamaan tertulis.
Hawking menggunakan gambaran mentalnya untuk mendapatkan ilham, adalah
kajiannya tentang luas permukaan lubang hitam.
Persoalan yang esoteric dalam dinamika lubang hitam, akhirnya membawa
dia pada penemuan terbesarnya dalam fisika. Dia mengatakan bahwa luas
permukaan suatu lubang hitam hanya dapat tetap sama atau bertambah,
tetapi tidak pernah berkurang. Ini disebut Hukum Pertambahan Luas
Hawking. Namun teori ini menghasilkan implikasi bahwa lubang hitam
menghasilkan radiasi. Hal ini pertama kali diungkap oleh Jacob
Bekenstein mahasiswa pasca sarjana Princeton. Menurut Hawking bagaimana
mungkin lubang hitam memancarkan radiasi kalau tidak ada sesuatu yang
bisa keluar darinya. Namun pada akhirnya hal ini membuat Hawking gelisah
dan berusaha mencari mekanisme yang bisa menghasilkan radiasi lubang
hitam jika Bekenstein benar.
Kemudian Hawking
menelaah apa yang bisa terjadi di permukaan lubang hitam. Di situ medan
gravitasi yang kuat berinteraksi dengan pasangan-pasangan partikel semu.
Gravitasi yang kuat dapat menarik salah satu komponen dari pasangan
semu ke dalam lubang hitam (energi negatif) dan menyebabkan massa lubang
hitam berkurang, sedangkan komponen lainnya (energi positif) keluar
dari lubang hitam dalam bentuk radiasi yang dapat dideteksi oleh
pengamat luar.
Ia menggabungkan mekanika
kuantum dan relativitas umum dalam rumusan tunggal untuk pertama
kalinya. Dengan berani Hawking berkesimpulan bahwa lubang hitam tidak
sepenuhnya hitam tapi juga memancarkan radiasi. Penemuan tersebut
membuat Hawking mendapat gelar kehormatan akademik tertinggi Inggris.
Dia diangkat menjadi anggota Fellow of The Royal Society. ***
Sumber : Pikiran Rakyat (17 Juni 2004)
| ||
revisi terakhir : 25 Maret 2005 |
Selasa, 27 September 2011
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar