Apa itu mesin waktu?

20130825-163931.jpg

Mesin waktu, dari sudut pandang film-film fiksi sains, adalah sebuah kendaraan di mana pengendara (dan penumpangnya) mempunyai kemampuan untuk memanipulasi arus jalannya waktu sehingga dapat memutarbalikkan waktu menuju masa lalu atau mempercepat waktu menuju masa depan. Apakah kemampuan untuk memanipulasi arus jalannya waktu ini benar-benar bisa dilakukan? Mari kita bahas bersama. Tapi sebelumnya mari kita bedakan antara perjalanan ke masa lalu dan ke masa depan.

Apakah perjalanan menuju masa lampau itu mungkin? Apakah kita bisa memutarbalikkan waktu?

Jawaban singkatnya, tidak. Dalam bidang fisika termodinamika, kita mengenal apa yang disebut dengan entropi. Entropi, dalam skala keseharian, adalah nilai perubahan energi untuk mencapai keseimbangan temperatur dalam sebuah sistem tertutup. Contoh sederhana disebutkan dalam hukum kedua termodinamika itu sendiri: energi panas akan selalu mengisi ruangan yang bersuhu lebih rendah sehingga suhu akhir ruangan tersebut mencapai keseimbangan. Sedangkan di skala sub-atomik, entropi adalah dinamika pergerakan partikel untuk mencapai suatu keseimbangan (thermal equilibrium) yang berprinsip pada hukum kedua termodinamika. Jadi, memutarbalikkan waktu berarti juga memutarbalikkan momentum pergerakan seluruh partikel di alam semesta ini agar menempati posisi sebelumnya. Hal ini tentu bertentangan dengan hukum kedua termodinamika.

Baca lebih lanjut

Bisakah ilmu pengetahuan mengalahkan kematian?

20130825-165204.jpg

Sejarah Manusia diisi dengan perang antara Manusia dan kematian. Pada awal sejarah sepertinya terlihat bahwa kematian akan selamanya berkuasa atas Manusia. Tapi tanpa disadari, perang panjang ini sudah mulai dimenangkan pihak Manusia dengan menggunakan senjata ampuh mereka “IPTek” (Ilmu Pengetahuan dan Teknologi). Pada awal peperangan banyak kubu-kubu yang masih dikuasai oleh kematian. Namun berkat bantuan IPTek, banyak kubu yang tadinya dikuasai kematian, sekarang sudah bisa direbut, dan dikuasai oleh Manusia.

Beberapa kubu yang berhasil direbut antara lain:

1. Kubu Rabies.
Pada awalnya ketika seseorang dinyatakan terkena Rabies, dipastikan dia akan segera meninggal dunia. Betapa mudahnya penyakit ini menular membuat Kubu Rabies menjadi salah satu sekutu paling ampuh dari kematian. Namun semenjak Louis Pasteur mengembangkan senjata “Vaksin” perlahan-lahan kematian mulai kehilangan kendali atas kubu Rabies. Sekarang kematian hanya mengontrol 5% saja dari kubu Rabies, sedangkan Manusia sudah menguasai 95% sisanya.

2. Kubu “Tidak Bernafas”
Pada awalnya hampir semua Manusia yang berhenti bernafas akan meninggal. Namun semenjak CPR mulai dikenalkan, bahkan diwajibkan di sebagian kalangan, manusia mampu menarik nyawa dari kematian. Sebelum kekurangan oksigen pada otak menyebabkan banyaknya kematian sel dan menimbulkan masalah baru, manusia menemukan cara untuk membuat organ pernafasan yang berhenti bekerja menjadi mormal kembali. Sekarang 80% orang yang berhenti bernafas, masih bisa dimenangkan oleh CPR.

Baca lebih lanjut

Apakah roh itu benar benar ada? Jika tidak, bagaimana manusia bisa hidup?

Konsep roh merupakan sesuatu yang sangat akrab di telinga kita, apalagi konsep ini lekat dengan konsep penciptaan dan kehidupan setelah kematian. Pertanyaannya adalah, bila penciptaan dan kehidupan setelah kematian itu tidak ada (atau setidaknya belum terbukti keberadaannya), apakah roh juga tidak ada? Jika tidak, bagaimana manusia bisa hidup?

Singkatnya, konsep roh itu sendiri dibuat oleh orang-orang untuk menjelaskan konsep kesadaran sebelum ilmu kedokteran semaju sekarang. Pada saat itu, masih belum ada penjelasan tentang bagaimana manusia bisa hidup (atau mati), sehingga dibuatlah konsep roh, manusia hidup karena ada roh yang ada dalam tubuhnya dan meninggal saat roh tersebut keluar dari tubuh. Ilmu kedokteran sejauh ini belum menemukan adanya tanda-tanda keberadaan roh / jiwa dalam tubuh manusia.
Baca lebih lanjut

Apa yang terjadi sebelum bigbang?

Jawaban:

Tidak ada istilah “sebelum big bang” karena waktu juga bermula dari
big bang. Yang terbentuk pada saat big bang bukan hanya ruang, tapi
juga waktu.

Bertanya “sebelum big bang” itu seperti bertanya
“Sebelah utara kutub utara ada apa?” Jawabannya tentu tidak ada.
Demikian juga tidak ada waktu
sebelum big bang, karena waktu juga baru ada setelah big bang.

Sunday panggabean

Bacaan terkait:
http://nasascience.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang/

http://www.big-bang-theory.com/

Apakah black hole itu? Apakah black hole benar-benar ada?

Apakah itu Lubang Hitam?

Lubang Hitam, yang juga akrab disebut Black Hole, adalah sebuah fenomena pelengkungan ruang-waktu yang sangat ekstrim sehingga tidak ada yang bisa lolos dari interaksi gravitasi yang dihasilkan, bahkan kecepatan cahaya sekalipun.

Lubang hitam terjadi disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor yang paling umum adalah akibat dari efek gravitasi yang sangat kuat sehingga tekanan internal di skala atom tidak bisa menahan keruntuhan gravitasinya sendiri. Faktor lain penyebab lubang hitam adalah tabrakan dua atau lebih benda padat berenergi tinggi.

“Selain massa, energi juga bisa melengkungkan ruang dan waktu. Jadi lubang hitam juga bisa terbentuk tanpa harus ada materi, melainkan murni dari energi yang sangat tinggi difokuskan ke satu titik sehingga tercipta singularitas. Fenomena ini disebut dengan Kugelblitz.”

Sebuah bintang yang mendekati ajalnya, hanya mempunyai sedikit bahan bakar untuk menghasilkan energi panas yang juga berfungsi juga untuk memberikan tekanan internal melawan gravitasi. Jika fusi nuklir sudah tidak bisa terjadi, bintang sekarat tersebut tidak mampu lagi menghasilkan panas dan memberikan tekanan internal, sehingga gaya gravitasi mengambil alih dan bintang tersebut ambruk.

Nasib akhir bintang sangat bervariasi. Faktor yang mendukung variasi tersebut dipengaruhi oleh massa awal bintang tersebut. Bintang bermassa setara dengan Matahari kita akan berubah menjadi white dwarf pada saat ajalnya. Hanya bintang bermassa puluhan kali massa Matahari yang memungkinkan kematian bintang tersebut melahirkan lubang hitam.

Apakah lubang hitam itu nyata atau hanya sekedar konsep matematis saja?

Lubang hitam itu nyata. Mungkin memang terasa tidak masuk di akal untuk membayangkan sebuah planet yang dimampatkan hingga menjadi lubang hitam. Tapi ingat bahwa materi di alam semesta ini tersusun oleh atom. Sedangkan struktur dari atom sendiri didominasi oleh ruang hampa. Jika inti atom (nukleus) kita analogikan berukuran sebesar buah anggur, elektron terdekat berada di jarak sekitar 1.5 kilometer dari nukleusnya.

Di samping itu keberadaan lubang hitam sudah dikonfirmasi oleh para ilmuwan beberapa tahun terakhir ini. Bima Sakti mempunyai satu lubang hitam super-besar berada di tengah-tengah galaksi. Tata surya kita mengorbit lubang hitam ini setiap sekitar 250.000 tahun sekali.

Bagaimana penjelasan lubang hitam secara teknis?

Disclaimer: Bagian ini berisikan rumus-rumus fisika untuk menjelaskan bagaimana ilmuwan menyimpulkan fenomena lubang hitam. Anda diharapkan untuk mengerti sedikit matematika aljabar dan dasar-dasar fisika untuk menurunkan rumus-rumus di bawah.

Untuk bisa menjelaskan lebih detil bagaimana fenomena ini bisa terjadi, mari kita bahas secara lebih terperinci. Fenomena alam yang kerap kita alami sehari-hari sering melibatkan gravitasi. Contohnya adalah saat kita melempar bola ke atas, bola tersebut akan kembali jatuh ke tanah. Semakin kuat anda melempar bola keatas, semakin jauh bola tersebut bergerak sebelum akhirnya kembali jatuh ke Bumi.

Energi pergerakan yang dihasilkan dari ayunan tangan kita sewaktu melempar bola ke atas disebut sebagai energi kinetik.

E_{kinetik} = \frac{1}{2}mv^2

m — massa bola
v — kecepatan bola

Sedangkan energi yang dihasilkan bola tersebut karena berada di medan gravitasi Bumi disebut energi potensial. (catatan: energi potensial biasanya bertanda negatif karena berlawanan dengan energi kinetik).

E_{potensial} = -\frac{GMm}{r}

G — konstanta gravitasi
M — massa Bumi
m — massa bola
r — jarak antara bola dan Bumi

Pernahkah terpikirkan oleh Anda seberapa cepat anda harus melempar bola ke atas, sehingga bola tersebut tidak akan pernah jatuh kembali ke Bumi? Untuk bisa melakukan hal tersebut akumulasi energi kinetik dan energi potensial harus nol; atau dengan kata lain nilai energi kinetik dan energi potensial adalah sama.

E_{kinetik} + (- E_{potensial}) = 0
E_{kinetik} = E_{potensial}
\frac{1}{2}mv^2 = \frac{GMm}{r}
v^2 = \frac{2GM}{r}
v_{lepas} = \sqrt{\frac{2GM}{r}}

“Kecepatan lepas planet Bumi adalah 11 kilometer/detik. Kecepatan sebuah peluru saja hanya sekitar 1 kilometer/detik. Bayangkan berapa banyak bahan bakar yang harus digunakan untuk menghasilkan energi sehingga bisa menggerakkan roket hingga berkecepatan 11 kilometer/detik.”

Kita telah menurunkan rumus baru yang dinamakan kecepatan lepas (escape velocity). Kecepatan lepas adalah seberapa cepat sebuah benda harus bergerak untuk keluar dari gaya tarik gravitasi sebuah planet. Rumus ini dipergunakan oleh para astronom untuk menentukan nilai kecepatan sebuah roket agar bisa terlepas dari orbit Bumi.

Oke, mari kita kembali ke definisi lubang hitam, tapi kali ini mari kita definisikan secara teknis. Lubang hitam adalah sebuah medan gravitasi di mana kecepatan lepas benda tersebut sama dengan atau melebihi kecepatan cahaya.

v_{lepas} = \sqrt{\frac{2GM}{r}}
c = \sqrt{\frac{2GM}{r}}

c — kecepatan cahaya (300.000 kilometer/detik)

Dari rumus di atas, ilmuwan bernama Karl Schwarschild menurunkan rumus terkenal yang disebut sebagai radius Schwarschild.

c = \sqrt{\frac{2GM}{r}}
c^2 = \frac{2GM}{r}
r_{Schwarschild} = \frac{2GM}{c^2}

“Untuk mengubah planet Bumi menjadi sebuah lubang hitam, semua massa Bumi harus dimampatkan menjadi sebuah bola yang berradius 9 milimeter.”

Definisi radius Schwarschild adalah nilai radius sebuah geometri yang di mana jika semua massa sebuah benda dimampatkan ke dalam radius tersebut, benda itu akan memiliki kecepatan lepas sama atau lebih besar dari kecepatan cahaya—atau singkatnya, lubang hitam.

/boo/