Beberapa dari kita pasti pernah mendengar istilah time dilation alias dilatasi waktu atau penyusutan waktu. Seringnya kita mendengarnya lewat film-film sci-fi bertema perjalanan waktu atau misi ruang angkasa seperti Interstellar. Tapi tahukah bahwa ternyata time dilation bukan fiksi belaka?
Pada abad ke-20, manusia mempelajari sebuah konsep revolusioner bahwa waktu bukan merupakan ukuran yang universal. Artinya, mau seperti apapun hidup kita diatur oleh detik yang sama, menit yang sama, jam yang sama, bahkan hari dan minggu yang sama, di belahan dunia manapun kita hidup, waktu tidak akan menjadi mutlak atau absolut. Ia akan selalu relatif. Berlalunya waktu sepenuhnya bergantung pada kecepatan dan akselerasi pada momen tersebut.
Kasus time dilation yang nyata
Seperti yang kita pahami, banyak hal berbeda yang akan terjadi pada tubuh manusia yang berada di luar angkasa. Apa yang terjadi pada Scott Kelly adalah salah satunya.
Maret 2016 lalu, seorang mantan astronot NASA, Scott Kelly selesai dari misinya di ISS selama total waktu dalam orbitnya 520 hari, mengelilingi Bumi dengan kecepatan 28.160 km/jam. Ketika kembali ke Bumi, Scott Kelly berusia 5 milisekon lebih muda dari kembarannya, Mark Kelly, yang juga seorang mantan astronot NASA.
Ini dapat terjadi karena Teori Relativitas Khusus Einstein yang menyatakan bahwa waktu bergerak lebih pelan bagi objek bergerak dibandingkan dengan waktu bagi pengamat yang tetap diam. Time dilation ini akan lebih dapat dirasakan jika suatu objek kecepatannya mendekati kecepatan cahaya. Makanya pada manusia yang masih dalam orbit Bumi, perbedaan waktu akibat time dilation ini tidak begitu terasa.
Teori Relativitas Khusus Einstein
Ada penjelasan ilmiah untuk fenomena penyusutan waktu ini. Yaitu dengan Teori Relativitas Khusus (Theory of Special Relativity) yang dikemukakan oleh Albert Einstein. Dalam teori ini Einstein mengungkapkan bahwa tidak ada objek bergerak atau diam yang absolut atau mutlak. Semuanya itu relatif, tergantung pada kerangka acuan yang digunakan.
Mari ambil contoh yang mudah.
Katakanlah kita berada di pinggir jalan, mengamati sebuah motor yang sedang melaju kencang. Kita melihat motor tersebut bergerak dengan cepat tetapi bagi orang yang mengamati dari atas pesawat, ia melihat motor itu bergerak lambat.
Contoh lainnya adalah misalnya kita mengatakan bahwa kita sedang duduk diam, tidak ke mana-mana. Kita akan mengatakan bahwa kita diam tetapi bagi astronot yang sedang di luar angkasa, yang bergerak cepat dalam orbit, kita sedang bergerak bersama dengan rotasi Bumi. Inilah bagaimana waktu disebut relatif. Berbeda-beda berdasarkan tiap perspektif.
Teori ini berlaku untuk semua objek kecuali cahaya. Karena menurut Einstein hanya cahaya yang mempunyai kecepatan yang konstan terhadap seemua kerangka acuan. Dari manapun kita mengamati cahaya, kecepatannya akan tetap sebesar 3×108 m/s.
Lalu apa yang terjadi dengan Scott Kelly?
Kita bisa memahami ini dengan contoh time dilation yang dikemukakan oleh Walter Fendt. Dalam simulasi tersebut dimisalkan sebuah kapal ruang angkasa melaju dengan jarak 5 jam cahaya, misalnya dari Bumi ke sebuah planet kerdil. Dapat dilihat bahwa waktu di kapal ruang angkasa bergerak lebih lambat dari pada dua jam yang ada di Bumi dan di planet tersebut, yang mana dua tempat tersebut tidak begerak.
Pada kasus si kembar Kelly tadi, salah satu memiliki usia yang berbeda dengan akibat perjalanan waktu yang dilakukannya di luar angkasa selama kurun waktu tertentu. Jadi, dapat disimpulkan bahwa time dilation akan dialami oleh objek bergerak yang gerakannya mendekati kecepatan cahaya.
Eksperimen dengan time dilation?
Sebuah eksperimen yang dapat membuktikan fenomena aneh ini didasarkan pada partikel yang tidak stabil, pion dan muon. Para fisikawan memiliki ekspektasi seberapa cepat partikel ini akan rusak jika mereka dalam kondisi diam tapi ketika mereka berjatuhan ke Bumi dalam bentuk sinar kosmik, mereka bergerak dengan kecepatan tinggi.
Tingkat kerusakannya tidak cocok dengan prediksi pada ahli tapi jika relativitas khusus diaplikasikan lalu sembari mempertimbangkan juga waktu dari sudut pandang partikel itu, waktunya akan sesuai dengan ekspektasi.
Beberapa eksperimen lain juga pernah dilakukan untuk mengkonfirmasi fenomena ini. Salah satunya dalah eksperimen Hafele-Keating tahun 1971 yang melibatkan jam atom, sebuah jam yang sangat akurat yang menggunakan frekuensi resonansi atom sebagai resonatornya. Jam ini diterbangkan di dalam pesawat yang bergerak berlawanan arah. Tampak perbedaan waktu pada jam sebagai akibat dari gerak relatif, padahal jam atom hanya akan mengalami perlambatan waktu sedetik per 1000 tahun.
Event horizon dalam lubang hitam
Ada pula contoh kasus lain di mana waktu melambat. Jika tadi teori relativitas khusus adalah teori yang berlaku, pada kasus ini yang berlaku adalah teori relativitas umum yang melibatkan black hole alias lubang hitam.
Ingat tidak, bahwa lubang hitam dapat membengkokkan ruang waktu, menelan semua objek hingga seberkas cahaya pun tidak akan bisa lepas?
Ingat juga bahwa menurut beberapa ilmuwan, lubang hitam memiliki event horizon, daerah yang mengelilingi lubang hitam, suatu titik yang jika sudah dimasuki maka tidak ada yang bisa kembali.
Nah, ruang waktu yang bengkok ini berarti bahwa semakin kita mendekati lubang hitam, waktu yang akan semakin melambat bagi kita akan relatif bagi dunia di luarnya.
Begini misalnya. Kita mendekati sebuah lubang hitam dan teman kita berada di kapal luar angkasa di kejauhan sambail mengawasi kita dengan asumsi bahwa ia dapat menyaksikan kita langsung tanpa mempedulikan waktu yang nge-lag akibat kecepatan cahaya.
Dia bisa melihat kita mendekat lubang hitam, lalu melambat, hingga akhirnya berdiam melayang-layang di luarnya. Tapi dari jendela kapal tempat teman kita berada, dia melihat kita hanya duduk diam saja. Padahal kita tidak merasakan apa-apa. Tidak akan terasa seperti waktu berlalu secara lain. Kita tidak tahu saat kita meluncur lewat event horizon-nya, ribuan tahun sudah berlalu di luar lubang hitam.
Kesimpulan
Tidak hanya berupa fiksi atau spekulasi semata, time dilation ternyata memiliki dasar ilmiah yang sangat solid. Terbukti dengan beberapa percobaan serta adanya bukti nyata perbedaan usia seorang astronot setelah perjalanan ruang angkasa beberapa lama.
Teori Relativitas Einstein adalah teori yang mengawali fenomena ini. Tidak cuma itu, teori ini juga berhubungan dengan berbagai macam hal mulai dari event horizon di dalam lubang hitam hingga perjalanan waktu.
Untuk mengetahui lebih banyak lagi tentang topik ini, simak juga artikel astronomi lainnya di Bicara Indonesia!
Sumber :
- Einstein’s ‘Time Dilation’ Spread Age Gap for Astronaut Scott Kelly & His Twin – Space
- Cara Memahami Konsep Dilatasi Waktu dengan Mudah – Science Duty
- Why Time Is Relative, Explained in Under 3 Minutes – Science Alert
- Slowing Time to a Standstill with Relativity – Dummies
- What Exactly Is a Black Hole Event Horizon (and What Happens There)? – Space
