Einstein & Eddington

Precessing_Kepler_orbit_280frames_e0.6_smaller

Tulisan singkat ini merupakan riwayat dan ilustrasi korespondensi saintifik antara Sir Arthur Eddington, yang adalah ilmuwan dari Cambridge, dengan Albert Einstein, yang kelak masyhur karena Teori Relativitas-nya. Ilustrasi ini, salah-satunya, hendak menyiratkan bahwa kerja saintifik, sesungguhnya, tidak murni kerja individual, akan tetapi “dimungkinkan” oleh tradisi dan kontribusi orang lain juga, yang lazim dikenal sebagai “komunitas ilmuwan”.

Korespondensi dan hubungan Sir Arthur Eddington dan Albert Einstein tersebut kebetulan juga telah di-film-kan, dengan judul Einstein and Eddington, di mana dalam film tersebut “kebenaran” Teori Relativitas Einstein dibuktikan secara observatoris alias secara empiris oleh Eddington. Pertanyaannya adalah: “Lalu apa hubungannya dengan Hukum Newton dan Planet Merkurius?”. Dan memang inilah yang hendak di-ilustrasikan tulisan singkat ini, dan marilah kita mulai saja.

Di kalangan ilmuwan (khususnya) di kalangan para fisikawan, telah jamak diketahui bahwa salah satu permasalahan klasik dari Hukum Gravitasi Newton adalah ketidaksesuaian prediksinya terhadap presisi Orbit Merkurius. Dan hal ini bermula ketika seorang astronom Prancis, Le Verrier, di tahun 1846 mencoba melakukan kalkulasi dan observasi mengenai presisi orbit planet berdasarkan hukum Newton.

Singkat cerita, sang astronom Prancis tersebut mendapati bahwa orbit dari sebuah planet yang mengelilingi Matahari memang tunduk pada Hukum Gravitasi Newton, hanya saja (dan inilah inti soalnya), saat ia melakukan pengamatan pada Planet Merkurius, ada sesuatu hal yang berbeda dan janggal alias tidak sesuai dengan Hukum Newton, di mana berdasarkan pengamatan yang didasarkan kalkulasi dari Teori Newton, ia menemukan fakta janggal, yaitu sisa 38 detik busur yang tak dapat ia jelaskan dengan dasar Teori atau Hukum Newton.

Dan kemudian, di tahun 1890, yang berarti cukup lama juga sejak observasi yang dilakukan Le Verrier, seorang obseravtor lain, yaitu Newcomb, melakukan pengamatan secara seksama terhadap apa yang dilakukan oleh Le Verrier bertahun-tahun sebelumnya itu. Dan ia mendapati bahwa presisi tersebut harusnya 43 derajat detik busur. Nah, berdasarkan temuan ini, timbullah pertanyaan saintifik yang cukup mengusik “benak seorang ilmuwan yang tengah melakukan observasi”: “Efek apakah yang menyebabkan munculnya angka ini? Padahal efek gangguan gravitasi yang dihitung oleh teori gangguan Newtonian dari gerakan planet lain, seperti Venus, Bumi dan Jupiter telah diperhitungkan?

Dan memang tidak banyak orang yang memperhatikan keganjilan saintifik yang mengusik ini, hingga lebih dianggap sebagai “kebenaran” dengan adanya prinsip aproksimasi dan kompleksitas. Tapi justru fakta saintifik-observatoris inilah yang disadari oleh Eddington dan mengusik benaknya sebagai seorang ilmuwan dan pakar. Begitulah Sir Arthur Eddington pun menulis sepucuk surat kepada Albert Einstein demi meminta penjelasan terkait prediksi Teori Relativitasnya bagi Orbit Merkurius.

Pertanyaannya adalah kenapa harus menulis surat kepada Einstein? Jawabnya tak lain karena kalangan ilmuwan dan fisikawan tahu bahwa Einstein pernah menulis sebuah makalah yang membahas mengenai “Orbital Merkurius” yang cenderung berbeda dengan planet-planet lainnya di tata-surya.

Dan hasilnya cukup mengejutkan, di mana Teori Relativitas Eintein berhasil memberikan prediksi yang sempurna bagi presisi Orbit Merkurius, hingga memberikan “rasa lega” bagi Sir Arthur Eddington, yang mana presisi sebesar 43 detik busur per abad yang tak terpecahkan itu ternyata murni berasal dari akibat digunakannya Relativitas Umum. Sir Arthur Eddington segera menyadari bahwa Albert Einstein yang telah ia kirimi surat dan diajak berkorespondensi itu telah mendekatkan teorinya pada masalah gravitasi.

Kita pun tak boleh mengabaikan atau melewatkan “The Collected Papers of Albert Einstein”, di mana dalam paper itu hasil perhitungan yang ia berikan kepada Sir Arthur Eddington, ia sampaikan juga dalam kuliahnya di Prussian Academy of Sciences (di mana Max Planck bekerja), Berlin pada 18 November 1918.

Kuliah yang ia presentasikan itu berjudul: “Erkl¨arung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Realtivit¨atstheorie” [yang dalam bahasa Ingrisnya: Explanation of the Perihelion Motion of Mercury from General Relativity Theory]. Dalam penjelasan yang ia sampaikan dalam kuliah tersebut, ia mengawalinya dari medan gravitasi dan dengan sejumlah aproksimasi, yang, sungguh sebuah perumusan yang amat kompleks, terutama bagi kita sebagai bukan ilmuwan.

Demikianlah nilai penting “komunitas” dan “tradisi” dalam ranah sains dan intelektual, di mana kerja-kerja saintifik dan “individual” sesungguhnya tidak pernah murni individual. Sebab kerja saintifik dan intelektual mengandaikan adanya dan hadirnya interaksi dan “intersubjektivitas” antara satu ilmuwan (intelektual) dengan intelektual lainnya, meski “autentisitas” memang tergantung pada kegigihan dan “kecerdasan” individual, yang dalam kasus ini contohnya, adalah “kecerdasan” Einstein.

Hak cipta © Sulaiman Djaya (2015)

Iklan

Soal Jagat Raya dan Isu Akhir Dunia

Amazing Picture

Soal dan materi bahasan tentang “akhir dunia”, entah yang sifatnya teologis, filosofis, atau pun yang coba dijawab secara sains, memang dapat dikatakan masih “misteri”, meski orang-orang beragama (dari rumpun monotheis) tak mempertanyakan (atau mempersoalkan) masalah ini. Bahkan, telah banyak film yang mengangkat soal ini, entah yang sifatnya “skeptic” atau yang dekat ke soal-soal teologis, dan karena yang paling sering menggarapnya adalah Hollywood, tak ragu lagi film-film yang mencoba mengangkat masalah ini acapkali mendapatkan inspirasi dan materinya dari “teologi Kristiani”.

Tak terkecuali saya, yang saya yakin banyak orang juga demikian, kadangkala merenungkan masalah ini –semisal mencoba membandingkan antara khazanah sekuler yang saya baca dengan khazanah keagamaan (Islam) yang saya baca dan yang diajarkan para ustadz. Meski demikian, esai singkat ini, katakanlah, tak ubahnya sebuah diari yang hanya sekedar mencoba mencurahkan apa yang ada di dalam benak menjadi sebuah catatan kecil.

Ribuan tahun sebelum masehi, bangsa Sumeria-Babilonia dan Mesir memiliki ilmu astronominya sendiri untuk mamahami alam semesta atau jagat-raya –sedangkan bangsa Yunani mengandalkan logika, dan salah-seorang dari filsuf Yunani yang pernah berkunjung ke Mesir, yaitu Pythagoras, mengikuti jejak-jejak bangsa Timur tersebut, yaitu menggunakan geometri dan matematika ketika berusaha menjelaskan alam semesta atau jagat-raya.

Capaian yang dapat dikatakan sebagai babakan revolusioner dalam sejarah sains adalah ketika Galileo Galilei menemukan alias menciptakan teleskop, meskipun kita tahu tidak secanggih teleskop di jaman ini. Namun setidak-tidaknya alat tersebut tentu saja sangat penting dalam kerja sains di abad-abad selanjutnya –yang tak lain sebagai instrument observasi langsung alias pengamatan empiris.

Di abad-abad selanjutnya, wabil-khusus di abad-20, Albert Einstein menyatakan teori tentang kekekalan energi, energi kuantum, dan partikel sub-atom, yang tak diragukan lagi, menjadi dasar bagi perkembangan astronomi, yang tak lagi berkutat pada penelitian semesta di sekitaran gugusan tata-surya (matahari dan planet-planet yang mengitarinya) semata, tapi mencoba mengetahui ke arah yang lebih jauh.

Kita tahu, sejak penemuan Efek Doppler dalam gelombang cahaya dari berbagai benda angkasa, sejak itulah diketahui bahwa alam semesta alias jagat-raya berkembang (meluas) dan bahwa nebula di dalamnya bergerak saling menjauhi dengan kecepatan yang menakjubkan –dan makin jauh jarak mereka, makin tinggi pula kecepatannya.

Penemuan-penemuan itu pun menimbulkan atau memunculkan sejumlah pertanyaan atawa kuriositas baru di kalangan ilmuwan umumnya dan fisikawan khususnya. Misalnya, apakah alam semesta atau jagat-raya tak memiliki batas? Dan jika alam semesta atau jagat-raya terus meluas alias berkembang, apakah akan meluas begitu saja tanpa henti atau tanpa akhir? Dan bila saja ada awal kapan alam semesta mulai berkembang?

Terkait dengan pertanyaan-pertanyaan tersebut, George Gamov dan kawan-kawan berpandangan bahwa alam semesta atau jagat-raya mulai berkembang atau meluas kira-kira dua milyar tahun lalu, yaitu ketika masih dalam keadaan aslinya, dan meskipun jagat-raya itu sendiri sudah teramat sangat luas yang tak bisa diukur oleh kita.

Dalam hal ini, ada pernyataan yang cukup enigmatik dan menggoda, yang dilontarkan seorang matematikawan bernama Herman Minkowski (sebagaimana dikutip Lawrence M Krauss dalam Fisika Star Trek-nya): “Suatu saat ruang-waktu akan semakin pudar menjadi bayangan belaka, dan hanya ada semacam ikatan antara keduanya yang bisa memelihara realitas yang independen”.

Pernyataan Herman Minkowski, sang matematikawan itu, dilontarkan di tahun 1908 –di mana di tahun itu pula Albert Einstein menemukan Relativitas Ruang-Waktu, suatu temuan yang murni mengandalkan imajinasi, bukan observasi. Dan saya pun pernah bertanya (meski hanya di dalam hati): mungkinkah alam semesta atau jagat-raya di suatu saat, entah kapan itu, akan kelelahan dan menghancurkan dirinya sendiri?

Hak cipta © Sulaiman Djaya (2015)

Sains Gelembung Sabun

gelembung-sabun

Seringkali seorang ilmuwan atau fisikawan menemukan teori dan hukum fisika mereka dari kejadian dan fenomena alam dan pengalaman kehidupan yang dianggap biasa bagi banyak orang –sebagaimana seorang penyair menulis bait-bait sajaknya dari kehidupan, perenungan, dan meditasi dari dan tentang kesekitaran yang hadir di hadapan mereka dan ada bersama mereka. Mungkin Anda pernah memandang ke arah langit, memandang kepada gumpalan dan gugusan awan serta warna-warna yang ada di sekitarnya, dan barangkali pernah pula menerka apa yang ada di sana atau yang di baliknya, di tempat yang lebih tinggi, dan bertanya pula seberapa jauh-kah jaraknya dari tempat Anda berada?

Atau barangkali Anda pernah terpesona pada sebuah senja yang karenanya membuat Anda merasa nyaman, meski sesaat saja, ketika memandangnya, entah dari mana pun Anda memandang senja itu: dari balik jendela kaca gedung bertingkat di kota Jakarta yang padat dan mudah tergenang banjir itu, atau dari sebuah halte ketika Anda tengah duduk menunggu bus yang akan lewat dan berhenti membawa Anda ke tempat tujuan Anda.

Bagi kebanyakan orang itu semua seringkali hanya sebagai “peristiwa” dan “pengalaman” yang tak memotivasi atau pun melahirkan kuriositas alias rasa ingin tahu yang intens dan berkelanjutan, serta membekaskan kekaguman atau ketakjuban yang kemudian mendorong mereka untuk “memahami” atau berusaha mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan itu semua. Tapi tidak demikian bagi mereka yang kemudian menjadi filsuf, ilmuwan, fisikawan, atau penyair.

Mereka, para penyair, ilmuwan, filsuf, dan fisikawan itu, acapkali “bertanya” menyangkut hal-hal, pengalaman, fenomena alam, dan keseharian yang mereka alami dan yang hadir di hadapan mereka, yang sebenarnya hadir dan ada bagi kebanyakan orang juga –hanya saja, bagi kebanyakan orang, hal itu tidak memancing rasa ingin tahu atau kuriositas yang intens dan berkelanjutan, yang kemudian melahirkan ilmu pengetahuan, teori dan hukum fisika, serta produk-produk intelektual yang pada akhirnya berguna dan bermanfaat bagi banyak orang, apalagi bila kapitalisme telah mengambil-alihnya menjadi ragam komoditas yang siap mereka jual demi meraup keuntungan sang pemilik modal.

Isaac Newton bertanya kenapa buah apel bisa jatuh dari tangkainya ke tanah atau ke bawah –dan bukan ke atas? Di saat banyak orang menganggap hal itu bukan sebagai sesuatu yang “harus” dipertanyakan dan dicari atau berusaha diketahui penyebabnya. Dan seperti kita tahu, berkat rasa ingin tahu atau kuriositas dan perenungan serta pertanyaan Isaac Newton yang dianggap “kekanak-kanakkan” itu, tersingkaplah hukum alam atau hukum fisika –yaitu Gaya Gravitasi, yang menyebabkan apel itu jatuh ke bawah, dan bukan ke atas, dan seiring berjalannya waktu, tersingkap pula hukum gerak, dan yang lainnya.

Temuan Newton tersebut kemudian semakin terkokohkan di abad-abad selanjutnya berdasarkan eksperimen dan pengalaman ilmiah lainnya di kemudian hari, wabilkhusus berdasarkan pengalaman para astronot yang menjelajah angkasa alias ruang-antariksa, dan di sana atau di angkasa alias antariksa itu, tubuh para astronot tersebut mengambang dan melayang-layang ketika mereka berada di dalam pesawat yang tengah menjelajah angkasa tersebut.

Demikianlah, rasa-ingin tahu atau kuriositas manusiawi yang memiliki aspek daya atau fakultas rasio dan daya atau fakultas bathin (kepekaan), yang kemudian mendorong perenungan dan penelitian intens, telah melahirkan hukum-hukum, teori-teori, atau temuan-temuan, yang acapkali bermula dari hal-hal atau pengalaman dan fenomena keseharian dan alam semesta yang dianggap biasa bagi kebanyakan orang.

Fisika Gelembung Sabun

Begitulah, ketika hendak menerangkan jagat-raya yang dirangkum dalam Teori Relativitas dengan pendekatan yang berusaha familiar bagi masyarakat luas, Sir James Jeans menulis: “Gelembung sabun yang tidak teratur dan berombak mungkin adalah gambaran terbaik, dilihat dari materinya yang sederhana dan sudah umum dikenal, mengenai jagat-raya baru yang disuguhkan kepada kita oleh Teori Relativitas. Jagat-raya bukanlah bagian dalam gelembung sabun, tetapi permukaannya, dan kita harus selalu ingat bahwa, meskipun permukaan gelembung sabun hanya mempunyai satu dimensi, jagat-raya gelembung mempunyai empat dimensi –tiga dimensi ruang dan satu dimensi waktu. Dan substansi dari mana gelembung ini ditiup, selaput sabun, adalah ruang hampa yang menyatu dengan waktu hampa”.

Apa yang ditulis Sir James Jeans tersebut adalah contoh ketika seorang penulis yang sekaligus fisikawan teoritis menemukan kemiripan alias similarity (atau bukti dan contoh) faktual teori fisika dengan fenomena keseharian –yang kebetulan fenomena faktual permainan para bocah yang meniup air yang telah dicampur dengan sabun, yang ketika ditiup melalui dan dengan alat “selang (atau sedotan) kecil”, air yang telah dicampur sabun itu pun menjelma gelembung.

Kita tahu, para fisikawan adalah acapkali para filsuf, sebagaimana pada era Yunani dan Jaman Islam, para filsuf acapkali adalah seorang penyair, ahli matematika, pakar geometri, arsitek, ahli perbintangan, singkatnya para ahli di bidang ilmu alam sekaligus para pengamat dan para peneliti masalah-masalah etik, politik, dan hal-hal kemanusiaan lainnya, semisal sejarah dan bahasa. Di sini, dalam kadar sekedar menyebut beberapa fisikawan atau ilmuwan yang adalah juga para filsuf itu, kita bisa mengabsen nama-nama seperti Al-Kindi, Al-Khazini, Ibn Haitham, Omar Khayyam, Galileo Galilei, Copernicus, Newton, Einstein dan yang lainnya.

Tentu saja, sebagaimana yang kita ketahui juga, sains tak luput dari kekeliruan –di mana kekeliruan itu kemudian dikoreksi dan disempurnakan oleh para ilmuwan selanjutnya, tak ubahnya ketika Galileo Galilei mengoreksi Ptolomeus dan ketika Ibn Haitham mengoreksi Euclid, yang pada akhirnya memberikan ruang baru bagi penelitian dan perenungan saintifik bagi Newton, Mach, Planck, dan Einstein, misalnya, di mana itu semua telah memberikan dan menyediakan bahan-bahan teoritik dan material bagi kemajuan sains umumnya dan fisika saat ini. Meski ada beberapa hukum pasti –yang katakanlah belum bisa dibantah atau belum membuktikan diri sebagai yang keliru.

Dalam hal ini, sebagai contoh lainnya, dapat disebutkan bahwa dulu, beberapa abad silam, fisikawan menganggap materi sebagai sesuatu yang diciptakan dari bola-bola bilyard kecil nan indah yang bergerak dengan cara yang sepenuhnya dapat dimengerti. Namun kemudian, sebagaimana yang kita tahu saat ini, fisikawan modern telah meledakkan materi seluruhnya, sebagaimana mereka membuktikkannya pada bom termo-nuklir, dan yang tersisa darinya adalah gelombang probabilistik statistik –sebuah probabilitas bahwa sesuatu, yang kita belum tahu apa, di suatu tempat yang kita belum tahu di mana, ada dalam ruang yang sangat berbeda.

Singkatnya, selain karena tuntutan jaman dan kebutuhan bagi eksperimentasi dan inovasi baru, pada dasarnya rasa ingin tahu atau kuriositas manusia tak pernah terpuaskan atau berhenti, yang membuat manusia bahkan kembali mempertanyakan apa yang telah dianggap atau apa yang telah diterima sebagai “hukum pasti”, apalagi masih banyak misteri alias teka-teki semesta yang belum diketahui, belum dapat dipecahkan, atau belum bisa dijelaskan, sehingga sains gelembung sabun bukan hal yang tidak mungkin sebagai sesuatu yang reduktif atau keliru di suatu saat nanti. Atau memang sudah keliru di saat ini?

Hak cipta © Sulaiman Djaya

Sains dan Rasa Ingin Tahu

Jalaluddin Rumi

Upaya untuk menyingkap misteri semesta atau jagat raya telah dilakukan oleh peradaban-peradaban Mesir, Babilonia, Persia, Yunani hingga sekarang ini –di mana dulu peradaban-peradaban Mesir, Babilonia, Persia, dan Yunani tersebut sangat menaruh perhatian pada ilmu perbintangan dan upaya untuk memecahkan misteri kosmik itu sendiri secara keseluruhan. Kita tahu, jika kita pernah membaca filsafat Yunani, contohnya, salah-satu konsen (minat dan perhatian) para filsuf Yunani (di masa lampau) adalah pada persoalan “mencari tahu” “Ada yang primordial”, yang kemudian kita kategorikan sebagai filsafat alam Yunani. Mazhab Milesia, contohnya, disibukkan dengan usaha mereka untuk menjelaskan (melakukan eksplanasi) tentang keteraturan dan ragam “Ada” atau struktur “Ada” –bukan “Ada” itu sendiri. Mereka berusaha menemukan apakah substansi primer yang mendasari segala proses dan perbedaan perubahan bentuk di alam atau di semesta.

Ada ragam atau variasi dalam mazhab tersebut. Thales, misalnya, mengatakan bahwa substansi primer alam atau “Ada” adalah air. Anaximenes berpendapat bahwa substansi primer itu adalah udara. Sedangkan Anaximandros berpendapat bahwa substansi primer itu adalah Apeiron atau “yang tak terbatas”. Sementara itu, Pythagoras yang konsen dengan studi matematika dan astronomi, melakukan analisa ragam eksistensi dalam sistem prinsip-prinsip forma. Menurutnya prinsip forma inilah yang mendasari hakikat segala sesuatu dan segala proses di dunia. Pythagoras juga berpendirian bahwa realitas bisa dijelaskan dengan angka-angka dan bisa diukur secara matematik –yah dengan angka-angka tersebut. Ia berpandangan alam dibangun berdasarkan harmoni serta mengatakan bahwa musik dan nada-nada adalah cerminan alam.

Murid dan penerusnya, yaitu Philolaus, bahkan mengatakan bahwa bumi berotasi pada porosnya –yang menyebabkan pergantian waktu siang dan malam. Dalam hal ini, Philolaus mempercayai bahwa semesta adalah sistem ruang-ruang. Mazhab Milesia memang disibukkan dengan usaha untuk menemukan “Ada yang primordial” yang mendasari gerak dan perubahan semesta, namun mereka mengabaikan masalah utama perubahan itu sendiri. Di sini, Heraklitus kemudian menyatakan bahwa “alam adalah perubahan tanpa akhir”, di mana segala sesuatu datang dan pergi. Heraklitus masyhur dengan doktrin Panta Rhei-nya: “Segalanya berkembang, engkau tak mungkin berdiri dua kali di sungai yang sama dalam waktu yang sama”.

Heraklitus memang filsuf yang mengajarkan tentang perubahan yang terus menerus dalam alam, yang bisa ditangkap oleh akal dan pemahaman orang bijak, semacam filsuf atau ilmuwan. Hanya saja, pandangan Heraklitus kemudian mendapatkan penolakan di kalangan Mazhab Elea, di mana dua tokoh utamanya adalah Zeno dan Parmenides. Parmenides sendiri hidup dalam dua pandangan antara doktrin Heraklitus mengenai perubahan yang terus-menerus dan doktrin Xenophanes tentang ide Satu Tuhan yang tidak berubah, dan kemudian Parmenides menyatakan bahwa yang mendasari alam adalah “Ada” yang abadi dan tidak berubah.

Ketegangan antara pandangan Heraklitus dan Mazhab Elea tersebut kemudian disintesiskan oleh Anaxagoras dengan ajaran pluralisme-nya. Ia menolak ajaran esensi kesatuan dari semua “Ada”, di mana menurutnya segala sesuatu adalah keragaman yang tak terbatas dalam jumlah dan jenisnya, yang kemudian kita kenal sebagai pluralisme kualitatif. Sebagai contoh: kayu, besi, rambut, darah, dan lain sebagainya tak mungkin direduksikan satu sama lainnya. Inilah yang disebut oleh Anaxagoras sebagai benih-benih eksistensi, di mana segala sesuatu memiliki benih-benih eksistensinya sendiri –yang tak bisa direduksikan ke dalam jumlah. Dan ini pula-lah yang diklaim sebagai keadaan primordial “Ada” oleh Anaxagoras, yang di sisi lain ia sebut sebagai Nous (gerak atau pikiran) yang mengoperasikan aktivitas kosmik.

Dan hasrat untuk mengetahui misteri alam semesta itu pun terus berlanjut. Ratusan tahun sebelum Newton mengemukakan hukum gerak dan Einstein mengemukakan Teori Relativitas, misalnya, Al-Kindi menyatakan: “Waktu, ruang, gerakan, dan benda, semuanya relatif dan tak absolut. Waktu hanya eksis dengan gerakan; benda dengan gerakan; gerakan dengan benda. Jika ada gerakan, di sana perlu benda; jika ada sebuah benda, di sana perlu gerakan” (al Falsafa al Ula). Sementara itu, Nichomachus of Gerasa dalam Arithmetic-nya menyatakan: “Alam seakan diatur sesuai dengan angka oleh Sang Maha Pencipta –karena pola-polanya telah ditentukan. Seperti goresan-goresan awal sebuah lukisan –oleh dominasi angka yang telah ada sebelumnya di dalam ‘pikiran’ Tuhan Sang Pencipta alam” (Arithmetic I, 6).

Di abad ke-16 –yang lazim kita kenal sebagai Abad Inkuisisi di Eropa itu, Nicolaus Copernicus dengan berani mengemukakan teori dan pandangannya bahwa matahari tidak mengelilingi bumi sebagaimana yang dinyatakan Ptolomeus dan dipercayai Gereja, tapi bumi-lah yang justru mengelilingi matahari. Kesimpulan Heliosentrisnya itu ia dapatkan berdasarkan observasi dan perhitungan matematis, hanya saja ia tidak menerbitkan karyanya kala itu karena khawatir inkuisisi Gereja akan menimpa dirinya. Seabad kemudian setelah temuan Nicolaus Copernicus itu –tepatnya di abad 17, Galileo Galilei dengan teleskop ciptaannya mampu membuktikan teori dan pandangan Nicolaus Copernicus tersebut dengan lebih meyakinkan, bahwa bumi mengelilingi matahari, yang juga menyebabkan terjadinya siang-malam secara bergiliran selama 24 jam. Karena kegigihan dan pembelaannya tersebut, Galileo dijatuhi hukuman penjara seumur hidup oleh Gereja. Sementara itu, seorang pendeta Dominikan yang juga membenarkan teori-nya Nicolaus Copernicus tersebut, yaitu Giordano Bruno (1548-1600) dibakar hidup-hidup di tiang pancang oleh Gereja di tahun 1600.

Sementara itu, di abad modern, apa yang pernah dilakukan Copernicus dan Galileo itu kemudian dilakukan juga oleh Edwin Hubble, di mana pada tahun 1929, Edwin Hubble menciptakan teleskop di abservatoriumnya di Mountwilson, California. Dan setelah selama berbulan-bulan melakukan pengamatan alias observasi, ia menemukan bahwa bintang-bintang dari hari ke hari semakin menunjukkan spectrum merah. Dalam hal ini, menurut Hukum Fisika, jika benda semakin menjauhi titik pengamatan, maka akan menunjukkan spektrum merah, sedangkan benda yang mendekati titik pengamatan menunjukkan spektrum biru. Penemuan ini sangat penting, karena hal itu menunjukkan alias membuktikan bahwa benda-benda luar angkasa kian hari semakin saling menjauhi satu sama lainnya. Singkatnya, alam semesta semakin meluas dan mengembang, dan hal ini menggugurkan pandangan yang menyatakan bahwa alam semesta atau jagat raya statis atau tetap sebagaimana yang dikemukakan Immanuel Kant.

Terkait hal ini, Stephen Hawking pernah menyatakan: “Pada awal-mula jagat-raya, segala sesuatu saling berdekatan –sehingga pada saat itu sangat banyak ketidakpastian, serta ada sejumlah keadaan yang mungkin ditempuh jagat-raya. Setiap keadaan awal yang berbeda-beda ini pastilah telah berkembang menjadi sejumlah sejarah yang berbeda-beda untuk jagat-raya. Kebanyakan dari sejarah tadi, sejarah garis besar mempunyai kemiripan. Masing-masing terkait dengan sebuah jagat yang seragam dan mulus –dan terus memuai.

Persis dengan temuannya itulah, Edwin Hubble menyatakan: “Jagat-raya memuai!” Dan kala itulah Edwin Huble kemudian melakukan perhitungan mundur (yang kemudian kesimpulannya persis dengan apa yang dikatakan Hawking di kemudian hari itu), yaitu jika dari hari ke hari benda-benda angkasa semakin menjauh berarti dahulunya benda-benda angkasa bermula dari sesuatu yang padu (satu) dan kemudian meledak dengan kecepatan yang luar biasa. Ledakan inilah yang kemudian kita kenal dengan nama “Big Bang” (Dentuman Akbar). Tentu saja temuan ini sangat mengejutkan, karena menurut perhitungan yang cermat, para ilmuan umumnya dan fisikawan khususnya, menyimpulkan bahwa sesuatu yang padu (satu) itu haruslah bervolume nol –yang artinya jika suatu benda bervolume nol maka ia berawal dari ketiadaan.

Tapi Edwin Hubble bukanlah orang pertama yang menemukan hal tersebut, melainkan si jenius Albert Einstein, di mana melalui perhitungannya yang cermat, Albert Einstein telah memperhitungkan bahwa ruang angkasa tidak statis –melainkan terus meluas, di saat para ilmuwan umumnya dan fisikawan khususnya masih berpegang pada kepercayaan bahwa alam semesta bersifat statis (tidak berawal dan kekal). Dan pendapat tentang alam semesta yang statis ini dikemukakan oleh para pendukung evolusionis-materialis (atheis). Singkatnya, Einstein mematahkan pandangan kaum evolusionis materialis ketika teori dan pendapatnya dibenarkan oleh eksperimentasi Edwin Hubble.

Namun, apakah hal itu cukup bagi kemenangan Einstein? Jawabannya tentu saja belum –sebab jika jagat-raya atau alam semesta bermula dari ledakan, tentu ada sisa-sisa ledakannya, sebagaimana dinyatakan seorang fisikawan Amerika yang bernama George Gemof itu? Nah, di tahun 1965, dua orang ilmuwan alias dua fisikawan, yaitu Arnold Pengias dan Robert Wilson, dalam observasi mereka menemukan sisa-sisa radiasi yang tersebar di ruang angkasa. Dan berkat penemuan mereka itu, mereka berdua pun memperoleh anugerah Nobel.

Dan tak hanya itu saja, karena di tahun 1989, NASA meluncurkan satelit ke luar angkasa untuk meneliti tentang gejala radiasi alam semesta. Saat itu, melalui sensor-sensor yang dipasang di satelit yang disebut sensorkobe, mereka menangkap adanya radiasi sisa-sisa ledakan besar yang menyebar di seluruh ruang angkasa. Tak ayal, penemuan hasil observasi langsung ini menghebohkan dunia dan media masa. Atas temuan ini, Stephen Hawking menyebutnya sebagai penemuan terbesar dalam bidang astronomi di abad ini, bahkan mungkin sepanjang masa. Barangkali kita belum lupa dengan apa yang pernah dikatakan Karl Raimund Popper itu, bahwa salah-satu metode kerja sains adalah falsifikasi, di mana sebuah teori (atau temuan) akan gugur jika ada teori atau temuan lainnya yang menggugurkan atau membuktikan kekeliruannya.

Hak cipta © Sulaiman Djaya

Al-Qur’an dan Kosmologi Modern

Alam Semesta Quantum oleh Matt Siber

Radar Banten, 23 Maret 2015

Dalam tulisannya yang membahas tentang nilai penting fisika dan kerja saintifik Albert Einstein, Kim Michaels menyatakan: “Fisikawan Kuantum telah menunjukkan (melalui percobaan yang tak terhitung jumlahnya) bahwa apa yang kita sebut partikel sub-atomik dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. Apakah mereka berperilaku sebagai satu atau yang lain, tampaknya tergantung pada bagaimana kita ingin mengamati mereka. Dengan kata lain, jika seorang fisikawan sedang mencari sebuah partikel, entitas sub-atomik berperilaku sebagai sebuah partikel. Jika fisikawan sedang mencari gelombang, entitas sub-atomik berperilaku sebagai gelombang”.

Kita tahu, dalam dunia fisika kita mengenal adanya dimensi ekstra, di mana menurut fisika partikel setidaknya ada sepuluh dimensi ruang dan demensi waktu yang ada dalam penciptaan alam semesta. Jika ruang yang kita tempati ini adalah ruang material tempat planet-planet dan galaksi-galaksi, maka dimensi di luar dimensi kita adalah ruang immaterial. Sementara itu dunia kita adalah tiga dimensi ruang dan waktu –dunia yang kita tempati saat ini, hingga kita bisa melihat benda-benda yang berada di dimensi kita. Sedangkan enam dimensi lainnya ada di alam semesta sebagai dimensi yang sangat kompak yang membungkus dimensi kita.

Ruang 3 dimensi dibungkus oleh ruang 4 dimensi, anggap saja ini adalah lapisan pertama. Ruang 4 dimensi dibungkus oleh ruang 5 dimensi, anggap saja ini adalah lapisan kedua. Ruang 5 dimensi dibungkus oleh ruang 6 dimensi, anggap saja ini adalah lapisan ketiga. Ruang 6 dimensi dibungkus oleh ruang 7 dimensi, anggap saja ini adalah lapisan keempat. Ruang 7 dimensi dibungkus oleh ruang 8 dimensi, anggap saja ini adalah lapisan kelima. Ruang 8 dimensi dibungkus oleh ruang 9 dimensi, anggap saja ini adalah lapisan keenam. Ruang 9 dimensi dibungkus oleh ruang 10 dimensi, anggap saja ini adalah lapisan ketujuh.

Berdasarkan hal itu, misalnya, makhluk di ruang dimensi 3 tidak akan bisa melihat makhluk yang ada di ruang dimensi 4, tetapi ini tidak berlaku sebaliknya, sedangkan makhluk di ruang dimensi 4 bisa melihat makhluk di ruang dimensi 3, begitu seterusnya –yang pada dasarnya makhluk di suatu dimensi tidak akan mampu melihat makhluk yang berada di dimensi yang lebih tinggi, sedangkan makhluk di dimensi yang lebih tinggi akan mampu melihat makhluk yang berada di dimensi lebih rendah. Dengan demikian misalnya ada makhluk di ruang dimensi 5, maka dia bisa melihat makhluk di ruang dimensi 4 dan 3. Dan begitulah seterusnya.

Untuk Mempermudah Memahaminya Dapat Kita Uraikan Seperti Ini: Bayangkan kita sebagai pengamat alam semesta yang di dalamnya hanya berisi dua dimensi ruang (katakanlah x dan y), sehingga perlu satu dimensi lagi (katakanlah z) dari pada makhluk-makhluk yang hidup di dalamnya di dua alam dimensional ini. Katakanlah Budi memandang Roni, maka Budi hanya melihat satu sisi Roni dalam satu waktu (bagian depan, bagian belakang, samping kiri ataukah samping kanan) tergantung di mana posisi Budi, yang bentuknya hanya bidang, Budi tidak akan mampu melihat Roni secara utuh dalam satu waktu. Untuk mengetahui Roni secara utuh maka Budi harus mengelilingi Tubuh Roni, sehingga gambaran tubuh Roni secara utuh hanya ada pada pikiran Budi. Meskipun demikian, sebagai pengamat, dari dunia tiga dimensional kita bisa melihat Budi dan Roni secara keseluruhan. Andai Budi atau Roni bersembunyi di dalam kamar, maka kita sebagai pengamat masih bisa melihatnya karena dinding temboknya tidak meluas ke dimensi kita, tetapi mereka tidak bisa melihat kita sebagai pengamat.

Dengan memahami tentang ruang dimensional ini, kita bisa memahami mengapa malaikat dan Tuhan tidak bisa kita lihat. Sebagaimana ditegaskan dalam surat Al-An’am ayat 103 Allah SWT berfirman: “Dia tidak dapat dicapai oleh penglihatan mata, sedangkan Dia dapat melihat segala yang kelihatan dan Dia yang Maha halus lagi Maha mengetahui.” Demikianlah, jika kita percaya dan menyakini bahwa alam semesta ini adalah ciptaan Tuhan, maka kesepuluh dimensi yang membentuk alam semesta dijalankan oleh Tuhan. Karena Dia yang telah menciptakan Dimensi Ruang dan Dimensi Waktu di alam semesta ini. Kita yang berada di ruang dimensi 3 dan waktu, tidak akan mampu melihat segala sesuatu yang berada di ruang dimensi 4 sampai dengan 10, kecuali jika ada makhluk dari dimensi lain yang masuk ke dalam dimensi kita. Apalagi melihat yang menjalankan dan menciptakan dimensi-dimensi ruang dan waktu tersebut, yaitu Tuhan. Tuhan tidak butuh dimensi untuk memempatkan di mana diri-Nya, karena Dia ada sebelum dimensi ruang dan waktu tercipta dan Tuhan Kuasa untuk melihat seluruh makhluknya tanpa terkecuali.

Hal itu pun selaras dengan Teori Medan Kuantum yang menggambarkan bahwa semua benda yang ada merupakan keadaan atau pola dari energi yang terisolasi dan dinamis. Keadaan latar belakang dari energi yang tidak tereksitasi juga disebut hampa kuantum (Quantum Vacuum). Suatu benda ketika diikat menjadi banyak ikatan (dieksitasi menjadi berbagai energi), akan tampak sebagai manifestasi yang banyak. Semua benda yang ada adalah hasil eksitasi ruangan hampa kuantum, sehingga ruang hampa ada sebagai pusat dari segala benda. Energi ruangan hampa mendasari sekaligus menembus kosmos. Karena diri kita sendiri bagian dari kosmos, energi ruang hampa pasti mendasari dan memasuki diri kita. Tidak ada pusat kosmik tertentu dalam fisika Newton, gaya gravitasi hanyalah kekuatan yang hadir di antara benda atau materi di mana pun berada. Di sini, kita perlu merenungkan firman Allah swt yang (terjemahannya) berbunyi: “Sesungguhnya urusan (–perintahNya), apabila Dia menghendaki sesuatu (terjadi dan menjadi), Dia berfirman, “Jadilah!”. Maka jadilah” (–sesuatu itu) (al Qur’an Surah Yaasin: 82).

Singkatnya, sebelum menyudahi tulisan ini, kita perlu merenungkan sabda Nabi Muhammad saw yang menegaskan bahwa kita, ummat Islam, dapat mengenali Tuhan kita dengan melihat dan memikirkan atau merenungkan ayat-ayat (tanda-tandaNya), baik yang tekstual maupun yang kauniyah, bukan dengan memikirkan zat-Nya.

Sulaiman Djaya

Dari Manakah Cahaya Kunang-Kunang?

Kunang-Kunang

Ketika kita melihat atau menjumpai Kunang-Kunang, jika kebetulan kita memiliki rasa ingin tahu atau rasa heran di dalam hati kita, biasanya kita akan bertanya (meski kadang hanya di dalam hati) kenapa Kunang-Kunang bisa menyala atau memiliki cahaya?

Cahaya yang dihasilkan oleh kunang-kunang (Photinus pyralis) adalah sejenis cahaya tak panas yang disebut bio-luminescence. Hal ini disebabkan oleh reaksi kimia di mana substansi luciferin mengalami oksidasi ketika ada enzim luciferase. Cahaya tersebut merupakan foton yang terpancar saat bahan kimia beroksidasi menghasilkan keadaan berenergi tinggi, yang kemudian beralih kembali ke keadaan normal.

Cahaya tersebut dikendalikan oleh sistem saraf dan berlangsung dalam sel khusus yang disebut photocytes. Sistem saraf, photocytes, dan organ-organ akhir trakea mengontrol tingkat berkedip dari cahaya tersebut. Suhu udara juga memiliki hubungan dengan tingkat berkedip. Semakin tinggi suhu, semakin pendek interval berkedipnya, delapan detik pada 18,3°C dan empat detik pada 27,7°C.

Para ilmuwan belum meyakini mengapa cahaya kedap-kedip ini terjadi. Kedipan berirama ini bisa menjadi sarana untuk menarik mangsa atau memungkinkan kunang-kunang mencari pasangan dengan sinyal dalam kode heliographic (yang berbeda dari satu spesies yang lain), atau bisa juga berfungsi sebagai sinyal peringatan.

Langkah Pertama: Sel-sel di bagian ekor Kunang-Kunang menghasilkan enzim luciferase

Pada setiap nukleus dari setiap sel, sebuah enzim yang disebut DNA Polymerase mengkode gen Luc dengan sel-sel genom. Gen Luc merupakan sekuen dari asam amino yang menghasilkan enzim luciferase. Kemudian, RNA Polymerase mengkopi gen luc dalam bentuk mRNA yang sangat mirip dengan DNA. Proses ini disebut transkripsi.

Setelah proses transkripsi selesai, mRNA menuju sitoplasma. Di dalam sitoplasma, mRNA luc diatur oleh sel penghasil protein yang disebut ribosom. Ribosom menterjemahkan informasi dalam mRNA luc untuk memproduksi sebuah rantai asam-asam amino yang membangun enzim luciferase. Proses ini disebut translasi. Agar enzim luciferase dapat berfungsi, rantai asam-asam amino tersebut harus menekuk dan terlipat dalam tiga bentuk dimensional yang spesifik.

Langkah Kedua: Enzim Luciferase mengatur reaksi-reaksi kimia untuk menghasilkan sinar

Untuk menghasilkan sebuah sinar tampak, sel-sel di dalam ekor kunang-kunang harus memproduksi ribuan enzim luciferase. Di dalam setiap sel, enzim-enzime tersebut mencari pasangannya dan berikatan membentuk senyawa kimia yang disebut luciferin. Enzim luciferase mempercepat reaksi kimia dengan menggabungkan molekul oksigen dengan luciferin sehingga membentuk oxyluciferin.

Di dalam reaksi, luceferin teroksidasi, yaitu ia kehilangan sebuah elektron dan molekul-molekulnya berpindah ke tempat energi yang lebih tinggi. Ketika molekul-molekul yang penuh energi ini kembali ketingkat energi yang lebih rendah, yaitu dalam keadaan yang lebih stabil molekul-molekul melepas energi dan menghasilkan sinar yang kemudian digunakan bagi Kunang-Kunang untuk memberikan signal kepada pasangannya dan merupakan peringatan bagi predator.

Untuk Apa Sinar (Cahaya) Itu?

Satu diantara sekian alasannya adalah untuk menarik pasangan, di mana yang jantan dan yang betina dari jenis yang sama akan memancarkan signal kelap-kelip sebagai cara berkomunikasi. Masing-Masing jenis kunang-kunang mempunyai pola khusus dalam bersinar. Sebagai contoh, Kunang-Kunang jantan dari satu jenis akan terbang bebas di langit malam dan dengan tiba-tiba mulai berkerlip serta memutar ke atas untuk membuat pola sinar (J-shapped) yang berbeda.

Kunang-Kunang betina menggantung pada suatu cabang pohon atau di rumput ketika si jantan sedang beraksi menunjukkan sinar terbaik mereka. Ketika si betina mengenali dan menyukai sinar dari si jantan maka si betina akan menjawab dengan sinar terbaik pula.

Alasan lainnya adalah untuk menghindar dari predator. Seperti telah dikatakan sebelumnya, tubuh Kunang-Kunang dipenuhi dengan bahan kimia yang terasa tidak enak bila dicicipi, yang disebut lucibufagens, dan setelah predator mencicipinya, dengan cepat mereka belajar untuk mengasosiasikan bahwa Kunang-Kunang adalah mangsa dengan cita rasa yang buruk.

Jadi, sinar Kunang-Kunang tidak hanya membantu menarik pasangan, tetapi juga memperingatkan predator untuk menjauh. Memiliki lucibufagens juga sangat penting untuk kelangsungan hidup suatu spesies Kunang-Kunang yang tidak dapat membuat senyawa kimia ini dan memperolehnya melalui memakan spesies lain yang dapat membuatnya.

Mereka melakukan ini dengan meniru pola kilatan spesies lain dan memikat mereka. Kunang-Kunang jantan yang tidak curiga berpikir bahwa ia akan menemukan pasangan, tetapi yang terjadi adalah menjadi makanan lezat bagi kunang-kunang licik.

Cahaya Jenis Apa yang Mereka Miliki, Apa Fungsi Lainnya, dan Bagaimana Mereka Hidup?

Cahaya yang mereka hasilkan adalah cahaya tanpa panas yang dinamakan Luminescence. Luminescence pada tubuh Kunang-Kunang dihasilkan oleh suatu zat bernama Luciferin. Nah, zat Luciferin ini bergabung dengan oksigen untuk mengeluarkan cahaya. Dan sekedar informasi tambahan, walaupun para ilmuwan sudah dapat membuat jenis cahaya yang sama dengan yang dihasilkan Kunang-Kunang, para ilmuwan tetap harus mengambil beberapa unsur dari tubuh Kunang-Kunang, karena para ahli kimia belum dapat membuat zat seperti itu. Hal tersebut masih menjadi misteri alam hingga kini.

Pada Kunang-Kunang dewasa, selain untuk memberi peringatan tanda bahaya, cahaya pada tubuhnya berfungsi untuk menarik perhatian pasangannya. Tidak hanya kunang-kunang dewasa, bayi Kunang-Kunang yang masih berupa larva juga mengeluarkan cahaya. Cahaya pada larva berguna untuk memperingatkan hewan lain yang akan memangsa mereka agar tidak mendekat.

Setelah terjadi perkawinan, Kunang-Kunang betina akan meletakkan telur-telurnya dibawah permukaan tanah. Telur-telur tersebut akan menetas menjadi larva setelah 3-4 minggu dan akan terus diberi makan hingga musim panas berakhir. Setelah kira-kira 1-2 minggu dari berakhirnya musim panas, larva tersebut akan berubah menjadi pupa, kemudian berubah menjadi Kunang-Kunang dewasa.

Nah, jika kita melihat Kunang-Kunang yang sedang terbang, Kunang-Kunang tersebut pastilah berjenis kelamin jantan. Mengapa begitu? Ya, karena hanya Kunang-Kunang jantan yang memiliki sayap, sementara para betina melekat di dedaunan dan tanah.

Kunang-Kunang memang memiliki sistem yang menakjubkan. Serangga ini memiliki organ dalam tubuhnya yang memancarkan cahaya berpendar. Apa fungsi cahaya itu? Cahaya ini sangat penting bagi kelestarian jenisnya, sebab Kunang-Kunang betina dan jantan mengenali jenis kelamin masing-masing berdasarkan cahaya mereka.

Organ berpendar pada Kunang-Kunang terdiri atas tiga lapisan, persis seperti lampu depan mobil. Sel-sel yang menghasilkan cahaya berada pada lapisan paling bawah. Sel-sel ini bertugas menghasilkan zat yang mudah terbakar. Zat ini bereaksi dengan oksigen dibawah kendali sebuah enzim. Akibat reaksi kimia ini, pertama-tama cahaya berpendar yang proses pembuatannya mirip seperti pada pabrik ini, diteruskan kelapisan cekung terdekat, dan kemudian ke lapisan transparan bagiana tas, dimana cahaya ini dipantulkan.

Kualitas sempurna dan tingkat poduktivitas 98% dari cahaya berpendar ini mengejutkan para ilmuwan yang meneliti Kunang-Kunang. Bola lampu yang digunakan manusia untuk penerangan hanya mampu mengubah 5% dari energi yang diterimanya menjadi cahaya, sedangkan 95% sisanya terbuang dalam bentuk panas. Karena 95% panas yang dihasilkan inilah, kita tidak tahan menyentuh bola lampu yang sedang menyala. Akan tetapi, meskipun Kunang-Kunang menghasilkan cahaya hampir 20 kali lebih besar dari bola lampu, suhu Kunang-Kunang tidak naik karena cahaya mereka bersifat dingin –dan inilah yang menambah kekaguman para ilmuwan.

Di Mana Mereka Hidup?

Kunang-Kunang termasuk dalam keluarga kumbang dari ordo Coleoptera. Terdapat lebih dari 2000 spesies Kunang-Kunang yang tersebar di daerah tropis di seluruh dunia –tentu saja jika saat ini tidak berkurang atau beberapanya sudah musnah. Mereka dapat ditemukan di tempat-tempat lembab, seperti rawa-rawa dan daerah yang dipenuhi pepohonan. Di daerah lembab itulah Kunang-Kunang menemukan banyak sumber makanan untuk para larva.

Kita mengetahui bahwa Kunang-Kunang keluar pada malam hari, namun ada juga Kunang-Kunang yang beraktivitas di siang hari. Mereka yang keluar siang hari ini umumnya tidak mengeluarkan cahaya. Hanya beberapa Kunang-Kunang yang mampu mengeluarkan cahaya bila berada di tempat gelap.