DALAM usaha mencari pemecahan terbadap rahasia alam semesta yang maha luas ini, para kosmolog dan frsikawan dihadapkan pada tabir gelap yang sulit ditembus ialah misteri tentang penciptaan alam terutama mengenai hakekat: elektromagnet, gravitasi, ruang, waktu, energi dan materi.
Berkenaan dengan itu dalam abad ini ditemukan dua formulasi penting yaitu: teori relativitas Einstem dan teori ketidakpastian Heisenberg. Teori ketidakpastian Heisenberg berangkat dari sifat kembar elektron sebagai partikel dan gelombang yang_menyatakan bahwa posisi dan momentum partikel tidak dapat ditentukan serentak dengan ketepatan yang diinginkan. Untuk menggambarkan teorinya Heisenberg membayangkan suatu eksperimen ideal dengan menggunakan super mikroskop imajiner yang mempunyai daya urai luar biasa untuk mengamati secara serentak posisi dan kecepatan elektron yang bergerak.
Heisenberg berpendapat, supermikroskop imajiner yang digunakan mempunyai daya pembesaran sampar seratus bilyun kali. Mikroskop demikian cukup untuk membuat obyek sebesar elektron dapat diiihat. Tapi kemudian kesulitan lain muncul, karena sebuah elektron lebih kecil dari gelombang yang paling pendek. Bahkan sinar X pun tak mampu untuk menerangi elektron. Elektron hanya dapat terlihat bila digunakan radiasi gamma berfrekuensi tinggi yang dipancarkan dari radium. Efek foto listrik yang ditemukan Einstein menunjukkan bahwa foton cahaya bisa memberikan gaya yang lebih keras pada elektron. Sinar X menggoncangkannya lebih hebat, oleh karena itu radiasi sinar gamma yang potensinya lebih ringgi dari sinar X akan menghancurkannya. Dalam usaha menentukan posisi elektron, kecepatannya diubah dan sebaliknya, semakin tepat pengukuran kecepatannya maka posisinya menjadi tidak pasti. Dengan demikian lokasi yang pasti dari sebuah elektron tetap sulit ditentukan, sebagaimana sistem makrokosmos planet-planet di alam semesta ini.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Meskipun teori ketidakpastian dirumuskan dalam hubungannya dengan mekanika kuantum yang dikembangkan Schrodinger, segera disadari bahwa teori ini merupakan hukum fisika yang fudamental, yang mengatur semua sifat-sifat di alam. Pada setiap gejala fisika terdapat batas ketidakpastian yang menyelubunginya yang tidak dapat di atasi oleh sebuah alat meski memiliki kecepatan tertinggi sekalipun. Sebagai konsekuensinya sebagian besar fisikawan percaya bahwa teori ketidakpastian merupakan hukum alam.
Sifat kembar electron
Elektron sebagai partikel. Menurut ilmu pengetahuan modern, alam semesta ini tersusun dari materi dan energi. Menurut Fintein massa dan energi setara, dengan demikian boleh dianggap seluruh alam semesta nebula, galaksi, sistem tatasurya dan juga ruang di antaranya tersusun dari materi. Pada penyelidikan selanjutnya, diketahui materi terdiri atom-atom, sedang atom-atom tersusun dari partikel-partikel yang lebih kecil lagi yang dikenal sebagai: neutron, proton dan elektron.
Dua partikel yang disebut terakhir mempunyai muatan listrik yang sama tapi berlawanan. Elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif, sedangkan neutron tak bermuatan. Penyelidikan pada sifat kosmis menunjukkan bahwa dalam atom terdapat partikel-partikel lain selain yang disebut di atas.
Ilmu pengetahuan saat ini memandang atom sebagai suatu sistem tata surya dalam ukuran yang sangat kecil, yang ditengah-tengahnya terdapat inti yang tersusun atas proton dan kadang-kadang bersama neutron, yang dikelilngi oleh ektron-elektron yang berputar membentuk lintasan berbentuk ellips atau lingkaran dan dikenal sebagai tingkat energi. Elektron-elektron memiliki massa yang tepat sama tiap elektron massa diamnya 9,1×10-31kg, dan muatan listrik yang sama. Penyelidikan pada sinar katoda dan efek termionik menunjukan bahwa elektron adalah bagian penyusun semua atom dari 107 unsur.
Materi penyusun alam semesta terbuat dari 107 unsur tersebut, dengan demikian elektron dianggap sebagai pembangun mutlak dari alam semesta. Tiap elektron mempunyai suatu kedudukan bebas sehingga merupakan suatu partikel, berarti mempunyai sifat partikel biasa lainnya. Pembuktian sifat di atas secara empiris berasal dari penyelidikan konduksi listrik dalam gas bertekanan rendah. Bahwa elektron bersi-fat sebagai partikel biasa, dibuktikan oleh Millikan dengan percobaannya yang terkenal dengan percobaan tetes minyak dan efek Compton.
Compton mempelajari gejala-gejala tumbukan antara proton dan elektron, interaksi antara sinar X dan sebuah elektron dianggap sebagai tumbukan elastis an-tara dua partikel. Kemudian diperoleh persamaan matematis yang menerangkan perbandingan antara energi dan momentum yang merupakan sifat khas parti-kel. Pertimbangan di atas mem-buat anggapan bahwa elektron adalah partikel adalah logis, dan membayangkannya sebagai suatu bola kenyal yang elastis dan sangat kecil.
Elektron sebagai gelombang.
Sifat-sifat elektron ternyata begitu aneh dan merangsang untuk diselidiki dan diamati. Hari demi hari teknik-teknik baru dikembangkan, dengan cara-cara baru diperoleh dalam usaha ke arah eksperimen yang memberi hasil lebth baik. Tetapi kesulitan dalam merumuskan sifat sejati elek-tron malah bertambah. Sifat-sifat elektron yang kompleks menjadi ‘ lebih kompleks lagi. Sir James Jean sempat berucap: “Bola yang kenyal selalu mempunyai posisi yang tertentu dalam ruang, tapi elektron kelihatannya tidak. Suatu bola yang kenyal menempati ruang, sedang sebuah elektron yah apalah artinya mem-bicarakan berapa besar ruangan yang ditempati oleh suatu ketakutan, suatu kecemasan atau suatu ketidakpastian”.
Di dalam fisika seberkas cahaya yang dilewatkan melalui suatu celah akan memproyeksi-kan sebuah cakram pada layar yang ditempatkan pada lintasan berkas cahaya tadi. Bila celah ukurannya dipersempit sampai se-besar lubang jarum, gans-garis pada cakram yang cukup tajam tadi memanjang dengan jalur-jalur konsentris yang berganti-ganti gelap dan terang, gejala ini disebut difraksi. Pembelokkan gelombang lautan pada saat melalui celah sempit di pelabuhan dan menyebar lagi setelah melewatinya merupakan contoh difraksi di alam. Gejala difraksi ini adalah karakter dari gelombang sehingga hanya berlaku bagi radiasi, bukan untuk materi. Akan tetapi yang mengejutkan ialah dalam penyelidikan yang lebih lanjut, ternyata elektron dapat dilenturkan oleh permukaan kristal sehingga menunjukkan pola-pola gelombang padahai pada uraian sebelumnya telah diketahui bahwa elektron menunjukkan sifat partikel, artinya bertingkah laku seperti materi. Di sini timbul suatu kontradiksi; elektron muncul dengan sifat kembar yang saling berlawanan, yaitu sifat partikel dan stfat gelombang.
Bermassa Nol
Sejak Zaman Ibnu Haitham, para ilmuwan menyadari keterbatasan sains. selalu saja ada masalah-masalah yang tidak akan pernah terjawab, karena keterbatasan observasi. Bahkan dalam bidang-bidang yang sudah dipersempit pun para ilmuwan tidak dapat memberi kebenaran yang absolut untuk suatu fenomena. Kita ambil contoh relativitas waktu. Awal abad ini sungguh susah dibayangkan bahwa lamanya waktu tergantung dari kecepatan. Semakin cepat bergerak, semakin lama hidup kita menurut pengamat luar. Tetapi hal ini telah terbukti dalam laboratorium-laboratorium fisika nuklir, misalnya saja lab fisika partikel CERN di Jenewa,Swiss. Muon yang bergerak dengan cepat hidup lebih lama dari muon yang diam, sebelum berintegrasi dengan partikel lain. Ide Einstein tentang ruang dan waktu telah melahirkan revolusi fikiran ilmuwan-ilmuwan lainnya. Seperti teori Heisenberg di atas yang mengemukakan tentang ketidakpastian hasil pengukuran, tidak mungkin kita dapat mengobservasi secara eksak pada saat yang sama posisi dan momentum suatu partikel, pendapat Heisenberg banyak ditentang tokoh-tokoh fisika pada zamannya bahkan Einstein menghabiskan banyak waktunya untuk mencari kelemahan dalam argumentasi Heisenberg, tetapi dia tidak berhasil.
Kemudian dalam pembentukan/kreasi ex inhilo (anti materi yang bermassa negatif). Dewasa ini semakin banyak kosmolog yang berpandapat bahwa densitas materi dan energi yang ada di dalam semesta ini adalah sedemikian rupa sehingga massa alam semesta mempunyai nilai eksak: 0. Jika demikian semesta dan ketiadaan (alam ghaib) mempunyai karakteristik yang sama, yaitu bermassa nol, bahkan 15 tahun yang lalu beberapa kosmolog berpendapat bahwa alam semesta yang kasa ini merupakan fluktuasi dari ketiadaan ruang dan waktu. Yang membedakan fisik dan metafisik adalah densitas (kerapatan) materi di alam semesta.
Contoh kedua mengenai kemanunggalan dari gaya-gaya fundamental yang ada di alam semesta: gaya elektro, gaya nuklir, gaya gravitasi dan gaya interaksi nuklir kuat. (Berkat teori inilah Dr. Abdus Salam mendapat nobel fisika tahun 1979, sedangkan eksperimennya baru dibuktikan tahun 1983 di CERN Jenewa, yang juga menghadiahkan nobel bagi Carlos Rubia).
Dewasa ini para ilmuwan mulai berfikir bahwa dimensi ruang dan waktu dapat mempunyai dimensi 10, bahkan ada yang berpendapat sebelas. Dalam dimensi inilah ke empat gaya-gaya fundamental itu dapat dimanunggalkan, dan tidak ada perbedaan antara ke empatnya (menurut teori BigBang, kemanunggalan itu pernah terjadi pada awal pembentukan alam semesta).
Gambaran dari dimensi ruang dan waktu (dimensi 4) menurut Einstein memberi informasi tentang luas dimensi alam semesta dan usianya, sedangkan dari dimensi-dimensi lainnya menurut toeri terbaru memberikan muatan listrik dan nuklir yang kita kenal. Menurut teori itu ke tujuh dimensi lainnya menggulung di dalam ruang Planck dengan ukuran 10-35m.
Pembentukan adanya dimensi-dimensi lainnya selain ruang dan waktu yang berdimensi empat, masih merupakan barang aneh bagi dunia fisika pada akhir ke-20 ini. Padahal kalau di telaah hanya sedikit sekali perbedaan dengan problema-problema metafisika pada zaman dahulu. Akhirnya semua akan kembali kepada pertanyaan tentang eksistensi yang Supranatural. Misteri, ketiadaan, ketidakpastian selalu muncul setiap misteri yang lain terungkap. (KRM-Zaenal Abidin)-c
Sumber Kedaulatan Rakyat, 8 Juli 1990
