22 October 2021
HomeBeritaSainsApakah Alam Semesta Memiliki Permulaan?

Apakah Alam Semesta Memiliki Permulaan?

SHNet, Jakarta – Apakah alam semesta ada awalnya? Lantas bagaimana itu bekerja? Teori gravitasi kuantum baru mengungkapkan bagaimana itu bisa bekerja.

“Realitas memiliki begitu banyak hal yang kebanyakan orang akan kaitkan dengan fiksi ilmiah atau bahkan fantasi,” kata Bruno Bento, fisikawan yang mempelajari sifat waktu di University of Liverpool di Inggris.

Dalam karyanya, ia menggunakan teori gravitasi kuantum baru, yang disebut teori himpunan kausal, di mana ruang dan waktu dipecah menjadi potongan-potongan ruang-waktu yang terpisah. Pada tingkat tertentu, ada unit dasar ruang-waktu , menurut teori ini.

Bento dan rekan-rekannya menggunakan pendekatan kausal-set ini untuk menjelajahi awal alam semesta. Mereka menemukan bahwa mungkin saja alam semesta tidak memiliki awal — bahwa ia selalu ada hingga masa lalu yang tak terbatas dan baru saja berevolusi menjadi apa yang kita sebut Big Bang .

Sebuah kuantum gravitasi

Gravitasi kuantum mungkin merupakan masalah yang paling membuat frustrasi yang dihadapi fisika modern. Kami memiliki dua teori alam semesta yang luar biasa efektif: fisika kuantum dan relativitas umum . Fisika kuantum telah berhasil mendeskripsikan tiga dari empat gaya fundamental alam ( elektromagnetisme , gaya lemah dan gaya kuat) hingga skala mikroskopis. Relativitas umum, di sisi lain, adalah deskripsi gravitasi paling kuat dan lengkap yang pernah dibuat.

Tetapi untuk semua kekuatannya, relativitas umum tidak lengkap. Di setidaknya dua tempat tertentu di alam semesta, matematika relativitas umum rusak begitu saja, gagal menghasilkan hasil yang dapat diandalkan: di pusat lubang hitam dan di awal alam semesta. Daerah ini disebut “singularitas”, yang merupakan titik dalam ruang-waktu di mana hukum fisika kita saat ini runtuh, dan itu adalah tanda peringatan matematis bahwa teori relativitas umum tersandung dengan sendirinya. Dalam kedua singularitas ini, gravitasi menjadi sangat kuat pada skala panjang yang sangat kecil.

Dengan demikian, untuk memecahkan misteri singularitas, fisikawan memerlukan deskripsi mikroskopis gravitasi kuat, yang juga disebut teori gravitasi kuantum. Ada banyak pesaing di luar sana, termasuk teori string dan gravitasi kuantum loop. Dan ada pendekatan lain yang sepenuhnya menulis ulang pemahaman kita tentang ruang dan waktu.

Teori himpunan sebab akibat

Dalam semua teori fisika saat ini, ruang dan waktu adalah kontinu. Mereka membentuk kain halus yang mendasari semua realitas. Dalam ruang-waktu yang terus menerus seperti itu, dua titik dapat sedekat mungkin satu sama lain dalam ruang, dan dua peristiwa dapat terjadi sedekat mungkin satu sama lain dalam waktu.

Tetapi pendekatan lain, yang disebut teori himpunan kausal, membayangkan kembali ruang-waktu sebagai serangkaian potongan diskrit, atau “atom” ruang-waktu. Teori ini akan membatasi secara ketat seberapa dekat peristiwa dalam ruang dan waktu, karena mereka tidak bisa lebih dekat dari ukuran “atom”.

Misalnya, jika Anda melihat layar Anda membaca ini, semuanya tampak mulus dan berkelanjutan. Tetapi jika Anda melihat layar yang sama melalui kaca pembesar, Anda mungkin melihat piksel yang membagi ruang, dan Anda akan menemukan bahwa tidak mungkin membawa dua gambar di layar Anda lebih dekat daripada satu piksel.

Teori fisika ini menggairahkan Bento. “Saya sangat senang menemukan teori ini, yang tidak hanya mencoba untuk menjadi se-fundamental mungkin – menjadi pendekatan gravitasi kuantum dan benar-benar memikirkan kembali gagasan ruang-waktu itu sendiri – tetapi juga memberikan peran sentral pada waktu dan apa yang secara fisik artinya waktu berlalu, seberapa fisik masa lalu Anda sebenarnya dan apakah masa depan sudah ada atau belum,” kata Bento kepada Live Science.

Awal waktu

Teori himpunan kausal memiliki implikasi penting bagi sifat waktu.  “Sebagian besar dari filosofi himpunan kausal adalah bahwa perjalanan waktu adalah sesuatu yang bersifat fisik, yang tidak boleh dikaitkan dengan semacam ilusi yang muncul atau sesuatu yang terjadi di dalam otak kita yang membuat kita berpikir waktu berlalu; perjalanan ini adalah, itu sendiri, merupakan manifestasi dari teori fisika,” kata Bento seperti dilansir Live Science. “Jadi, dalam teori himpunan kausal, himpunan kausal akan menumbuhkan satu ‘atom’ pada satu waktu dan menjadi lebih besar dan lebih besar.”

Pendekatan himpunan kausal dengan rapi menghilangkan masalah singularitas Big Bang karena, dalam teori, singularitas tidak mungkin ada. Tidak mungkin bagi materi untuk memampatkan ke titik-titik yang sangat kecil — mereka tidak bisa lebih kecil dari ukuran atom ruang-waktu.

Jadi tanpa singularitas Big Bang, seperti apa awal alam semesta kita? Di situlah Bento dan kolaboratornya, Stav Zalel, seorang mahasiswa pascasarjana di Imperial College London, mengambil topik, mengeksplorasi apa yang dikatakan teori himpunan kausal tentang momen-momen awal alam semesta. Karya mereka muncul dalam makalah yang diterbitkan 24 September ke database pracetak arXiv . (Makalah belum diterbitkan dalam jurnal ilmiah peer-review.)

Makalah ini meneliti “apakah suatu permulaan harus ada dalam pendekatan himpunan kausal,” kata Bento. “Dalam perumusan dan dinamika himpunan kausal asli, secara klasik, sebuah himpunan kausal tumbuh dari ketiadaan ke alam semesta yang kita lihat sekarang. Sebaliknya, dalam pekerjaan kita, tidak akan ada Big Bang sebagai permulaan, karena himpunan sebab-akibat akan tak terbatas hingga masa lalu, dan selalu ada sesuatu sebelumnya.”

Pekerjaan mereka menyiratkan bahwa alam semesta mungkin tidak memiliki awal – bahwa alam semesta selalu ada. Apa yang kita anggap sebagai Big Bang mungkin hanya momen tertentu dalam evolusi rangkaian sebab akibat yang selalu ada ini, bukan awal yang sebenarnya.

Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan, namun belum jelas apakah pendekatan kausal tanpa awal ini memungkinkan teori fisika yang dapat kita gunakan untuk menggambarkan evolusi kompleks alam semesta selama Big Bang.

“Orang masih bisa bertanya apakah [pendekatan set kausal] ini dapat ditafsirkan dengan cara yang ‘masuk akal’, atau apa arti dinamika seperti itu secara fisik dalam arti yang lebih luas, tetapi kami menunjukkan bahwa kerangka itu memang mungkin,” kata Bento. “Jadi setidaknya secara matematis, ini bisa dilakukan.”

Dengan kata lain, itu … sebuah awal. (Tutut Herlina)

ARTIKEL TERKAIT

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

TERBARU