17 September 2002

Hawking, Si Pengintip Tuhan dalam Perdikamen Kosmologi

Ini adalah salah satu esaiku yang cukup panjang. Itung-itung sebagai anugerah atas pilihan saya bersekolah di teknik walau melakukan penyimpangan di belokan jalan. Tentang Hawking, tentang semesta. Esai ini juga saya tuliskan sewaktu saya dengan menggebu-gebu menyusun antologi tentang perdebatan tentang ilmu, sains, dan agama. Buku itu masih nongkrong di folder komputer saya hingga sekarang.


KOMPAS - Senin, 16 Sep 2002 Halaman: 41 Penulis: Dahlan, Muhidin M Ukuran: 14348 Foto: 1

HAWKING, SI PENGINTIP TUHAN DALAM PERDIKAMEN KOSMOLOGI
Muhidin M Dahlan

"Tuhan bukan hanya bermain dadu, tapi kadang
Dia malah melemparnya ke tempat yang kita tak tahu rimbanya."

SYAHDAN, di forum Royal Society dilangsungkan sebuah hajatan
ilmiah bergengsi. Pembicaranya pun tidak tanggung-tanggung, Sir Fred
Hoyle, astronom dunia berkelas. Waktu itu Hoyle meriliskan gagasan
mutakhirnya berdasarkan perhitungan Jayant Narlikar, seorang
mahasiswa Universitas Cambridge yang ditugasi Hoyle untuk
menyelesaikan sejumlah persamaan matematika sebagai bagian dari riset
ilmiah Narliker untuk memperoleh gelar PhD.
Di akhir ceramah tunggalnya itu, hadirin yang berjumlah kurang
lebih seratus orang tersebut memberi aplaus meriah. "Any question?"
tanya Hoyle mempersilakan hadirin untuk bertanya.
Seorang mahasiswa pascasarjana bernama Stephen Hawking, yang
sedari awal ceramah memperhatikan dengan tekun, berdiri perlahan
sembari menahan tubuhnya dengan tongkat. Rupanya, ia sudah mulai
mengidap amytrophic lateral sclerosis (ALS), sebutan untuk sejenis
penyakit yang menyerang saraf motorik.
Ruangan tiba-tiba hening. "Besaran yang barusan Anda bicarakan
tadi divergen," kata Hawking tenang teduh.
Segera saja ruangan itu riuh. Mereka yang hadir berceletuk bak
lebah berdengung. Jika penilaian Hawking benar, simpul mereka, maka
kesimpulan Hoyle salah.
"Jelas tidak divergen," Hoyle gusar.
"Divergen!" Hawking tak mau kalah.
Mata Hoyle menatap berkeliling barang sesaat. Ada kegusaran.
Rupanya profesor ini mulai terpancing emosinya. Ruangan diskusi
benar-benar senyap. "Bagaimana kamu tahu?" Hoyle tampak mulai tak
sabar.
"Karena saya sudah membuktikannya."
Tawa pun meledak di ruangan itu. Hawking telah menunjukkan bahwa
ia fisikawan yang baik. Namun menurut Hoyle apa yang dilakukan
Hawking itu tidak etis. Hajatan ilmiah itu pun serta-merta
dihentikan. Tak lama kemudian, Hawking menulis kertas kerja pendek
untuk menguraikan perhitungannya itu, yang membuat namanya mulai
dikenal di sivitas akademika Cambridge sebagai fisikawan berbakat.
Tanpa sepengetahuan Hoyle, rupanya Hawking ikut menggarap tugas yang
diberikan kepada Narlikar secara diam-diam.
"Itulah konfrontasi dramatis antara kosmolog ternama di dunia
pada awal tahun 1960-an dengan mahasiswa yang pernah ditolaknya
ketika mengajukan permintaan agar ia bersedia menjadi pembimbing
program doktoralnya," tulis JP McEvoy dan Oscar Zarate dalam bukunya
berjudul Stephen Hawking for Beginners (terj. Ahmad Baiquni, Mizan
Cet. II 1999).
Dalam catatan McEvoy dan Zarate terterakan bahwa memang, sejak
awal Hawking telah mengincar Hoyle. Begitu lulus dari Oxford dengan
predikat terbaik pada tahun 1959, Hawking berminat mempelajari
kosmologi. Karena di Oxford belum ada orang yang meneliti kosmologi,
sedangkan di Cambridge ada Fred Hoyle, Hawking pun mendaftar untuk
meraih PhD di Cambridge. Diterima. Namun, Hawking kecewa karena
pembimbingnya bukan Fred Hoyle melainkan Denis Sciama yang menurutnya
belum pernah ia kenal sebelumnya. Bahkan, dalam beberapa hal ia
berselisih pendapat dengan Sciama tentang asal-usul jagat raya.
Beberapa tahun kemudian nama Hawking melambung bak meteor berkat
bukunya yang melegenda, A Brief History of Time. Berkat buku itu pula
ia disebut-sebut sebagai fisikawan teoretis paling brilyan pasca
Einstein. Bagaimana tidak melegenda, inilah buku fisika teoretis
pertama yang masuk dalam daftar buku terlaris selama empat tahun
versi London Sunday Times. Diperkirakan buku ini telah terjual
sekitar 30 juta kopi dan diterjemahkan ke dalam lebih dari 40 bahasa,
termasuk Indonesia pada tahun 1991 oleh Gramedia dengan judul:
Riwayat Sang Kala. Alasan utama Hawking menulis buku itu, seperti
diakuinya sendiri, adalah karena ia ingin sekali menjelaskan betapa
dekatnya kita dengan sebuah teori komplet yang akan mampu menjelaskan
alam semesta dan apa pun di dalamnya. Itulah sebabnya tiga bahasan
utama dalam buku ini (Big Bang, Lubang Hitam, dan Waktu), disarikan
"seringan" mungkin agar bisa dicerna oleh orang awam yang alergi
terhadap rumus-rumus fisika dan matematika.
Akan tetapi, walaupun sudah diupayakan serenyah mungkin, buku ini
tetap sulit dimamah orang kebanyakan. Hawking pun sadar akan hal itu.
"Mereka menaruhnya saja di rak atau di meja baca, tanpa berupaya
memahaminya. Pokoknya yang penting punya. Tetapi hal semacam itu juga
menimpa sebagian besar buku serius yang lain, termasuk buku
Shakespeare dan Injil," katanya serius.
Terlepas dari itu semua, Hawking telah berhasil menularkan
kegairahan penemuan fisika teoretis dalam empat warsa terakhir kepada
publik luas, terutama sekali diskursus tentang asal-usul semesta, Big
Bang, Lubang Hitam, dan jelujur lintasan nalar waktu.
Dengan memakai asas antropik (lemah), Hawking "menjelaskan" bahwa
jagat ini berasal dari dentuman besar (Big Bang) yang berlangsung
sekitar 10-15 milyar tahun lampau. Dalam Big Bang itu sendiri, ukuran
jagat raya terbayangkan berada pada titik nol, sehingga bisa
dibayangkan betapa panasnya. Jadi, dalam tatapan teoretis Hawking,
alam semesta ini lahir dari waktu yang panas dan mampat. Namun,
ketika jagat raya memuai, temperatur radiasi akan berkurang. Satu
detik setelah itu, temperatur telah turun pada titik satu milyar
derajat. Hanya dalam beberapa jam setelah dentuman, produksi helium
terhenti dan sejuta tahun berikutnya tidak banyak yang terjadi dalam
jagat raya ini kecuali bahwa pemuaian berlanjut dan temperatur terus
mendingin.
Seiring dengan waktu, gas hidrogen dan helium dalam galaksi-
galaksi yang awalnya berputar untuk mengimbangi gravitasi terbagi
dalam awan-awan yang lebih kecil yang akan runtuh oleh gravitasinya
sendiri. Dengan mengerutnya awan ini atom-atom di dalamnya saling
bertabrakan dan temperatur gas meningkat. Pada temperatur itulah gas
helium diubah menjadi unsur yang lebih berat, semisal karbon atau
oksigen.
Seperti cerita dongeng dalam mimpi saja. Tetapi, begitulah
prosesi terjadinya asal-usul jagat raya, yang menurut Hawking berisi
ketidakaturan lokal. Jadi, semesta ini tidak langsung jadi.
Adacadabra. Simsalabim. Tidak. Ada proses. Ada kontraksi-kontraksi.
Ledakan-ledakan. Local chaostic dan proses itu terjadi selama
milyaran tahun. Hawking menduga bahwa terjadinya ketidakaturan itu
disebabkan oleh selisih rapatan yang kecil dari kawasan yang satu ke
kawasan yang lain dalam semesta raya dini. Dan ini yang lebih
penting. Menurut Hawking bahwa apa pun yang terjadi sebelum
singularitas, bukan bagian alam semesta.
Gagasan ilmiah yang kemudian lebih dikenal dengan "teorema
singularitas" itu merupakan capaian penting dalam sejarah kosmologi
dan mengundang banyak debat. Salah satunya adalah ya itu tadi, datang
dari Fred Hoyle. Hoyle sangat gusar dengan teori ini yang karena itu
ia menyebutnya teori Big Bang. Jadi, nama Big Bang itu berasal dari
Hoyle ini. Ia pertama kali mengatakannya dalam wawancara dengan radio
BBC tahun 1950. Katanya waktu itu, "Penciptaan alam semesta secara
tiba-tiba itu, ibarat seorang gadis pesta yang mendadak keluar dari
kue ulang tahun. Menggelikan sekali. Saya sebut itu Dentuman Besar."
Fred Hoyle dikenal sebagai pencetus teori "steady state" bersama
Hermann Bondi dan Thomas Gold. Menurut teori ini materi secara
kontinu diciptakan saat alam semesta mengembang. Galaksi-galaksi
bergerak menjauh dan membuat munculnya yang baru di antara galaksi-
galaksi itu. Setiap gugus galaksi, setiap bintang, setiap atom
mempunyai awal, tetapi alam itu sendiri tidak. Jadi, alam itu tidak
mempunyai awal dan akhir.
Dengan setia Hoyle dan Jay Narlikar meneruskan model steady state
ini. Tetapi kita tahu pengikut teori ini hanya segelintir orang.
Riset yang dilakukan oleh para astronom di Cambridge justru menemukan
jenis baru galaksi. Menurut mereka galaksi-galaksi yang sangat jauh
mestinya merupakan bagian dari proses alam semesta yang mengembang
secara homogen dari keadaan awalnya yang mampat. Setidaknya itu yang
dilaporkan Scientific American dalam edisi khusus Oktober 1994.
Bahkan, menurut jurnal ini teori dentuman besar ini masih menjanjikan
sebagai deskripsi alam semesta yang diterima hingga milenium
mendatang.
***

SELAIN polemik atau sawala dengan Hoyle di atas, yang tak boleh
dilupakan adalah sawala Hawking dengan Roger Penrose pada tahun 1994.
Bahkan, sawala Hawking-Penrose ini disebut-sebut sebagai sawala
terbesar setelah sawala penghulu mereka, Albert Einstein dan Niels
Bohr, 80 warsa silam. Keduanya dikenal sebagai fisikawan besar
Inggris-bahkan mungkin sejagat saat ini. Spesialis mereka juga boleh
dibilang sama, yakni fisika fundamental atau fisika teori
fenomenologis. Kalau Hawking adalah Guru Besar Lucasian Matematika
Universitas Cambridge-jabatan yang pernah diduduki oleh mahafisikawan
Sir Isaac Newton pada abad 17-, maka Penrose adalah Guru Besar Rouse
Ball Matematika Universitas Oxford.
Mereka teman akrab, tetapi persahabatan itu tidak menghalangi
mereka untuk berbeda pendapat. Sawala ini sendiri pada dasarnya
merupakan benturan dua pendapat, yakni antara probobalisme dan
determinisme. Anehnya, Hawking yang disebut-sebut merupakan titisan
Einstein, justru berada di pihak Bohr-seteru sawala Einstein. Saat
itu Einstein menolak kesimpulan bahwa mekanika kuantum sebagai teori
final. Ia melihat bahwa mekanika kuantum tidak adekuat secara
filosofis. Itulah alasannya ia menentang habis-habisan interpretasi
ortodoks Copenhagen tentang mekanika kuantum yang dipresentasikan
Bohr.
Akan tetapi, isu yang dibahas Penrose dan Hawking jauh lebih
kompleks dan luas. Ini diperlihatkan oleh poin-poin filosofis dan
argumen teknis matematis yang mereka sajikan. Misalnya, pertanyaan
tentang mengapa alam semesta berlangsung seperti yang diprediksi
Einstein, seolah-olah tak memiliki efek kuantum? Juga, proses kuantum
aneh macam apa yang mengakibatkan lubang hitam mengalami penguapan,
dan apa yang terjadi dengan semua informasi yang di-"telan"-nya?
Seperti dicatat Salomo Simanungkalit (Kompas, 27/08/ 1996),
sawala itu berlangsung selama enam bulan di Institut Sains Matematika
Isaac Newton Universitas Cambridge. Hawking memulainya dengan
membawakan topik Teori Klasik, disusul Penrose dengan Struktur
Singularitas Ruang-waktu, lalu berturut-turut Lubang Hitam Kuantum
(Hawking), Teori Kuantum dan Ruang-waktu (Penrose), Kosmologi Kuantum
(Hawking), dan terakhir The Twistor View of Spacetime (Penrose).
Kini, hasil sawala itu probobalisme versus determinisme-dibukukan
oleh penerbit Princeton Amerika Serikat dengan judul: The Nature of
Space and Time. Tetapi jangan gembira dulu, buku ini tidak "serenyah"
A Brief History of Time. Buku setebal 149 halaman ini sangat tidak
bersahabat dan sarat dengan argumen matematika tingkat tinggi.
Seperti pernah diulas fisikawan Liek Wilardjo (1996),
determinisme adalah doktrin bahwa semesta ditentukan sepenuhnya oleh
hukum semesta. Karena itu, asalkan hukum semesta diketahui dan semua
syarat awal dan syarat batas yang bersangkutan dengan suatu peristiwa
juga diketahui, maka perilaku sistem yang berperan dalam peristiwa
itu dapat diramalkan dengan tepat untuk masa depan. Sebagaimana
Einstein, Penrose meyakini determinisme ini, setidaknya dalam ranah
alam nirnyawa (inanimate world) yang dikuasai hukum-hukum fisika.
Argumen ini bersandar pada logika bahwa bila determinisme tidak
berlaku, mustahil orang dapat meramalkan dengan tepat kapan akan
terjadi gerhana dan kapan komet Halley akan menghampiri bumi.
Akan tetapi, Hawking, sebagaimana Bohr, menolak determinisme,
setidaknya dalam ranah yang dikuasai mekanika kuantum, yakni jagat
renik (the microworld). Menurut mekanika kuantum, kepastian tidak
mungkin dicapai. Keadaan suatu sistem dilukiskan oleh fungsi
gelombang, dan kuadrat besarnya amplitudo fungsi gelombang itu
merupakan ukuran probobalitas untuk menemukan sistem atau entitas
yang bersangkutan pada koordinat ruang-waktu tertentu. Sifat
probobalistik ini juga punya korelasi dengan asas ketidakpastian yang
pernah dilontarkan Werner Heisenberg.
Pengetahuan kita tentang sebutir elektron, misalnya, baru pasti
bila baik kedudukan elektron itu maupun momentumnya diketahui dengan
pasti. Tetapi menurut Heisenberg hasil kali ketakpastian (dalam)
posisi dengan ketakpastian (dalam) momentum itu tidak mungkin kurang
dari nilai anta (finite) tertentu sebesar tetapan Max Planck yang 6,6
10-34 joule detik. Usaha untuk mengurangi ketakpastian dalam posisi
harus dibayar dengan peningkatan ketakpastian dalam momentum.
Ketakpastian nol, atau probobalistik 100 persen, tak mungkin
tercapai. Asas Heisenberg ini pula yang menafikan keberadaan elektron
dalam inti atom.
***

SAWALA itu membawa pesan yang mendalam, bahwa teori sains memang
hanyalah sekadar sebuah model jagat raya, yang tidak lepas dari
kesalahan. Dan memang teori bukan Kebenaran. Bukan kata putus
terakhir. Seperti halnya perahu kertas dalam puisi Sapardi Djoko
Darmono, sebagaimana disitir Nirwan Arsuka (2001); untuk tahu apakah
perahu itu mengapung, ia harus diuji di atas air. Jika tenggelam,
kita bikin perahu yang lain. Rumit memang. Tetapi itulah tugas kita,
kata Hawking, adalah bagaimana secara terus-menerus mengungkap
bintik-bintik rahasia tirai gaib semesta sehingga kita bisa
menghasilkan sebuah teori terpadu, Theory of Everything. Kalau
nantinya teori itu ditemukan, lanjut Hawking, teori itu harus dapat
dipahami, minimal garis besarnya, oleh semua orang di luar kelompok
ilmuwan.
"If we find the answer to that, it would be the ultimate triumph
of human reason-for there we would truly know the mind of God," tulis
Hawking di paragraf penutup bukunya yang berpotensi sebagai buku
kosmologi klasik: A Brief History of Time.

MUHIDIN M DAHLAN
Mantan Mahasiswa Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. Editor Buku
Post a Comment