Tentang Dimensi yang ke-11
BAB-1
TEORI RELATIVITET
Untuk mendapatkan pengertian tentang Dimensi2 yang tak terlihat, harus diingat kembali :
(1) teori medan (field theory ),
(2) teori relativitet dan
(3) kecepatan cahaya didalam vakum (ruang hampa) = constant.
1. Teori Medan
Contoh : Medan listrik ( gaya tarik/tolak muatan listrik), Medan Magnetik,
Medan Elektromagnetik, Medan Gravitasionil ( gaya tarik bumi terhadap benda dibumi dan diangkasa),
Medan Sumber panas ( temperatur dititik yang dekat/jauh dari api )
Pada pokoknya, disekeliling suatu sumber, ada ruangan dimana sumber itu berpengaruh
atas materi2 yang berada diruang itu. Berapa besar pengaruh sumber itu terhadap
materi2 tersebut, harus ada perumusannya.
Field theory (teori medan), merumuskan secara matematika untuk mendapatkan seberapa
besar pengaruh sumber terhadap materi2.
2. Relativitet
Sebelum men-jawab
Apakah Teori Relativitet, kita harus mngetahui
lebih dulu :
apakah Relativitet ?
Contoh : dalam sebuah wagon kereta api, yang berjalan dengan kecepatan 100 km/jam,
ada anjing berjalan searah dengan perjalanan kereta (kearah lokomotif).
Penumpang dalam wagon itu melihat anjing bergerak dengan kecepatan 5 km/jam.
Seorang pengawas diluar kereta api, akan melihat anjing itu bergerak dengan
kecepatan 100 + 5 = 105 km/jam. ( Hukum penjumlahan kecepatan, dinamakan juga
Hukum Relativitet ) Kecepatan gerak anjing itu relatif, bergantung pada kondisi2
pengawasan. Apakah pengawas itu didalam kereta, apakah dia diluar kereta.
Tentu saja untuk seorang pengawas yang ada dalam sebuah pesawat jet supersonik,
gerakan annjing itu tidak lagi 105 km/jam … kesimpulan : Didalam Ilmu Fisika,
Relativitet memberi gambaran tentang sifat2 daripada penelitian suatu gejala alam.
Semua hasil penelitian, tidaklah absolut, karena bergantung kepada kondisi2
penelitian, dimana gejala alam itu diawasi. Dengan pengertian relativitet ini,
kita coba mempelajari secara ringkas, teori relativitet seperti tertera dibawah ini.
3. Kecepatan cahaya dalam ruang hampa.
Telah diteliti, dari pengukuran kecepatan cahaya yang dipancarkan oleh benda2
diruang angkasa, yang stationer atau yang bergerak, bahwa kecepatan cahaya selalu
tetap, sama dengan bilangan konstan Einstein C ( ± 300 000 km/second ).
Sedikit Sejarah teori medan :
Dalam tahun 1860, Maxwell mengumumkan thesisnya dalam bidang Electrisitet dan Magnetism,
munculnya teori medan yg pertama.
Dalam tahun 1867 Newton, merumuskan berat G dari sebuah massa m : G = m.g. Rumus ini
adalah bentuk istimewa dari rumus gaya
tarik universil antara 2 benda. Untuk benda2 univers pada umumnya, gaya tarik
F
antara 2 massa
m1 dan
m2 :
k = konstant fisik ( fungsi dari sistem satuan yang dipakai )
d = jarak antara m1 dan m2
Rumus gravitasionil Newton ini tidak ada hubungannya dengan Teori
Gravitasi Einstein, salah satu dari aspek Teori Relativitet
Teori Relativitet.
Diawal abad ke-20, ada 2 postulat Ilmu Fisika yang bertentangan :
Postulat 1:
Dalam sistem2 koordinat yang bergerak dengan kecepatan konstan (uniform), gejala2 fisika bersifat sama,
dengan hukum2nya yg sama, berlaku bagi observator2 yang ada dalam sistem2 koordinat tsb.
( Hukum Relativitet )
Contoh : Didalam kereta api yang berjalan dengan kecepatan constant, dijatuhkan sebuah
bola dari tempat yang tingginya 2 meter diatas lantai, didapatkan
kecepatan = V m/sek pada waktu bola sampai kelantai.
Didalam laboratorium Fisika, dibuat percobaan yang sama ( bola yang sama jatuh dari 2 m ),
kecepatan disaat bola sampai
kelantai = V m/sek.
Meskipun menurut observasi orang yang di laboratorium, kecepatan bola didalam kereta api
kelihatan tidak sama dengan kecepatan di laboratorium, tapi bagi masing2 obsevator
dalam kedua percobaan tsb, hasilnya sama, V m/sek.
Postulat 2:
Kecepatan cahaya dalam vakum, C = constant, sama bagi semua observator dilihat
dari sistim koordinat manapun !
Kita tinjau dari dekat,
apakah kontradiksi dari kedua postulat itu.
Misalkan : Sistem koordinat K1 dan K2, bergerak yg satu terhadap yg lain, dengan
kecepatan V km/jam.
Observator-1 dalam K1 mengukur kecepatan cahaya, dari sumber cahaya disistem itu, mendapat hasil = C.
Observator-2 dalam sistem K2, mempelajari hasil penyelidikan Observator-1 dalam K1, dan dari deduksi menurut
Hukum penjumlahan kecepatan, menyimpulkan, kecepatan cahaya = C + V, (seperti penjumlahan kecepatan dalam contoh
anjing dalam kereta api)
Ini bertentangan dengan postulat no.2, yang mengatakan bahwa kecepatan cahaya
harus konstant = C, untuk semua observator, baik disistem K1 maupun dalam sistem K2.
Dimanakah letak kesalahan ?
Jika kecepatan cahaya tidak boleh lebih dari C, apakah postulat relativitet yang salah ?
Percobaan2 ( atas benda2 yang jauh lebih besar daripada atom dan molekul, sampai planet dan
benda astronmi lainnya ) menunjukkan
bahwa
hukum relativitet benar.
Disamping itu, seperti yang diterangkan diatas, kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah constant.
Einstein lebih jauh menyimpulkan adanya bilangan constant C, selain kecepatan cahaya, dengan
merumusan E=m.C
2 ( E =energi, m=masa ) dimana C = konstant, sama dengan constant
kecepatan cahaya.
Kalau begitu, bagaimana menerangkan kesalahan hukum relativitet, yang menilai kecepatan
cahaya = C + V, karena Observator-1 disistem K1 bergerak dengan kecepatan V terhadap Observator-2
disistim K2?
Einstein mengutarakan pendapat :
Konsepsi kita tentang ruang dan waktu, harus dirubah.
Kita menganggap, waktu sebagai suatu besaran absolut. Satu detik didalam laboratorium sama dengan satu detik di kosmos atau digalaxi yang manapun.
Kenyataan fisika di univers tidak demikian. Kita misalkan, seorang penyelidik berangkat dari bumi kita kearah galaxy X dengan kecepatan
yang hampir sama dengan kecepatan cahaya.
Setahun kemudian penyelidik itu kembali kebumi. Dia akan menemukan dibumi, waktu telah lalu bukan setahun ... tapi 50 tahun!
Jadi,
waktu tidak absolut seperti anggapan kita sehari-hari. Waktu kita tidak sama dengan waktu sebutir partikel yang bergerak dengan kecepatan cahaya....
Demikian juga halnya dengan
Ruang, tidak bersifat absolut, tapi relatif.
Bagi element2 yang bergerak dengan kecepatan besar seperti kecepatan electron dalam arus listrik, kecepatan propagasi cahaya
(photon).
Dengan ukuran ruang dan waktu bagi peninjau2 dalam
sistem K1 dan K2, kecepatan cahaya itu sama, meskipun sistem K1 bergerak dengan suatu kecepatan tertentu terhadap K2
( V yang jauh lebih kecil daripada C ).
Dari praktek sehari2, kita melihat adanya gaya tarik bumi terhadap benda2 dipermukannya, dan terhadap benda2 dilangit, seperti bulan, meteorit2 dan satelit2 artifisiil yang diletakkan oleh kita.
Sekarang kita mengetahui juga, bahwa massa yang besar itu, selain mengadakan gaya tarik terhadap materi disekitarnya, juga merubah besaran ruang dan waktu.
Demikianlah pada dasarnya, teori relativitet itu mengubah pengertian kita tentang ruang dan waktu.
Kebenaran teori ini, teruji dalam penyelidikan2 Fisika Macroskopik, dalam perhitungan2 yang diperlukan untuk mempelajari tingkah laku ( behavior ) benda2 angkasa, seperti bintang, planet, meteorit dll
Akan tetapi, dalam penyelidikan mikroskopik, teori relativitet tidak bisa menerangkan semua gejala dan behavior materi2 kecil, yang merupakan bagian2 dari atom, inti atom dsb.
Akan kita tinjau, dalam bagian2 yang akan menyusul, bahwa mengubah konsepsi kita tentang ruang dan waktu saja, belum cukup untuk merumuskan gejala2 mikroskopik yang sangat komplex.
Kita harus juga mengubah pengertian tentang dimensi.
____________________________________________________________________
