TEORI RELATIVITAS
Teori relativitas adalah teori yang dikemukakan Albert Einstein yang terbagi atas 2 teori, yaitu relativitas umum dan relativitas khusus. Namun saya akan menjelaskan tentang Relativitas khusus dahulu.
RELATIVITAS KHUSUS
for Relativitas Khusus:
Relativitas Khusus
Relativitas khusus terdiri dari dua postulat:
I. Hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu sama lain.
II. Cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa ke segala arah adalah sama untuk semua pengamat, tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamat.
Apa maksud dari kedua postulat tersebut?
Coba anda tanyakan pada diri sendiri bagaimana anda menentukan apakah suatu objek bergerak atau tidak? Tentu karena anda melihat objek tertentu berpindah dari satu titik ke titik yang lain. Sekarang coba anda bayangkan jika di dunia ini hanya ada dua objek. Tidak ada lantai, dinding, langit, dan objek lainnya. Apakah anda dapat menentukan objek mana yang bergerak dan objek mana yang diam? Jawabannya adalah tidak karena anda tidak memiliki pedoman titik posisi objek tersebut.
Sekarang anda coba bayangkan seandainya anda memiliki saudara kembar. Anda di dalam pesawat dan saudara kembar anda ada di permukaan bumi. Dari sudut pandang anda, pesawatnya diam di satu tempat dan permukaan bumi yang bergerak. Sedangkan dari Sudut pandang saudara kembar anda permukaan bumi tetap diam dan pesawat dengan anda didalamnya yang bergerak. Dan jika misalnya saudara kembar anda berpindah ke matahari, bumi dan pesawat anda yang terlihat bergerak (Ingat kalau bumi itu berevolusi mengelilingi matahari). Kesimpulan dari contoh tersebut adalah kita tidak dapat mengetahui objek mana yang bergerak dan objek mana yang diam karena pernyataan tersebut berbeda-beda tergantung sudut pandang pengamat dimana pengamat selalu diam dan alam di sekitar yang bergerak mengelilinginya. Inilah pengertian dari postulat I.
Postulat II menyatakan bahwa di alam semesta ini hanya ada satu benda yang bergerak dengan kecepatan yang selalu sama. Benda tersebut adalah cahaya dengan kecepatan 300.000.000 m/s. Coba anda bayangkan lagi di antara pesawat anda dan permukaan bumi ada sebuah cermin yang selalu mengikuti kemanapun pesawat anda pergi. Jika anda menembakkan laser ke arah cermin dan dipantulkan kembali ke pesawat, dari sudut pandang anda laser tersebut terlihat bergerak lurus ke bawah ke arah cermin dan lurus kembali ke atas menuju pesawat. Tetapi dari sudut pandang saudara kembar anda laser tersebut tidak terlihat tegak lurus namun membentuk “V” karena saat pesawat menembak dan menerima kembali lasernya pesawat tersebut berada di dua posisi berbeda.
Disini letak keunikannya. Laser yang bergerak membentuk huruf “V” memiliki jalur yang lebih panjang dibanding laser yang bergerak tegak lurus. Sebelumnya sudah saya jelaskan bahwa kecepatan cahaya selalu sama. Berarti dari sudut pandang saudara kembar anda laser tersebut membutuhkan waktu lebih lama untuk kembali ke pesawat dibandingkan sudut pandang anda. Dan jika anda dan saudara kembar anda sama-sama menggunakan jam untuk mengukur waktu perjalanan laser tersebut, jam anda akan menunjukkan waktu yang lebih singkat daripada jam saudara kembar anda. Artinya jam anda bergerak lebih lambat dari sudut pandang saudara kembar anda. Dari sudut pandang anda kecepatan jam tetap sama. Perbedaan ini disebut dengan Time Dilation/Dilasi Waktu.
TWIN PARADOX
for Twin Paradox:
RELATIVITAS UMUM
for Relativitas Umum:
) Kemudian di tahun 1916 Einstein mempublikasikan teori relativitas umumnya yang menjelaskan bahwa gravitasi bukanlah gaya tarik menarik antar dua atau lebih objek yang bermassa. Namun gravitasi adalah akibat dari kelengkungan yang dibentuk oleh massa objek terhadap ruang dan waktu atau disebut juga dengan ruang-waktu. Apa itu ruang-waktu? Selama ini kita hanya mengenal 3 dimensi. Yaitu maju mundur, kiri kanan, dan atas bawah. Namun sebenarnya masih ada dimensi ke-4, yaitu waktu. Ya, waktu adalah bagian dari dimensi. Contohnya: Jika anda ingin bertemu rekan anda di suatu tempat pada waktu pukul sekian, anda telah melewati 3 dimensi yaitu bergerak maju atau mundur, belok ke kiri atau ke kanan, naik ke atas atau turun ke bawah dan anda juga telah melewati dimensi waktu yaitu waktu pukul sekian. Jika anda tidak melewati dimensi waktu tersebut anda tidak akan menemui rekan anda.
Kelengkungan yang terjadi akibat massa suatu benda terhadap ruang-waktu dapat dianalogikan seperti gambar dibawah:
Pada video di atas juga terlihat bahwa gravitasi mampu mempengaruhi arah cahaya (yang berwarna biru). Dan karena kecepatan cahaya selalu sama, artinya gravitasi juga mempengaruhi kecepatan waktu. Objek yang berada semakin dekat dengan pusat gravitasi waktu akan berjalan semakin lambat dan begitu pula sebaliknya. Perbedaan waktu ini disebut dengan Gravitational Time Dilation.
Teori ini nyata dan telah diterapkan pada satelit GPS sekarang ini. Jadi jangan tinggal di apartemen yang tinggi ya karena anda jadi cepat tua *beneran*
Video animasi yang menjelaskan kedua teori relativitas Einstein :
BLACK HOLE
for Black Hole:
Dari topik relativitas umum anda sudah tahu bahwa semakin besar massa lengkungan gravitasi akan semakin besar (Bayangkan bola bowling dan golf diletakkan di atas bentangan kain. Pasti lengkungan kain akibat bola bowling lebih besar) dan tentunya semakin besar massa suatu objek semakin besar pula ukurannya. Lalu bagaimana jika ada objek yang sangat kecil tapi memiliki massa yang sangat besar? (Bayangkan ukuran sebutir pasir tapi seberat gunung
) Tentu akan menghasilkan lengkungan kecil namun sangat dalam. Inilah yang disebut dengan [B]Black Hole. Black Hole diperkirakan terbentuk ketika bintang raksasa mati dan hancur terserap oleh medan gravitasi yang dibuatnya sendiri. Ukurannya akan semakin kecil hingga menjadi sangat padat dan kecil yang disebut dengan Singularity. Massa Black Hole diperkirakan 10x massa matahari (sekitar 10^31 Kg) dengan diameter 4,3x diameter matahari (sekitar 6juta Km). Black Hole akan menyerap semua partikel termasuk cahaya kedalamnya dan materi tersebut akan hancur saat tiba di Singularity. Black Hole juga mampu membengkokkan cahaya yang disebut dengan Gravitational Lensing. Black Hole dapat dianalogikan sebagai pusaran air yang sangat besar yang mampu menarik segala sesuatu kedalamnya. Semakin dekat ke pusaran air, semakin besar tarikannya.
Animasi terbentuknya Black Hole bisa dilihat di film Star Trek 2009 saat Black Hole menelan Planet Vulkan.
Dan animasi Gravitational Lensing beserta akibat yang terjadi jika didekati Black Hole bisa dilihat pada video dibawah ini
Hubungan Black Hole terhadap time travel adalah jika kita berada di "perbatasan" Black Hole yang disebut dengan Event Horizon waktu akan berhenti karena medan gravitasi yang sangat besar (Ingat kalau semakin dekat ke pusat gravitasi waktu berjalan semakin lambat?). Jadi bisa dibilang metode ini bisa digunakan sebagai alternatif time travel ke masa depan jika membuat pesawat dengan kecepatan mendekati cahaya masih tidak memungkinkan walau praktikalnya jauh lebih tidak mungkin karena Black Hole terdekat dari bumi jaraknya diperkirakan 8000 tahun cahaya. Dan planet yang didekatinya saja terserap tak bersisa. Apalagi kita.
Video penjelasan cara time travel menggunakan Black Hole dari Stephen Hawking
Singularity pada Black Hole terbagi atas 2 jenis, yaitu singularity yang diam dan berputar. Seluruh materi yang masuk ke dalam Black Hole akan hancur saat mencapai singularity yang diam. Namun pada Black Hole yang singularity-nya berputar akan menghasilkan sebuah lubang sehingga terbentuk sebuah terowongan yang disebut dengan Einstein-Rosen Bridge atau lebih dikenal dengan Worm Hole. Materi yang berhasil melewati Worm Hole akan keluar dari ujung terowongan yang disebut dengan White Hole.
WHITE HOLE & WORM HOLE
for White Hole & Worm Hole :
Pada topic Black Hole telah dijelaskan bahwa White Hole merupakan “pintu keluar” untuk benda-benda yang masuk ke dalam Black Hole singularity berputar. Namun wujud White Hole tidaklah sesuai namanya. Bahkan sebenarnya wujud White Hole hampir sama dengan Black Hole. Sebutan White Hole hanya untuk membedakan karakteristik yang berlawanan dengan Black Hole. Sedangkan Worm Hole adalah terowongan penghubung Black Hole dan White Hole. Nama Worm Hole berasal dari lubang pada apel yang disebabkan oleh cacing sehingga terbentuk jalan singkat untuk menuju sisi lain apel.
1. Manusia dapat menuju suatu tempat yang sangat jauh dalam waktu yang sangat singkat.
Analoginya adalah coba anda sediakan secarik kertas dan sebuah pena. Lalu gambar sebuah titik A di kiri kertas dan titik B di kanan kertas. Menurut anda apa cara tercepat untuk menghubungkan titik A ke B? Logikanya pasti kita menarik garis lurus dari A ke B. Tapi ada cara yang lebih cepat yaitu melipat kertas tersebut sehingga titik A dan B dapat bertemu. Itulah cara kerja Worm Hole sehingga tempat yang berada sangat jauh menjadi sangat dekat.
2. Perjalanan waktu ke masa depan dan masa lalu.
Untuk perjalanan waktu ke masa depan konsepnya hampir sama dengan Black Hole dimana medan gravitasi yang sangat tinggi di dalam Worm Hole memperlambat laju waktu orang yang berada di dalamnya. Bagaimana dengan perjalanan waktu ke masa lalu? Perjalanan waktu ke masa lalu dapat dilakukan “jika” manusia sudah mampu menciptakan Traversable Worm Hole / Worm Hole yang dapat dipindahkan kemana saja.
Spoiler for Cara kerja Traversable Worm Hole:
Misalkan kedua ujung lubang Worm Hole kita namai “A” dan “B”. Ujung “A” diletakkan di depan rumah anda. Ujung “B” digerakkan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya atau diletakkan di tempat dengan gravitasi sangat tinggi akan terjadi dilasi waktu pada ujung B dimana waktu berjalan lebih lambat kemudian diletakkan kembali ke depan rumah anda. Lalu anggap saja ujung A telah melewati waktu selama 200 tahun dan ujung B yang hanya melewati waktu selama 5 tahun karena efek dilasi waktu. berarti yang melambat adalah saat anda memasuki ujung A menuju B anda akan kembali ke depan rumah anda 195 tahun lalu.
NB: Kalau penjelasan diatas masih tidak dimengerti, silahkan dibaca berkali-kali sampai mengerti karena saya sendiri juga butuh waktu yang lama untuk mengerti.
Konsep ini bisa anda temui di komik Doremon dimana mereka selalu keluar masuk laci meja yang sama tetapi di waktu yang berbeda. Berarti pengarang Doraemon, Fujiko. F. Fujio hebat sekali bisa kepikiran untuk mengambil konsep ini.
Ingin tahu bagaimana rasanya di dalam Worm Hole? Simak video di bawah ini!
Simulasi Worm Hole di luar angkasa
E= MC^2 dan REALISASI PERJALANAN WAKTU UPDATE!
Perjalanan waktu ke masa depan:
1. Menaiki pesawat yang mampu bergerak mendekati kecepatan cahaya
2. Menetap di tempat yang medan gravitasinya sangat tinggi misalnya di dekat Black Hole
3. Menggunakan Traversable Worm Hole
Perjalanan waktu ke masa lalu:
1. Menaiki pesawat yang mampu bergerak melebihi kecepatan cahaya
2. Menggunakan Traversable Worm Hole
Pada tahun 1971 para ilmuwan pernah melakukan percobaan bernama Hafele-Keating Experiment dimana mereka menggunakan jam atom yang sangat akurat hingga sepersatumilyar detik pada pesawat yang mengelilingi bumi selama dua kali dan jam atom yang lain berada di bumi. Setelah dibandingkan ternyata ada perbedaan waktu dari kedua jam tersebut yang angkanya sesuai dengan perhitungan Einstein. Di kehidupan sekarang kita mengenal GPS yang juga menerapkan teori relativitas Einstein dimana jam pada satelit GPS berjalan lebih cepat sepertujuhjuta detik daripada jam di bumi.
Lalu bagaimana dengan praktik untuk menjelajahi waktu? Sayangnya ada beberapa faktor yang masih tidak memungkinkan realisasi hal tersebut.
1. Persamaan E= MC2 yang sangat terkenal di dunia sains ini dimana E = Energi, M = Massa, dan C = kecepatan cahaya menyatakan bahwa semakin besar energi yang digunakan objek untuk mencapai kecepatan cahaya maka semakin besar pula massa objek tersebut dan sebaliknya jika massa objek semakin besar semakin besar pula energi yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan cahaya. Artinya jumlah energi akan menjadi tak terbatas dimana saat ini masih belum ada sesuatu yang dapat menghasilkan energi tak terbatas untuk menerbangkan pesawat mendekati kecepatan cahaya.
2. White Hole dan Worm Hole masih sebatas teori matematis. Belum ada penemuan nyata. Berbeda dengan Black Hole yang telah ditemukan di beberapa galaksi sejak tahun 1995.
3. Pembuatan Traversable Worm Hole juga masih sebatas teori. Ilmuwan berspekulasi bahwa membutuhkan suatu materi yang disebut dengan Exotic Matter yang juga masih diragukan kebenarannya.
Tapi tidak ada yang pernah tahu masa depan akan seperti apa. Ilmu pengetahuan dan teknologi selalu berkembang. Teknologi seperti ponsel, tablet, cloud computing, GPS, dsb hanyalah fantasi film fiksi ilmiah dulunya namun sekarang menjadi bagiaan dari kehidupan masyarakat umum. Bisa saja 50, 100, atau 200 tahun lagi semua teori ini akan menjadi kenyataan.
Frequently Asked Questions
Frequently Asked QuestionsQuote:
Q: Waktu katanya bisa berputar lebih lambat ketika di pesawat tapi kan waktu yang kita gunakan waktu di jam dan perputaran waktu di jam selalu sama baik yang di pesawat maupun bumi jadi bagaimana bisa berjalan lebih cepat dan lambat?
J: Karena semua yang ada di dalam pesawat melambat termasuk kecepatan agan bergerak, berpikir, dsb. Jadi buat agan itu semua terasa normal.
Q: Jadi time travel cuma bisa ke masa depan saja ya gan, gak bisa ke masa lalu. Setelah ke masa depan gak bisa pulang dong?
J: Agan bisa ke masa lalu jika kecepatan pesawat sanggup melebihi kecepatan cahaya atau menggunakan traversable worm hole.
Q: Ane pernah baca soal grandpa paradox dimana kita kembali ke masa lalu dan dapat membunuh kakek kita. Pas kita kembali ke masa depan ternyata diri kita masih ada. Pertanyaannya kalo kakek kita ga ada,bagaimana diri kita tetap ada di masa depan?
J: Solusi dari paradox itu adalah parallel universe.
Contoh parallel universe bisa diliat di film Looper atau The One, juga ada di komik Rave.
Misalkan agan sekarang di universe A di saat ini (2013) kembali ke 1940. Agan bunuh kakek agan. Saat itulah terbentuk universe baru yaitu universe B yang timelinenya agan gak akan lahir karena kakek agan mati. Lalu bagaimana dengan agan yang lagi di tahun 1940 setelah membunuh kakek agan? Menghilangkah? Tidak. Karena agan berasal dari universe A dimana di universe A tahun 1940 kakek agan tidak mati.
Kalau agan berpindah ke tahun 2000 (asumsi agan udah lahir) universe A, agan akan tetap lihat diri agan yang masih kecil. Tapi kalau ke tahun 2000 universe B gak akan ada agan yang masih kecil.
Q: jadi maksudnya jika ane balik ke tahun 1865 pada posisi timeline A dan mencegah pembunuhan president abraham lincoln abis itu ane balik lg ke tahun 2013 posisi timeline A dan nama ane ada di wikipedia sebagai penolong lincoln. Berarti ane udah ngerubah sejarah gitu ya gan maksudnya?
J: Nama agan muncul di wikipedia di timeline B. Bukan A.
Misalnya ini gan. Ane buat 1 contoh timeline:
Kembali ke Lincoln, nama agan akan terkenal di timeline B. Namun tidak di timeline A dimana agan berasal karena disitu Lincoln sudah meninggal.
Q: mesin waktu, dari yang gw tangkep si gini gan. Misal jarak kota A ke kota B ratusan kilo, kalo jalan dari kota A ke kota B perlu waktu seharian. Nah kalo kita jalan dari kota A ke kota B makan waktu setengah hari, berarti kita udah melintasi ruang waktu, yang seharusnya kita sehari baru sampai, ini setengah hari udah sampai. Kalau bisa sampai setengah hari, berarti dari kota A perhitungannya kita telah menjelajah waktu maju. Kalo dari kota B perhitungannya kita menjelajah waktu mundur. Kesimpulannya, jadi pesawat, kereta, dll termasuk mesin waktu.
J: Itu beda, gan. Itu hanya agan berhasil menempuh jarak yang jauh dalam waktu yang lebih singkat. Agan disebut sudah melakukan perjalanan waktu jika mampu menempuh kecepatan minimal 50% kecepatan cahaya atau kira2 150 juta Km/jam.
UPDATE
Q: yg ane tangkep klo kembali ke masa lalu adalah, jika ane merubah sejarah, posisi ane di timeline A, karena ada perubahan menjadi timeline B, dan posisi ane sekarang di timeline B. Nah di timeline A sbnrnya ada ane1, trus di timeline B ada ane2, nah ane2 pengen kmbali lagi ke timeline A yg disitu ada ane1 yg datang dari ane masa depan, akhirnya ane1 dan ane2 ktmu, dan jadian itu berulang2, akhirnya ane mnjadi tak berhingga, trus ane yg bener yg mana gan?
J: Ingat komik Doraemon dimana ceritanya Doraemon minta bantuan beberapa Doraemon untuk bantu selesaiin PR nobita? Itu semua Doraemon yang bener. Mereka hanya dari waktu yang berbeda2.
Q: Sampai seberapa jauh cahaya bisa merambat di luar angkasa?
Misal cahaya suatu bintang sampai ke bumi membutuhkan 100k tahun cahaya. Berarti bintang yg kita lihat itu adalah 100k tahun yg lalu. Jika bintang itu mati ketika cahayanya baru mencapai 90k tahun cahaya. Apa cahaya itu msih terus ada sampai ke bumi? Jika cahaya itu tetap bisa sampai ke bumi. Bagai mana bisa cahaya itu tetap ada tetapi sumber cahaya itu sudah tdk ada? Bisa seberapa jauh jangkauan cahaya itu?
J: Rambatan cahaya tak terbatas gan KALAU di ruang hampa udara atau ruang angkasa. Makanya bintang yang jaraknya ratusan ribu tahun cahaya bahkan lebih masih bisa dilihat dari bumi.
Soal cahaya yg terlihat adalah cahaya masa lalu di bumi ini ibaratnya
1. ada 2 orang dimana 1 pelempar bola dan 1 penangkap bola.
2. Bola di tangan pelempar jumlahnya tak terbatas dengan warna bola bervariasi
3. Pelempar terus menerus melempar bola ke arah penerima dengan urutan warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu (warna pelangi :P) kemudian kembali lagi ke merah, jingga, dst...
4. Setiap kali penangkap menangkap bola akan dilihat warnanya.
5. Nah saat penangkap menangkap bola merah, si pelempar sudah melempar bola jingga. Saat menangkap jingga, pelempar sudah melempar kuning, dst...
6. ARTINYA setiap kali penangkap melihat bola, warna yang dilihat adalah WARNA BOLA YANG SUDAH DILEMPAR. BUKAN WARNA BOLA YANG SEDANG DILEMPAR.
7. Jika pelempar melempar biru, nila, ungu, kemudian berhenti, si penangkap akan menangkap satu persatu bolanya sampai bola terakhir (ungu) SEBELUM DIA TAHU BAHWA PELEMPAR SUDAH BERHENTI MELEMPAR.
Begitu juga dengan cahaya. Cahaya yang dilihat dari bintang yang berjarak 10.000 tahun dari bumi adalah cahaya 10.000 tahun lalu.
Kalau bintang tersebut mati "HARI INI" cahaya TERAKHIR yang dipancarkan AKAN terlihat di bumi 10.000 tahun kemudian. Setelah itu tidak akan terlihat lagi karena sumber cahaya sudah mati 10.000 tahun yang lalu.
Q: Ane gak percaya ada orang yang bisa menaiki pesawat dengan kecepatan cahaya. Orang itu pasti hancur atau meleleh atau bla bla bla...
J: Sadarkah agan saat anda berdiri diam sebenarnya anda sedang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi? Perlu diingat kalau bumi kita ini berotasi dan berevolusi.
Kecepatan rotasi bumi adalah 1675 Km/h atau 465 m/s.
Kecepatan revolusi bumi terhadap matahari adalah 108.000 Km/h atau 30 Km/s
Artinya saat anda berdiri, anda sedang bergerak secepat 465 m/s untuk mengelilingi bumi dan anda sedang bergerak secepat 30 Km/s untuk mengelilingi matahari.
Tapi kenapa kita tidak merasakannya? Karena bumi kita bergerak dengan kecepatan TETAP. Berbeda dengan kendaraan yang bisa semakin cepat atau semakin lambat. Saat kecepatan berubah kita akan merasakan dorongan ke depan atau belakang. Gesekan kendaraan terhadap jalan dan angin yang juga mengakibatkan kita merasakan adanya gerakan.
Naik mobil dengan kecepatan 140 Km/h aja udah bisa jantung deg-degan. Tapi mengelilingi matahari dengan kecepatan 108.000 Km/h anteng2 aja.
Sumber : Kaskus / irwancheung
0 comments:
Post a Comment