Senin, 12 Juli 2010 -
Oleh : Craig Callender, Profesor Filsafat Universitas California di San Diego
Saat kamu membaca kalimat ini, kamu mungkin berpikir kalau saat ini – sekarang – inilah yang terjadi. Saat ini terasa spesial. Seberapapun kamu dapat mengingat masa lalu atau mengantisipasi masa depan, kamu hidup di masa kini.
Tentu saja, saat anda membaca kalimat di atas tadi tidak lagi terjadi. Sekarang kalimat ini yang anda baca. Dengan kata lain, terasa kalau waktu mengalir, dalam artian kalau masa kini terus menerus memperbarui dirinya.
Kita memiliki intuisi mendalam kalau masa depan terbuka hingga ia menjadi masa kini dan bahwa masa lalu tetap. Saat waktu mengalir, struktur masa lalu yang tetap, masa sekarang yang terjadi dan masa depan yang terbuka dibawa maju dalam waktu. Struktur ini terbangun kedalam bahasa kita, pikiran kita dan perilaku kita. Bagaimana kita menjalani hidup ini bergantung padanya.
Walaupun cara berpikir secara ini alami, kamu tidak akan menemukannya tercermin dalam sains. Persamaan fisika tidak memberitahukan anda kalau peristiwa terjadi sekarang – mereka seperti peta tanpa simbol “disini posisimu”. Saat sekarang tidak ada di dalamnya, dan karenanya tidak pula ada aliran waktu. Selain itu, teori relativitas Albert Einstein menunjukkan bukan hanya kalau tidak ada masa kini yang tunggal dan spesial, namun juga kalau semua saat sama nyatanya. Pada dasarnya, masa depan tidak lebih terbuka daripada masa lalu.
Celah antara pemahaman sains mengenai waktu dan pemahaman kita sehari-hari mengenai waktu telah memusingkan para pemikir sepanjang sejarah. Sudah tersebar luas kalau para fisikawan secara bertahap membuang waktu pada sebagian besar sifat yang biasanya kita pahami membutuhkan waktu. Sekarang sobekan antara waktu fisika dan waktu pengalaman mencapai kesimpulan logisnya, dimana banyak ilmuan dalam fisika teoritis mulai percaya kalau pada dasarnya waktu tidak ada.
Gagasan realitas tanpa waktu pada dasarnya begitu mengejutkan sehingga sulit melihatnya bagaimana mungkin bisa selaras. Segala yang kita lakukan, kita lakukan dalam waktu. Dunia adalah sederetan peristiwa yang terikat dalam waktu. Segala
Anda dapat melihat kalau rambut saya mulai putih, kalau benda bergerak, dan seterusnya. Kita melihat perubahan, dan perubahan adalah variasi dari sifat dengan melihat pada waktu. Tanpa waktu, dunia akan sepenuhnya diam. Sebuah teori tanpa waktu menghadapi tantangan dalam menjelaskan bagaimana kita melihat perubahan bila dunia tidak sesungguhnya berubah.
Penelitian terbaru berusaha melakukan hal ini. Walaupun waktu mungkin tidak ada pada tingkatan dasar, ia mungkin ada pada tingkatan tinggi – seperti halnya meja yang terasa padat walaupun sesungguhnya partikel-partikel penyusunnya sebagian besar tersusun dari ruang kosong. Kepadatan adalah sifat kolektif yang muncul dari partikel. Waktu juga demikian, bisa jadi merupakan sifat yang muncul entah dari bahan baku apa yang menyusun dunia ini.
Konsep waktu yang muncul ini memiliki potensi sama revolusionernya dengan perkembangan teori relativitas dan mekanika kuantum satu abad lalu. Einstein mengatakan kalau langkah maju utama dalam mengembangkan relativitas adalah konsep ulangnya pada pengertian waktu. Saat ahli fisika memburu mimpinya untuk menyatukan relativitas dengan mekanika kuantum, kembali mereka merasa kalau waktu adalah sentralnya. Tahun 2008 Lembaga Pertanyaan Landasan (FQXi) mensponsori sebuah kontes karya ilmiah mengenai sifat waktu, dan melihat siapa ahli fisika modern yang mempertimbangkannya dengan serius. Banyak percaya kalau sebuah teori penyatuan akan menunjukkan dunia tanpa waktu. Satu hal yang mereka sepakati adalah bahwa tanpa berpikir mendalam mengenai waktu, kemajuan dalam penyatuan akan mustahil.
Lahir dan Runtuhnya Waktu
Pemahaman akal sehat kita mengenai waktu telah mengalami sederetan perubahan seiring masa. Waktu memiliki banyak hal untuk dilakukan dalam fisika, namun saat fisika maju, tugas ini dipreteli satu demi satu.
Pada awalnya mungkin tidak jelas, namun hukum gerak Isaac Newton memerlukan waktu dalam banyak tampilannya. Semua pengamat pada dasarnya setuju mengenai urutan peristiwa apa yang terjadi. Tidak peduli kapan atau dimana sebuah peristiwa terjadi, fisika klasik beranggapan kalau anda dapat secara objektif mengatakan bahwa peristiwa ini terjadi sebelumnya, sesudahnya atau serentak dengan peristiwa lainnya di alam semesta. Waktu dengan demikian memberikan urutan lengkap semua peristiwa di alam semesta. Simultanitas adalah sebuah fakta mutlak yang bebas pengamat. Lebih jauh, waktu pastilah sinambung sehingga kita dapat mendefinisikan kecepatan dan percepatan.
Waktu klasik harus pula memiliki istilah durasi – apa yang ahli fisika sebut sebagai metrik – sehingga kita dapat mengetahui berapa jarak waktu sebuah peristiwa dengan lainnya. Dengan mengatakan kalau pelari olimpiade Usain Bolt dapat berlari dengan kecepatan 43 km per jam, kita perlu memiliki ukuran seberapa panjang satu jam itu. Seperti urutan peristiwa, durasi bersifat bebas pengamat. Jika Ani dan Budi meninggalkan sekolah jam 3 sore, pulang lewat jalan berbeda, dan tiba dirumah jam 6 petang, jumlah waktu yang berlalu bagi Ani dan Budi adalah sama.
Pada dasarnya, Newton mengajukan kalau dunia memiliki jam utama. Jam ini secara unik dan objektif memahat dunia dalam saat-saat waktu. Fisika Newton mendengarkan detakan jam ini saja. Newton juga merasa kalau waktu mengalir dan kalau aliran ini memberi kita panah untuk menentukan ke arah mana kita di masa depan, walau tampilan ekstra ini tidak terlalu dituntut oleh hukumnya.
Waktu Newton terdengar tua bagi kita sekarang, namun sebuah pemikiran sesaat mengungkapkan betapa hebatnya ia. Tampilannya yang serbaneka – urutan, kesinambungan, durasi, simultanitas, aliran dan panah – masuk akal dan logis, namun semuanya menempel pada satu jam utama yang disebut “waktu” oleh Newton.
Rakitan tampilan ini begitu berhasil sehingga bertahan selama hampir dua abad. Lalu muncul serangan akhir abad ke 19 dan 20. Pertama adalah karya fisikawan Austria, Ludwig Boltzmann, yang berpendapat kalau, karena hukum Newton berlaku sama baik maju maupun mundur dalam waktu, waktu sendiri tidak punya arah. Lalu ia mengajukan kalau perbedaan antara masa lalu dan masa depan tidaklah intrinsik dalam waktu dari asimetri dalam bagaimana materi di alam semesta tersusun. Walau ahli fisika masih memperdebatkan detail proposal ini, Boltzmann dengan meyakinkan mencabut satu tampilan waktu Newton.
Einstein melakukan serangan selanjutnya dengan menyingkirkan gagasan simultanitas mutlak. Menurut teori relativitas khususnya, peristiwa apa yang terjadi pada waktu yang sama tergantung pada seberapa cepat kamu bergerak. Arena sejati peristiwa bukanlah waktu atau ruang, tapi kesatuannya: ruang-waktu. Dua pengamat bergerak dengan kecepatan berbeda akan tidak setuju kapan dan dimana sebuah peristiwa terjadi, namun mereka dapat setuju pada lokasinya di ruang waktu. Ruang dan waktu adalah konsep sekunder yang, seperti dikatakan matematikawan Hermann Minkowski, yang dikatakan profesor di universitas Einstein ini, “runtuh, terhapus oleh bayangan.”
Dan semuanya bertambah buruk tahun 1915 lewat teori relativitas umum Einstein, yang memperluas relativitas khusus pada situasi dimana gaya gravitasi bekerja. Gravitasi membengkokkan waktu, sehingga kalimat pertama disini mungkin berbeda artinya dengan kalimat kedua. Hanya pada kasus yang langka menjadi mungkin untuk menyelaraskan waktu dan tetap membuatnya selaras, bahkan walaupun secara prinsip.
Anda tidak dapat secara umum memikirkan dunia ini tidak berlipat, detik demi detik, menurut satu parameter waktu. Dalam situasi yang ekstrim, dunia mungkin tidak terpahat menjadi saat saat waktu sama sekali. Menjadi mustahil untuk mengatakan sebuah peristiwa terjadi sebelum atau sesudah yang lain.
Relativitas umum memuat banyak fungsi dengan kata “waktu” tertempel padanya : waktu koordinat, waktu wajar, waktu global. Bersama mereka melakukan banyak tugas waktu tunggal Einstein, namun secara individual tidak satupun yang pantas mendapatkan namanya. Baik fisika tidak mendengarkan jam ini, atau, bila ya, jam tersebut hanya berlaku pada jalan kecil alam semesta atau pada pengamat tertentu saja. Walaupun ahli fisika masa kini mengatakan kalau sebuah teori penyatuan akan menghilangkan waktu, argumen yang bagus dapat diajukan kalau waktu sudah lenyap tahun 1915 dan kalau kita hanya belum terlalu memahaminya saja.
Waktu sebagai Pencerita Besar
Apakah gunanya waktu? Anda mungkin tergoda membayangkan kalau perbedaan antara ruang dan waktu hampir lenyap dan kalau arena peristiwa sesungguhnya dalam alam semesta relativistik adalah balok empat dimensi raksasa. Relativitas muncul untuk meruangkan waktu : mengubahnya menjadi semata satu arah dalam balok tersebut. Ruang-waktu seperti potongan roti yang dapat anda iris dengan berbagai cara, dan menyebutnya “ruang” atau “waktu” hampir semau kita.
Namun bahkan dalam relativitas umum, waktu mempertahankan fungsi yang berbeda dan penting: yaitu, kalau membedakan secara lokal antara arah “serupa waktu” dan “serupa ruang”. Peristiwa yang berhubungan dengan serupa-waktu tidak berhubungan secara sebab akibat. Tidak ada benda atau sinyal dapat mencapai satu sama lainnya. Secara matematis, sebuah tanda negatif semata membedakan kedua arah, namun tanda negatif ini memiliki pengaruh yang besar.
Para pengamat tidak setuju mengenai urutan peristiwa mirip-ruang, namun mereka semua setuju pada urutan peristiwa mirip-waktu. Bila satu pengamat merasakan kalau sebuah peristiwa dapat menyebabkan peristiwa lainnya, semua pengamat juga dapat.
Dalam esai saya sendiri untuk kontes FQXi dua tahun lalu, Saya menjelahi apa makna tampilan waktu ini. Bayangkan mengiris ruang-waktu dari masa lalu ke masa depan; tiap irisan adalah totalitas ruang 3-D pada satu saat dalam waktu. Jumlah semua irisan peristiwa terkait serupa-ruang ini adalah ruang-waktu 4-D.
Sebaliknya, bayangkan melihat dunia dari samping dan mengirisnya. Dari sudut pandang ini, tiap irisan 3-D adalah amalgam peristiwa yang aneh yang terkait serupa-ruang (dalam hanya dua dimensi) dan serupa-waktu. Dua metode mengiris ini seperti mengiris sebuah roti baik secara vertikal ataupun horizontal.
Metode pertama umum dipahami ahli fisika, dan juga para penggemar film. Frame dari sebuah film mewakili irisan ruang-waktu: ia menunjukkan ruang pada saat-saat waktu yang berurutan. Seperti penggemar film yang serentak membayangkan plot dan meramalkan apa yang akan terjadi, ahli fisika dapat mengambil sebuah irisan ruang lengkap dan membangun apa yang akan terjadi di irisan ruang lainnya, hanya dengan menerapkan hukum fisika.
Metode pengirisan kedua tidak memiliki analogi yang sederhana. Ia berhubungan dengan memotong ruang-waktu bukan dari masa lalu ke masa depan, namun dari timur ke barat. Sebagai contoh irisan demikian mungkin adalah tembok utara rumah anda ditambah dengan apa yang akan terjadi pada tembok tersebut di masa depan. Dari irisan ini, anda menerapkan hukum fisika untuk membangun sisa rumah anda (dan alam semesta). Bila kedengarannya aneh, ini benar. Tidak segera jelas apakah hukum fisika memungkinkan ini. Namun seperti yang dikatakan matematikawan Walter Craig dari universitas McMaster dan filsuf Steven Weinstein dari universitas Waterloo telah tunjukkan, anda dapat, paling tidak, melakukannya dalam beberapa situasi sederhana.
Walaupun kedua metode mengiris mungkin dilakukan secara prinsip, keduanya sangat berbeda. Dalam irisan normal, masa lalu ke masa depan, data yang anda perlukan di irisan mudah didapatkan. Misalnya, anda mengukur kecepatan semua partikel. Kecepatan sebuah partikel di satu lokasi independen dari kecepatan partikel di tempat lain, membuatnya dapat diukur secara langsung,. Namun dalam metode kedua, sifat partikel tidaklah independen; ia terbentuk dalam cara yang sangat spesifik, atau irisan lain tidak akan cukup membangun yang lain. Anda harus melakukan pengukuran yang sangat sulit pada kelompok partikel untuk mengumpulkan data yang anda perlukan. Lebih parah lagi, hanya dalam kasus khusus, seperti yang ditemukan Craig dan Weinstein, pengukuran ini memungkinkan anda membangun ruang-waktu yang lengkap.
Secara sangat teliti, waktu adalah arah dalam ruang-waktu dimana prediksi yang baik mungkin dilakukan – arah dimana kita dapat mencerikana kisah yang paling informatif. Narasi alam semesta tidak membuka dalam ruang. Ia membuka dalam waktu.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar