Teori relativitas adalah salah satu teori paling revolusioner yang pernah digagas oleh fisikawan asal Jerman, Albert Einstein. Teori tersebut meliputi teori relativitas khusus yang dipublikasi pada tahun 1905, dan relativitas umum pada tahun 1916. Dimana kedua teori ini menjadi acuan perkembangan sains terkemuka.
Kedua teori relativitas ini memiliki kontribusi besar, terutama bagi ilmu fisika modern. Teori relativitas khusus memiliki dua proposisi penting :
- Hukum fisika memiliki bentuk matematis yang sama pada semua kerangka acuan inersia,
- Cahaya merambat melalui ruang hampa dengan kecepatan yang konstan dan bernilai meter/sekon, dan kelajuan cahaya tidak bergantung pada kelajuan sumber cahaya maupun kelajuan pengamatnya.
Sedangkan teori relativitas umum merupakan penggabungan teori relativitas khusus dengan hukum gravitasi Newton. Sehingga teori relativitas umum memiliki cakupan yang luas, dan tidak terbatas pada kerangka acuan inersia saja.
Teori relativitas sendiri telah memberikan banyak kontribusi dalam kehidupan, dimana dapat digunakan dalam mengamati pergerakan planet-planet di tata surya, jarak antar planet, keberadaan black hole, keberadaan materi gelap, terciptanya GPS, dsb.
5 Fakta Teori Relativitas Einstein
1. Melengkapi Gravitasi Newton
Gravitasi menurut Isaac Newton adalah gaya tarik-menarik yang terjadi pada partikel-partikel yang memiliki massa, dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik pada partikel tersebut. Sehingga, apabila terjadi tarik-menarik antara bumi dan benda yang jatuh menuju inti bumi, maka benda cenderung jatuh tertarik ke arah inti bumi.
Tetapi, gaya gravitasi bumi tersebut masih menyimpan sebuah pertanyaan besar bagi sebagian besar orang. Kenapa bukan bumi yang ditarik oleh gravitasi benda jatuh tadi, sama seperti yang terjadi pada benda terhadap Bumi?
Kejanggalan yang dikemukakan Einstein, berupa gaya gravitasi sesaat dalam ruang hampa yang seharusnya tidak mungkin melebihi kecepatan cahaya, dan juga prinsip ekuivalen, menjadi pelengkap teori gravitasi Newton. Dimana hukum gravitasi Newton telah mampu menjelaskan fenomena benda jatuh dan gerak planet dalam orbit di tata surya, meski belum mampu menjelaskan bagaimana terjadinya pergeseran orbit planet.
Sedangkan gravitasi menurut Einstein yang tercakup dalam relativitas umum menganggap bahwa gravitasi bukan sebuah gaya, melainkan sebuah bentuk kelengkungan ruang-waktu. Dimana medan ruang-waktu ini sangat dipengaruhi oleh distribusi massa dan energi yang berada dalam medan tersebut.
Untuk melengkapi teori gravitasi Newton, Einstein menjelaskan bahwa pergeseran orbit terjadi karena massa yang dimiliki planet-planet di tata surya saling mempengaruhi satu sama lain dalam gravitasinya, sehingga bergerak berputar terhadap matahari yang mampu menciptakan pergeseran orbit planet, yang mana belum bisa dijelaskan oleh Newton.
Hal ini tentunya masih merupakan sebuah hal kecil dari sekian misterius dan luasnya alam semesta. Oleh karena itu, penemuan-penemuan baru dengan pembuktian yang matang mungkin dapat mengubah beberapa hal yang saat ini diyakini sebagai dasar acuan.
2. Kenyataan Dilatasi Waktu
Dilatasi waktu merupakan salah satu dari teori relativitas paling mempesona untuk dipelajari. Dalam teorinya, Albert Einstein beranggapan bahwa tidak ada benda bergerak atau diam yang absolut, sehingga benda tersebut bersifat relatif tergantung pada kerangka acuan yang dipakai.
Seperti halnya penjelasan sebelumnya, bahwa cahaya memiliki kecepatan konstan atau mutlak terhadap semua kerangka acuan. Sehingga apabila suatu benda bergerak mendekati atau sama dengan kecepatan cahaya, maka benda tersebut tidak akan terpengaruh oleh waktu. Dan karena cahaya tidak memiliki massa, maka cahaya dianggap memiliki kecepatan tercepat dalam merambat.
Sehingga, paradoks kembar sungguhan akan terjadi, karena para space traveller bergerak dengan kecepatan roket mendekati kecepatan cahaya. Sebagai hasilnya adalah para space traveller akan terlihat lebih muda daripada saudara kembarnya yang tinggal di bumi. Seperti yang terjadi pada astronot Scott Kelly dan kembarannya Mark Kelly.
Untuk memahami dilatasi waktu, dapat di ilustrasikan dengan timbangan dua lengan yang harus dalam posisi seimbang. Apabila satu sisi ditambah suatu beban, maka yang terjadi adalah ketidakseimbangan, sehingga harus mengurangi beban (dengan jumlah beban yang sama sesuai beban yang ditambahkan) di sisi yang lain agar kembali seimbang. Begitu pula dilatasi waktu.
Dalam kesimpulannya, dilatasi waktu adalah penyusutan waktu yang dialami oleh pengamat yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.
3. Keberadaan Black Hole
Black Hole merupakan suatu bagian dari alam semesta, yang diprediksi keberadaannya dari munculnya teori relativitas dari Albert Einstein. Black hole sendiri adalah bagian dari ruang-waktu yang memiliki gravitasi paling kuat untuk menangkap benda disekitarnya, bahkan menangkap cahaya.
Ruang dan waktu tidak dapat terdistorsi dalam black hole, sehingga waktu dapat berhenti bekerja di dalam black hole. Black hole sendiri telah dibenarkan keberadaanya dan potretnya ditangkap pertama kali menggunakan teleskop Event Horizon.
Black hole sendiri adalah istilah baru yang dikemukakan sepeninggal Einstein, tetapi Einstein telah memprediksinya dengan sebuah teori yang menyatakan bahwa gravitasi timbul dari konsekuensi dari pembengkokan ruang dan waktu. Pembengkokan tersebut berasal dari benda yang teramat sangat besar, sehingga dapat menimbulkan gravitasi kuat untuk menarik benda-benda disekitarnya tanpa tapi.
4. Keberadaan Materi / Massa Gelap
Keberadaan materi gelap diyakini sebesar 85-95 % dari alam semesta. Hal ini menjelaskan bahwa masih banyak hal yang belum diketahui mengenai alam semesta. Sehingga benda langit yang dapat diamati berupa planet, galaksi, bintang, debu, gas, dsb hanyalah sebagian kecil dari alam semesta.
Materi ini tidak dapat terdeteksi oleh radiasi yang dikeluarkan atau yang diserap oleh materi tersebut. Materi gelap dapat dideteksi keberadaannya dengan mengamati adanya efek gravitasi terhadap benda langit dan galaksi, sehingga galaksi tetap berada di tempatnya.
Keberadaannya yang tidak diketahui, tetapi telah berhasil diamati oleh Frits Zwicky dengan menghitung massa total kecerlangan galaksi, berdasarkan kecepatan gerak galaksi. Dimana dihasilkan massa gerak galaksi jauh lebih besar daripada massa yang dihitung dari kecerlangannya. Hal ini membuktikan, bahwa terdapat materi diluar materi yang mampu diobservasi atau terlihat.
5. Pemuaian Oleh Alam Semesta
Pemuaian alam semesta dapat membuktikan kebenaran teori Big Bang, dimana alam yang awal mulanya kecil, dan padat, mulai memuai sehingga galaksi saling menjauh. Akibatnya adalah galaksi-galaksi yang menjauh itu, pada suatu saat akan mengalami kenaikan suhu, dan peningkatan kepadatan, hingga terjadi dentuman besar yang dikenal dengan teori Big Bang.
Selain itu, saat ini pemuaian alam semesta masih terus berlanjut dan terus diamati untuk memahami lebih jauh mengenai sifat-sifat alam semesta.
Kesimpulan
Itulah 5 fakta teori relativitas Einstein yang rasional namun rumit, meliputi teori yang telah melengkapi gravitasi Newton, dilatasi waktu, keberadaan black hole, keberadaan materi/massa gelap dan pemuaian alam semesta. Dimana banyak hal yang sangat unik dan menarik tentang sains untuk diketahui reader Bicara, nantikan fakta-fakta mengenai sains dan alam semesta selanjutnya, hanya di Bicara.
Sumber :
- Relativitas Umum – Wikipedia
- Dilatasi Waktu, Pendidikan Fisika, FKIP – Universitas Siliwangi
- Time Dilation Theory – Web Archive
