Kosmologi dan Waktu

 

1,2 Kosmologi Modern

Sejak massa Copernicus, pandangan kita tentang kosmos telah berkembang semakin besar dan semakin akurat. Bukan tujuan kami di sini untuk menjelaskan teori-teori kosmologi modern yang kompleks, tetapi hanya untuk meringkas gambaran kosmos berdasarkan hasil pengamatan para ilmuwan. Untuk melihat gambaran modern mengenai kosmos kita, harus melihat kembali ke tahun 1924, ketika Edwin Hubble menunjukkan bahwa galaksi kita bukanlah satu-satunya entitas dalam ruang; banyak bintik-bintik samar dari cahaya yang kita lihat di langit sebenarnya merupakan galaksi lain yang sama besar dengan galaksi kita sendiri, tetapi kita melihat mereka begitu kecil hanya karena mereka sangat jauh di dalam ruang.

Karena gaya gravitasi, segala sesuatu di langit bergerak atau mengorbit sekitar beberapa titik dalam ruang. Bulan mengorbit di sekitar Bumi, dan Bumi serta planet mengorbit di sekitar Matahari, Matahari juga mengorbit – bersama dengan seratus ribu juta bintang – sekitar pusat galaksi Bima Sakti, yang pada gilirannya satu dari ribuan jutaan galaksi semua terbang melewati jarak dalam ruang yang luas.

Dalam keteraturan (order), untuk memberikan pandangan yang jelas tentang ruang alam semesta yang sangat besar, lebih baik menggunakan satuan-satuan besaran jarak daripada menggunakan nomor-nomor besar. Penerimaan terbaik satuan-satuan jarak dalam kosmologi adalah ‘tahun cahaya’ (9,500,000,000,000,000 meter), yang merupakan jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam satu tahun, dan ‘parsec’, yang sama dengan 3,26 tahun cahaya. Kecepatan cahaya sebesar 300.000 km / detik bisa tujuh kali mengelilingi bumi (yang memiliki keliling sekitar 44.000 km) dalam satu detik, namun butuh 8,33 menit untuk mencapai kita dari Matahari (150.000.000 km). Proxima Centauri, bintang terdekat dari kita berbeda dari Matahari, adalah sekitar 4,24 tahun cahaya. Galaksi kita, seperti kebanyakan galaksi lain, adalah kumpulan dari sekitar 200 miliar bintang ditambah ribuan cluster dan nebula yang bersama-sama membentuk piringan berdiameter lebih dari 100.000 tahun cahaya, dan itu adalah sekitar 15.000 tahun cahaya berkabut. Galaksi terdekat kepada kita terletak di konstelasi Andromeda, dan itu adalah sekitar 2,9 juta tahun cahaya. Lalu galaksi dikelompokkan dalam kelompok agak tidak teratur yang sangat berbeda dalam ukuran dari jutaan hingga ratusan juta tahun cahaya. Obyek yang paling jauh ditemukan sejauh sekitar 13 miliar tahun cahaya. Jumlah ini sekedar perkiraan, hanya untuk memberikan gambaran keberadaan kita (Hartmann 1990: 413).

Pandangan yang  kokoh pada masa sekarang menyatakan bahwa segala sesuatu di dunia ini bergerak: bintang-bintang terdekat memiliki gerakan yang tepat, karena mereka tertarik ke arah pusat galaksi, dan galaksi bergerak menjauho kita, karena alam semesta mengembang. Di sisi lainnya alam semesta tidak memiliki pusat atau tepi. Sulit untuk membayangkan, tetapi alam semesta memiliki kelengkungan di sekitar dirinya sendiri sehingga jika Anda terbang lurus dalam satu arah dan terus bergerak dalam garis lurus, jika Anda tinggal cukup lama, anda akan muncul kembali dari arah yang berlawanan dengan titik yang sama (seandainya tidak ada fluktuasi gravitasi), sama seperti yang akan terjadi pada orang mengelilingi bumi.

Sama seperti Matahari, Bintang-bintang yang kita lihat di langit memiliki reaktor fusi nuklir yang besar yang terus-menerus mengubah hidrogen menjadi unsur yang lebih berat dan karenanya menghasilkan panas dan cahaya. Tapi tidak semua bintang sama: ada yang besar dan ada pula yang kecil, beberapa masih muda dan ada yang tua, ada pula yang terang dan ada pula yang redup. Juga, banyak bintang yang mati dan banyak yang lainnya lahir sepanjang waktu dalam sebuah proses evolusi yang sangat kompleks (Benih 1990: 134-281).

Jadi bagaimana semua ini dijelaskan menurut teori kosmologis baru? Di sini, Kita tidak akan membahas semua teori yang berbeda dalam fisika dan kosmologi, tetapi kami ingin membuat ringkasan tentang prinsip-prinsip dasar dari model yang berbeda dari kosmos sehingga kita dapat memahami pentingnya potensi tentang ‘Model Monad Single’ yang akan kita selanjutnya berdasarkan pemahaman genius dari Ibnu ‘Arabi tentang waktu dan teori yang terkenal dari “kesatuan wujud”.

1,3 Ringkasan Teori Kosmologi Modern

Setelah penemuan-penemuan yang menakjubkan dan sejumlah besar data yang diperoleh dengan teleskop dan pesawat ulang-alik, dan dengan keberhasilan teori Relativitas dan Mekanika Quantum, para ilmuwan mencoba untuk membangun model kosmologi baru untuk menjelaskan struktur dan asal usul alam semesta berdasarkan informasi baru tersebut. Di sini, kami akan menguraikan ringkasan yang sangat singkat tentang teori-teori utama kosmologi yang telah dikembangkan baru-baru ini (pada era modern).

Para ilmuwan sampai awal abad kedua puluh percaya pada alam semesta bersifat statis (stasioner) di luar system tata surya, tetapi ini segera terbukti salah. Sesungguhnya Einstein pertama kali mencoba untuk membuat teori yang sesuai dengan alam semesta yang diam (steady) dan bintang-bintang yang tetap, kemudian terbukti bahwa alam semesta mengembang. Alam semesta mengembang berimplikasi bahwa alam semesta telah mulai pada satu waktu, sekitar 15 miliar tahun lalu dari titik yang sangat kecil, tetapi dengan kepadatan yang sangat tinggi, dan kemudian diperluas sampai ke keadaannya sekarang. Peristiwa ini disebut ‘Big Bang’, dan model kosmologi banyak yang dikembangkan atas dasar pandangan ini (Narlikar 1993:.. Ch 2, bab 5).

Teori ‘steady state’ mencoba menjelaskan ekspansi alam semesta dengan menganggap penciptaan materi secara terus menerus yang mengisi ruang yang dihasilkan oleh ekspansi, tetapi penemuan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik pada tahun 1965 oleh Penzias dan Wilson yang menyebabkan model “Steady State” benar-benar disingikirkan. Radiasi latar belakang gelombang mikrokosmik  ini ditafsirkan sebagai sisa-sisa cahaya samar dari radiasi yang intens dari ‘Hot Big Bang’, yang telah diprediksi kembali oleh Alpher dan Hermann pada tahun 1949, meskipun beberapa orang juga menghubungkannya dengan Gamov pada tahun 1946 (Dolgov et al. 1990 : 11).

Masalah dengan radiasi latar belakang gelombang mikrokosmik tersebut adalah bahwa semua pengukuran yang menunjukkan hal yang sangat seragam ke semua arah. Isotropi dari radiasi latar ini merupakan teka-teki karena dengan homogenitas tidak ada bintang atau galaksi yang bisa dihasilkan (Tayler 1993: 194). Barulah pada tahun 1992 bahwa satelit penjelajah latar belakang Cosmic NASA (COBE) yang mendeteksi an-isotropi pertama dalam radiasi latar belakang gelombang mikrokosmik: satu bagian per seratus ribu yang mungkin menunjukkan benih-benih dari mana galaksi terbentuk (Schewe dan Stein 1992).

Model “Big Bang” sangat baik dalam menjelaskan hasil-hasil pengamatan, namun di sisi lain terdapat banyak kontradiksi (Linde 1990: 4). Banyak dari kontradiksi teoritis diselesaikan oleh ‘skenario inflasi’ yang dibuat oleh Alan Guth pada tahun 1979. Guth melihat pada tahap sangat awal perkembangan alam semesta dari sekitar 10-32 sampai 10-43 detik setelah awal penciptaan. Selama periode materi berada pada keadaan tereksitasi (excited states) yang sangat tinggi, menyebabkan kondisi yang paling ekstrim dari kepadatan dan tekanan tinggi yang membuat kosmos mengembang secara eksponensial, yang mengisi alam semesta dengan api padat yang  hebat dari partikel dan foton (Linde 1990: 42).

Dalam  mekanika klasik (Newtonian), orang bisa memprediksi perilaku sistem jika seseorang mengetahui persis keadaan awalnya. Namun dalam Mekanika Quantum, kita hanya bisa menghitung probabilitas bagaimana sistem akan berkembang (White 1966: 29). Dalam kedua kasus tersebut, bagaimanapun, masalah utama dalam kosmologi adalah untuk menentukan keadaan awal bahwa hukum harus diterapkan. Salah satu pendekatan yang berhasil untuk menguraikan masalah ini adalah menjelaskan awal mula penciptaan alam semesta menggunakan sifat-sifat yang diamati dari alam semesta untuk menyimpulkan bagaimana rasanya dalam keadaan awal tersebut.

Masalah yang terdapat pada teori inflasi adalah bahwa dalam keteraturan untuk inflasi yang telah terjadi, alam semesta pasti yang telah terbentuk mengandung beberapa materi dalam keadaan yang tereksitasi, tetapi pertanyaan selanjutnya adalah mengapa materi ini dalam keadaan tereksitasi. Untuk mengatasinya masalah ini, beberapa ilmuwan mencoba menerapkan Mekanika Kuantum untuk seluruh alam semesta, dan hasilnya adalah teori Kosmologi Kuantum.[1] Hal ini mungkin terdengar tidak masuk akal, karena sistem biasanya besar (seperti alam semesta) mematuhi hukum klasik, bukan hukum kuantum. Teori Relativitas Umum Einstein adalah teori klasik yang secara akurat menggambarkan evolusi alam semesta dari awal mula pemciptaan sampai keberadaannya sekarang. Namun diketahui bahwa Relativitas Umum tidak konsisten dengan prinsip-prinsip Teori Kuantum, dan karena itu bukan merupakan deskripsi yang tepat bagi proses fisik yang terjadi pada skala panjang yang sangat kecil atau waktu yang sangat singkat. Untuk menggambarkan proses tersebut kita memerlukan teori gravitasi kuantum.

Dalam fisika non-gravitasi, pendekatan Teori Kuantum yang telah terbukti  paling berhasil melibatkan objek matematika yang dikenal sebagai integral Setapak (Path Integral) yang diperkenalkan oleh pemenang Hadiah Nobel Richard Feynman. Dalam pendekatan “integral setapak”, probabilitas sistem dalam keadaan awal A akan berkembang dengan keadaan terakhir B yang diberikan dengan menjumlahkan kontribusi dari setiap peristiwa yang mungkin dari sistem yang dimulai di A dan berakhir di B. Untuk system yang besar, kontribusi dari peristiwa yang serupa akan saling meniadakan satu sama lain dalam jumlah dan hanya terdapat satu peristiwa penting. Peristiwa ini adalah yang diprediksi fisika klasik. Setiap saat, alam semesta digambarkan oleh geometri tiga dimensi spasial maupun oleh setiap medan materi yang mungkin ada. Dengan data ini, seseorang dapat secara prinsip menggunakan “integral setapak” untuk menghitung probabilitas dari perkembangan ke keadaan lain pada waktu tertentu. Namun, ini masih membutuhkan pengetahuan tentang keadaan awal.

Kosmologi Kuantum adalah solusi untuk masalah ini. Pada tahun 1983, Stephen Hawking dan James Hartle mengembangkan teori Kosmologi Quantum yang telah menjadi terkenal sebagai ‘No Boundary Proposal’. Dalam prakteknya, menghitung probabilitas dalam Kosmologi Kuantum menggunakan “Integral Setapak” dengan kerumitan yang tinggi dan approksimasi harus digunakan. Hal ini dikenal sebagai ‘aproksimasi semi klasik’, karena keabsahannya terletak di antara fisika klasik dan kuantum. Dalam aproksimasi semi-klasik dinyatakan bahwa sebagian besar dari geometi empat dimensi (ruang-waktu) yang terjadi pada “Integral Setapak” akan memberikan kontribusi yang sangat kecil untuk “Integral Setapak” dan karenanya ini dapat diabaikan, sehingga kami dapat menangani hanya dengan tiga dimensi (ruang). “Integral Setapak” dapat dihitung dengan menganggap hanya beberapa geometri yang memberikan kontribusi yang sangat besar. Ini dikenal sebagai ‘instantons’ (dari kata ‘instant’ [sesaat], karena bertujuan untuk menghilangkan faktor “waktu”, Jadi seperti sebuah foto yang memperhitungkan hanya tiga koordinat ruang), yang menggambarkan kemunculan spontanitas alam semesta secara literal (harfiah-apa adanya). Dengan cara ini kita tidak harus berpikir tentang kosmos sebagai sesuatu yang terjadi dalam beberapa arena ruang-waktu yang lebih besar. Setelah alam semesta ada, Kosmologi Kuantum dapat diaproksimasi oleh Relativitas Umum, sehingga muncul faktor waktu.

Penelitian di bidang ini masih berlangsung, tetapi salah satu masalah yang banyak muncul mencoba untuk membangun sebuah teori Medan Gravitasi Kuantum menyangkut interpretasi yang tepat dari keadaan kuantum untuk bentuk wujud yang membuat tidak ada referensi yang jelas mengenai ‘waktu’. Kita akan melihat pemahaman Ibnu ‘Arabi tentang “waktu” yang bisa menjadi kunci untuk menghilangkan keganjilan ini, karena ia hanya memandang dunia sebagai eksistensi abadi yang sedang terus-menerus diciptakan kembali. Ibn ‘Arabi juga yang menyatukan ruang dan waktu dengan cara yang tampaknya tidak pernah terpikirkan sebelumnya.


[1]  Informasi mengenai prinsip-prinsip Kosmologi Kuantum, lihat: Linde, 1990: Bab 3.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: