Albert Einstein, Teori Relativitas, dan Teori Kuantum


The Physics of Star Trek

“Suatu ketika hiduplah seorang wanita bernama Bright –dan ia berkelana melampaui kecepatan cahaya. Suatu hari ia berangkat, dengan kecepatan relatif terhadap waktu, dan kembali pada malam sebelum keberangkatan” (dalam Lawrence M. Krauss, Physics of Star Trek).

Albert Einstein, nama itu sangat masyhur dalam jagad sains, utamanya dalam dunia fisika. Namun tentu bagi yang masih sedikit informasi tentangnya akan bertanya: apa saja prestasi ilmiah Einstein itu dan di mana letak kehebatannya, hingga ia menjadi masyhur? Berikut ini adalah sejumlah fakta mengenai Albert Einstein:

Bigorafi Singkat Albert Einstein

Albert Einstein lahir pada tanggal 1879 di Jerman Selatan. Ibunya adalah seorang pemain piano yang berbakat, dan Einstein memiliki pelajaran biola ketika dia masih sangat muda. Einstein melanjutkan bermain biola sepanjang hidupnya, dan menjadi seorang Violinist yang hebat. Ketika dia berumur lima tahun, ayahnya menunjukkan kepadanya sebuah kompas. Einstein melihat bahwa jarum bergerak dan dia ingin mencari tahu sebabnya. Itulah awal minatnya di bidang fisika, dan rasa ingin tahu-nya inilah salah yang merupakan kualitas terbesar Einstein. “Hal yang terpenting adalah jangan berhenti bertanya,” demikian ujarnya.

Pada saat berusia 26 tahun, Einstein bekerja sebagai juru-tulis di kantor paten di Bern, Swiss pada tahun 1905 ketika dia membuat karya besarnya Teori Relativitas, Materi, dan Teori Kuantum. Dia menikah dengan Mileva Maric, seorang fisikawan Serbia, yang dari pernikahannya itu ia dikarunia tiga anak. Kemudian dia memegang gelar jabatan profesor di kota Eropa, Zurich, Praha dan Berlin. Saat itu, di Berlin pada akhir 1915-an, ia menyelesaikan Teori Relativitas Umum, yang menjelaskan hubungan antara gravitasi dan ruang-waktu.

Einstein kemudian datang ke Institute of Advanced Study di Princeton, New Jersey Amerika pada tahun 1933, persis ketika Nazi dan Adolf Hitler memiliki kekuatan di Jerman. Ia menghabiskan sisa hidupnya di Princeton, mencoba mencari tahu bagaimana semua bidang fisika dapat disatukan (Theory of Everything). Sebagai seorang yang selalu penasaran alias memiliki kuriositias yang sangat tinggi bahkan perfeksionis dan sebagai seorang pekerja keras, ide-idenya mengubah cara pandang dunia dengan berbagai cara, yang acapkali unik dan imajinatif.

Materi

Prestasi Einstein lainnya adalah ia termasuk salah satu ilmuwan yang terlibat dalam sejarah terungkapnya Materi dan misterinya. Ceritanya dimulai pada tahun 1900-an, dimana ketika itu banyak ilmuwan yang berpikir bahwa materi itu berkelanjutan terus menerus, yang berarti akan selalu dapat dibagi menjadi bagian kecil. Beberapa ilmuwan tidak setuju dengan itu, dan mengajukan bahwa materi terdiri dari beberapa partikel kecil, disebut Molekul. Einstein adalah satu dari sekian ilmuwan yang percaya bahwa materi adalah terdiri dari molekul.

Kemudian, di tahun 1905, ketika ia berumur 26 tahun, Einstein mempelajari “Gerak Brownian”. Partikel kecil sekecil debu atau serbuk, ketika ditebarkan di dalam cairan dan dibarkan mengambang bergerak secara acak. Kita juga dapat melihat kejadian itu melalui mikroskop. Gerak ini disebut Gerak Brownian, dan bayangkan bahwa sebelum tahun 1905, tidak seorangpun mengetahui tentang penyebabnya.

Einstein-lah yang mewujudkan bahwa jika cairan terbuat dari molekul kecil yang selalu bergerak, ini akan menjelaskan Gerak Brownian. Di sini, Molekul menurutnya terkadang menabrak partikel debu dan menyebabkan bergerak ke arah berbeda –seperti apa yang terjadi pada bumper mobil. Einstein menggunakan matematika untuk memprediksi bagaimana debu harus bergerak, dan ia benar. Selanjutnya ia juga menemukan bagaimana cara untuk mengukur molekul.

Kerja keras dan temuan Einstein menunjukkan bahwa materi terbuat dari molekul. Sejak tahun 1905, kita telah belajar banyak tentang molekul dan atom yang membuat berbagai jenis materi. Karya ini mempunyai banyak aplikasi dalam tekhnologi (termasuk chip komputer), dan masih merupakan area penelitian yang penting.

Mula Teori Kuantum

Tahukah Anda partikel kesayangan dari Einstein? Ya, Foton. Itu karena Einstein menghabiskan banyak waktu untuk berpikir tentang cahaya. Pada awal tahun 1900-an, tepatnya pada tahun 1905, Einstein menyatakan bahwa cahaya seringkali berperilaku seperti gelombang, sekaligus seringkali berperilaku seperti partikel. Cahaya ini, demikian menurutnya, adalah seperti bungkusan kecil energi (di mana kita sekarang ini menyebutnya foton, tidak lagi menyebut sebungkus energi). Setiap foton mempunyai jumlah energi tertentu, atau disebut kuantum (itu karena jamak, yang mana bentuk tunggalnya kuanta).

Dari kerja dan temuan saintifik yang diciptakan seorang fisikawan bernama Max Planck, Einstein menemukan suatu persamaan untuk energi foton (E=hv). Dia menggunakan persamaan ini untuk menjelaskan efek fotolistrik – suatu misteri ketika cahaya berinteraksi dengan bahan metal. Efek fotolistrik tidak masuk akal jika kita berpikir bahwa cahaya berperilaku seperti gelombang, tetapi masuk akal jika kita memikirkan bahwa cahaya sebagai partikel foton (Reaksi Ionisasi).

Berkat prestasi-prestasinya itu, Einstein menerima Penghargaan Nobel pada tahun 1921.

Dan sebagaimana kita tahu, temuan-temuan Einstein untuk foton menjadi dasar utama untuk bidang yang disebut Teori Kuantum (Quantum Theory). Banyak hal penting yang dihasilkan dari bidang ini, seperti tekhnologi untuk membuat TV dan komputer (laser, compact disc). Teori Kuantum menjelaskan bagaimana Alam Semesta bekerja pada sekala kecil, namun ilmuwan belum mengetahui bagaimana Teori Kuantum dan Teori Gravitasi dapat cocok bersamaan. Dan ini adalah bidang penelitian yang penting, bahwa ilmuwan masih menyelidikinya (String Theory alias Teori Dawai).

Teori Relativitas Khusus

Sekarang kita sampai pada soal yang membuat Einstein masyhur hingga kini, yaitu Teori Relativitasnya. Apa yang Anda lihat jika Anda bergerak secepat 186,000 mil per detik (atau kira-kira 299 337.984 Km per detik) atau yang seringkali disingkat dengan Kecepatan Cahaya itu? Einstein menghabiskan banyak waktu untuk memecahkan masalah ini. Dan uniknya, suatu hal yang ia temukan begitu aneh, yaitu bahwa orang harus mulai berpikir tentang alam semesta dengan cara yang sama sekali baru. Dalam hal ini, Einstein menemukan bahwa ruang dan waktu itu terhubung, dan lebih baik membicarakannya menjadi satu hal saja – Ruangwaktu.

Dia menunjukkan bahwa objek akan bertambah berat ketika mereka bergerak lebih cepat, dan mereka akan menyusut ukurannya ke arah mereka bergerak. Waktu juga terlihat lebih lambat di jam ketika bergerak cepat pada waktu diam. Kita tidak melihat efek ini setiap hari karena mobil dan sepeda tidak cukup cepat untuk mengalami perubahan yang dapat kita ukur. Lawrence M. Krauss menjelaskan dengan sangat baik ketika menjelaskan temuan Einstein yang satu ini dalam bukunya yang berjudul Star Trek, di mana temuan-temuan Fisika Einstein digunakan sebagai penjelas untuk mengemukakan kekeliruan beberapa bagian film Star Trek. Contohnya adalah bayangkan ketika kendaraan Anda melaju dengan cepat, maka tubuh Anda akan semakin terdesak ke belakang.

Nah, temuan Einstein yang ini adalah bagian dari Teori Relativitas Khusus. Disebut spesial karena ini hanya diaplikasikan ketika objek bergerak pada kecepatan konstan (tak berubah).

Dan sebagaimana kita ketahui, Einstein kemudian membuat Teori Relativitas Umum yang membicarakan tentang apa yang terjadi ketika objek mengalami kenaikan kecepatan atau melambat. Persamaan yang mungkin Anda juga pernah mendengarnya atau mungkin melihat di kaos seorang teman atau stiker E=MC2 di mana hal itu adalah hasil teori Relativitas Khusus. Persamaan ini menunjukkan bahwa Energi dan Massa adalah dua bentuk hal yang sama, dan bahwa sedikit massa dapat dirubah menjadi energi yang sangat banyak. Pengetahuan ini membantu kita memahami bagaimana bintang-bintang menghidupi dirinya, dan bagaimana untuk membuat senjata nuklir.

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

w

Connecting to %s