Singularitas : Pencarian Terbesar

Light. Sumber : Piabay.com

                Setiap kali singularitas mendadak muncul dalam sebuah persamaan, kita bahkan fisikawan mendapatkan masalah. Namun, ketika dalam kipr awalnya Stefen Hawking menguraikan masalah singlaritas dalam persamaan Enstein, beberapa terobosan luar biasa terjadi.

                Singularitas adalah momok. Setiap kali singularitas mendadak muncul dalam sebuah persamaan matematika, kuantitas yang diwalikinya akan melejit hingga tak terbatas, dan persamaan itu menjadi tidak masuk akal. Masalhnya singularitas muncul dalam persamaan yang munguraikan kelahiran alam semesta: Teori gravitasi Einstein.

                Pada awal 1960-an, seorang mahasiswa pascadoktoral muda Cambridge yang bernama Stephen hawking merenungkan hal yang sangat meresahkannya ini. Hawking jatuk cinta pada kosmologi, ilmu pengetahuan tentang asal mula, evolusi, dan akhir Alam semesta. Pada tahun 1917, Albert Enstein memaparkan sebuah teori baru, yakni teori gravitasi yang dikenal juga sebagai teori Relatifitas Umum, untuk menjelaskan system gravitasi terbesar yang bisa dipikirkannya: seluruh alam semesta. Namun, sebagaimana pendahulunya, Isaac neowton, Enstein terikat pada gagasan tentang alam semesta yang statis, dengan bintang-bintang dan galaksi-galaksi yang menggantung di ruang angkasam tanpa pernah mengalami perubahan, sepanjang waktu. Karena itulah, Enstein melewatkan hal penting dalam persamananya sendiri, yaitu bahwa alam semesta pada dasarnya tak diam dan harus selalu bergerak.

Worm Hole. Sumber: Piaxabay.com

                Dari Enstein Hingga Hawking.

                Pada 1920-an, hal ini didasari secara terpisah oleh ahli fisika Rusia, Aleksandr Friedmann, dan ahli fisika Beelgia yang juga pendeta Katolik, Goerge Abbe Lemaitre. Alam Semesta berevolusi, yang oleh keduanya ditemukan tersembunyi di dalam persamaan Einstein, dinamakan alam semesta Friedmann-Lemaetre. Kini, bagaimanapun, hamper semua orang memberinya julukan lain : alam semesta Big Bang.

                Bukti pengamatan bahwa kita emang hidup di Alam Semesta berevolusi didapatkan 1929. Ketika sedang bekerja dengan teleskop terbesar di dunia saat itu. Teleskop Hooker berukuran 100 inci di gunung Wilson, astronom Amerika Hubble, menemukan bahwa alam semesta mengembang, dan pembangunannya galaksi berbintang semacam Bima Sakti kita melayang saling menjauh bagaikan serpihan-serpihan kosmik setelah ledakan mahadahsyat terjadi.

                Jika pengembangan Alam Semesta dibayangkan dengan alur mundur, seperti sebuah film yang diputer mundur, kita akan tiba pada sebuah momen yang kini diketahui terjadi 13,82 miliar tahun silam menurut ilmu pengetahuan sekarang. Ketika semua materi terkumpul di dalam sebuah volume kecil padat. Ini adalah momen kelahiran Alam semesta : Big Bang.

                Gagasan tentang alam semesta yang muncul begitu saja memang sangat menjemukan, dan sebagian besar ilmuwan pada 1960-an tidak memercayai teori Big Bang. Untungnya, terdapat cara untuk menghindarinya. Syaratnya saat galaksi saling menjuh, terdapat materi-materi baru yang bermunculan dari kehampaan dan membentuk galaksi-galaksi baru untuk mengisi kekosongan. Meskipun terus mengembang, Alam Semesta masih akan terlihat sama sepanjang waktu an senantiasa tua, dan terhindar dari pertanyaan memalukan “apa yang terjadi sebelum Big Bang?” namun, teori “keadaan lunak” ini, yang digagas oleh astronem Inggris, Sir Fred Hoyle, akan dihantam habis-habisan pada 1965 oleh penemuan tentang gelombang mikro latar belakang kosmik, radiasi “pendaran” yang ditinggalkan oleh ledakan Big Bang.

                Inilah yang ketika itu menjadi latar belakang saintifik ketika Hawking memulai penelitian pascadoktoralnya. Di dalam benaknya, dia membayangkan pengembangan Alam Semesta dalam alur mundur. Ketika Alam Semesta menyusut, materi semakin padat. Seperti yang diketahui oleh siapa pun yang pernah memompa ban sepeda, suhu udara akan memanas. Big Bang, sebagaimana yang telah didasari oleh semua orang terjadi dalam kondisi panas. Tetapi, menurut teori Einstein, proses ini tidak memliki batas. Ketika Alam Semesta menyusut ke satu volume kecil, temperature dan kerapatannya melejit sampai tak terhingga. Dengan memprediksi peristiwa ini sebagai singularitas, teori Einstein tidak menyampaikan informasi masuk akal tentang asal mula Alam Semesta.

                Inilah masalahnya. Pertanyaanya adalah : mungkinkah malapetaka singularitas dihindari pada awal waktu? Hanya ada satu kemungkinan. Jika materi alam semesta mengembang secara tidak seragam dan tidak merata, ketidakseragaman dan ketidakmerataan ini akan kian membesar ketika Alam Semesta dalam arah sebaliknya menyusut menjadi kian mengecil. Arah penyusutan yang berbeda-beda dari bagian-bagian Alam Semesta ini, bukannya berkumpul membentuk sati titik malah tidak membentuk singularitas.

                Karena teori gravitasi Einstein tidak bisa dipatahkan, sebaiknya sejarah Alam Semesta dirunut hingga masa yang lebih awal sebelum Big Bang. Barangkali Alam Semesta sudah menyusut menjadi “keruntuhan besar (Big Cruch)”, yang kemudian kembali menjadi Big Bang. Saat mempelajari hal ini, Brandom Carier, sedang memberikan penjabarannya di London, dari seorang ahli matematika bernama Roger Penrose. Tampaknya Penrose menggunakan topologi baru untuk menyelidiki formasi singularitas jenis lain, tepatnya sayng terbentuk di pusat lubang hitam, waktu yang melengkung ke dalam ketika bintang yang sekarat menyusut dengan dahsyat akibat gaya gravitasinya sendiri. Singularitas lubang hitam adalah singularitas yang lebih tepat disebut sebagai singularitas yang daripada waktu, tetapi memiliki banyak kesamaan dengan singularitas Big Bang.

                

Hawking menghubungi penrose. Ini adalah awal salah satu kaloborasi paling elegean di bidang fisika abad ke -20, antara 1965-1970. Pasangan ini membuktikan sejumlah reorema besar tentang singularitas. Yang terpenting adalah, dalam kondisi umum dan masuk akal. Singularitas dalam Big bang tidak akan terhindarkan Penrose dan Hawking menunjukkan bahwa singularitas akan terbentuk, tidak peduli dengan cara apapun film alur mundur Alam Semesta dimainkan.

                Pertanyaan Yang Tersisa..

                

Karena singularitas tidak masuk akal. Hawking dan Penrose menunjukkan bahwa teori Einstein mengandung kelemahan. Sebagaimana teori gravitasi Newton yang terbukti sebagai pendekatan atas teori yang lebih mendalam. Teori gravotasi Einstein ternyata juga pendekatan atas teori yang lebih mendalam lagi. Teori yang lebih mendalam itu, yang biasa disebut sebagai teori gravitasi kuantum, sejauh ini masih membingungkan para ahli fisika. Baru setelah teori ini ditemukan, akan ditemukan jawaban bagi pertanyaan terbesar yang ada dari mana asal Alam Semesta yang kita huni ini?