Home   Gatra.com   Log out  
 
User Name Password  
[ Anggota baru | Lupa password ]
Arsip Majalah | Tentang Gobang | Ketentuan | Menu Anggota

RAGAM

Jenius yang Mengurai Kejadian Kosmos

Stephen Hawking adalah juru bicara yang menjelaskan bagaimana semesta berperilaku. Lewat buku-buku larisnya, dia menguraikan sejarah kejadian semesta secara populer kepada awam. Kecacatan fisik tidak kuasa membelenggunya untuk meghasilkan titik balik dalam fisika modern.

Sindrom Lou Gehrig boleh memutuskan kabel-kabel saraf motorik yang membuatnya lumpuh, namun benaknya tak pernah tersentuh. Otaknya tetap jernih dan brilian. Kejeniusannya mengantar Stephen Hawking menyusuri lorong waktu ke jantung alam semesta. Menyentuh hal paling adi kodrati: asal usul alam semesta!

Dia menggunakan otaknya sebagai laboratorium perhitungan matematika yang rumit, presisi, dan indah. Dia menjadi pemimpin generasinya dalam mengeksplorasi gravitasi dan sifat-sifat lubang hitam, lubang gravitasi tanpa dasar yang begitu dalam dan lebat. Sehingga cahaya pun tidak kuasa melarikan diri ketika terperangkap dalam cengkeraman gaya tariknya yang maha dahsyat.

Pekerjaan itu menghasilkan titik balik dalam fisika modern, lewat pemikiran saat menyepi di bulan-bulan pada 1973. Dinding otak Hawking mulai menerapkan teori kuantum, hukum aneh yang mengatur realitas subatomik ke lubang hitam. Hasilnya, perhitungan yang panjang dan menakutkan. Hawking menemukan bahwa black hole --mitologi avatar: malapetaka kosmik-- sama sekali tidak hitam.

Dia menemukan, pada akhirnya lubang hitam akan gagal. Mengalami kebocoran radiasi dan partikel, dan akhirnya meledak lantas hilang selama ribuan tahun. Dia juga menunjukkan bahwa alam semesta memiliki awal, dengan menggambarkan bagaimana teori relativitas Albert Einstein akhirnya terurai saat ruang dan waktu ditelusuri kembali ke Big Bang sekitar 13,7 milyar tahun silam.

"Kombinasi menakjubkan dari keberanian, penglihatan, dan wawasan. Keberanian Stephen telah memungkinkannya untuk menghasilkan gagasan yang telah mengubah pemahaman kita tentang ruang dan waktu, lubang hitam, dan asal mula alam semesta," kata James Hartle, profesor fisika di Universitas California, Santa Barbara, Amerika Serikat, pada 2002.
Pada 1970, Hawking menyadari pendekatan matematis yang dia kembangkan dengan Roger Penrose dapat diterapkan pada lubang hitam --sebuah istilah yang diciptakan fisikawan John Wheeler. Hawking bekerja selama empat tahun di ''lubang hitam'', menemukan bahwa mereka tidak benar-benar hitam, tapi memancarkan radiasi, yang sekarang dikenal sebagai radiasi Hawking.

Lubang Hitam Bersuhu Nol Mutlak
Jenius yang cacat itu diuntungkan bisa berkonsentrasi penuh menekuni gambar dan diagram. Mengadopsi teknik geometris untuk mempelajari relativitas umum, teori gravitasi Albert Einstein. Diagram itu telah dirancang pada awal 1960-an oleh matematikawan Roger Penrose, dan seorang rekan di Cambridge, Brandon Carter. Lubang hitam adalah prediksi alami teori tersebut, yang menjelaskan bagaimana ruang massa dan energi "melengkung", seperti kasur yang menekuk ketika orang tidur di atasnya.

Cahaya akan melengkung saat melintasi medan gravitasi, seperti bola bilyar yang bergulir di kasur yang kendur, mengikuti lengkungan bak gelindingan bola boling. Banyak massa atau energi di satu tempat bisa menyebabkan ruang melengkung tanpa akhir; sebuah benda yang cukup masif, seperti bintang besar yang runtuh, bisa menekuk ruang di sekelilingnya sendiri seperti jubah pesulap dan menghilang.

Benda itu menyusut ke dalam titik kerapatan tak terbatas yang disebut singularitas, jalan buntu kosmis, di mana hukum fisika tidak berlaku di dalamnya. Einstein sendiri menganggap ini tidak masuk akal, ketika kemungkinan itu ditunjukkan kepadanya. Dengan menggunakan teleskop luar angkasa Hubble, dan alat pengamatan dan analisis canggih lainnya, para astronom telah mengidentifikasi ratusan benda yang terlalu besar dan gelap.

Sebagai bagian untuk memperoleh gelar Ph.D., dalam tesisnya pada 1966, Hawking menunjukkan bahwa ketika Anda memutar mundur film alam semesta yang meluas, Anda akan mendapati bahwa singularitas semacam itu pasti ada dalam sejarah kosmik. Ruang dan waktu, pasti ada permulaan. Dia, Penrose, dan rekannya kemudian menerbitkan serangkaian teorema tentang perilaku lubang hitam, dan nasib mengerikan yang terperangkap di dalamnya.

Perumusan Hawking membuahkan perseteruan dengan fisikawan teoretis Israel, Jacob Bekenstein, seorang mahasiswa pascasarjana Princeton, tentang apakah lubang hitam dapat memiliki entropi, gangguan termodinamika. Entropi adalah kejadian kehilangan suhu akibat radiasi. Seperti kopi panas di ruang terbuka, maka akan menguarkan suhu yang membuatnya mendingin.

Bekenstein mengatakan bahwa lubang hitam memancarkan entropi sesuai dengan hukum termodinamika. Pendapat itu mendebat hukum yang Hawking dan rekan-rekannya tetapkan untuk lubang hitam. Hawking mengatakan, "tidak!", kepada teori Bekenstein. Untuk memiliki entropi, menurutnya, lubang hitam harus memiliki suhu. Seperti benda hangat, dari dahi sampai bintang, memancarkan radiasi campuran panas dan elektromagnetik. Tergantung pada suhu. Tidak ada yang bisa lolos dari lubang hitam, jadi suhunya nol mutlak! "Saya sangat kecewa dengan Bekenstein," kenang Hawking.

Tuhan Melemparkan Dadu ke Tempat Tak Terlihat
Hawking pun melaju, merambah persoalan kosmologi paling dasar. Pertanyaan yang dia sebut sebagai "pertanyaan besar'': ''Dari mana alam semesta berasal?'' Hawking memutuskan untuk menyelidiki sifat-sifat lubang hitam. Bagaimanapun diperlukan menambahkan mekanika kuantum --aturan paradoks dunia atom dan subatomik-- terhadap gravitasi. Sebuah prestasi yang belum pernah dicapai ilmuwan mana pun.

Teman-temannya membantu membolak-balik halaman buku teks teori kuantum, saat Hawking duduk tak bergerak menatapnya selama berbulan-bulan. Akhirnya, dia berhasil melakukan perhitungan di kepalanya. Hal yang mengherankannya bahwa partikel dan radiasi muntah keluar dari lubang hitam. Hawking yakin bahwa perhitungannya benar saat dia menyadari bahwa radiasi hanya menguar dari tubuh yang hangat, dari bintang hingga dahi manusia yang sedang demam. Di sini Bekenstein ternyata benar.

Hawking bahkan menemukan cara untuk menjelaskan bagaimana partikel bisa lolos dari lubang hitam. Menurut prinsip kuantum, ruang di dekat lubang hitam akan dipenuhi partikel "maya" yang akan berkedip menjadi pasangan partikel dan antipartikel --seperti elektron dan kembaran jahatnya yang berlawanan, positron. Medan gravitasi yang kuat menyedotnya, dan melakukan ''kawin paksa'' terhadap partikel yang berlawanan itu.

Ketika mereka kemudian bergandengan, maka saling memusnahkan. Menjadi ledakan energi dalam sekejap. Jika salah satu dari pasangan itu jatuh ke dalam lubang hitam, yang satunya lagi akan lepas berkeliaran, menjadi nyata ketika menyeberangi horison peristiwa. Dia tampak muncul dari lubang hitam, dan mengambil energi darinya. "Orang-orang memiliki kesan bahwa yang terkandung dalam matematika adalah justifikasi. Sebenarnya, persamaan hanyalah bagian dari matematika,'' kata Hawking.

Dia mengingatkan, kebenarannya ada di dalam matematika. "Hal yang paling penting tentang radiasi Hawking adalah bahwa hal itu menunjukkan bahwa lubang hitam tidak terputus dari alam semesta lainnya," kata Hawking. Itu juga berarti bahwa lubang hitam memiliki suhu dan memiliki entropi. Dalam termodinamika, entropi adalah ukuran panas terbuang. Tetapi itu juga ukuran jumlah informasi yang diperlukan untuk menggambarkan apa yang ada di dalam lubang hitam.

Penemuan radiasi lubang hitam juga menyebabkan kontroversi 30 tahun mengenai nasib mereka yang jatuh ke dalam lubang hitam. Hawking awalnya mengatakan bahwa informasi rinci tentang apa pun yang jatuh akan hilang selamanya, karena partikel-partikel yang keluar akan benar-benar acak, menghapus pola apa pun yang ada saat mereka pertama kali masuk. Seperti keluhan Einstein tentang keacakan dalam mekanika kuantum. Hawking berkata, "Tuhan tidak hanya bermain dadu dengan alam semesta, tapi kadang-kadang melemparkan dadu ke tempat yang tidak dapat dilihat."

Semesta Tak Memerlukan Pencipta
Banyak fisikawan partikel memprotes, bahwa ini melanggar prinsip fisika kuantum yang mengatakan bahwa pengetahuan selalu dipelihara dan dapat diambil kembali. Leonard Susskind, seorang fisikawan Stanford yang melakukan argumen selama beberapa dekade, mengatakan, "Stephen mengerti benar bahwa jika ini benar, maka akan menyebabkan runtuhnya sebagian besar hukum fisika abad ke-20."

Pada kesempatan lain, dia mencirikan Hawking sebagai salah satu orang yang paling keras kepala di dunia. ''Tidak, dia adalah orang yang paling menyebalkan di alam semesta,'' katanya. Hawking menyeringai. Hawking mengaku kalah pada 2004. Apa pun informasi masuk ke dalam lubang hitam akan keluar saat meledak. Salah satu konsekuensinya, dia mencatat dengan sedih bahwa seseorang tidak dapat menggunakan lubang hitam untuk melarikan diri ke alam semesta lain. "Saya menyesal mengecewakan penggemar fiksi ilmiah," kata Hawking.

Semula lubang hitam dianggap sebagai vakum kosmis tak terlihat. Ini memungkinkan perjalanan ruang dan waktu melalui "lubang cacing," yang menjadi favorit para penulis fiksi ilmiah. Lubang cacing adalah jalan pintas untuk mengarungi semesta. Seperti kita ketahui bahwa kita melintasi ruang waktu yang melengkung. Misalnya, dari Indonesia ke Amerika, pesawat harus menyusuri di atas permukaan Bumi yang lengkung. Nah, lubang cacing itu adalah sebuah terowongan lurus menembus Bumi dari Indonesia tembus ke Amerika.

Dalam skala alam semesta, yang dianggap pintu gerbang lubang cacing itu adalah lubang hitam. Petualangan ke lubang hitam membawanya berduet dengan ahli matematika Roger Penrose. Hawking menggunakan teori relativitas Einstein untuk melacak asal mula ruang dan waktu ke titik tunggal dengan ukuran nol, dan kerapatan tak terbatas. Karya keduanya memberi ekspresi matematis pada teori Big Bang, yang diajukan pastor Belgia Georges Lemaitre pada 1927, dan didukung dua tahun kemudian oleh penemuan Edwin Hubble bahwa alam semesta berkembang.

Dengan James Hartle dari Institute for Teoretical Physics di Santa Barbara, California, Hawking kemudian mencoba mengawinkan relativitas dengan teori kuantum dengan mengusulkan prinsip tanpa batas, yang menyatakan bahwa ruang-waktu terbatas, dan hukum fisika untuk menentukan bagaimana alam semesta dimulai dalam sistem mandiri. Semesta tidak membutuhkan pencipta atau penyebab sebelumnya.

Hawking membayangkan sejarah alam semesta sebagai sebuah bola seperti Bumi. Waktu kosmik sesuai dengan garis lintang, dimulai dari nol di Kutub Utara dan maju ke selatan. Meskipun waktu mulai di sana, Kutub Utara tidak ada yang istimewa. Hukum yang sama diterapkan di sana seperti di tempat lain. Menanyakan apa yang terjadi sebelum Big Bang, kata Hawking, seperti menanyakan sejauh satu mil di sebelah utara Kutub Utara --tidak bakal ada tempat itu, kapan pun.

Cacat Tidak Bisa Membelenggu Hawking
Selama 30 tahun, Hawking adalah profesor matematika Lucasian di Cambridge, sebuah posisi yang pernah dipegang Isaac Newton. Presiden Amerika, Barack Obama memberikan Presidential Medal of Freedom kepada Hawking pada 2009. Dia menulis buku-buku populer seperti, The Universe in a Nutshell (2001), On the Shoulders of Giants (2002), A History of Time (2005), dan The Grand Design (2010).

Dia merayakan ulang tahunnya ke-60 dengan naik balon udara panas. Pada minggu yang sama, dia juga menabrakkan kursi roda bertenaga listrik ketika melaju di tikungan di Cambridge, yang melukai kakinya. Pada April 2007, beberapa bulan setelah ulang tahunnya ke-65, dia ikut dalam penerbangan tanpa gravitasi dengan pesawat Boeing 727 yang dilengkapi dengan peranti khusus, dan melakukan manuver untuk menghasilkan periode tanpa bobot selama 25 detik.

Penerbangan dua jam di atas Samudra Atlantik itu delapan kali menukik secara dramatis, dan memungkinkan Hawking mengalami beberapa kali keadaan tanpa bobot. Peristiwa yang mungkin mendekatkannya dengan tujuan untuk bisa terbang ke angkasa luar. ''Mencengangkan. Tahap zero-G (tanpa gravitasi) sangat indah, dan tahap higher-G (gravitasi yang lebih tinggi) tidak masalah. Saya bisa-bisa tidak turun-turun. Angkasa, ini saya datang!" katanya gembira.

Mengapa Hawking rela mengambil risiko seperti itu? Hawking berkata: "Saya ingin menunjukkan bahwa orang tidak perlu dibatasi oleh cacat fisik selama mereka tidak cacat dalam semangat.'' Semangat Hawking yang tinggi mengagumkan rekan-rekannya. "Betapa dia memenangi hidupnya," kata Martin Rees, ahli kosmologi Universitas Cambridge, astronom kerajaan Inggris rekannya.

"Namanya akan hidup dalam sejarah sains. Jutaan orang telah memiliki cakrawala kosmik mereka yang meluas karena buku larisnya. Di seluruh dunia, telah terinspirasi oleh contoh pencapaian yang unik melawan segala rintangan, sebuah manifestasi kemauan dan tekad yang luar biasa,'' Rees menambahkan.

Pada 2017, Hawking menghabiskan lebih banyak waktu untuk merenungkan masa depan umat manusia dan menyimpulkan bahwa kita harus merencanakan untuk pindah ke planet lain. "Kita kehabisan ruang, dan satu-satunya tempat yang bisa kita kunjungi adalah dunia lain," katanya kepada sebuah pertemuan para ilmuwan.

Menurut dia, sudah saatnya untuk mengeksplorasi tata surya lainnya. Menyebar adalah satu-satu jalan untuk menyelamatkan manusia. ''Saya yakin bahwa manusia harus meninggalkan Bumi," kata Hawking. Dan, Rabu pagi pekan lalu, Hawking meninggalkan Bumi menuju semesta yang dia cintai.

Rohmat Haryadi

Cover Majalah GATRA edisi No.24 / Tahun XXIV / 12 - 18 April 2018 (Tim Desain/Gatra)
 
RUBRIK

Apa & Siapa
Ekonomi & Bisnis
Focil
Ilmu & Teknologi
Internasional
Kesehatan
Kolom
Laporan Khusus
Laporan Utama
Multimedia
Nasional
Pariwara
Pendidikan
Perjalanan
Seni Rupa
Surat & Komentar
Teropong
Wawancara
 
Created and maintained by Gatra.com