Dunia Pararel - Michio Kaku [#103]

 Bagian 2 : Multiverse > Bab 9 Mencari Gema Dari Dimensi Kesebelas

Klaim luar biasa membutuhkan bukti luar biasa. —Carl Sagan

Alam semesta paralel, portal dimensi, dan dimensi tinggi, betapapun spektakuler, memerlukan bukti eksistensi yang ketat. Sebagaimana dikemukakan Ken Croswell, “[Teori] alam semesta lain bisa memabukkan: Anda sanggup menyampaikan apapun perihal mereka semau Anda dan tak pernah terbukti salah, sepanjang astronom tidak pernah melihat mereka.” Sebelumnya sia-sia saja menguji banyak prediksi ini, menurut keprimitifan peralatan eksperimen kita. Namun, kemajuan mutakhir dalam komputer, laser, dan teknologi satelit secara menggiurkan telah mendekatkan banyak teori ini menuju verifikasi eksperimen.

Verifikasi eksklusif atas ide-ide ini mungkin luar biasa sulit, tapi verifikasi tak eksklusif sanggup dijangkau. Terkadang kita lupa bahwa banyak dari sains astronomi yang dikerjakan secara tak langsung. Contoh, tak ada seorang pun yang pernah mengunjungi Matahari atau bintang-bintang, tapi kita mengetahui dari apa bintang terbuat dengan menganalisa cahaya yang dilepaskan oleh objek-objek berkilau ini. Dengan menganalisis spektrum cahaya pada cahaya bintang, kita tahu secara tak eksklusif bahwa bintang utamanya terbuat dari hidrogen dan beberapa helium. Demikian halnya, tak ada seorang pun yang pernah melihat black hole, dan faktanya black hole tidak tampak dan tidak bisa dilihat secara langsung. Namun, kita melihat bukti tak eksklusif eksistensi mereka dengan mencari cakram akresi dan mengkomputasi massa bintang-bintang mati ini.

Dalam semua eksperimen ini, kita mencari “gema” dari bintang dan black hole untuk menetapkan sifat mereka. Demikian pula, dimensi kesebelas mungkin di luar jangkauan eksklusif kita, tapi ada cara di mana inflasi dan teori superstring sanggup diverifikasi, mengingat hadirnya instrumen revolusioner gres yang kini tersedia bagi kita.

GPS dan Relativitas

Contoh paling sederhana bagaimana satelit telah merevolusi penelitian relativitas yaitu Global Positioning System (GPS), di mana 24 satelit terus-menerus mengorbit Bumi, memancarkan sinyal sinkron yang memungkinkan kita memetakan posisi seseorang di planet ini hingga akurasi luar biasa. GPS telah menjadi fitur esensial navigasi, perniagaan, serta peperangan. Segala hal mulai dari peta terkomputerisasi yang ada di dalam kendaraan beroda empat hingga misil penjelajah bergantung kepada kemampuan mensinkronisasikan sinyal-sinyal dalam 50 permiliar detik untuk menemukan sebuah objek di Bumi dalam jarak 15 yard. Tapi untuk menjamin akurasi seluar biasa itu, ilmuwan harus mengkalkulasi koreksi kecil pada aturan Newton karena adanya relativitas, yang menyatakan bahwa frekuensi gelombang radio akan sedikit tergeser dikala satelit membumbung di angkasa luar. Kenyataannya, bila kita dengan bodohnya membuang koreksi akhir relativitas tersebut, maka jam GPS akan berjalan lebih cepat setiap hari sebesar 40.000 permiliar detik, dan seluruh sistem tidak akan bisa diandalkan. Dengan demikian, teori relativitas mutlak esensial untuk perniagaan dan militer. Fisikawan Clifford Will, yang pernah memberi penerangan singkat kepada seorang jenderal Angkatan Udara AS mengenai koreksi krusial pada GPS yang berasal dari teori relativitas Einstein, suatu kali berkomentar bahwa dirinya tahu teori relativitas sudah berakal balig cukup akal ketika pejabat senior Pentagon harus diberi penerangan singkat tentangnya.

Detektor Gelombang Gravitasi

Sejauh ini, hampir segala hal yang kita ketahui mengenai astronomi hadir dalam bentuk radiasi elektromagnet, entah itu cahaya bintang atau radio atau sinyal gelombang mikro dari ruang angkasa. Nah, ilmuwan sedang memperkenalkan medium gres pertama untuk inovasi ilmiah, gravitasi itu sendiri. “Setiap kali kita menatap langit dengan suatu cara baru, kita menyaksikan alam semesta baru,” kata Gary Sanders dari Cal Tech dan deputi administrator proyek gelombang gravitasi.

Einstein-lah, pada 1916, yang pertama kali mengajukan eksistensi gelombang gravitasi. Pikirkan apa yang terjadi kalau Matahari lenyap. Ingat analogi bola bowling yang terbenam ke dalam kasur? Atau, yang lebih baik, jaring trampolin? Jika bola tiba-tiba diangkat, jaring trampolin akan segera muncul kembali ke posisi awalnya, menghasilkan gelombang kejut yang meriak ke luar di sepanjang jaring trampolin. Jika bola bowling digantikan dengan Matahari, maka kita melihat bahwa gelombang kejut gravitasi berjalan pada kecepatan spesifik, kecepatan cahaya.

Walaupun berikutnya Einstein menemukan solusi akurat persamaannya yang memperkenankan gelombang gravitasi, ia kehilangan impian akan bisa menyaksikan prediksinya terverifikasi selagi ia masih hidup. Gelombang gravitasi luar biasa lemah. Bahkan gelombang kejut tubrukan bintang tidak cukup berpengaruh untuk diukur oleh eksperimen mutakhir.

Saat ini, gelombang gravitasi hanya terdeteksi secara tak langsung. Dua fisikawan, Russell Hulse dan Joseph Taylor Jr, menaksir bahwa kalau Anda menganalisis bintang neutron biner yang berputar-putar dan saling mengejar, maka masing-masing bintang akan memancarkan arus gelombang gravitasi, serupa dengan gelombang lemah yang dihasilkan oleh pengadukan sirup, sewaktu orbit mereka perlahanlahan meluruh. Mereka menganalisis spiral sekarat dua bintang neutron sewaktu perlahan-lahan menspiral ke arah satu sama lain. Fokus penyelidikan mereka yaitu bintang neutron ganda PSR 1913+16, berlokasi sekitar 16.000 tahun-cahaya dari Bumi, yang mengorbit satu sama lain setiap 7 jam 45 menit, dalam proses yang memancarkan gelombang gravitasi ke angkasa luar.

Memakai teori Einstein, mereka menemukan bahwa kedua bintang semestinya semakin mendekat sebanyak 1 milimeter setiap revolusi. Walaupun jarak ini luar biasa kecil, ia meningkat hingga 1 yard sehabis 1 tahun, selagi orbit 435.000 mil perlahan-lahan berkurang ukurannya. Penelitian rintisan mereka menyampaikan bahwa orbit meluruh persis sebagaimana diprediksikan teori Einstein atas dasar gelombang gravitasi. (Persamaan Einstein, kenyataannya, memprediksi bahwa bintang-bintang alhasil akan terjerumus ke satu sama lain dalam 240 juta tahun, akhir hilangnya energi yang dipancarkan ke ruang angkasa dalam bentuk gelombang gravitasi.) Atas penelitian tersebut, mereka memenangkan Hadiah Nobel fisika pada 1993.

Kita bisa juga melangkah ke belakang dan menggunakan eksperimen akurat ini untuk mengukur akurasi relativitas umum sendiri. Saat kalkulasi dilakukan terbalik, kita mendapati bahwa relativitas umum sekurangnya 99,7% akurat.