TRAGEDI LUMPUR LAPINDO

(AKAR MASALAH DAN SOLUSINYA)

Oleh: Yusuf Wibisono
(Dosen Universitas Brawijaya Malang)

Tragedi ‘Lumpur Lapindo’ dimulai pada tanggal 27 Mei 2006. Peristiwa ini menjadi suatu tragedi ketika banjir lumpur panas mulai menggenangi areal persawahan, pemukiman penduduk dan kawasan industri. Hal ini wajar mengingat volume lumpur diperkirakan sekitar 5.000 hingga 50 ribu meter kubik perhari (setara dengan muatan penuh 690 truk peti kemas berukuran besar). Akibatnya, semburan lumpur ini membawa dampak yang luar biasa bagi masyarakat sekitar maupun bagi aktivitas perekonomian di Jawa Timur: genangan hingga setinggi 6 meter pada pemukiman; total warga yang dievakuasi lebih dari 8.200 jiwa; rumah/tempat tinggal yang rusak sebanyak 1.683 unit; areal pertanian dan perkebunan rusak hingga lebih dari 200 ha; lebih dari 15 pabrik yang tergenang menghentikan aktivitas produksi dan merumahkan lebih dari 1.873 orang; tidak berfungsinya sarana pendidikan; kerusakan lingkungan wilayah yang tergenangi; rusaknya sarana dan prasarana infrastruktur (jaringan listrik dan telepon); terhambatnya ruas jalan tol Malang-Surabaya yang berakibat pula terhadap aktivitas produksi di kawasan Ngoro (Mojokerto) dan Pasuruan yang selama ini merupakan salah satu kawasan industri utama di Jawa Timur.3

Lumpur juga berbahaya bagi kesehatan masyarakat. Kandungan logam berat (Hg), misalnya, mencapai 2,565 mg/liter Hg, padahal baku mutunya hanya 0,002 mg/liter Hg. Hal ini menyebabkan infeksi saluran pernapasan, iritasi kulit dan kanker.4 Kandungan fenol bisa menyebabkan sel darah merah pecah (hemolisis), jantung berdebar (cardiac aritmia), dan gangguan ginjal.5

Selain perusakan lingkungan dan gangguan kesehatan, dampak sosial banjir lumpur tidak bisa dipandang remeh. Setelah lebih dari 100 hari tidak menunjukkan perbaikan kondisi, baik menyangkut kepedulian pemerintah, terganggunya pendidikan dan sumber penghasilan, ketidakpastian penyelesaian, dan tekanan psikis yang bertubi-tubi, krisis sosial mulai mengemuka. Perpecahan warga mulai muncul menyangkut biaya ganti rugi, teori konspirasi penyuapan oleh Lapindo,6 rebutan truk pembawa tanah urugan hingga penolakan menyangkut lokasi pembuangan lumpur setelah skenario penanganan teknis kebocoran 1 (menggunakan snubbing unit) dan 2 (pembuatan relief well) mengalami kegagalan. Akhirnya, yang muncul adalah konflik horisontal.

Penyebab Semburan ’Lumpur Lapindo’

Setidaknya ada 3 aspek yang menyebabkan terjadinya semburan lumpur panas tersebut. Pertama, adalah aspek teknis. Pada awal tragedi, Lapindo bersembunyi di balik gempa tektonik Yogyakarta yang terjadi pada hari yang sama. Hal ini didukung pendapat yang menyatakan bahwa pemicu semburan lumpur (liquefaction) adalah gempa (sudden cyclic shock) Yogya yang mengakibatkan kerusakan sedimen.7 Namun, hal itu dibantah oleh para ahli, bahwa gempa di Yogyakarta yang terjadi karena pergeseran Sesar Opak tidak berhubungan dengan Surabaya.8 Argumen liquefaction lemah karena biasanya terjadi pada lapisan dangkal, yakni pada sedimen yang ada pasir-lempung, bukan pada kedalaman 2.000-6.000 kaki.9 Lagipula, dengan merujuk gempa di California (1989) yang berkekuatan 6.9 Mw, dengan radius terjauh likuifaksi terjadi pada jarak 110 km dari episenter gempa, maka karena gempa Yogya lebih kecil yaitu 6.3 Mw seharusnya radius terjauh likuifaksi kurang dari 110 Km.10 Akhirnya, kesalahan prosedural yang mengemuka, seperti dugaan lubang galian belum sempat disumbat dengan cairan beton sebagai sampul.11 Hal itu diakui bahwa semburan gas Lapindo disebabkan pecahnya formasi sumur pengeboran.12 Sesuai dengan desain awalnya, Lapindo harus sudah memasang casing 30 inchi pada kedalaman 150 kaki, casing 20 inchi pada 1195 kaki, casing (liner) 16 inchi pada 2385 kaki dan casing 13-3/8 inchi pada 3580 kaki.13 Ketika Lapindo mengebor lapisan bumi dari kedalaman 3580 kaki sampai ke 9297 kaki, mereka belum memasang casing 9-5/8 inci. Akhirnya, sumur menembus satu zona bertekanan tinggi yang menyebabkan kick, yaitu masuknya fluida formasi tersebut ke dalam sumur. Sesuai dengan prosedur standar, operasi pemboran dihentikan, perangkap Blow Out Preventer (BOP) di rig segera ditutup & segera dipompakan lumpur pemboran berdensitas berat ke dalam sumur dengan tujuan mematikan kick. Namun, dari informasi di lapangan, BOP telah pecah sebelum terjadi semburan lumpur. Jika hal itu benar maka telah terjadi kesalahan teknis dalam pengeboran yang berarti pula telah terjadi kesalahan pada prosedur operasional standar.14

Kedua, aspek ekonomis. Lapindo Brantas Inc. adalah salah satu perusahaan Kontraktor Kontrak Kerja Sama (KKKS) yang ditunjuk BP-MIGAS untuk melakukan proses pengeboran minyak dan gas bumi. Saat ini Lapindo memiliki 50% participating interest di wilayah Blok Brantas, Jawa Timur.15 Dalam kasus semburan lumpur panas ini, Lapindo diduga “sengaja menghemat” biaya operasional dengan tidak memasang casing. Jika dilihat dari perspektif ekonomi, keputusan pemasangan casing berdampak pada besarnya biaya yang dikeluarkan Lapindo. Medco, sebagai salah satu pemegang saham wilayah Blok Brantas, dalam surat bernomor MGT-088/JKT/06, telah memperingatkan Lapindo untuk memasang casing (selubung bor) sesuai dengan standar operasional pengeboran minyak dan gas. Namun, entah mengapa Lapindo sengaja tidak memasang casing, sehingga pada saat terjadi underground blow out, lumpur yang ada di perut bumi menyembur keluar tanpa kendali.16

Ketiga, aspek politis. Sebagai legalitas usaha (eksplorasi atau eksploitasi), Lapindo telah mengantongi izin usaha kontrak bagi hasil/production sharing contract (PSC) dari Pemerintah sebagai otoritas penguasa kedaulatan atas sumberdaya alam.17

Poin inilah yang paling penting dalam kasus lumpur panas ini. Pemerintah Indonesia telah lama menganut sistem ekonomi neoliberal dalam berbagai kebijakannya. Alhasil, seluruh potensi tambang migas dan sumberdaya alam (SDA) “dijual” kepada swasta/individu (corporate based). Orientasi profit an sich yang menjadi paradigma korporasi menjadikan manajemen korporasi buta akan hal-hal lain yang menyangkut kelestarian lingkungan, peningkatan taraf hidup rakyat, bahkan hingga bencana ekosistem. Di Jawa Timur saja, tercatat banyak kasus bencana yang diakibatkan lalainya para korporat penguasa tambang migas, seperti kebocoran sektor migas di kecamatan Suko, Tuban, milik Devon Canada dan Petrochina (2001); kadar hidro sulfidanya yang cukup tinggi menyebabkan 26 petani dirawat di rumah sakit. Kemudian kasus tumpahan minyak mentah (2002) karena eksplorasi Premier Oil.18 Yang terakhir, tepat 2 bulan setelah tragedi semburan lumpur Sidoarjo, sumur minyak Sukowati, Desa Campurejo, Kabupaten Bojonegoro terbakar. Akibatnya, ribuan warga sekitar sumur minyak Sukowati harus dievakuasi untuk menghindari ancaman gas mematikan. Pihak Petrochina East Java, meniru modus cuci tangan yang dilakukan Lapindo, mengaku tidak tahu menahu penyebab terjadinya kebakaran.19

Penjualan aset-aset bangsa oleh pemerintahnya sendiri tidak terlepas dari persoalan kepemilikan. Dalam perspektif Kapitalisme dan ekonomi neoliberal seperti di atas, isu privatisasilah yang mendominasi.

Solusi Islam atas Kasus Lapindo

Paham kepemilikan telah menjadi polemik para ekonom. Para ekonom kapitalis seperti digambarkan Hessen,20 berpendapat bahwa jika seluruh kepemilikan bertumpu pada individu (economic individualism) akan membuat suatu kompetisi penuh, yang digambarkan Adam Smith sebagai ’sistem sederhana dari kebebasan alamiah’. Namun, dari perjalanan Kapitalisme mulai revolusi industri hingga sekarang, banyak borok-borok yang ditimbulkan dari paham kepemilikan privat ini. Lawannya jelas ekonom sosialis, seperti digambarkan Heilbroner,21 bahwa seluruh kepemilikan dipegang oleh negara. Dalam perjalanan, paham ini juga bukan tanpa masalah, karena kepemilikan negara direpresentasikan oleh ’pejabat negara’ yang boleh mengeksplotasi ’warga negara’ karena tidak ada hak kepemilikan privat dalam paham ini. Masalah pun muncul.

Berbagai ramuan dan gado-gado dari kedua paham tersebut menjadi alternatif yang diajukan. Lalu diuji coba, sebuah trial yang hasilnya senantiasa error. Ekonomi neo-liberal, bersifat kerakyatan berkeadilan sosial muncul. Namun, semua tidak menyelesaikan masalah. Dalam kasus Indonesia, pengelolaan SDA jelas tergambar dalam pasal 33 UUD 1945. Namun, Hak Menguasai Negara (HMN) yang ada dipergunakan oleh ’oknum negarawan’ untuk menjual negara. Dalam banyak kajian diakui bahwa paradigma HMN merupakan salah satu penyebab dasar (underlying causes) kerusakan berbagai ekosistem, penyusutan kekayaan alam dan dehumanisasi di Indonesia.22 Lantas muncul tuntutan, supaya dikembalikan pada pengelolaan komunitas (communal right) seperti masyarakat adat, warga setempat, atau otonomi daerah.23 Namun, hal itu sebenarnya akan menjadi masalah baru yang disebut Hardin24 sebagai “tragedy of the commons”, karena pemanfaatan sumberdaya yang bersifat terbuka (open access) sehingga rentan over eksploitasi.

Islam menjawab itu semua, dengan konsep kepemilikan yang jelas: kepemilikan individu (private property); kepemilikan umum (collective property); dan kepemilikan negara (state property). Khusus berkenaan dengan kepemilikan umum, yaitu seluruh kekayaan yang telah ditetapkan kepemilikannya oleh Allah bagi kaum Muslim, dan menjadikan kekayaan tersebut sebagai milik bersama kaum Muslim. Individu-individu dibolehkan mengambil manfaat dari kekayaan tersebut, namun terlarang memilikinya secara pribadi. Zallum25) mengelompokkan dalam tiga jenis: (1) sarana umum yang diperlukan seluruh warga negara untuk keperluan sehari-hari seperti air, saluran irigasi, hutan, sumber energi, pembangkit listrik dll; (2) kekayaan yang asalnya terlarang bagi individu untuk memilikinya, seperti jalan umum, laut, sungai, danau, teluk, selat, kanal, lapangan, masjid dll; (3) barang tambang (sumberdaya alam) yang jumlahnya melimpah, baik berbentuk padat seperti emas atau besi, cair seperti minyak bumi atau gas seperti gas alam. Rasulullah saw. Bersabda:

«الْمُسْلِمُونَ شُرَكَاءُ فِي ثَلاَثٍ فِي الْكَلأِ وَالْمَاءِ وَالنَّارِ»

Kaum Muslim itu berserikat dalam tiga hal: air, padang rumput/hutan dan api/energi. (HR Abu Dawud dan Ibn Majah).

Walaupun akses terhadapnya terbuka bagi kaum Muslim, regulasi diatur oleh negara. Kekayaan ini merupakan salah satu sumber pendapatan Baitul Mal kaum Muslim. Khalifah selaku pemimpin negara bisa berijtihad dalam rangka mendistribusikan harta tersebut kepada kaum Muslim demi kemaslahatan Islam dan kaum Muslim. Dalam konsep Islam, sesuai dengan tujuan negara bonum publicum, negara tidak akan menjadi pengkhianat rakyat, namun justru menjadi pelindung bagi rakyatnya.[]

Catatan Kaki:

1) Holm, C. Muckraking in Java’s gas fields. Asia Times Online. 14 Juli 2006

2) Kertas Posisi WALHI Terhadap Kasus Lumpur Panas PT. Lapindo Brantas,http://www.walhi.or.id/ kampanye/cemar/industri/070707_lumpurlapindo_kp/

3) Wikipedia Indonesia, Banjir Lumpur Panas Sidoarjo 2006

4) Koran Tempo, 16 Juni 06

5) Kompas, 19 Juni 2006

6) JATAM, Dari Porong dengan Derita

7) Hot Mud Flow in East Java, Indonesia, Blog

8) Kompas, 8 Juni 2006

9) Hamid, A. Bahaya Lumpur Lapindo. ICMI Online. 20 Juni 2006.

10) Hot Mud Flow in East Java, Indonesia, ibid.

11) Kompas, ibid.

12) Kompas, ibid.

13) Lapindo Press Release, 15 Juni 2006

14) Surya, 10 Juni 2006

15) Wikipedia Indonesia, Lapindo Brantas, dan lihat website BPMIGAS.

16) Lumpur, Kesengajaan atau Kelalaian?, http://www.walhi.or.id/kampanye/cemar/industri/060719_lumpur_li/

17) Cabut PSC Lapindo, Solusi Terhadap Ancaman Bencana Bagi Masyarakat di Sekitar Blok Brantas, http://www.walhi.or.id/ kampanye/cemar/industri/060728_psclapindo_rep/

18) Kertas Posisi WALHI Terhadap Kasus Lumpur Panas PT. Lapindo Brantas, ibid.

19) Jawa Timur, Kaya Migas = Kaya Bencana, http://www.walhi.or.id/ kampanye/cemar/industri/060730_lapindo_cu/

20) Hessen, R. Capitalism. The Concise Encyclopedia of Economics.

21) Heilbroner, R. Socialism. The Concise Encyclopedia of Economics.

22) Saptariani, N. Potret Perspektif Keadilan Gender dalam Pengelolaan SDA di Indonesia. Jurnal Perdikan.

23) Prasetiamartati, B. Potensi Komunitas dalam Pengelolaan Ekosistem Terumbu Karang: Menilik Kasus Pulau Tambolongan, Sulawesi Selatan. INOVASI Vol.6/XVIII/Maret 2006

24) Hardin, G. The Tragedy of the Commons. SCIENCE 162 (1968): 1243-48

25) Zallum, A.Q. 1988. Al-Amwal fi Daulah al-Khilafah (terj.). Hizbut Tahrir.



Sumber : copy paste dari milis fahmi-basya@yahoogroups.com yang dikirimkan oleh anggota milis.
Tulisan ini melengkapi artikel yang dimuat di kompas dan dikutip di blog ini : "Mengapa Lumpur Panas Menyembur"
tulisan ini setidaknya melengkapi penjelasan lain yang paling banyak menjadi rujukan "rovicky.worpress.com" - Dongeng Geologi.

Mengais Debu Dari Big Bang hingga Fermilab

Andri Sofyan Husein
"Kelak diharapkan bisa direalisasikan satu teori tunggal yang bisa menjelaskan aneka fenomena alam dari proses pada partikel elementer sampai proses yang melibatkan materi berskala besar semacam galaksi dalam sistem tata surya kita"
selama ini kami melakukan riset di bidang Fisika Energi Tinggi atau biasa disebut sebagai Fisika Partikel, terutama melakukan kajian teoritik atas berbagai fenomena yang terjadi pada partikel elementer pembentuk materi. Sejak awal berkarier sebagai peneliti, penelitian kami terfokus pada sub-bidang flavour-physics, yaitu yang menyangkut beragam jenis kuark yang merupakan salah satu partikel pembentuk materi paling elementer yang diketahui manusia saat ini.
Dengan ditemukannya kuark top pada tahun 1998, saat ini keberadaan 6 jenis kuark yang diprediksi oleh fisikawan teoritik sejak 20 tahun lalu telah teruji kebenarannya. Prediksi ini merupakan salah satu bagian dari teori Model Standar yang telah berhasil menjelaskan hampir semua fenomena pada Fisika Energi Tinggi yang diketahui. Namun ada satu bagian dari teori ini yang belum teruji secara eksperimental, yaitu prediksi adanya partikel bertipe skalar dengan nama Higgs. Keberadaan partikel Higgs ini secara teoritis memegang peranan sangat penting dalam kerangka teori Model Standar. Terutama partikel ini terkait erat dengan dua partikel kuark terberat, yaitu kuark bottom dan kuark top.
Salah satu konsekuensi utama adalah adanya fenomena CP violation akibat interaksi tak langsung antara kuark top dan bottom dengan partikel Higgs. Sejauh ini fenomena CP violation ini belum bisa dideteksi oleh eksperimen. Diharapkan dengan adanya fasilitas eksperimen pemercepat bertajuk B-factory, misteri CP violation ini bisa diuji keberadaannya. B-factory ini sudah selesai dibangun antara lain di Tsukuba, DESY di Hamburg serta SLAC di Stanford dan Fermilab.
Oleh karena itu, selama kami di Tsukuba dan Hamburg berperan untuk memberikan dukungan dari aspek teoritik kepada para eksperimentalis. Hal ini sangat penting mengingat eksperimen di bidang Fisika Energi Tinggi membutuhkan biaya yang besar. Sehingga diperlukan petunjuk teoritik untuk menentukan arah eksperimen sejak awal. Dalam hal ini kami bersama beberapa kolaborator, memberikan kontribusi yang signifikan melalui beberapa karya ilmiah [3,7,11-22]. Bahkan dua diantaranya [7,15] merupakan the most cited paper in the field sampai saat ini.
Selain kontribusi pada bidang terkait dengan kuark bottom, kami secara independen juga mengajukan proposal teoritik untuk mengkaji CP violation yang terkait dengan kuark top [8,9,10]. Karya ilmiah ini merupakan ide orisinil kami yang mulai mendapatkan perhatian komunitas fisika energi tinggi. Meski secara eksperimental saat ini eksperimen dengan kuark top masih sulit direalisasikan akibat massa kuark top yang sangat besar, yaitu lebih kurang 35 kali massa kuark bottom, namun kajian teoritik ini diyakini sangat penting untuk eksperimen pada dekade mendatang.
Selain itu sejak dua tahun terakhir kami juga mencoba melakukan kajian teoritik pada sub-bidang neutrino [1,2,6]. Tema penelitian ini sangat penting saat ini karena neutrino merupakan satu-satunya partikel elementer yang bermassa mendekati nol dan merupakan partikel bebas yang ada di alam semesta.
Ini yang menyebabkan neutrino menjadi penghubung antara fisika partikel dengan astrofisika sehingga muncul sub-bidang baru astropartikel. Sehingga kelak diharapkan bisa direalisasikan satu teori tunggal yang bisa menjelaskan aneka fenomena alam dari proses pada partikel elementer sampai proses yang melibatkan materi berskala besar semacam galaksi dalam sistem tata surya kita.
Dalam melakukan penelitian, secara prinsip kami melakukan kolaborasi dengan sebanyak mungkin kolega. Seperti bisa dilihat pada daftar publikasi, kolaborator kami berasal dari beragam institusi dan negara (Jepang, Korea Selatan, Jerman, Cina, Belgia, Pakistan dan Kanada).
Selain kegiatan yang sepenuhnya berupa penelitian seperti tersebut diatas, terutama sejak kepulangan kami ke tanah air, kami juga turut serta dalam kegiatan pendidikan dan pengajaran di perguruan tinggi. Khususnya saat ini kami diberi kesempatan untuk memberikan mata kuliah lanjutan Mekanika Kuantum dan Teori Medan di Jurusan Fisika FMIPA serta Program Pasca Sarjana Universitas Indonesia. Terkait dengan hal ini, program penelitian kami dilakukan bersama-sama dengan beberapa mahasiswa tugas akhir S1 maupun S2. Sebagai salah satu penunjang proses pembentukan calon akademisi, seluruh mahasiswa S1 kami programkan untuk memiliki pengalaman mengikuti Short Course (umumnya satu bulan) di luar negeri terutama Summer School di ICTP Trieste dan TASSI di Eropa. Selanjutnya pada program S2 ditargetkan untuk memiliki publikasi regular di jurnal internasional. Hal ini penting sebagai bekal mendapatkan beasiswa reguler untuk jenjang S3 di luar negeri. Sebagai konsekuensi dari program ini, kami hanya mampu menerima 2 mahasiswa per-tahun (1 untuk S1 dan 1 untuk S2). Tetapi program pembimbingan bisa berjalan dengan sangat efektif, dan mahasiswa-mahasiswa tersebut benar-benar memiliki bekal dan motivasi kuat sebagai calon akademisi di bidang fisika teoritik yang mampu bersaing secara global.
Di sela-sela kegiatan penelitian dan pendidikan formal di atas, kami meluangkan waktu untuk membantu kegiatan organisasi profesi di tanah air. Khususnya saat ini kami mempelopori penerbitan jurnal ilmiah secara online guna mengatasi aneka kendala di dalam komunitas fisika. Sejauh ini program ini telah mulai menampakkan hasilnya, yaitu secara nyata mampu memecahkan masalah laten terkait dengan publikasi ilmiah di tingkat nasional.
Keterangan:
• Kuark : partikel sub atomik yang terdiri dari 6 jenis, kuark top, down, bottom, up, charm, strange.
• Partikel Hinggs : salah satu jenis partikel elementer yang masih diteliti keberadaanya, merupakan bagian dari teori model standar.
• Fenomena CP violation : ketidakkekalan atas transformasi charge dan parity.
• Skala B-factor : skala energi dimana eksperimen dilakukan, yaitu sekitar 5 GeV.
• Model Standar : model yang sudah dibangun untuk menyatukan gaya elektromegnetik, lemah dan kuat.
• Teori Super Unitary (SU) : variasi teori dari teori string (dawai).
• Super String : adalah salah satu dari alternatif teori untuk menyatukan 4 gaya lemah, kuat, elektromagnetik dan gravitasi).
Sumber : Natura X (2004), Fisika UNILA

Kemanunggalan partikel

A. Purwanto (Fisika ITS (Universitas Hiroshima))

Entah, untuk menarik simpati rakyat atau apa, beberapa tahun lalu permentah kita mengeluarkan istilah Manunggalnya ABRI dan rakyat. Perkara di lapangan ada jarak antara keduanya, itu tidaklah penting. Bila kita pernah belajar sedikit mistik Jawa maka akan kita temui istilah Manunggaling Kawulo Gusti. Suatu konsep transenden yang menggambarkan suasana kejiwaan seseorang yang dengan susah payah telah mencapai state melebur dari yang tiada ke dalam keabadian, kesentosaan dan ketakterhinggaan yang ada.
Kemanunggalan lain juga kita kenal di dalam fisika. Sukses teori elektrolemahnya trio Glashow-Salam-Weinberg dalam menjelaskan interaksi elektromagnetik serta interaksi lemah dalam satu teori yang kompak serta konfirmasi eksperimen atas beberapa prediksinya seperti partikel boson W dan Z telah mengilhami gagasan untuk penggabungan yang lebih besar yakni dengan interaksi kuat. Teori gauge SU(3)xSU(2)xU(1) yang biasa disebut sebagai The Standard Model adalah teori yang dimaksud. Teori ini telah dengan sukses menjlentrehkan sifatt gaya elektromagnetik yang bertanggung jawab atas susunan atom, gaya lemah yang bertanggung jawab atas peluruhan partikel beta serta gaya kuat yang bertanggung jawab atas berkumpulnya proton dan neutron dalam inti atom. Tidak ada satu ekksperimen yang berlawanan dengan prediksi Standar Model.
Meskipun demikian bukan berarti Standard Model tanpa cacat atau kelemahan. Kelemahan yang kasat mata adalah jumlah parameter bebasnya yang cukup banyak yaitu 19. Selain itu, rasa ketakpuasan manusia umumnya serta fisikawan teoritis khususnya juga ditimpakan pada model ini. Standard Model tidak menampung gaya gravitasi maka perlu dibangun satu teori yang lebih elok, lebih anggun dan lebih sederhana tapi bisa menjelaskan serta memadukan semuanya. Begitu karepnya.
Keinginan tersebut melahirkan term kemanunggalan baru yang tidak kalah gagahnya dibanding kemanunggalan ABRI dan rakyat serta tidak kalah mistisnya dengan kemanunggalan kawulo gusti. Ia adalah Teori Kemanunggalan Agung (Grand Unified Theory, GUT). Di dalam teori ini diderivatifkan semua gaya dari transformasi gauge satu grup tunggal -katakanlah- G. Grup kemanunggalan agung ini (haruslah) mengandung grup SU(3)xSU(2)xU(1) sebagai subgrupnya. Selain itu grup G ini juga merupakan simple group karena ia harus mendiskripsikan gaya terpadu melalui satu konstanta interaksi. Namun, karena kita ketahui bahwa di dalam Standar Model ketiga coupling constant yang masingg milik interaksi dalam SU(3), SU(2) dan U(1) merupakan coupling constant yang berbeda maka mereka harus dapat diderivatifkan dari satu kopling tunggal jika simetri yang terkait dengan grup G mengalami perusakan secara spontan.
Model tipikal dari teori agung tersebut adalah SU(5) GUT yang diajukan oleh duet Georgi-Glashow. Model ini menampung 15 medan dari quark up dan down, elektron dan neutrino elektron. SU(5) GUT berhasil memadukan ketiga gaya hanya dengan satu konstanta kopling, dan mengkuantisasi muatan elektron dan quark, memprediksi Weinberg angle serta hubungan antara massa quark b dan lepton tau. Namun prediksi yang paling dramatis dari model ini adalah eksistensi boson lepto-quark yang memungkinkan terjadinya peluruhan proton dan pada gilirannya memberi lahan baru bagi para eksperimentalis semisal kelompok kolaborasi Super-Kamiokande Jepang.
SU(5) GUT masih menyisakan beberapa ketakpuasan. Empat diantaranya yang diatasi oleh model berikutnya adalah kenyataan dua multiplet untuk menampung ke-15 medan partikel, asimetri left-right, prediksi waktu paruh proton yang sangat pendek serta neutrino tetap takbermassa. Model tersebut adalah SO(10) GUT. Model ini menampung ke-16 medan partikel ke dalam satu multiplet kompak, memberikan keksimetrian left-right yang pada gilirannya memungkinkan kehadiran massa bagi neutrino. Memang teori gauge SO(10) ini merupakan GUT paling sederhana yang mengijinkan kehadiran massa bagi neutrino. Karena perburuan atas eksistensi massa neutrino sedang menjadi primadona maka perhatian juga banyak diberikan kepada teori gauge SO(10). Mekanisme Seesaw untuk menjelaskan betapa ringannya massa neutrino (jika akhirnya terbukti secara definit) juga lahir dalam lingkungan SO(10) ini.
Di atas saya katakan bahwa SO(10) GUT adalah GUT paling sederhana yang mengijinkan kehadiran massa neutrino, berarti ada yang lebih ruwet lagi dibanding SO(10) yang sudah jarang orang menyentuhnya. Betul, memang ada Teori Kemanunggalan Agung yang lebih ruwet ketimbang SO(10). Ia adalah E6 GUT. Apa dan bagaimana E6 GUT ? Saya sendiri juga belum sempat ingukk (melongok), lha wong SO(10) saja juga baru sowan pada representasi grupnya. Itupun sudah membuat cenutt, tapi untung ada rasa cinta yang menggelora ...
Ngopi dululah .....
Salam,
Hiroshima. (2 Feb. 2000)

Sumber : http://www.fisikanet.lipi.go.id/

Massa Negatif

Ma'rufin Sudibyo
Wed, 11 Jan 2006 00:34:27 -0800

Istilah " massa negatif " sebenarnya sudah muncul sejak tahun 1930-an, saat jenius muda dari Inggris, Paul Adrian Maurice Dirac, menggunakan relativitas khusus untuk memecahkan persoalan elektron. Kita mengetahui, bahwa dalam relativitas khusus, hubungan antara energi total partikel (E) dengan massa diam (Mo) dan momentumnya (p) dinyatakan oleh :

E^2 = Mo^2 c^4 + p^2 c^2

Maka kita mendapatkan Mo sebagai :

Mo^2 = (E^2/c^4) - (p^2/c^2)

Penyelesaian dari persamaan kuadrat ini menghasilkan dua nilai Mo, yakni Mo >0 (massa positif) dan Mo <0 (massa negatif). Umumnya kita 'membuang' nilai negatif (karena beranggapan tak mungkinlah ada massa negatif), namun Dirac tetap menggunakannya dalam persamaan Einstein sehingga ia tetap mendapatkan dua nilai E, yakni E >0 (energi positif) dan E <0 (energi negatif).

Nah, elektron bisa memiliki kedua status energi ini. Dalam status energi positif, elektron akan eksis, sementara dalam status energi negatif, elektron tidak eksis. Yang unik, bila terjadi loncatan energi dari status energi negatif ke status energi positif, ternyata akan terbentuk dua partikel elektron, namun muatannya saling berlawanan. Yang muatannya positif, kini kita kenal sebagai positron, antipartikelnya
elektron. Dirac semula tidak meyakini keberadaan positron ini, namun setahun berikutnya (1932) Carl D. Anderson ternyata menemukan jejak positron pada pelat fotografis yang diguyur sinar kosmis.

Dari teori Dirac inilah kemudian muncul istilah "antipartikel", dan diyakini tiap jenis partikel di alam semesta ini, baik hadron, meson maupun lepton memiliki antipartikelnya masing2. Antipartikel terbentuk bersamaan dengan partikel dan karena berasal dari loncatan energi negatif, maka pembentukannya (dari sebutir foton gamma berenergi > 1,022 MeV) membutuhkan media perantara, yakni inti atom. Proses
ini disebut " produksi pasangan ". Berbeda jika prosesnya dibalik. Bila antipartikel dipertemukan dengan partikel, maka terjadi proses " pemusnahan (annihilasi) " dimana keduanya lenyap dan sebagai gantinya muncul 2 foton gamma, dan proses ini tidak
membutuhkan media perantara.

Soal massa negatif ini, apakah ada atau tidak, menurut Dirac memang ada. Dan dulu (1987) ada mahasiswa fisika ITB (saya lupa siapa namanya, tapi idenya pernah
dimuat di majalah AKUTAHU) yang mengembangkan pemikiran tentang massa negatif ini ke dalam hukum gravitasi-nya newton sehingga didapatkan istilah " gaya tolak gravitasi ", karena F bernilai negatif. Setelah Hubble Space Telescope diluncurkan, kita
mengetahui bahwa gaya tolak gravitasi ini memang ada, yang dilakukan oleh materi gelap (dark matter). Dan materi gelap ini sama sekali tidak bisa dilihat secara
langsung oleh semua instrumen yang manusia miliki di zaman ini, meski ia diduga kuat merupakan 90 % massa jagat raya. Kita hanya tahu adanya materi ini berdasarkan pembelokan cahaya bintang jauh akibat gravitasi. Tapi belum jelas bener apa materi gelap ini terbuat dari partikel yang memiliki massa negatif apa tidak.

Dari materi gelap ini, kita sekarang juga mengetahui bahwa jagat raya ini terus saja mengembang dan mengembang, berbeda dengan yang dibayangkan para fisikawan sebelumnya (berdasarkan pada hipotesa Alexander Friedmann). Dalam 20 milyar tahun ke depan,
diduga akan terjadi " sobekan besar " (big rip) di ruang-waktu jagat raya, yang akan menghilangkan seluruh materi dan energi, alias kiamat !

Mengenai tachyon, itu sebenarnya partikel hipotetik (alias belum teruji kebenarannya di laboratorium). Partikel itu memang punya kecepatan > c alias berkecepatan superluminal. Karena itu, menurut
Einstein, partikel seperti ini haruslah memiliki massa negatif, alias bermassa imajiner, sehingga sulit eksis terkecuali jika terjadi transisi dari massa imajiner menuju massa real. Karena menurut Einstein, waktu saja bisa berada pada sumbu imajiner dalam konsep ruang-waktu 4-dimensinya, maka sah2 saja bila massa sebuah benda juga (bisa) berada dalam sumbu imajiner.
Soal kecepatan superluminal sendiri, di tahun 1973, Crough dan Clay telah melaporkan adanya lintasan partikel superluminal dalam pengamatannya terhadap guyuran sinar kosmis. Namun pengamatan ini tidak bisa dikonfirmasikan lagi pada penelitian2 sejenis di lain waktu. Konsep tachyon kini banyak digunakan pada teori medan kuantum ataupun beberapa versi dari teori string.

Sumber :
Tulisan ini di-copy paste dari http://www.mail-archive.com/fisika_indonesia@yahoogroups.com/msg01589.html


__________________________________________________
Do You Yahoo!?
Tired of spam? Yahoo! Mail has the best spam protection around
http://mail.yahoo.com

Meraih Batas Pandang Alam Semesta

Sumber : Kompas (30 April 2005)
Winardi Sutantyo


PADA Maret 2004 suatu tim astronom di European Southern Observatory yang dipimpin Roser Pelló dan Daniel Schaerer mengumumkan penemuan galaksi yang terjauh, yaitu Abell 1835 IR1916. Jarak galaksi tersebut 13,23 miliar tahun cahaya (satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun; satu detik cahaya adalah 300.000 kilometer). Pertanyaan yang muncul, bagaimana astronom dapat mengetahui jarak galaksi tersebut" Seberapa jauh kita dapat melihat alam semesta ini" Dan apa yang dapat kita lihat pada jarak terjauh itu ?
GALAKSI terjauh, Abell 1835 IR1916 (dalam lingkaran), terletak pada jarak 13,23 miliar tahun cahaya (foto dari European Southern Observatory atau ESO). Metode penentuan jarak bintang yang paling sederhana adalah metode paralaks trigonometri. Akibat perputaran Bumi mengitari Matahari, maka bintang-bintang yang dekat tampak bergeser letaknya terhadap latar belakang bintang-bintang yang jauh. Dengan mengukur sudut pergeseran itu (disebut sudut paralaks), dan karena kita tahu jarak Bumi ke Matahari, maka jarak bintang dapat ditentukan.
Sudut paralaks ini sangat kecil hingga cara ini hanya bisa digunakan untuk bintang-bintang yang jaraknya relatif dekat, yaitu hanya sampai beberapa ratus tahun cahaya (bandingkan dengan diameter galaksi kita yang 100.000 tahun cahaya, dan jarak galaksi Andromeda yang dua juta tahun cahaya). Ada metode lain yang dapat meraih jarak lebih jauh, yaitu metode fotometri.
Bayangkan pada suatu malam yang gelap Anda melihat sebuah lampu di kejauhan. Anda diminta menentukan jarak lampu itu. Ini dapat Anda lakukan asalkan Anda tahu berapa watt daya lampu itu. Dalam istilah astronomi daya sumber cahaya disebut luminositas, yaitu energi yang dipancarkan sumber setiap detik. Jarak ditentukan dengan menggunakan prinsip inverse-square law, artinya terang sumber cahaya yang kita lihat sebanding terbalik dengan jarak kuadrat. Suatu lampu yang jaraknya kita jauhkan dua kali, cahayanya akan tampak lebih redup empat kali.
Ada benda-benda langit yang luminositasnya dapat diketahui. Ini disebut sebagai lilin penentu jarak (standard candle). Salah satu lilin penentu jarak adalah bintang-bintang variabel Cepheid yang berubah cahayanya dengan irama tetap (periodik). Perubahan cahaya itu disebabkan karena bintang itu berdenyut. Makin panjang periode (selang waktu antara) denyutan, makin terang bintang itu.
Sifat tersebut ditemukan oleh astronom wanita Henrietta Leavitt pada tahun 1912. Jadi, luminositas bintang dapat ditentukan dengan cara mengukur periode denyutannya. Variabel Cepheid merupakan bintang yang sangat terang, hingga beberapa puluh ribu kali matahari, karena itu dapat digunakan untuk menentukan jarak galaksi lain.
Ada lilin penentu jarak yang jauh lebih terang lagi, yaitu Supernova Type Ia. Ini bintang meledak, terangnya telah dikalibrasi sekitar 10 miliar kali matahari. Ini lilin penentu jarak yang sangat penting karena bisa digunakan untuk menentukan jarak galaksi-galaksi yang sangat jauh. Studi tentang Supernova Type Ia ini intensif dilakukan sekarang.
Alam semesta
Sebuah mobil ambulans bergerak sambil membunyikan sirene. Bila mobil itu sedang mendekati kita, maka suara lengking sirene itu bernada tinggi. Tetapi bila mobil melewati kita dan bergerak menjauh, nada lengking menjadi rendah. Ini disebut efek Doppler. Bunyi adalah peristiwa gelombang. Pada saat sumber bunyi mendekat, waktu getarnya (frekuensinya) bertambah, maka nadanya terdengar tinggi. Tetapi bila sumber bunyi menjauh, waktu getarnya merendah.
Cahaya merupakan gelombang elektromagnet. Cahaya yang waktu getarnya cepat berwarna biru, yang waktu getarnya lambat berwarna merah. Efek Doppler juga berlaku untuk cahaya. Sebuah sumber cahaya akan tampak lebih biru bila benda tadi bergerak mendekat dan lebih merah bila menjauh.
Vesto Slipher di Observatorium Lowell, Amerika, pada tahun 1920 menunjukkan bahwa garis spektrum galaksi-galaksi yang jauh bergeser ke arah merah. Ini disebut pergeseran merah atau red shift. Artinya, galaksi-galaksi itu semuanya bergerak menjauhi kita. Dengan mengukur besar pergeseran merah itu kecepatan menjauh galaksi-galaksi itu dapat diukur.
Pada tahun 1929 Edwin Hubble di Observatorium Mount Wilson, Amerika, mendapatkan adanya hubungan antara kecepatan menjauh itu dan jarak galaksi. Makin jauh suatu galaksi, makin besar kecepatannya. Hubble mendapatkan hubungan itu linier dan menuliskannya dalam rumus V = H D dengan V = kecepatan menjauh, D = jarak galaksi dan H disebut tetapan Hubble. Dengan rumus Hubble itu dapat diperoleh bahwa semua galaksi itu dulu menyatu di suatu titik. Kapan ? Waktunya adalah t = D / V atau t = 1 / H. Pada waktu itulah terjadi big bang atau ledakan besar yang membentuk alam semesta ini.
Harga t inilah yang kita sebut sebagai umur alam semesta. Dengan mengukur tetapan Hubble H, maka umur alam semesta dapat ditentukan, yaitu sekitar 13-15 miliar tahun. Taksiran terbaik adalah 13,7 miliar tahun. Ini juga cocok dengan umur bintang-bintang tua di globular cluster (gugus bintang bola) yang ditentukan dari teori evolusi bintang, yaitu 12-13 miliar tahun.
Penemuan Hubble ini menunjukkan bahwa alam semesta kita ini sekarang mengembang. Pengembangan alam semesta dan Hukum Hubble dapat dijelaskan oleh model alam semesta Friedmann. Sebenarnya sifat alam semesta yang tidak statis ini sudah diperoleh Einstein ketika mengembangkan Teori Relativitas Umum-nya. Namun, Einstein dan banyak ahli fisika lainnya tidak memercayainya. Hanya Alexander Friedmann, seorang ahli fisika dan matematika Rusia, mengembangkan modelnya berdasarkan solusi non-static pada Teori Relativitas Umum Einstein. Ia memprediksi kemungkinan alam semesta yang mengembang pada tahun 1922, tujuh tahun sebelum Hubble menemukan hukumnya.
Dengan menggunakan hukum Hubble ini, galaksi yang dapat ditentukan pergeseran merah atau red shift-nya (dengan kata lain kecepatan menjauhnya), maka jaraknya dapat ditentukan. Galaksi Abell 1835 IR1916 pada awal tulisan ini, yang merupakan galaksi yang terjauh, ditentukan jaraknya dengan cara ini. Garis spektrum yang berasal dari hidrogren (disebut Lyman-alpha) di galaksi ini yang seharusnya berada di warna ultraviolet bergeser ke warna inframerah.
Jarak galaksi itu 13,23 miliar tahun cahaya. Bila alam semesta ini berumur 13,7 miliar tahun, berarti kita melihat galaksi itu hanya 470 juta tahun setelah big bang, sewaktu umur alam semesta baru 3,4 persen dari umurnya sekarang. Bila kita umpamakan alam semesta ini kakek berumur 80 tahun, yang kita lihat adalah balita berumur 2,5 tahun.
Bola terjauh
Seberapa jauh kita dapat melihat alam semesta" Pertama kita pahami dulu bagaimana posisi kita melihat masa lalu alam semesta. Imajinasikan kita berdiri di suatu titik dalam alam semesta. Kemudian kita bayangkan suatu bola dengan kita sebagai pusat. Katakan radius bola itu 1.000 tahun cahaya. Maka bila kita melihat benda yang berada di permukaan bola itu, berarti kita melihat benda itu pada keadaan 1.000 tahun yang lalu. Ini karena cahaya yang kita lihat (atau informasi yang kita terima) dari benda itu berangkat dari sana 1.000 tahun yang lalu.
Kita bisa membuat bola lain, kita tetap sebagai pusat, dan radius bola kita ambil jauh lebih besar, misalnya sejuta tahun cahaya. Kalau kita bisa melihat benda yang berada di permukaan bola itu, di mana pun arahnya, berarti kita melihat ke masa sejuta tahun yang lalu. Begitu seterusnya kita bisa membuat bola-bola histori alam semesta. Makin besar bola itu, makin jauh kita melihat ke masa silam.
Umur alam semesta ditaksir sekitar 13,7 miliar tahun. Maka benda terjauh yang bisa kita lihat adalah benda yang terletak di permukaan bola yang radiusnya dari kita 13,7 miliar tahun cahaya. Itulah bola terbesar yang bisa kita buat. Apa yang bisa kita lihat di situ ?
Kita tengok sebentar peristiwa sehari-hari. Pada siang hari yang berawan kita melihat langit berwarna putih. Kita tidak bisa melihat matahari yang berada di balik awan itu. Ini disebabkan karena partikel uap air di awan menyebarkan cahaya matahari. Ibaratnya, cahaya matahari "dipingpong" ke sana kemari oleh partikel uap air (disebut penyebaran Mie). Dengan begitu, kita kehilangan informasi tentang arah sumber cahaya itu, yaitu matahari. Tetapi bila ada pesawat terbang yang terbang di bawah awan, kita bisa melihatnya. Jadi, ruang di antara kita dan awan transparan, sedangkan awan tidak transparan.
Kembali ke alam semesta. Tak lama setelah big bang terjadi, alam semesta dihuni oleh partikel cahaya atau radiasi (photon), inti-inti atom ringan (yang terdiri dari proton dan neutron) dan elektron bebas. Elektron bebas bersifat menyebarkan cahaya (photon), sama seperti partikel uap air di dalam awan tadi. Jadi pada saat itu alam semesta tidak transparan, karena cahaya atau radiasi di situ "dipingpong" oleh elektron (disebut penyebaran Compton), mirip yang terjadi pada awan pada analogi di atas.
Akan tetapi, sekitar 400.000 tahun setelah big bang, proton dan elektron bergabung membentuk atom hidrogen netral. Jumlah elektron bebas berkurang. Karena partikel penyebarnya (elektron) berkurang, maka penyebaran cahaya atau radiasi juga berkurang. Jadi, alam semesta sekitar 400.000 tahun setelah big bang menjadi transparan.
Permukaan bola pada jarak 400.000 tahun setelah big bang disebut "permukaan penyebaran terakhir" atau surface of last scattering. Kalau kita melihat ke surface of last scattering (berarti ke masa 400.000 tahun setelah big bang), ibaratnya kita melihat ke awan pada analogi di atas. Yang di balik itu tidak dapat kita lihat karena alam semesta waktu itu tidak transparan. Alam semesta mulai dari surface of last scattering hingga kita transparan. Dari surface of last scattering itu kita melihat radiasi yang berasal dari big bang yang dikenal sebagai latar belakang gelombang mikrokosmik atau cosmic microwave background disingkat CMB.
Pengamatan CMB
Pada tahun 1948, ahli astrofisika kelahiran Rusia, George Gamow, mengemukakan bila kita melihat cukup jauh ke alam semesta, maka kita akan melihat radiasi latar belakang sisa dari big bang. Gamow menghitung bahwa setelah menempuh jarak yang sangat jauh, radiasi itu akan teramati dari Bumi sebagai radiasi gelombang mikro.
Pada tahun 1965, Arno Penzias dan Robert Wilson sedang mencoba antena telekomunikasi milik Bell Telephone Laboratory di Holmdel, New Jersey. Mereka dipusingkan oleh adanya desis latar belakang yang mengganggu. Mereka mengecek antena mereka, membersihkan dari tahi burung, tetapi desis itu tetap ada. Mereka belum menyadari desis yang mereka dengar itu berasal dari tepi jagat raya.
Penzias dan Wilson menelepon astronom radio Robert Dicke di Universitas Princeton untuk minta pendapat bagaimana mengatasi masalah itu. Dicke segera menyadari apa yang didapat kedua orang itu. Segera setelah itu dua makalah dipublikasikan di Astrophysical Journal. Satu oleh Penzias dan Wilson yang menguraikan penemuannya, satu oleh Dicke dan timnya yang memberikan interpretasi. Penzias dan Wilson memperoleh Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1978.
Penemuan CMB itu dikukuhkan oleh satelit Cosmic Background Explorer (Cobe) milik Badan Antariksa Amerika Serikat (NASA). Pengukuran oleh satelit Cobe itu menunjukkan temperatur CMB yang hanya 2,725 derajat Kelvin (nol derajat Celsius sama dengan 273 derajat Kelvin). Satelit Cobe memetakan radiasi itu di segala arah dan ternyata semuanya uniform sampai ketelitian satu dibanding 10.000. Kalau kita mempunyai mata yang peka pada CMB, maka langit seperti dilabur putih, sama di semua arah, mulus sempurna, tidak ada noda-nodanya. Ini sesuai dengan prinsip dasar kosmologi bahwa alam semesta ini isotropik dan homogen; seragam di semua arah. Yang kita lihat adalah surface of last scattering.
Sedemikian seragamnya CMB hingga hanya alat yang sangat sensitif dapat melihat adanya fluktuasi atau ketidakseragaman pada CMB. Untuk itu, NASA telah meluncurkan satelit antariksanya, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), yang lebih cermat daripada Cobe untuk mempelajari fluktuasi itu. Dengan mempelajari fluktuasi itu, diharapkan kita dapat mengetahui asal mula galaksi-galaksi dan struktur skala besar alam semesta dan mengukur parameter-parameter penting dari big bang.

Menyambut Nobel Fisika 2004

Bagaimana Fisika Partikel Menguraikan Fenomena Dasar Alam Semesta

Berita IPTEK
Kamis, 14 Oktober 2004, 14:56:54 Wib

Oleh Febdian Rusydi

Hadiah Nobel untuk tahun 2004 baru saja diumumkan Selasa lalu tanggal 5 Oktober 2004 di Stockholm ibukota Swedia. Pemenangnya adalah 3 orang fisikawan dari Amerika berbagi hadiah uang satu juta Swedia kronor (sekitar 1,3 juta dolar AS). Mereka adalah: David Gross (63 tahun, Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara, CA, USA); David Politzer (53 tahun, California Institute of Technology Pasadena, CA, USA); dan Frank Wilczek (53 tahun, Massachusetts Institute of Technology Cambridge, MA, USA). Mereka berhasil menerangkan bagaimana interaksi dasar antar partikel penyusun materi (quark) berinteraksi satu sama lain dalam interaksi kuat.

Artikel sains populer ini mencoba menjelaskan fenomena dasar alam semesta lewat disiplin ilmu Fisika Partikel, termasuk quark dan interaksi kuatnya yang menjadi topik pemenang Nobel Fisika tahun ini.

Apa itu Fisika Partikel

Fisika Partikel adalah fenomena alam yang terjadi pada level subatomik. Objektif dari Fisika Partikel adalah mencari jawaban atas dua pertanyaan kunci: (1) Apa elemen fundamental dari material, dan (2) bagaimana mereka berinteraksi. Ilmu dan pemahamanan ini kemudian disimpulkan dalam sebuah Model Acuan (Standard Model).

Daerah jarak kerja Fisika Partikel sangat kecil, dalam orde fm (femto meter, 1 fm = 10E-15 m atau sepuluh pangat minus lima belas meter). Ini adalah skala subatomik. Sebaliknya, daerah energi kerja Fisika Partikel sangat besar, dalam orde 10E15 eV. Sebagai pembanding, jarak kerja ilmu material dalam orde amstrong (1A = 10E-10 m), dengan energi kerja order 10E-5 eV.


Pencarian Partikel Pembangun Materi: dari Atom ke Quark

Elemen fundamental didefenisikan sebagai elemen dasar penyusun alam semesta, disebut juga partikel dasar atau partikel pembangun materi karena kombinasi partikel inilah materi tersusun. Dalam perhitungan para teoritis, partikel dasar ini dipandang sebagai partikel titik.

Kepentingan untuk mengetahui partikel ini tergambar dalam kuliah Richard Feynman (Nobelis 1965) di hadapan para mahasiswanya:

ūika seandainya kehancuran dahsyat pada peradapan & pengetahuan manusia, dan cuma hanya 1 kalimat pendek yang bisa diwariskan ke generasi selanjutnya, apakah kalimat pendek yang paling informatif itu? Jawaban: Teori atom, bahwa materi terbentuk oleh atom-atom!.

Feyman sama sekali tidak salah. Pengetahuan bahwa materi tersusun oleh atom-atom akan memudahkan generasi berikutnya untuk cepat tanggap: bahwa untuk memahami sifat-sifat materi secara lengkap maka harus diketahui dari apa mereka terbuat dan dipelajari bagaimana penyusun materi itu berinteraksi.

Pandangan bahwa atom adalah partikel titik dan tak bisa dibagi lagi dipostulatkan oleh John Dalton pada tahun 1803. Sayangnya, Atom itu bukanlah elemen fundamental. Berturut-turut penemuan elektron oleh J. J. Thomson (1897), inti atom dan proton oleh Rutherford (1911), dan neutron oleh Chadwick (1932) meruntuhkan postulat atom sebagai partikel titik. Elekron kemudian diketahui adalah salah satu elemen fundamental penyusun materi. Partikel-partikel dengan ukuran kecil dari atom (seperti netron, proton, dan elektron) disebut partikel subatomik.

Pada tahun 1964 Murray Gell-mann dan George Zweig mempublikasikan proposal baru tentang partikel titik. Prilaku ratusan partikel dapat dijelaskan sebagai kombinasi dari elemen fundamental yang bernama: QUARK. Quark bersama elektron kemudian menjadi 2 partikel pembentuk materi pertama yang ditemukan.

Gell-mann mendapat hadiah Nobel tahun 1969 atas sumbanganya mengklasifikasi elemen fundamental. Keberadaan quark kemudian terbukti lewat beberapa eksperimen dengan metoda scattering.

Anti Partikel

Anti partikel pertama kali diramalkan oleh Dirac dalam persamaan Dirac. Persamaan Dirac adalah persamaan yang berhasil mengawinkan konsep relativitas khusus dengan mekanika kuantum. Persamaannya yang dipublikasikan pada tahun 1928 ini memperbaiki persamaan Schrodinger yang tidak bisa dipakai untuk kasus relativisik. Kasus relativistik adalah melibatkan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Elektron misalnya, pada kenyataannya bergerak mendekati kecepatan cahaya.

Dipostulatkan bahwa setiap partikel memiliki anti partikel, memiliki sifat yang sama kecuali muatannya berbeda. Misalnya positron adalah anti partikel dari elektron, memiliki massa, ukuran, mematuhi semua hukum konservasi yang juga dipatuhi elektron, namun muatannya adalah positif.

Apa yang terjadi apa bila partikel bertemu dengan anti partikelnya? Inilah yang disebut proses penghilangan (annihiliation process Energi. Energi ini biasanya dibawa oleh): Partikel + Anti partikel partikel khusus (partikel ini adalah exchange particle untuk masing-masing interaksi ??dibahas pada bagian berikutnya), misalnya dalam contoh photon (disebut jugaelektron + positron pair annihilation). Sesuai hukum kekekalan energi, maka photon ini juga akan bisa menghasilkan elektron + postiron (disebut pair production).

Keberadaan anti partikel itu pertama kali dibuktikan oleh Carl Anderson pada tahun 1932 di Fermilab, Chicago Amerika Serikat. Anderson menembakkan partikel bermuatan ke dalam bubble chamber yang berisi superheated liquid dan dikelilingi medan magnet. Partikel akan meninggalkan jejak pada uap cairan tersebut, dan partikel bermuatan akan dibelokkan oleh medan magnet. Arah belok partikel selalu berlawanan arah dengan anti partikelnya. Carl Anderson meraih penghargaan Nobel pada tahun 1935 atas sumbangannya itu.

Pada awal penciptaan alam semesta, jumlah partikel dengan anti partikelnya adalah sama, mereka berada dalam keadaan setimbang. Sekarang, jumlah anti partikel jauh lebih sedikit daripada partikelnya. Inilah yang disebut dengan "masalah materi ??anti materi", satu dari beberapa PR besar fisikawan.

Konsep Partikel Pembangun Materi

Sejauh ini, sudah diketahui beberapa fundamental elemen atau partikel dasar (elementer particle) yang membentuk materi. Mereka diklasifikasikan atas 2 jenis: quark dan lepton.

Quark ini memiliki 6 tipe atau flavors (dikategorikan dalam 3 famili atau generasi): up/down, charm/strange, dan top/down. Semua materi di alam semesta kita dibentuk oleh kombinasi quarks ini: kombinasi quark-anti quark membentuk meson, dan tiga kombinasi quark membentuk baryon. Baru-baru ini ditemukan bukti keberadaan lima kombinasi quark membentuk partikel, disebut jenis pentaquark. Proton dan Netron, dua partikel subatom yang kita kenal, adalah contoh jenis baryon.

Sebagaimana quark, lepton juga memiliki 6 tipe (juga dikelompokkan dalam 3 famili atau generasi): elektron/elektron-neutrino, muon/muon-neutrino, dan tau/tau-neutrino.

Kombinasi proton-neutron-elektron membentuk atom, kombinasi atom membentuk molekul, kumpulan molekul membentuk senyawa atau campuran ataupun larutan yang secara kasat mata bisa kita lihat.

Interaksi Fundamental Alam Semesta

Fenomena interaksi antar partikel dijelaskan dengan keberadaan partikel pembawa interaksi yang saling dipertukarkan oleh partikel-partikel terlibat. Perhatikan ilustrasi berikut.

Apa yang terjadi ketika dua orang ini saling melempar dan menerima bola? mereka saling menjauh. Fenomena ini dijelaskan sederhana oleh Hukum III Newton Aksi-Reaksi. Interaksi antar partikel bisa dijelaskan dari fenomena yang sama: partikel A dan B berinteraksi dengan saling mempertukarkan sebuah partikel; partikel ini disebut sebagai exchange particle.

Ada empat interaksi fundemental: interaksi gravitasi (gravitational interaction), interaksi elektromagnetik (electromagnetic interaction), interaksi lemah (weak interaction), dan interaksi kuat (strong interaction). Setiap interaksi memiliki partikel pembawa interaksi khusus, yang cuma bisa bekerja spesifik pada interaksi tertentu. Kita akan bahas secara singkat satu per persatu masing-masing interaksi tersebut.

Interaksi gravitasi membuat benda jatuh ke tanah dan juga pegerakan planet dan galaksi. Makin masif benda maka makin besar dia merasakan interaksi gravitasi; sebaliknya makin jauh jarak dua benda maka makin berkurang interaksi gravitasi bekerja. Karena itulah, pada skala mikrokosmik (level partikel) maka interaksi ini bisa diabaikan. Interaksi gravitasi dijelaskan oleh Teori Relativitas Umum Einstein. Partikel pembawa interaksi ini adalah graviton, eksis secara teori namun belum ditemukan sejauh ini dalam eksperimen.

Interaksi elektromagnetik menyebabkan semua fenomena menyangkut listrik dan magnetik; nyaris seluruh teknologi yang ada sekarang berdasarkan interaksi ini. Interaksi elektromagnetik dijelaskan oleh Quantum Electrodynamics (QED), dimana Richard Feynman, Julian Schwinger, dan Sin-itiro Tomonaga berbagi hadiah nobel untuk hal ini di tahun 1965. Sejauh ini, QED adalah teori kuantum yang paling sukses yang pernah ada; kecocokannya dengan eksperimen ibarat mengukur jarak Bandung-Surabaya dengan ketelitian helaian rambut. Partikel pembawa interaksi adalah foton, atau partikel cahaya, yang dipostulatkan oleh Max Planck pada awal 1900 dan ditemukan oleh Einstein pada 1905 lewat percobaan efek fotoelektriknya. Einstein meraih Nobel pada 1922 untuk percobaannya ini.

Interaksi lemah terjadi pada skala subatomik, bertanggung jawab pada peluruhan radioaktif seperti peluruhan beta. Sheldon Glashow, Abdus Salam, dan Steven Weinberg (hadiah nobel 1979) membuat teori umum untuk interaksi lemah dan secara menakjubkan berhasil membuat teori unifikasi interaksi elektromagnetik dan weak: electroweak unification theory. Trio ini juga memprediksi partike W dan Z sebagai exchange particle dalam interaksi lemah, yang kemudian ditemukan 3 tahun kemudian oleh Carlo Rubbia dan Simon van der Meer (hadiah nobel 1984).

Interaksi kuat juga terjadi pada skala subatomik namun cuma dirasakan oleh quark. Nobel Fisika 2004 jatuh pada tema ini; Trio nobel 2004 mempublikasikan temuan mereka pada tahun 1973 perihal gluon (dari kata glue atau lem) sebagai exchange particle dalam interaksi kuat. Temuan ini memulai sebuah teori baru dalam teori medan kuantum: Quantum Chromodynamic (QCD), teori khusus untuk mempelajari fenomena dalam interaksi kuat.

Gluon ini memiliki sifat yang berbeda dengan partikel pembawa interaksi lainnya, mereka bisa berinteraksi sesama mereka. Interaksi antar gluon ini berkurang ketika jarak antar quark berkurang, akibatnya interaksi antar quark berkurang. (Ini tentu berbanding terbalik dengan interaksi elektromagnetik yang berbanding terbalik dengan jarak antar partikel). Sebaliknya, jika jarak jarak antar quark bertambah maka interaksi antar gluon meningkat, sehingga interaksi antar quark bertambah. Ini membuat quark tidak bisa dipindahkan dari inti atom; hal ini pula-lah yang membuat proton-proton tidak saling tolak-menolak dalam inti atom walau sama-sama bermuatan positif. Sifat ini disebut "kebebasan asimptotik".

Sifat lain dari quark ini dalam teori QCD adalah nomor kuantum "warna" ??sebagaimana pelabelan spdf pada nomor kuantum elektron. Warna itu sendiri adalah identitas quark (ibarat muatan pada elektromagnetik), yang membuat quark mematuhi Larangan Pauli: tidak ada partikel yang identik berada pada level energi yang sama. Proton misalnya, terbuat dari 2 quark up dan 1 quark down, namun 2 quark up ini dipastikan memiliki warna yang berbeda. Jika tidak, maka Larangan Pauli dilanggar.

Sifat-sifat ini menjelaskan kenapa quark tidak pernah diamati sebagai partikel bebas (free particle). Keterjebakannya bersama quark yang lain disebut confinement of quark. Salah satu cara melihat confinement of quark ini disebut bag model. Bayangkan para quark ini berada dalam satu tas plastik yang elastis, dimana para quarks bergerak bebas di dalamnya, selama kita tidak mencoba memisahkan mereka. Tapi ketika kita mencoba menarik satu quark keluar, tas plastik itu merenggang dan bertahan (agar tidak sobek). Ketika pemberian energi untuk memisahkan mereka makin besar, yang terjadi justru terbentuknya partikel jenis meson!

Beberapa eksperimen sudah menunjukkan banyak kesepakatan dengan ramalan QCD, dan yang paling penting adalah ramalan teori QCD terhadap konstanta kopling (simbol: alfa).

Semua ilmu dan pemahaman Fisika Partikel ini dirangkum dalam sebuah model yang menggambarkan partikel dasar dan interaksinya: Acuan Model. Sampai saat ini sudah banyak fenomena partikel yang sudah dimengerti lewat model ini. Ratusan partikel sudah diprediksi berserta sifat-sifatnya, dan banyak sekali yang cocok dengan hasil eksperimen.

Temuan Gross dan kawan-kawan ini semakin mendekatkan impian para ahli fisika teoritis seluruh dunia: membuat satu teori untuk menjelaskan 3 interaksi dasar partikel (elektromagnetik, lemah, dan kuat) yaitu Teori Unifikasi Agung (atau Grand Unified Theory, GUT).

Teori QCD, bersama-sama teori QED dan teori unifikasi Electroweak, semakin menyempurnakan Model Standar ini. Ketiga teori ini menunjukkan sebuah kemungkinan adanya satu teori bersama (GUT) pada partikel dengan energi 10E15 GeV (10 pangkat 15 GeV, 1 GeV = 10E9 eV). Angka ini adalah sangat ekstrim tinggi bahkan dilingkungan Fisika Energi Tinggi (High Energy Physics) sekalipun! Pemercerpat partikel terbaik buatan manusia hanya sanggup menghasilkan partikel dengan energi orde MeV (10E6 eV).

Namun kalkulasi ini memerlukan satu asumsi lagi: supersimetri partikel. Jika asumsi ini terbukti, maka Teori Unifikasi Agung ini adalah langkah terakhir untuk menyatukan interaksi terakhir, interaksi graviatasi, dalam satu teori: Theory of Everything (ToE), atau Teori Segalanya, impian Einstein semenjak 1920 yang tidak pernah dia capai sampai akhir hayatnya.

Febdian Rusydi. Alumni Fisika Teknik ITB. Mahasiswa Fisika Teori Rijkuniversiteit Groningen Belanda

Catatan : Saya copy pastekan dari salah satu site berita iptek. Tulisan-tulisan beliau ini (Febdian Rusydi) menurutku bernas dan jelas keniscayaannya. Mengunjungi blognya http://febdian.net/ bagi mereka yang menggemari mystism atau science adalah pilihan yang menarik.

Meramal Masa Depan

FP Zen1 dan LG Adhipurna2 (1Fisika ITB, 2Yayasan Paramadhina)

Dinasti Zhou (Cina, 1000 SM) menggunakan heksagram Yi Jing (Kitab Perubahan) untuk meramal masa depan. Yi Jing dianggap mewakili pola dasar perubahan alam, sehingga diyakini bisa digunakan untuk prediksi, dari musim hingga perang.
Prediksi serupa itu kini berbasis sains, yang juga dianggap mewakili pola dasar perubahan alam saat ini semakin diupayakan, bahkan menjadi komoditas penting bernilai tinggi. Prediksi berupaya menentukan kejadian aktual dari satu set alternatif. Lintasan planet, iklim, harga saham; setiap kasus ini punya satu set alternatif kejadian, disertai ketidakpastian tentang alternatif mana yang sebenarnya (akan) terjadi.
Ketidakpastian ini dinyatakan dengan probabilitas derajat keyakinan terjadinya suatu alternatif antara 0 (mustahil) dan 1 (pasti). Prediksi yang andal memiliki probabilitas mendekati 1 (atau 0). Prediksibilitas ini dinyatakan dengan entropi informasi (Shannon, 1948): jumlah informasi yang belum lengkap untuk menentukan kejadian aktual.
Jika pada suatu kasus terdapat alternatif kejadian dengan probabilitas 1, maka entropi kasus itu 0 (informasi sudah lengkap) mutlak terprediksi. Jika semua alternatif probabilitasnya sama, entropinya maksimum tak terprediksi. Ketidakpastian diatasi dengan mengumpulkan informasi lengkap; entropi berkurang, prediksibilitas meningkat. Persoalannya, apakah informasi bisa dikumpulkan secara lengkap (lihat batas fundamental), dan direpresentasikan secara operasional (lihat model matematik) untuk prediksi?
Informasi terbatas. Selain itu, sebanyak apapun dikumpulkan, bisa hilang lagi dengan cepat, akibat ketidakpastian yang terakumulasi seiring waktu. Bahkan di semesta kuantum ini, ketidakpastiannya sudah melekat, tak ada informasi untuk prediksi. Prediksi sungguh terbatas.
Batas Fundamental
Tak semua hal bisa diprediksi. Hanya keteraturannya yang memungkinkan prediksi; keteraturan dalam waktu (dinamika, mekanisme perubahan), dan keteraturan dalam ruang (kondisi awal, di mana perubahan bermula).
Keteraturan ini wilayah sains, dirangkum dalam konstruksi teori sebagai paket informasi terkompresi. Setiap prediksi bersandar pada hal ini, secara langsung maupun tidak. Batas prediksinya sejauh keteraturan itu bisa dilihat. Tapi tak ada yang dilihat, jika tak ada yang melihat; keteraturan ada, karena ada yang mempersepsinya. Sains katanya objektif, tapi keteraturan jelas persepsi subjektif: bertingkat, dibatasi objek, dan subjek. Subjek dan objek ada di alam benda, di semesta kuantum. Di sini, benda justru bukan benda.
Teori fundamental benda, teori kuantum, bukan membahas benda, namun pola interaksi subjek-objek dalam interpretasi probabilistik. Probabilistik, bukan karena informasi tak lengkap, namun karena ketidakpastian yang melekat (Heisenberg, 1926): posisi dan momentum partikel tak bisa diukur bersamaan secara eksak. Jika informasi lengkap, hasil pengukuran tetap tak bisa diprediksi. Biasanya, deskripsi probabilistik digunakan jika informasi tak lengkap. Jika lengkap, bisa dibuat dalam deskripsi deterministik (Laplace, 1776): dari kondisi awal, segalanya bisa diprediksi.
Jadi, prediksi bisa karena ada keteraturan (aturan dinamika, misalnya mekanika klasik, relativitas, elektrodinamika, mekanika kuantum) yang mendeterminasi perubahan dari kondisi awal tertentu. Teori dinamika fundamental (misalnya teori superstring) dan teori kondisi awal semesta (Hawking, 1983) menjadi kerangka fundamental prediksi: kosmologi kuantum (teori kuantum semesta dan seisinya dan seterusnya). Bisakah segalanya diprediksi dari sini? Tidak.
Prediksi terbatas sebab aturan deterministik bisa mengakumulasi ketidakpastian pada kondisi awal secara eksponensial. Selain itu, prediksi di semesta kuantum hanya sebatas probabilitas. Persisnya, probabilitas urutan kejadian tertentu. Urutan kejadian aktual, baru bisa diamati setelah terjadi (di fisika klasik informasi itu bisa diperoleh sebelum terjadi).
Lagi pula keteraturan itu bertingkat. Setiap tingkat memiliki khazanah tertentu. Teori kuantum ini hanya kerangka teoretik fundamental; satu dari banyak khazanah keteraturan lain. Geologi, meteorologi, biologi, psikologi, ekonomi, boleh disebut konsisten dengan kosmologi kuantum. Tapi statemen itu tak ada artinya. Sebab khazanah lokal itu keteraturannya otonom.
Bisa didekati secara lokal, terpisah dari keteraturan perubahan semesta secara keseluruhan. Karena lokal itu pula, keteraturan bisa diamati, dan digunakan untuk prediksi. Ukuran file spreadsheet tabel data posisi bulan selama 10 tahun, misalnya 800 MB (juta byte). Tapi ada keteraturan lokal di sana, data bisa dikompresi (diteoretisasi) hingga 2 KB (ribu byte) berisi program persamaan gerak, dan kondisi awal bulan (posisi dan kecepatan). Tabel posisi bulan selama 100 atau 1000 tahun, pada prinsipnya bisa diprediksi cukup dari 2 KB ini.
Kompresibilitas dinyatakan dengan kompleksitas algoritmik (Chaitin, 1964): ukuran program terpendek yang bisa menghasilkan data semula. Beda dari entropi informasi, konsep ini mengukur keteraturan internal (informasi algoritmik) dari data. Data 101101...101 teratur, bisa dikompresi dengan program pendek: print 101 n-kali. Tapi kebanyakan data justru acak, tak bisa dikompresi. Program terpendek: print data itu sendiri. Bisakah dikompresi lagi? Barangkali bisa. Tapi jika pun bisa, belum tentu itu terpendek, itu hanya batas atasnya.
Tak bisa dipastikan mana yang terpendek-informasi algoritmik tak komputabel. Ini mungkin artinya, tak dapat ditentukan bahwa teori yang semakin akurat, akan semakin mendekati teori ultimat yang bisa mengkompresi semua data. Implikasi irreducibility ini (Chaitin, 1975) mirip dengan bukti teorema incompleteness (Godel, 1931), dan incomputability (Turing, 1936). Ketiga bukti ini terkait ketidaktentuan (undecidability) sistem formal aksiomatik, dan bisa dianggap (secara spekulatif) membatasi praktik teoretisasi dan prediksinya. Tak ada teori untuk prediksi semua (Godel).
Tak ada prosedur ampuh menyusun teori (Chaitin). Teori tak selalu bisa untuk prediksi (Turing). Jadi, banyak hal di semesta yang tak bisa diprediksi dari teori, eksperimen, dan simulasi. Padahal, hanya itu yang biasa kita lakukan: membuat model.
Model matematik
Deret konstan dan periodik mudah diprediksi. Deret acak mudah pula (percuma saja prediksi, selain dari rata-ratanya). Deret yang menarik ada di antara keduanya; tak acak, tak konstan, tak mudah diprediksi, tapi memiliki semacam keteraturan yang bisa dieksploitasi untuk prediksi. Untuk itu keteraturan ini disajikan dalam abstraksi berbahasa matematik model matematik dalam tiga macam pilihan: analitik, numerik, atau empirik.
Anomali pada tabel fase bulan, misalnya, ditangkap Ptolemeus (100 SM) dalam model episiklus, yang disempurnakan Kepler (1609) dengan bentuk ellips (model empirik). Newton (1687) mendapat orbit ellips ini sebagai solusi analitik dari persamaan diferensial -- dinamika dua benda dalam gravitasi (model analitik). Jika persamaan menjadi rumit, solusi eksak sulit didapat, maka didekati dalam rumusan algoritmik, dihitung secara numerik (model numerik). Jadi, perubahan posisi bulan bisa dimodelkan secara empirik (meniru data), analitik (menangkap mekanisme), atau numerik (komputasional). Pilih mana? Untuk prediksi, cukup dipilih model yang akurat dan hemat.
Tentu model bukan hanya soal akurasi dan kompresi, tapi juga representasi. Biomekanika tubuh misalnya, boleh dimodelkan secara analitik (oleh dosen anatomi), numerik (oleh insinyur NASA), atau empirik (oleh perancang video game). Untuk prediksi iklim, sudah tradisi membuat model numerik paling rumit, dieksekusi di komputer paling besar. Komputer paling akbar tahun ini, Earth Simulator (NEC SX6, 40 Tflops), digunakan untuk model numerik dinamika iklim global. Bigger, better? Belum tentu, tergantung sifat model. Lorenz (1963) menemukan model sederhana (aproksimasi konveksi atmosferik), yang pada kondisi awal (hampir) sama hasil komputasinya berbeda.
Tindakan terbaik
Percakapan dengan semesta sungguh terbatas (lihat batas fundamental), meski dalam bahasa yang amat indah (lihat model matematika). Ini bukan sekadar bagaimana semesta mesti dipahami, diramal, dan dikendalikan, tapi bagaimana khazanah kemanusiaan mesti terungkap. Prediksi adalah seni. Tak ada resep standar untuk prediksi. Di sini, sains dan teknologi mesti membangun aspek rasa: wawasan intuitif (insight), kreativitas, dan sensibilitas. Seni prediksi tak terobsesi hasil eksak, namun berupaya menentukan tindakan terbaik, dengan prinsip biaya terkecil.
Prinsip ekonomi ini adalah prinsip fisika (prinsip aksi terkecil), atau malah metafisika. Dalam Dao De Jing (500 SM), aksi terbaik adalah non-aksi (wu-wei): tindakan selaras dengan semesta. Ini bukan pasif, bukan pula aktif, karena perubahan bukan kausalitas, tapi perwujudan unik semesta yang pola dasarnya mengalir dalam relasi Yin/Yang. Jadi, Yi Jing bukan untuk meramal, tapi menemukan konfigurasi unik semesta di suatu saat, untuk bertindak selaras dengannya. Inilah fungsi primbon awalnya.
Pranata Mangsa di Jawa, Kala di Sunda, Porhalaan di Batak, Wariga di Bali, dan lain-lain memberi panduan waktu untuk kegiatan seperti bercocok tanam. Ini terkait keunikan iklim, geografis, dan konfigurasi kosmik lain yang belum diketahui. Tapi kini, lebih fatal dari sekadar punah, tradisi menjadi klenik. Tradisi berbeda dari sains, teknologi, atau seni, justru karena tradisi adalah ketiganya: insight, kreativitas, sensibilitas. Kini, sains dihargai atas aplikasinya, bukan atas insight-nya.
Teknologi bukan produk kreatif, sekadar komoditas citra futuristik. Seni asyik bermain dalam idiom artistik, membius sensibilitas. Tradisi lebih apresiatif terhadap hakikat unik yang ada. Sesuatu tak akan berkembang jika tak apresiatif terhadap hakikatnya, yang unik, yang saat ini. Hidup ada di saat ini, bukan besok, atau kemarin.
Prediksi bukan soal meramal masa depan, atau memahami masa silam, tapi tentang hidup dengan tindakan terbaik di masa kini. Justru dengan buku manual semesta secanggih Yi Jing, Laozi malah berpesan, "Orang yang berilmu itu tak meramal, orang yang meramal itu tak berilmu.
Sumber : Republika (27 Januari 2004)

Skenario akhir alam semesta

Para ahli astronomi dan astrofisika kini mengembangkan teori baru, menyangkut tahapan akhir alam semesta. Teori Big Bang atau dentuman besar bagi penciptaan alam semesta kini sudah secara luas diterima. Akan tetapi skenario akhir dari dentuman besar, masih menjadi bahan perdebatan yang cukup hangat. Lima tahun lalu, para ahli astronomi dan astrofisika ibaratnya hanya membahas dua tema. Yakni, kecepatan pemuaian alam semesta serta kerapatan rata-rata materi penyusun alam semesta. Terdapat aksioma, jika kerapatan materi melampaui nilai kritis, maka alam semesta berhenti berkembang dan mengkerut kembali.

Jadi selaras dengan teori dentuman besar, skenario tahapan akhir alam semesta adalah keruntuhan besar. Akan tetapi berdasarkan pengukuran pancaran latar belakang sinar kosmis, penyebaran awan galaksi, penghitungan konstanta Hubble serta indikator lain, diperhitungkan volume materi nampak maupun materi gelap, tidak mencukupi untuk membuat alam semesta kolaps. Masih ada komponen utama lainnya yang menentukan nasib alam semesta, yakni energi gelap yang sejauh ini masih misterius. Tantangan terbesar ilmu kosmologi saat ini, adalah mengerti sifat dan mekanisme energi gelap ini.

Para ahli kosmologi menyadari, alam semesta yang kini berumur sekitar 13,7 milyar tahun, sudah memasuki paruh siklus hidupnya. Itulah sebabnya para peneliti merasa lebih tertarik pada skenario nasib alam semesta. Apa yang terjadi dengan alam semesta 20 milyar tahun mendatang ? Bumi sendiri yang lahir sekitar 5 milar tahun lalu, jadi jauh lebih muda dari alam semesta, diperkirakan lima sampai tujuh milyar tahun mendatang sudah merupakan planet tanpa kehidupan. Matahari sudah memasuki fase bintang raksasa merah, dan ukurannya membesar sampai 100 kali lipat dari ukuran sekarang. Bumi sudah menjadi planet yang berupa bola api menyala.

Ada tiga gambaran skenario yang dikembangkan para peneliti kosmologi. Yakni jika konstanta alam semesta tetap negatif, alam semesta akan mengalami keruntuhan besar di akhir siklus kehidupannya. Jika konstantanya positif atau tidak mencapai titik kritis, alam semesta akan terus memuai. Disamping itu, ada juga gambaran yang ekstrim. Misalnya saja teori yang dilontarkan Robert Caldwell dari departemen fisika dan astronomi di Darmouth College, AS, serta Marc Kamionkowski dan Nevin Weinberg dari institut teknologi California di Pasadena AS. Beberapa bulan lalu, ketiga pakar astrofisika itu melontarkan skenario yang disebut Big Rip, atau koyakan besar.

Dalam hal ini, energi gelap tetap memainkan peranan utama. Jika energi gelap tidak lagi mengikuti hukum konstanta alam semesta, dan bertindak sebagai materi liar yang dijuluki "Phantom Energy", maka pemuaian alam semesta tidak berhenti atau konstan, akan tetapi justru dipercepat. Dengan percepatan yang terus meningkat, alam semesta ibaratnya dikoyak sampai menjadi bagian materinya yang terkecil. Kerapatan energi "phantom energy" pada akhir zaman alam semesta, menjadi tidak terbatas. Artinya, tidak ada yang dapat mengelak, semua benda langit, mulai dari galaksi besar sampai atom terkecil akan meledak.

Kapan akhir zaman atau kiamat alam semesta itu akan terjadi? Apakah dapat diramalkan? Berdasarkan perhitungan konstanta alam semesta Einstein dan konstanta Hubble, yang saat ini besarnya 70 kilometer per detik dan Megaparsec, masih tersisa waktu 53 milyar tahun sampai tibanya Big Rip. Skenario yang lebih ekstrim dilontarkan astronom Pedro Gonzalez-Diaz dari pusat penelitian alam semesta di Madrid. Ia memperkirakan Big Rip akan terjadi sekitar 22 milyar tahun mendatang. Satu milyar tahun sebelum terjadinya koyakan besar, awan galaksi akan tercerai berai. Tiga bulan sebelum koyakan besar, juga lubang hitam akan tercerai berai.

Tigapuluh menit sebelum koyakan besar, semua benda langit makroskopis akan meledak. Namun pusat persemaian pemusnahan alam semesta belum sepenuhnya mengembang. Baru pada saat limit menjelang koyakan besar, semua inti atom terpecah menjadi partikel elementernya, Proton dan Neutron. Setelah itu semua hukum fisika yang dikenal, mungkin memainkan peranannya. Diperkirakan akan tercipta partikel secara spontan, terbentuknya dimensi ekstra seperti string yang eksotis atau efek gravitasi kuantum. Jika masih ada yang dapat mengamati, alam semesta akan terus mengecil sampai menjadi sebuah titik, kata Caldwell dengan singkat.

Jelas Caldwell hanya bercanda. Sebab sampai sekitar 20 milyar tahun mendatang, diyakini umat manusia di Bumi sudah musnah. Namun juga tidak ada yang mengetahui, apakah aksioma baru itu juga akan terbukti. Yang jelas perhitungan astronomi menunjukan, skenario itu dapat saja terjadi. Kalau materi gelap melakukan percepatan yang terus meningkat, hingga menjadi "phantom energy" maka skenario koyakan besar dapat terjadi.


Namun belum diketahui, alam semesta nantinya akan memasuki tahapan akhir mana? Apakah terkoyak, runtuh atau terus mengembang tanpa akhir? Semua skenario mungkin saja terjadi. Apakah nanti semua fase itu akan kembali mengarah ke dentuman besar yang baru, juga masih diteliti dan dihitung oleh para ahli. Yang jelas, manusia tidak berdaya mencegah datangnya kiamat alam semesta semacam itu. Manusia hanya dapat menghitung, memperkirakan, menarik aksioma dan meramalkan. Besaran waktu alam semesta, memang terlalu panjang dan absurd untuk ukuran kehidupan manusia yang amat singkat.
Sumber : http://www2.dw-world.de/indonesia/wissenschaft/1.51463.1.html

Meskipun tulisan di atas lebih banyak unsur spekulasinya (hari penghancuran), dimana konstanta alam semesta menjadi negatif dan BigRip masih 53 milyar tahun yad, namun tidak ada salahnya diingat. Toh sebenarnya, yang menjelaskan dan yang ingin tahu adalah sama: sama - sama tidak tahunya.

Angin Di Permukaan Bulan

Jika kita tinggal di permukaan bulan, maka angin boleh jadi akan menerpa kita. Artinya bulan memiliki atmosfir juga seperti bumi. Berapa besar kekuatan angin itu, yah... agak susah nyari referensinya. Tapi yang jelas, kunjungi saja :

http://www.nasm.si.edu/collections/imagery/apollo/AS11/a11images2.htm
maka di Smithsonian National Air and Space Museum, kita akan menjumpai foto seperti di atas.

Percaya atau tidak, setidaknya, kita belajar bahwa ilmu memang tidak hitam putih.

Jumlah Bintang yang Terlihat

Jumlah Bintang yang Terlihat Mencapai 70 Sextiliun!
Redaksi
Kawanan bintang M80 (NGC 6093), salah satu kumpulan bintang paling padat di Galaksi Bima Sakti Seorang astronom Australia mengklaim telah melakukan penghitungan paling akurat tentang jumlah bintang yang terlihat di jagad raya ini. Ia menghasilkan angka 70 sextiliun, atau 70 ribu juta juta juta.
Simon Driver dari Australian National University Research School of Astronomy and Astrophysics mengatakan jumlah tersebut jauh lebih banyak dari jumlah butir-butir pasir yang terdapat di seluruh pantai dan gurun di dunia.
Driver dan timnya berani mengklaim ketepatan perhitungannya karena mereka menggunakan teleskop-teleskop paling kuat yang ada, sementara perhitungan kosmis modern membantu memberikan gambaran tentang luas jagad raya. Mulanya mereka menghitung jumlah galaksi di sekitar kita, kemudian memperkirakan jumlah bintang pada tiap-tiap galaksi berdasarkan seberapa terang galaksi tersebut.
"Angka ini bukanlah jumlah total bintang yang ada, namun ini adalah jumlah yang bisa dihitung menggunakan teleskop kami," kata Driver mengenai angka 70 sextiliun.
Adapun penghitungan itu merupakan bagian dari survey galaksi terbesar di dunia yang bertajuk Two Degrees Field Galaxy Redshift Survey, yang hasilnya dilaporkan pada General Assembly of the International Astronomical Union, di Sydney.
Survey di atas juga bertujuan untuk menghitung jarak 250.000 galaksi terdekat dengan Bumi, dengan menggunakan alat-alat modern di Observatorium Siding Springs, New South Wales, Australia.
Karena jumlah yang disebut Driver bukan jumlah seluruh bintang yang ada, maka jumlah itu pasti akan terus bertambah seiring dengan kemajuan di bidang optik. "Jumlah sebenarnya pasti jauh lebih besar, beberapa orang bahkan menyebutnya tidak terhingga," tandasnya. (AFP/wsn)
Sumber : Kompas Cyber Media (23 Juli 2003)

Saya ingat lagu Bimbo, persisnya lupa, tapi salah satu bagian syairnya adalah :
... celupkan jarimu ke dalam lautan... air yang menetes dari jarimu... itulah dunia dan seisinya...

Menguak Tabir Prana dengan Fisika

KOMPAS Jumat, 27 Juni 2003
SEBAGIAN masyarakat umumnya masih memandang perguruan yang memfokuskan diri pada tenaga dalam seperti Nampon, Satria Nusantara, Prana Sakti, Sinlamba, dan banyak perguruan sejenis lainnya yang tersebar di seluruh pelosok Indonesia, sebagai ilmu yang sarat hal mistik dan di luar nalar manusia. Karena itu, keberanian Nampon menyeminarkan fenomena tenaga prana dari sudut pandang ilmu fisika dan menghadirkan guru besar fisika teoretis ITB Prof Pantur Silaban, merupakan hal yang amat positif.
NAMPON dan sejenisnya adalah salah satu kekayaan asli budaya Indonesia yang perlu dilestarikan dan digali eksistensinya.

Ilmu Nampon sendiri berkembang sejak 1932. Tercatat nama besar seperti Bung Karno pernah belajar ilmu ini, saat menjadi mahasiswa THS (sekarang ITB) di Bandung.
Fenomena tenaga prana pada beberapa perguruan sering dikaitkan dengan terpentalnya si penyerang ketika berusaha menyerang seseorang yang memiliki tenaga tersebut.
Guru besar Satria Nusantara (SN) Maryanto (1990), menjelaskan gejala tenaga prana dengan pendekatan teori medan Elektromagnetik (EM). Si penyerang memberikan frekuensinya yang berbanding lurus dengan energi kepada yang diserang. Akibatnya, terjadi penguatan amplitudo yang akan memperbesar energi balik ke penyerang dan menyebabkan gangguan kepada yang bersangkutan, sesuai intensitas energi yang diaktifkan.
PENJELASAN tenaga prana dari sudut pandang ilmiah pada beberapa perguruan sejenis di Indonesia umumnya mengikuti teori gelombang EM di atas, di mana mekanisme penjalaran tenaga prana dijelaskan melalui interaksi berdasarkan jarak (action at distance) yang memerlukan pengertian medan (besaran fisis yang mempunyai nilai di setiap titik dalam ruang) dan gelombang sebagai perantaranya.
Untuk membuktikan kebenaran teori EM, medan energi pada pelaku tenaga prana harus dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif.
Faktanya, sampai saat ini belum ada hasil ilmiah yang dapat menunjukkan kebenaran ide tersebut, walaupun pendekatan dengan model EM adalah yang tertua dipikirkan manusia sejak dahulu (Cazzamalli, 1925).
Kelemahan penjelasan dengan mekanisme ini terletak pada proses rambatan gelombang EM yang memerlukan jeda waktu, sedangkan fenomena tenaga prana sendiri pada praktiknya tidak terbatas oleh adanya ruang dan waktu.Dengan demikian, perlu dicari mekanisme yang lebih representatif untuk menjelaskan fenomena tenaga prana. Beberapa ahli fisika dan psikologi mengajukan beberapa konsep seperti Model Entropi dan Proses Acak (Gatlin, 1972), dan Model Perwakilan Ruang Hiper (Feinberg, 1967, 1975).
Bahkan ada yang lebih jauh lagi dengan model yang dinamakan Kecerdikan Jagat Raya (Universal Intelligence). Model ini mengatakan bahwa eksistensi pikiran manusia melingkupi semua ruang dan waktu. Apa yang ingin diwujudkan dalam ruang dan waktu dapat diprogram pikiran manusia.
DARI semua model di atas, penulis tertarik dengan Model Holografik yang dikembangkan pakar fisika David Bohm dan pakar psikologi Karl Pribram (1971,1975,1976). Mereka menyimpulkan bahwa informasi di alam ini bukan merupakan fungsi ruang dan waktu, tetapi dalam bentuk "getaran" yang dalam ilmu Fisika diwakili dengan persamaan gelombang dengan amplitudo dan frekuensi masing-masing.

Kesadaran manusialah yang melakukan "Transformasi Fourier" (sebuah konsep matematika yang dapat memetakan semua proses fisik di alam dalam bentuk frekuensi dan amplituda serta kelipatannya) agar dapat mewujudkan informasi tersebut ke dalam ruang dan waktu.
Penjabaran lebih lanjut model ini adalah kesadaran manusia (pikiran) dapat mengambil semua getaran yang ada di alam. Kemudian melalui proses transformasi tenaga prana, abstraksi dapat diwujudkan ke dalam ruang dan waktu.
Dengan mengikuti perkembangan model fisika di atas, pemahaman pada mekanisme tenaga prana tidak lagi terbatas pada dimensi yang sempit, hanya sebatas ruang dan waktu, melainkan juga pada dimensi yang lebih luas yang menyangkut wilayah esoterik dan dimensi kesadaran yang hanya dimiliki manusia.
Oleh karena itu, diperlukan pengertian ilmu fisika dan cabang disiplin ilmu lainnya yang lebih komprehensif. Dengan kata lain diperlukan sebuah konsep yang dapat menjelaskan segala sesuatu di alam semesta berdasarkan teori tunggal. Teori tersebut dalam ilmu fisika dikenal sebagai A Theory of Everything.
ALBERT Einstein menghabiskan waktu lebih dari 30 tahun sisa hidupnya untuk membangun teori yang dapat menggabungkan empat gaya dasar yang berlaku di alam semesta: gravitasi, elektromagnetik, dan dua buah gaya nuklir, kuat dan lemah.
Sebuah teori yang diharapkan dapat menjelaskan proses terjadinya "dentuman besar" (big bang) pada awal evolusi, fisika dalam partikel atom dan semua hal-hal mikroskopik. Namun demikian, misi itu sampai akhir hayat hidupnya bahkan sampai saat ini belum juga tercapai.
Kompatriot Einstein berusaha menciptakan teori tersebut dengan menggabungkan teori relativitas (untuk menjelaskan gravitasi) dan fisika kuantum (untuk gelombang elektromagnetik dan 2 gaya nuklir, kuat dan lemah).
Dua hal yang saling berlawanan, yang satu berkisar pada hal besar seperti galaksi, quasar, dan yang satunya lagi hal kecil di dunia sub-atomik, hal yang diskrit seperti paket energi disebut kuanta, ternyata gagal setelah 50 tahun berusaha mewujudkan A Theory of Everything.
DEWASA ini para pakar fisika berusaha mendekatinya dengan pendekatan lain. Ada Stephen Wolfram dengan teori Automata Selular dan Michio Kaku dengan pendekatan perwakilan ruang Hyperspace.
Dalam kaitannya dengan pemahaman pada beberapa model yang telah dipaparkan sebelumnya, mungkin buku Michio Kaku (1994) yang berjudul Hyperspace: A Scientific Odyssey Through Parallel Universes, Time Warps and the Tenth Dimension, dapat menjelaskan mekanisme tenaga prana lebih baik lagi dalam usaha perumusan teori di atas.
Kaku mendapatkan idenya dari penemuan Einstein tahun 1915 yang mengatakan bahwa alam semesta terdiri dari empat dimensi: ruang dan waktu yang berkembang. Kelengkungannya menyebabkan "gaya" yang disebut "gravitasi".
Kemudian Theodore Kaluza pada tahun 1921 meneruskan riset Einstein tersebut dan mengatakan bahwa riak pada dimensi ke "lima" dapat dilihat sebagai "cahaya".
Bagaimana dengan dimensi yang lebih besar dari lima?
Kaku memperkenalkan teori yang disebut "superstring". Jadi kelengkungan yang terjadi pada ruang dan menyebabkan gravitasi merupakan paket kecil dari "string yang "bergetar" dan "beresonansi".
Demikian juga cahaya yang merupakan riak dari dimensi ke-5 adalah komponen "string" lainnya. Dengan begitu, empat gaya dasar tadi dapat digabungkan dan peristiwa di dalamnya menjadi dimensi yang lebih besar: 10 dimensi.
Dengan 10 dimensi itu Kaku berhipotesis bahwa semua proses yang terjadi sehari-hari-termasuk fenomena tenaga prana-dapat dijelaskan.
PERKEMBANGAN ilmu fisika belakangan ini bahkan tidak berhenti hanya pada 10 dimensi, masih ada dimensi yang lebih besar lainnya. Banyak konsep bermunculan, seperti pendekatan dengan teori membran dan sebagainya yang semakin menuju pada hasil unifikasi gaya-gaya yang mengatur seluruh alam semesta.
Semua penjelasan ilmiah yang dibentangkan dalam artikel ini pada intinya adalah meyakinkan bahwa di luar panca indera yang terbatas, masih ada dimensi yang lebih tinggi dan belum dieksplorasi dan dirasakan.
Cara berpikir dan bekerja sensor manusia, terbiasa dalam lingkup ruang dan waktu (empat dimensi). Pada kenyataannya, pikiran manusia tidak terbatas hanya pada ruang dan waktu tersebut.
Sudah saatnya ilmu pengetahuan dan teknologi mengarahkan risetnya pada hal-hal yang "esoterik" yang dulu dikatakan sebagai "meta-rasional", seperti adanya konsep aura, orbs, dan tenaga prana. Dengan demikian, tenaga prana dan metoda penyembuhan yang menggunakan media ini serta segala aspek aplikasinya bisa dikuantifikasi secara ilmiah bila A Theori of Everything telah ditemukan.
Pada saat itu, tenaga prana akan terbuka tabirnya dan bukan lagi merupakan hal mistik, seperti anggapan sebagian masyarakat saat ini.
Fadli Syamsudin Praktisi dan pengamat perkembangan tenaga prana, staf peneliti TISDA-BPPT

Memahami Maksud Einstein

Sumber : Kompas (21 Januari 2006)

T. Mart (Fisika UI)

Peringatan satu abad annus mirabilis Einstein berakhir. Cukup banyak kegiatan merayakan tahun lahirnya teori relativitas khusus serta efek fotolistrik yang akhirnya mengantarkan ia menjadi penerima Nobel Fisika tahun 1921. Namun, mungkin, karena dampak psikologis teori relativitas khusus pada masyarakat awam jauh lebih besar, Einstein selalu diidentikkan dengan teori tersebut.

Sisi lain, secara matematis teori relativitas khusus (TRK) mampu dinyatakan dengan persamaan matematis sederhana, tidak seperti teori relativitas umum (TRU) yang menuntut pengetahuan kalkulus tensor yang begitu rumit. Menyadari sambutan masyarakat, Einstein menulis sebuah buku ilmiah populer berjudul Relativitas, Teori Khusus dan Umum. Buku asli ditulis dalam bahasa Jerman pada tahun 1916 dan diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris oleh RW Lawson pada tahun 1920. Buku versi terjemahan ini kemudian diterjemahkan oleh Prof Liek Wilardjo ke dalam bahasa Indonesia.

Buku ini terdiri dari 32 bab kecil yang disusun menjadi tiga bagian. Pada bagian akhir diberikan lima lampiran teknis, tetapi menarik bagi pembaca yang ingin mendalami TRK dan TRU. Lampiran kelima baru ditambahkan Einstein pada tahun 1952 yang memaparkan persoalan ruang dari sudut pandang relativistik. Persoalan ruang ini mencuat karena TRU menyimpulkan bahwa ruang kosong tidak bermakna, persis seperti kerisauan filsuf Descartes dahulu kala.

Alam relativitas

TRK merupakan bagian paling sederhana meski banyak menyita halaman buku ini. Einstein mulai dengan mengembalikan ingatan pembaca pada kemegahan bangunan geometri Euklidesan, yang menggarap definisi "garis lurus" sebagai penghubung dua titik pada benda tegar. Tentu saja pertanyaan tentang "kebenaran" tidak mudah untuk dijawab karena geometri ini disandarkan pada dalil-dalil sederhana (aksioma) yang sudah dianggap benar. Dalil-dalil lain diperlihatkan mengikuti aksioma ini, sementara anggapan benar itu sendiri disandarkan semata-mata pada pengalaman yang diakui kurang lengkap. Kini kita mengerti bahwa dua buah titik di permukaan bola tidak dihubungkan secara unik oleh sebuah garis lurus, melainkan oleh sebuah garis lengkung.

Selanjutnya pembaca disuguhi dengan konsep sistem koordinat umum dan Galilean. Yang terakhir ini merupakan "rumah" bagi hukum-hukum mekanika Galilei-Newton. Para pembaca mungkin ingat hukum kelembaman, yaitu suatu benda yang sangat terpencil dari benda-benda lain akan terus berada dalam keadaan rihat atau bergerak dengan kelajuan tetap pada garis lurus. Einstein mengajak pembaca masuk ke alam relativitas melalui eksperimen penumpang kereta api yang menjatuhkan batu ke tepi landasan rel. Pelaku tindakan "nakal" ini melihat bahwa batu tersebut bergerak lurus hingga jatuh ke tanah. Namun, pengamat di luar kereta melihat batu bergerak dalam lintasan parabola. Kedua pengamatan berbeda ini menghancurkan konsep sistem koordinat mutlak. Si pelaku menggunakan sistem koordinat dengan kereta api sebagai acuan, sedangkan pengamat di luar menggunakan tepi landasan rel sebagai acuan. Eksperimen ini mengantarkan kita pada kesimpulan bahwa konsep ruang yang di dalamnya kita dapat menjelaskan segala bentuk gerak secara unik menjadi semakin kabur dan semakin kehilangan makna. Apa yang masih dapat diterima hanyalah gerak relatif sistem koordinat.

Andaikan masinis menjalankan kereta dengan kecepatan v dan menyalakan lampu lokomotif (yang, jika kita mengabaikan indeks bias udara, memiliki kecepatan c atau sama dengan 300.000 km per detik relatif terhadap lokomotif), pengamat di luar kereta seharusnya mencatat kecepatan cahaya lampu tadi adalah v + c. Padahal eksperimen yang dilakukan oleh De Sitter, seorang astronom Belanda, memperlihatkan bahwa cepat rambat cahaya selalu sama dengan c, tidak bergantung pada gerak sumbernya. Hal ini sesuai dengan prinsip relativitas: tidak ada kerangka acuan yang diutamakan atau dengan kata lain hukum-hukum fisika di kedua kerangka acuan harus sama. Ketidakcocokan antara kedua pengamatan tadi mendorong Einstein menelaah kembali hasil penelitian Lorentz yang menyimpulkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa selalu sama dengan c. Usaha keras ini mengantarkannya pada transformasi Lorentz, penghubung posisi sebuah titik pada dua kerangka acuan.

Aplikasi transformasi Lorentz melahirkan formula penjumlahan kecepatan yang ternyata sesuai dengan teorema penambahan kecepatan Fizeau. Formula ini membatasi kecepatan total maksimal sebesar c sehingga kecepatan cahaya selalu sama dengan c tanpa mengindahkan gerak sumber. Transformasi Lorentz berhasil memecahkan problem ini, tetapi "biaya" yang harus dibayar tidak murah: waktu haruslah tidak lagi bersifat tegar, melainkan menjadi variabel elastik yang dapat berubah sesuai dengan kecepatan relatif kedua kerangka acuan. Lebih akurat jika dikatakan bahwa waktu tidak lagi memainkan peranan sebagai variabel independen, melainkan telah terkopel ke dalam ruang. Ruang dan waktu bersatu. Rumusan massa dan energi yang sebelumnya terpisah juga menjadi satu, formula E=mc2 dapat langsung diturunkan dari transformasi tersebut.

Warisan ilmiah

Dalam buku ini terasa sekali jika pembahasan TRU kurang memadai karena perumusan matematis nyaris dihilangkan. TRU dimulai dengan mengamati akibat dari konsep massa lembam sama dengan massa gravitasi. Contoh menarik di sini adalah eksperimen gedanken pada seorang pengamat yang berada di ruang kosong, terpencil dari semua benda bermassa. Karena tidak ada medan gravitasi yang bekerja, pengamat ini harus menambatkan diri pada salah satu sisi dinding ruang agar tidak melayang dan membentur dinding lain. Ruang tersebut kemudian secara perlahan ditarik ke atas dengan percepatan tertentu. Tentu saja pengamat mulai merasakan percepatan dan dia (karena tidak mengetahui bahwa ruang itu ditarik dengan suatu percepatan) menyimpulkan adanya medan gravitasi. Jika ia melepaskan sepotong besi, besi itu ia lihat jatuh ke lantai dengan percepatan tertentu. Namun, pengamat di luar ruang akan tersenyum melihat "kekeliruan" yang dibuat pengamat di dalam ruang.

Apa yang diukur oleh pengamat di dalam ruang sebagai massa gravitasi terlihat oleh pengamat di luar sebagai massa lembam. Einstein menyatukan kedua pengamatan tersebut dalam TRU dan menunjukkan bahwa hanya koordinat Gaussan yang tepat untuk itu. Salah satu konsekuensi TRU adalah ramalan gerak perihelion Merkurius sebesar 43 sekon-busur per seratus tahun, suatu fenomena yang sudah teramati setengah abad sebelumnya oleh Leverrier dan Newcomb. Pembelokan cahaya bintang oleh medan gravitasi matahari juga diramalkan oleh TRU. Pembelokan ini dibuktikan oleh astronom Inggris terkenal saat itu. Selain itu, pergeseran merah akibat medan gravitasi bintang yang sangat kuat juga terkuak oleh TRU.

Teori gravitasi Newton menuntut adanya semacam pusat kerapatan jagat raya, sementara pengamatan modern memperlihatkan bahwa kerapatan tersebut relatif konstan. Di sinilah TRU mengambil alih tugas teori Newton karena menurut TRU sifat-sifat geometri ruang tidaklah bebas, tetapi ditentukan oleh materi.

Bagi saya sendiri, buku yang tebalnya "hanya" 198 halaman ini tidak mudah untuk dipahami dengan "sekali baca". Wajar jika Einstein dalam pendahuluannya menyatakan bahwa buku ini menuntut kesabaran dan kemauan keras pembaca. Meski demikian, saya setuju bahwa buku ini merupakan warisan ilmiah yang cukup penting karena ditulis langsung oleh penggagas teori relativitas.

Nobel Fisika 2005 Untuk Bidang Optika

Terry Mart (Fisika UI)

Jika anugerah Nobel Fisika tahun 2004 diberikan kepada tiga orang pakar di bidang Fisika Partikel, maka tahun ini anugerah yang bernilai 1,28 juta dollar (sekitar 12,8 milyar rupiah) tersebut dibagikan kepada tiga orang yang telah berjasa di bidang fisika optik. Ketiga orang tersebut adalah Roy J. Glauber (80 tahun) dari Universitas Harvard USA, John L. Hall (71 tahun) dari National Institute of Standards and Technology USA, serta Theodor W. Haensch (64 tahun) dari Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik, Universitas Munich Jerman. Roy J. Glauber, seorang professor fisika yang memperoleh gelar doktor pada usia 24 tahun, telah berjasa dalam meletakkan fondasi dasar teori optika kuantum. Dengan menggunakan teori Elektrodinamika Quantum (QED) ia berhasil menjawab pertanyaan bagaimana memformulasikan teori kuantum (yang semula dirumuskan untuk partikel masif) untuk menjelaskan proses pendeteksian cahaya. Teori yang selanjutnya dikenal sebagai Teori Glauber ini berhasil membedakan sifat-sifat cahaya yang berasal dari sumber termal (seperti bola lampu pijar) dan cahaya koheren yang berasal dari laser atau amplifier kuantum. Untuk menghargai jasa tersebut, setengah dari hadiah Nobel Fisika akan diberikan kepada professor Glauber awal bulan Desember ini. Sisanya akan dibagikan secara rata kepada John Hall dan Theodor Haensch yang telah berjasa dalam mengembangkan spektroskopi akurat menggunakan laser serta "teknik sisir frekuensi optik". Pada bagian pertama tulisan ini kita akan membahas penemuan Glauber.

Mekanika Kuantum dan Elektrodinamika Kuantum
Di akhir abad ke 19 pengamatan spektrum-spektrum radiasi sudah cukup akurat untuk menggugat teori fisika yang berlaku saat itu. Salah satu model teori yang sangat terkenal di masa itu adalah model "radiasi benda hitam". Dengan menggunakan pengetahuan yang ada pada saat itu, model ini ternyata menghasilkan spektrum intesitas radiasi yang tidak cocok dengan data eksperimen. Adalah Max Planck yang pertamakali membuka jalan untuk memecahkan masalah ini. Dengan mengasumsikan bahwa pada kesetimbangan termal pertukaran energi antara material dan radiasi di dalam "benda hitam" terjadi secara diskret, dengan kata lain jumlah energi merupakan perkalian antara bilangan bulat dengan suatu energi minimal, ia berhasil mendamaikan prediksi radiasi benda hitam dengan data eksperimen. Meski demikian, Planck kurang mengetahui persis efek fisika apa yang mendasari asumsi tersebut.

Beberapa tahun kemudian Albert Einstein menyadari bahwa teori Planck tersebut dapat diinterpretasikan sebagai sifat granular (seperti partikel) dari radiasi. Dengan dasar sifat diskret energi radiasi, Einstein membangun teori efek fotolistrik. Dalam teori ini Einstein mempostulatkan bahwa radiasi disusun oleh sekumpulan paket-paket yang selanjutnya disebut foton. Sebuah elekton yang berinteraksi dengan radiasi tersebut hanya dapat menyerap satu paket energi. Jika elektron tersebut terikat pada sebuah metal, maka elektron akan memiliki energi kinetik yang dapat membebaskannya dari ikatan tersebut. Dengan demikian jumlah elektron yang keluar dari metal akan sama dengan jumlah paket radiasi yang diserap dan, sebagai akibatnya, energi setiap paket dapat dihitung secara eksperimen. Teori Einstein menyatakan bahwa energi satu paket radiasi merupakan perkalian antara konstanta Planck dengan frekuensi radiasi tersebut. Baik Planck maupun Einstein mendapatkan hadiah Nobel Fisika setelah efek fotolistrik berhasil diobservasi. Penemuan keduanya merupakan dasar dari lahirnya Mekanika Kuantum yang merupakan bagian dari Teori Fisika Modern.

Teori kuantum menyatakan bahwa radiasi gelombang elektromagnetik bersifat granular (partikel). Namun seperti kita ketahui dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari penggunaan radio, telefon selular, hingga oven microwave, tampaknya gelombang elektromagnetik tersebut lebih memperlihatkan sifat gelombang dibandingkan sifat partikelnya. Akan semakin jelas jika kita membahas cahaya yang merupakan salah satu spektrum gelombang elektromagnetik. Teori Maxwell, yang memanifestasikan cahaya dalam persamaan gelombang, ternyata merupakan dasar yang sangat sukses dalam bidang elektronika dan teknik listrik. Sementara itu kuantisasi cahaya telah dimapankan oleh eksperimen efek fotolistrik. Kedua gambaran ini jelas tampak kontradiktif, meski para pakar pendiri kuantum tidak terlalu mempermasalahkannya dengan menganggap bahwa kedua gambaran tadi bersifat komplementer (saling melengkapi).
Setelah mekanika kuantum dikembangkan oleh Werner Heisenberg, Erwin Schroedinger, serta kolega mereka, terlihat bahwa medan elektromagnetik pun harus dikuantisasi.

Adalah Paul Adrien Maurice Dirac yang pertamakali berhasil memetakan teori elektromagnetik ke dalam sekumpulan osilator harmonis dan, dengan menggunakan metode ini, ia berhasil menghitung laju emisi spontan yang merupakan efek kuantum. Teori medan elektromagnetik yang terkuantisasi ini selanjutnya dikembangkan oleh fisikawan lain seperti Wolfgang Pauli dan Lev Davidovich Landau, yang kemudian dikenal sebagai teori Elektrodinamika Kuantum. Namun teori ini mengalami kesulitan yang merupakan "penyakit bawaan” dari fisika klasik; medan elektromagnetik menyebabkan massa elektron menjadi tak berhingga. Problem ini baru terselesaikan setelah Perang Dunia kedua oleh Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger, serta Richard P. Feynman melalui suatu program yang mereka sebut sebagai renormalisasi.

Optika Kuantum
Elektrodinamika Kuantum yang berhasil "dibersihkan" dari problem inherennya oleh Tomonaga, Schwinger, dan Feynman, mayoritas hanya dibahas pada proses-proses hamburan fisika partikel berenergi tinggi. Dapat dimaklumi bahwa pada saat itu, pun hingga sekarang, fisika partikel energi tinggi sangat menantang dan menjanjikan fenomena baru dalam fisika. Konflik antara teori Maxwell dan teori Planck saat itu dianggap tidak akan memiliki efek signifikan dalam fisika optik. Namun hal ini tidak berlangsung lama. Pada tahun 1956 dua astronomiwan, Robert Hanbury Brown dan Richard Q. Twiss, memublikasikan hasil eksperimen mereka dalam sebuah paper yang berjudul A test of a new type of stellar interferometer on Sirius pada majalah Nature. Pada percobaan ini dua buah detektor yang terpisah sejauh 6 meter diarahkan pada bintang Sirius. Kedua detektor tersebut menghasilkan arus elektron (listrik) dan dihubungkan dengan peralatan yang mencatat korelasinya. Diluar dugaan, kedua ilmuwan ini menemukan bahwa keluaran kedua detektor memiliki korelasi meski keduanya diletakkan pada posisi yang berlainan. Hasil eksperimen ini menimbulkan perdebatan serius dalam komunitas fisika karena dianggap tidak konsisten dengan termodinamika dan menyalahi ketidak-pastian Heisenberg. Hanbury Brown dan Twiss menyelesaikan masalah ini dengan menganggap bahwa foton dari dua berkas cahaya koheren yang datang dari Sirius berkorelasi. Korelasi ini selanjutnya ditransfer pada saat proses emisi fotolistrik dalam detektor. Dengan demikian foton secara individu terdeteksi dalam dunia optik! Pada tahun yang sama Edward M. Purcell menunjukkan bahwa hasil eksperimen tersebut masih memiliki interpretasi klasik, namun ia masih mengasumsikan bahwa efek tersebut merupakan indikasi sifat kuantum dari cahaya. Penemuan serta penjelasan korelasi antara dua berkas cahaya koheren ini merupakan pemicu perhatian ilmuwan pada efek kuantum yang dapat diobservasi secara optis. Hal ini juga diperkuat oleh penemuan laser pada tahun 1960 yang melengkapi para ilmuwan dengan sumber cahaya koheren yang sangat berbeda jika dibandingkan dengan sumber cahaya termal. Eksperimen-eksperimen selanjutnya hanya menyibak kegagalan pendekatan semi-klasik yang dijelaskan di atas. Teori yang benar baru muncul pada tahun 1963.
Pada tahun 1963 Roy Glauber menghadirkan dasar-dasar teorinya pada sebuah paper singkat yang dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters. Detail dari teori tersebut ia jelaskan dalam dua paper panjang berikutnya yang dipublikasi pada tahun yang sama dalam jurnal Physical Review. Dalam teori ini Glauber menyatakan bahwa penjelasan eksperimen korelasi foton harus berlandaskan pada aplikasi konsisten dari Elektrodinamika Kuantum. Glauber memperkenalkan konsep kuasi-distribusi dalam Optika Kuantum yang merupakan penggambaran kuantum dari satu keadaan, namun memiliki hubungan langsung dengan distribusi ruang fase klasik. Meski demikian, konsep ini menghadirkan juga sifat non-klasik, misalnya peluang distribusinya tidak positif. Jika distribusi positif, maka kita dapat memberikan interpretasi klasik. Glauber memperlihatkan bahwa sumber cahaya termal berhubungan dengan distribusi Gaussian sehingga teori fluktuasi dapat digunakan untuk sumber jenis ini. Kasus laser ideal tidak memperlihatkan korelasi Hanbury Brown dan Twiss. Dalam papernya, Glauber menjelaskan analisis dari formalisme untuk pendeteksian foton yang berdasarkan fungsi korelasi normal yang kini dikenal sebagai fungsi-P atau representasi Glauber-Sudarshan. Glauber mencatat bahwa statistik absorpsi foton untuk sebuah laser tidak dapat dijelaskan dengan sifat stokastik sederhana, Gaussian atau Poissonian, namun membutuhkan informasi detail keadaan kuantum dari peralatan. Keadaan-keadaan koheren ini direpresentasikan oleh osilator harmonis. Metode ini juga cocok untuk penjelasan sinyal klasik, karena osilator tersebut memiliki amplitudo dan fase. Dengan demikian baik efek klasik maupun fluktuasi kuantum dapat muncul secara simultan.
Dalam limit intensitas cahaya yang sangat rendah jumlah foton akan sangat sedikit, sehingga efek kuantum akan dominan. Keadaan ini dapat digunakan untuk komunikasi kuantum dengan tingkat keamanan tinggi, komputasi kuantum, serta untuk merekam sinyal-sinyal super lemah pada eksperimen dengan ketelitian tinggi. Aplikasi lain dari Optika Kuantum adalah dalam penelitian aspek fundamental mekanika kuantum. Bukan rahasia lagi jika interpretasi mekanika kuantum belum dapat disepakati semua fisikawan. Dengan demikian kemungkinan menguji teori ini pada daerah kuantum dengan menggunakan Optika Kuantum sudah terbuka. Masih banyak aplikasi Optika Kuantum yang tidak dapat dijelaskan pada tulisan ini. Tidak dapat disangkal, jasa Glauber sudah sepatutnya dihargai dengan hadiah Nobel.
Sejarah perkembangan fisika memperlihatkan bahwa salah satu pemicu penemuan baru adalah meningkatnya akurasi pengukuran. Penemuan partikel-partikel baru hampir selalu terjadi setelah adanya akselerator partikel berenergi lebih tinggi dan detektor yang lebih akurat, dengan kata lain sebuah mikroskop partikel dengan resolusi lebih tinggi. Dalam bidang fisika atom (juga fisika nuklir dan partikel) salah satu cara untuk menyibak rahasia strukturnya adalah melalui spektroskopi. Spektroskopi adalah pengukuran spektrum-spektrum yang dihasilkan oleh atom (nukleus atau pun partikel) akibat transisi-transisi kuantum. Jarak antar garis-garis spektrum serta ketebalannya dapat memberikan informasi struktur tingkat-tingkat energi serta peluang transisi. Dengan demikian spektroskopi yang sangat akurat akan benar-benar membantu usaha untuk mengetahui struktur penyusun dasar alam semesta.
Nobel fisika tahun ini sebagian diberikan untuk menghargai jasa dua ilmuwan yang berhasil mengembangkan spektroskopi atom super akurat berbasiskan laser. Mereka adalah John L. Hall (warganegara Amerika) dan Theodor Haensch (warganegara Jerman). Spektroskopi akurat ini pada dasarnya dikembangkan saat kedua fisikawan tersebut sedang berusaha menjawab dua pertanyaan paling mendasar di dalam fisika, yaitu berapa panjang sebenarnya satu meter serta berapa lama selang waktu satu detik.
Dahulu di dalam buku pelajaran fisika untuk SMP dan SMA kita diperkenalkan dengan satuan SI dengan konvensi satu meter yang diberikan oleh panjang sebuah batang pengukur standar yang disimpan di Paris. Konvensi ini sudah ditinggalkan ilmuwan sejak tahun 1960, karena definisi satu meter yang lebih akurat dapat diperoleh dari sejumlah panjang gelombang garis spektum tertentu dalam atom krypton. Beberapa tahun kemudian diperkenalkan juga definisi waktu satu detik yang lebih akurat yang sama dengan sejumlah tertentu osilasi frekuensi resonansi dalam atom cesium. Kedua definisi ini membuka jalan untuk menentukan kecepatan cahaya dalam ruang vakum secara akurat melalui perkalian antara panjang gelombang dan frekuensi.
John Hall adalah ilmuwan yang berjasa dalam mengembangkan laser dengan tingkat kestabilan frekuensi ekstrim tinggi. Dengan menggunakan laser tersebut bersama koleganya ia berhasil mengukur kecepatan cahaya tanpa cacat (koreksi), yaitu 299.792.458 meter per detik. Sebagai konsekuensinya, satu meter dapat didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya selama 1/299.792.458 detik. Namun angka-angka tersebut akurasinya sangat bergantung pada definisi ukuran satu meter. Selain itu, pengukuran yang menggunakan frekuensi optik sekitar 1015 Hertz (satu juta GigaHertz) ini ternyata sangat sulit, karena jam atom cesium sendiri memiliki osilasi sekitar 100.000 kali lebih lambat. Saat itu disimpulkan perlunya metode pengukuran yang lebih sederhana tanpa mengorbankan akurasi.
Pengukuran frekuensi dengan akurasi ekstrim tinggi membutuhkan sebuah laser yang dapat memancarkan sejumlah besar osilasi dengan frekuensi koheren. Jika osilasi-osilasi tersebut memiliki frekuensi sedikit berbeda, interferensi akan menghasilkan pulsa-pulsa yang ekstrim pendek seperti terlihat pada Gambar 1. Semakin banyak frekuensi yang dapat dikunci, semakin pendek pulsa yang dihasilkan. Sebuah pulsa sepanjang 5 femto-detik dapat mengunci sekitar satu juta frekuensi berbeda. Karena pulsa laser memancarkan frekuensi yang sangat tajam, aplikasi dalam spektroskopi laser beresolusi tinggi jelas tidak mustahil. Hal ini telah menjadi perhatian Theodor Haensch sejak tahun 1970an, namun kemajuan berarti baru terjadi pada tahun 1999 saat ia menyadari bahwa laser dengan pulsa sangat pendek yang tersedia saat itu dapat dipakai untuk mengukur frekuensi optik terhadap jam cesium. Hal ini dimungkinkan karena laser tersebut memiliki sisir frekuensi yang mencakup seluruh daerah cahaya tampak. Sisir frekuensi ini (lihat Gambar 1) berfungsi sebagai batang penggaris dengan skala ekstrim akurat. Haensch mencoba mengembangkan teknik ini, namun problema pergeseran frekeuensi baru terselesaikan setelah Hall berhasil menunjukkan solusinya pada tahun 2000. Selanjutnya Haensch dan Hall bekerjasama dalam menghaluskan teknik ini sehingga terciptalah instrumen pengukur frekuensi yang sederhana dan tersedia secara komersial.
Mungkin pertanyaan yang muncul adalah apa yang dapat dihasilkan instrumen pengukur frekuensi dengan akurasi ekstrim ini di masa depan. Contoh sederhana adalah akurasi pengukuran dapat membuat sistem navigasi berbasis satelit (GPS) menjadi lebih sempurna. Sistem navigasi yang ekstrim akurat sangat diperlukan dalam perjalanan ruang angkasa yang sangat jauh atau dalam pengukuran gelombang gravitasi dengan menggunakan sederetan satelit. Pengukuran spektrum ekstrim akurat juga sangat dibutuhkan oleh penelitian simetri dalam fisika. Simetri dalam fisika menyatakan bahwa sifat-sifat partikel dan anti-partikel haruslah sama kecuali bilangan kuantum mereka. Beberapa tahun yang lalu atom-atom anti-hidrogen berhasil diproduksi di laboratorium CERN Eropa. Perbedaan antara spektrum hidrogen dan spektrum anti-hidrogen, jika berhasil diobservasi, dapat mengkonfirmasi cacat simetri di dalam alam. Eksperimen semacam ini tentu saja tidak dapat dilakukan tanpa bantuan spektroskopi ekstrim akurat. Selain itu, penelitian yang luar biasa akurat ini dapat memberi informasi apakah konstanta-konstanta universal dalam fisika benar-benar konstan atau bervariasi terhadap waktu.

Sumber : Kompas (10 Oktober 2005)

Berapa Usia Alam Semesta?

Ferry M. Simatupang, Ferry's Astronomy Page

Teleskop Ruang Angkasa Hubble (Hubble Space Teleskop - HST) kembali menunjukkan keunggulannya setelah diperbaiki Desember tahun lalu. Setelah berhasil mengkonfirmasi keberadaan sebuah lubang hitam supermassif di pusat galaksi M87 beberapa waktu lalu, kini teleskop ruang angkasa itu digunakan untuk menghitung berapa usia alam semesta. Potensi unik teleskop ruang angkasa ini untuk menghitung harga konstanta Hubble (dengan demikian dapat ditaksir usia alam semesta) memang sudah lama disadari oleh mereka yang memperjuangkan dibangunnya teleskop ruang angkasa tersebut tahun 1960-1970-an. Dan sepertinya harapan mereka ini akan segera menjadi kenyataan.

Tim astronom yang dipimpin bersama oleh Dr. Wendy L. Freedman (Observatories of Carnegie Institute of Washington), Dr. Robert Kennicutt (Steward Observatory, University of Arizona) dan Dr. Jeremy Mould (Mount Stromlo and Siding Spring Observatories, Australian National University), menggunakan HST untuk menghitung jarak galaksi M100 yang terletak di gugus Virgo. Gugus Virgo adalah gugus yang kaya akan galaksi, beranggotakan sekitar 2500 buah galaksi. Untuk mengukur jarak galaksi M100 itu, Dr. Freedman bersama timnya, melakukan pengamatan terhadap 20 buah bintang Cepheid yang terdapat di galaksi tsb. Bintang Cepheid adalah jenis bintang variabel yang kecerlangannya berubah secara periodik karena bintang itu mengerut dan mengembang dengan teratur. Mereka memotret bintang-bintang Cepheid tersebut dengan menggunakan HST sebanyak 12 kali masing-masing selama 1 jam, untuk mengamati perubahan kecerlangan bintang-bintang ini. Pemotretan dilakukan pada waktu-waktu yang sudah diperhitungkan dengan cermat dalam 2 bulan pengamatan. Perioda perubahan kecerlangan Cepheid berbanding lurus dengan luminositasnya. Semakin panjang periode perubahan kecerlangannya, semakin besar massa bintang itu, sehingga luminositasnya akan semakin besar. Dari luminositasnya inilah dapat diturunkan jarak Cepheid itu, yang berarti juga jarak galaksi tersebut. Mereka berhasil menghitung jarak galaksi M100 yaitu 51 juta tahun cahaya dengan ketidakpastian 6 juta tahun cahaya. Dari informasi ini dapat pula dihitung berapa usia alam semesta. "Meskipun ini hanyalah langkah awal dalam program yang sistematis mengukur secara cermat skala, ukuran, dan usia alam semesta, jarak yang baku ke gugus Virgo adalah batu loncatan penting bagi skala jarak ekstragalaktik, dan ia mempunyai implikasi yang besar bagi harga konstanta Hubble," demikian menurut Dr. Freedman.

Pengukuran usia alam semesta yang dilakukan dewasa ini dimulai semenjak akhir tahun 1920-an, ketika Edwin Powell Hubble -- dari pengamatannya -- menemukan kenyataan bahwa alam semesta ini mengembang. Semua galaksi saling menjauh. Semakin jauh jarak galaksi tersebut dari bumi, semakin besar kecepatan menjauh galaksi tersebut. Ini sekarang dikenal sebagai Hukum Hubble. Sebenarnya bukan galaksi itu yang bergerak, tetapi galaksi itu dibawa oleh ruang yang mengembang. Pengembangan ini diakibatkan oleh Big Bang, awal dari keseluruhan materi, ruang, dan waktu. Kosmolog menghitung usia alam semesta dengan mengamati gerak galaksi-galaksi yang saling menjauh ini.

Konstanta Hubble didapat dari kecepatan resesi (menjauh) galaksi dibagi dengan jarak galaksi tersebut dari bumi. Konstanta Hubble ini menyatakan tingkat kecepatan pengembangan alam semesta. Dari konstanta Hubble (H0) inilah diturunkan usia alam semesta. Karena harga H0 tergantung pada jarak galaksi dan kecepatannya, kesalahan pengukuran jarak dan kecepatan galaksi akan mengakibatkan kesalahan perhitungan pada H0, yang akhirnya akan berakibat pada kesalahan penentuan usia alam semesta.

Pekerjaan yang dilakukan Dr. Freedman et al adalah penentuan harga H0. Jarak galaksi M100 telah berhasil mereka hitung dengan mengamati variabel Cepheid menggunakan HST (dengan juga memperhitungkan serapan materi yang berada diantara bumi dan bintang-bintang tersebut). Sedangkan kecepatan resesi galaksi M100 bisa diperoleh melalui spektroskopi, yaitu dengan menghitung berapa besar pergeseran spektrum galaksi dibanding spektrum yang dihasilkan di laboratorium. Maka diperoleh harga H0 = 80 km/s/Mpc dengan ketidakpastian 17 km/s/Mpc. Satu per H0 (1/H0) adalah Hubble Age (HA), yaitu usia alam semesta tanpa materi. Jika alam semesta tidak diisi dengan materi, harga H0 akan konstan sehingga harga 1/H0 adalah waktu yang diperlukan oleh galaksi untuk bergerak sejauh jaraknya yang terukur sekarang ini dengan kecepatan konstan (kecepatan yang diukur dengan spektrometer). Waktu yang diperlukan oleh galaksi ini juga menyatakan usia alam semesta. Namun kita ketahui alam semesta sesungguhnya diisi oleh materi (misalnya: bintang, galaksi, dll), sehingga usia alam semesta akan lebih muda dari HA, karena gravitasi dari materi akan memperlambat pengembangan alam semesta, dan HA menjadi limit atas usia alam semesta. Usia alam semesta sesungguhnya sekitar 2/3 harga HA. Usia alam semesta juga tergantung pada kerapatan alam semesta itu sendiri. Kerapatan alam semesta penting untuk menghitung sejarah alam semesta, karena ia menentukan berapa cepat pengembangan alam semesta ditahan oleh pengaruh gravitasi.
Usia alam semesta yang diperoleh dari harga H0 yang diperoleh Dr. Freedman et al adalah berkisar antara 12 milyar tahun (untuk alam semesta dengan kerapatan rendah) sampai 8 milyar tahun (untuk alam semesta dengan kerapatan tinggi). Besarnya ketidakpastian harga H0 dan usia alam semesta yang diperoleh disebabkan karena kita masih belum mengetahui dengan pasti kerapatan alam semesta kita.

Usaha pengukuran usia alam semesta telah cukup banyak dilakukan. Usia alam semesta yang didapat oleh tim astronom ini serupa dengan usia alam semesta yang diperoleh oleh sebuah tim yang diketahui oleh George Jacoby (Kitt Peak National Observatory) yang menggunakan planetary nebula sebagai penentu jarak. Planetary nebula adalah selubung materi yang dilontarkan oleh bintang tua bermassa rendah, yang bercahaya karena diionosasi oleh radiasi ultraviolet dari inti bintang yang tersisa akibat pelontaran massa tersebut. Dari pengamatan mereka, didapat bahwa semua planetary nebula memiliki kecerlangan yang kurang lebih sama, sehingga dengan membandingkan kecerlangannya itu, jarak sebarang planetary nebula bisa diketahui jika jarak sebuah planetary nebula diketahui. Usaha pengukuran usia alam semesta yang paling akhir (sebelum yang dilakukan oleh tim Dr. Freedman), dilakukan oleh Tim astronom dari Observatorium Mauna Kea (Hawaii). Meraka mendapatkan usia alam semesta 7 milyar tahun. Sementara Tim Harvard memperoleh usia alam semesta 9-14 milyar tahun.

Astrofisikawan menempuh cara yang berbeda untuk menghitung usia alam semesta. Mereka mempelajari evolusi bintang dan pembentukan unsur-unsur yang lebih berat dari Helium dalam gugus-gugus bola, yaitu gugus-gugus bintang yang amat tua. Dengan demikian usia gugus-gugus bola itu dapat dihitung. Dari model pembentukan gugus-gugus bola, mereka dapat memperkirakan usia alam semesta. Namun menurut mereka, usia bintang tertua yang terdapat di dalam gugus bola M92 berusia sekitar 16-19 milyar tahun. Bahkan diduga usia bintang-bintang yang terdapat di pusat gugus bola itu mungkin lebih tua lagi. Ini bertentangan dengan dengan usia alam semesta yang didapat oleh Dr. Freedman et al, karena usia bintang-bintang yang berada di dalam alam semesta tidak mungkin lebih tua dari usia alam semesta itu sendiri. Bahkan setelah alam semesta lahirpun, masih dibutuhkan waktu yang cukup lama untuk terbentuknya gugus-gugus bola.

"Mungkin ada yang hilang dalam pemahaman kita mengenai evolusi dan usia bintang tertua, atau ada yang hilang dalam pemahaman kita mengenai bagaimana alam semesta berevolusi semenjak Big Bang," demikian menurut Michael Pierce (Indian University). Menurut Jeremiah Ostriker (Princeton University), gerak galaktik yang tidak bergantung pada pengembangan alam semesta, dapat mengecohkan pengukuran H0. Untuk menghindarinya pengaruh gerak galaktik ini, diperlukan pengukuran lebih banyak lagi galaksi, guna menentukan harga H0.

Meskipun Dr. Freedman et al menggunakan HST, itu masih belum memberikan kata final. Banyak astronom percaya dengan meningkatkan teknik pengukuran jarak dan peningkatan teori evolusi bintang akan didapat titik temu usia alam semesta dan usia bintang tertua. Jadi berapa usia alam semesta yang sebenarnya? Jawaban bagi pertanyaan ini masih sedang kita buru.

Bandung, 1995
sumber : http://www.as.itb.ac.id/~ferry/Articles/AgeUniv/AgeUniv.html

Mengupas Rahasia Penyandian Informasi

Oleh: ISWB Prasetya *) Fakultas Ilmu Komputer UI

Sebagai media komunikasi umum, Internet sangat rawan terhadap penyadapan, pencurian, dan pemalsuan informasi. Karena itu eksploitasi Internet oleh sektor-sektor strategis seperti bisnis, perbankan, atau pemerintahan sangat memerlukan teknologi penyandian Informasi. Ilmu menyandi (kriptografi) sebetulnya adalah ilmu yang sudah dikenal bahkan semenjak jaman Julius Caesar (sebelum masehi). Ilmu ini tidak hanya mencakup teknik-teknik menyandikan informasi, tetapi juga teknik untuk membongkar sandi. Contoh, salah satu faktor penentu kemenangan Sekutu di PD II adalah keberhasilan ilmuwan Inggris membongkar sistem sandi Jerman yang disebut Enigma.

Tidak banyak yang tahu bahwa kriptografi adalah cabang dari matematika. Cuma, berbeda dengan pendapat umum tentang jurusan matematika, kriptografi adalah jurusan yang sama sekali tidak 'kering'. Dulunya peranan dari ilmu sandi memang hanyalah untuk mengamankan komunikasi militer. Tetapi ini berubah ketika perang dingin berakhir di tahun 80-an.

Didorong meningkatnya peran komputer dan globalisasi ekonomi, para kriptograf melihat sektor bisnis dan industri sebagai lahan baru. Lahan ini ternyata memang berkembang pesat dan berhasil membuat pionir-pionir kriptografi modern seperti Rivest, Shamir, atau Hellman menjadi orang-orang kaya baru di AS. Saat ini Anda bisa melihat jejak-jejak para kriptograf di setiap sudut dunia TI. Contoh, kartu chip yang dikeluarkan beberapa bank belakangan ini menggunakan teknik penyandian DES untuk menjaga keamanan data nasabah yang disimpan di dalam chip. Contoh lain, kemampuan sekuriti dari browser Internet seperti MS Internet Explorer dan Netscape menggunakan teknik penyandian lain yang disebut RSA.

Di samping DES dan RSA, masih ada banyak sandi lain seperti MD2 (dipakai GSM), IDEA, RC2, dll. Akan tetapi, DES dan RSA adalah yang paling populer dan paling banyak dipakai. DES (Data Encryption Standard) adalah hasil inovasi IBM di tahun 1972 yang kemudian diangkat menjadi standar oleh dewan standar AS (ANSI).

RSA adalah singkatan dari nama para penemunya, yaitu Ron Rivest, Adi Shamir, dan Leonard Adleman yang membuatnya di tahun 1978. Kedua sandi ini (DES dan RSA) juga yang paling banyak mengundang kontroversi. Sejauh ini belum seorang pun yang berhasil menemukan lubang sekuriti pada DES dan RSA, tetapi tak seorang pun juga berhasil memberikan pembuktian ilmiah yang memuaskan dari keamanan kedua teknik sandi ini. Padahal, pemakaiannya sudah sangat meluas dan mencakup sektor-sektor strategis seperti perbankan dan pemerintahan.

Teknologi Enkripsi

Untuk menyandi informasi dan untuk menterjemahkan pesan tersandi sebuah algoritma penyandian memerlukan sebuah data binar yang disebut kunci. (Gambar 1). Tanpa kunci yang cocok orang tidak bisa mendapatkan kembali pesan asli dari pesan tersandi. Pada DES digunakan kunci yang sama untuk menyandi (enkripsi) maupun untuk menterjemahan (dekripsi), sedangkan RSA menggunakan dua kunci yang berbeda. Isitilahnya, DES disebut sistem sandi simetris sementara RSA disebut sistem sandi asimetris.

Kedua sistem ini memiliki keuntungan dan kerugiannya sendiri. Sistem sandi simetris cenderung jauh lebih cepat sehingga lebih disukai oleh sementara kalangan industri. Kejelekannya, pihak-pihak yang ingin berkomunikasi secara privat harus punya akses ke sebuah kunci DES bersama. Walaupun biasanya pihak-pihak yang terkait sudah saling percaya, skema ini memungkinkan satu pihak untuk memalsukan pernyataan dari pihak lainnya.

Contoh, Mikal dan Henny menggunakan DES untuk melindungi komunikasi privat mereka. Untuk itu mereka menyetujui sebuah kunci DES yang dipakai bersama. Suatu saat Mikal mengirim sebuah pesan tersandi untuk Henny bahwa ia akan menjamin semua hutang Henny. Seminggu kemudian Henny betul-betul membutuhkan jaminan Mikal. Akan tetapi Mikal mungkir dan bahkan menuduh Henny melakukan pemalsuan. Henny tidak bisa berbuat apa-apa karena tidak bisa membuktikan bahwa Mikal berbohong (dan sebaliknya Mikal juga tidak bisa membuktikan pemalsuan Henny, kalau itu yang terjadi). Ini terjadi karena Henny dan Mikal berbagi kunci yang sama. Jadi, keduanya sama-sama bisa 'merekayasa' surat jaminan Mikal tadi.

Kalau kita lihat dalam dunia non-elektronis, dokumen-dokumen sering ada tanda tangannya, atau cap organisasi. Tanda tangan dan cap tersebut ditujukan untuk meyakinkan penerima dokumen bahwa dokumen tersebut memang asli berasal dari individu atau organisasi yang tandatangan/capnya tertera di dokumen tersebut. Mekanisme serupa tentunya juga dibutuhkan oleh dokumen-dokumen elektronis (disebut sertifikat/tanda-tangan digital).

Dari cerita Henny dan Mikal diatas kita lihat bahwa yang dibutuhkan adalah mekanisme tanda tangan digital. Sekarang Henny hanya akan mempercayai pernyataan Mikal kalau pernyataan tersebut dilengkapi oleh tanda-tangan digital Mikal, karena dengan itu Mikal nantinya tidak bisa mungkir lagi.

Sistem sandi asimetris seperti RSA bisa juga digunakan sebagai tanda tangan digital (Gambar 2). Ini membuat aplikasi yang bisa dibuat menggunakan sistem sandi asimetris jauh lebih banyak. Sebagai contoh uang digital tidak bisa dibuat tanpa menggunakan sistem sandi asimetris. Protokol e-commerce seperti SET juga tidak bisa dibuat tanpa sistem sandi ini. Untuk mendapatkan keuntungan yang optimal orang pada prakteknya menggabungkan sistem sandi asimetris dengan yang simetris, seperti yang dilakukan Zimmermann dalam sandi public-domain-nya yaitu PGP (Prety Good Privacy).

Saat ini satu-satunya cara yang diketahui untuk mendobrak sandi DES dan RSA adalah dengan mencoba satu per satu berbagai kombinasi kunci (istilahnya: brute force attack). Karena itu keamanan dari DES dan RSA banyak bergantung dari ukuran kunci yang digunakan (dalam bit). Ukuran tersebut menentukan jumlah kombinasi kunci yang mungkin. DES menggunakan ukuran kunci 56 bit sehingga total banyaknya kombinasi kunci yang mungkin adalah 256. Jumlah ini sangat besar. Untuk membongkar sandi tersebut dengan menggunakan PC Pentium yang berkemampuan mengerjakan 200 juta operasi per detik kita masih membutuhkan 5 tahun. Dengan mesin yang lebih baik orang bisa melakukannya lebih cepat, tetapi biayanya juga menjadi mahal. Ini membuat usaha pembongkaran seperti itu menjadi tidak ekonomis.

Standar industri saat ini bahkan menggunakan Triple DES yang ukuran kuncinya 112 bit. Ini membuat usaha untuk mendobrak sandi ini dengan brute force menjadi 1016 kali lebih sulit! Untuk RSA, panjang kuncinya bisa diatur. Misalnya ukuran kunci RSA yang digunakan oleh modul sekuriti browser Netscape Anda ukurannya 48 bit. Ukuran ini sudah tidak aman lagi sekarang, tetapi pemerintah AS memang melarang ekspor produk-produk RSA yang menggunakan kunci lebih besar dari 48 bit. Standar saat ini merekomendasikan ukuran ³ 512 bit (walaupun hukum Termodinamika menunjukkan bahwa 256 bit saja sudah terlalu sulit untuk dibrute-force-attack oleh komputer apapun selama komputer itu terbuat dari materi).

Sebetulnya tak satu pun sandi yang aman dari brute force attack. Persoalannya lebih keseberapa ekonomisnya serangan tersebut bisa dilakukan. Perkecualiannya adalah sandi yang disebut One-time-pad (Mouborgne & Vernam, 1917). Sandi ini adalah sandi ideal yang tidak mungkin dicrack dengan cara apa pun. Sayangnya sandi ini tidak praktis karena membutuhkan kunci yang sama panjangnya dengan pesan yang disandi.

Untuk sistem sandi lain yang non-ideal, dengan membuat ukuran kunci cukup besar, kita bisa membuat brute force attack menjadi sangat tidak ekonomis sehingga para penjahat pun tidak mau/sanggup melakukannya. Yang agak tricky disini adalah bahwa definisi 'tidak ekonomis' sangat relatif. Apa yang tidak ekonomis bagi sebuah organisasi kriminal amatir bisa saja ekonomis untuk negara, misalnya.

Quisquater & Couvreur pernah melontarkan sebuah ide yang mereka sebut Lotre Cina untuk mengcrack sandi (1982). Idenya seperti ini. Orang bisa mengintegrasikan sebuah chip pengolah sandi berkecepatan sejuta pemrosesan per detik ke dalam setiap radio dan TV yang dijual ke rakyat Cina. Setiap chip bisa diprogram untuk mencoba set kunci yang berbeda. Dengan jumlah penduduk yang sekarang melebihi 1 milyar, Cina bisa secara kolektif menjebol sandi DES 56 bit (yang sekarang masih banyak dipakai, termasuk di sektor perbankan) hanya dalam waktu 72 detik! Tentunya pelaksanaannya tidak semudah itu, karena pemerintah Cina harus mengeluarkan peraturan bahwa orang Cina hanya boleh membeli radio/TV yang dilengkapi dengan chip pengolah sandi, dan bahwa semua orang Cina harus dalam waktu yang bersamaan menyalakan radio/TV-nya. Tetapi ini bukannya tidak mungkin dilakukan.

Kripto Analisis

Peranan para hacker sebetulnya tidak selalu negatif. Sejauh ini telah menjadi semacam kesepakatan profesi tak tertulis bahwa tugas para kriptograf adalah untuk menemukan sistem sandi yang kokoh sementara para hacker bertugas mencari kelemahannya. Bahkan seni mencari kelemahan sistem sandi telah berkembang menjadi cabang ilmu pengetahuan yang disebut kripto analisis. Ini adalah bidang yang sangat spekulatif. Orang tidak hanya membahas bagaimana caranya menjebol sandi dengan komputer konvensional, tetapi juga dengan mesin non-konvensional yang masih sulit dibuat sekarang, tetapi bisa jadi di masa depan teknologi yang dibutuhkan berhasil dikembangkan.

Contohnya adalah varian dari ide Lotre Cina-nya Quisquater & Couvreur. Varian ini menghipotetiskan adanya algae yang direkayasa secara genetik untuk mampu melakukan pengolahan sandi secara bio-kimiawi didalam selnya. Kalau algae seperti itu bisa dibuat, maka 1M3 koloni algae bisa memecahkan sandi DES 56 bit hanya dalam tempo beberapa puluh detik saja.

Ide lain dilontarkan oleh Shor (1994) yang menghipotetiskan adanya komputer kuantum. Menurut teori kuantum, eksistensi materi di ruang dan waktu sebetulnya tidak eksak, tetapi berupa semacam awan ketidakpastian. Untuk masa yang besar seperti meja atau kursi, awan tersebut kecil ukurannya sehingga kita tidak merasakannya. Tetapi untuk partikel sub-atomis ukuran awan tersebut relatif besar.

Menurut teori kuantum, sekelompok partikel bisa saja secara serentak berubah keadaannya karena itu konsisten dengan prinsip ketidakpastian, sementara komputer dengan CPU tunggal hanya mampu melakukan satu perpindahan keadaan setiap satuan waktu. Oleh karena itu komputer kuantum secara teoritis mampu memecahkan sistem sandi apapun hanya dalam waktu beberapa detik saja. Apakah komputer bio-kimia dan komputer kuantum seperti diatas bisa dibuat, belum bisa dijawab sekarang.

RSA dan Kontroversinya
RSA adalah sistem sandi yang barangkali paling mudah dimengerti cara kerjanya, tetapi juga sangat kokoh. Baik untuk menyandi maupun menterjemahkan sandi, RSA hanya menggunakan operasi pemangkatan. Para pembuat RSA melihat bahwa operasi mk mod n menghasilkan nilai yang relatif acak hubungan terhadap m. Coba saja lihat tabel di bawah ini. Terlihat bahwa sulit untuk menemukan hubungan yang sistematis antara angka-angka di kolom abu-abu (kolom 1 dan 3) dengan yang di kolom putih(kolom 2 dan 4). Padahal, angka di kolom putih diperoleh dari operasi m7 mod 77 terhadap angka pasangannya di kolom abu-abu.

2...51... 7... 28
3...31... 8... 57
4...60... 9... 37
5...47...10... 10
6...41...11... 11

Karena hubungan yang acak tersebut, sangat sulit untuk menerka m walaupun kita tahu k, n, dan hasil operasi mk mod n. Untuk itu kita butuh 'pasangan' dari k. Dalam contoh di atas, pasangan dari k=7 adalah h=43. Tepatnya, jika kita melakukan m7 mod 77, lalu hasilnya dipangkatkan 43 dan di-mod-kan dengan 77 kita akan mendapatkan m kembali. Nah itulah cara RSA bekerja. k dan h adalah pasangan kunci privat dan publik. n (77) adalah parameter sekuriti yang dipublikasikan. Untuk menyandi pesan m kita melakukan mk mod n, dan untuk menterjemahkan pesan tersandi w kita melakukan wh mod n.

Tentunya dalam memilih k, h dan parameter sekuriti ada syaratnya. Misalnya parameter sekuriti n besarnya harus paling tidak 48 bit dan harus merupakan hasil kali dua bilangan prima p dan q.

Para pembuat RSA telah mempatenkan sistem sandi ini di AS, kemudian mendirikan perusahaan yang juga bernama RSA Data Security Inc (1982). Paten ini dinilai banyak pihak di luar AS keterlaluan karena sistem sandi RSA pada dasarnya hanya melakukan operasi pemangkatan dan operasi mod yang sudah dikenal orang bahkan semenjak jaman Yunani kuno (walaupun harus diakui bahwa para pembuat RSA-lah yang pertama kali menerapkan operasi tersebut untuk penyandian).

Negara lain memang tidak harus menghormati paten-paten yang dibuat di AS, tetapi sebagai sebuah negara adikuasa AS tentunya bisa menekan negara lain untuk melindungi paten-patennya. Tetapi yang jelas, paten RSA ini akan habis pada tanggal 20 September 2000 sehingga orang bisa menggunakannya dengan bebas tanpa takut dikejar-kejar oleh tuntutan ganti rugi dari RSA Data Security.

Yang juga merupakan sumber kontroversi adalah pembatasan ekspor dari produk-produk kriptografi. Pembatasan ini berbeda dari negara ke negara, tetapi yang paling ekstrim adalah AS. Negara ini melarang semua ekspor dari produk maupun informasi mengenai sistem sandi. Pada prakteknya, produk-produk kriptografi tetap bisa diekspor keluar AS, selama AS menilai itu memberikan 'keuntungan' tertentu untuk AS. Misalnya produk-produk yang berkaintan dengan sekuriti perbankan boleh diekspor karena dipandang memperbesar peluang bisnis perusahaan-perusahaan AS di pasar global. Kemudian Netscape juga diperbolehkan menggunakan RSA untuk sistem sekuritinya.

Yang berwenang mengatur ijin ekspor ini adalah badan AS yang bernama National Security Agency (NSA). NSA ini mirip dengan KGB-nya di dunia kriptografi. Badan ini didirikan oleh Presiden Truman di tahun 1952 merupakan organisasi yang bahkan lebih tertutup dari CIA. Mereka konon mempekerjakan matematisi dalam jumlah terbanyak didunia dan memiliki anggaran tahunan US$ 13 milyar (jumlah ini bahkan melebihi total anggaran APBN kita dalam kurs sekarang ini).

Sebagai aturan umum, NSA tidak akan mengijinkan ekspor dari sistem/alat sandi yang mereka sendiri tidak mampu untuk menjebolnya. Lewat satu atau lain cara, produk-produk kriptografi berkualitas tinggi toh bisa lolos ke luar AS. Ini banyak dibantu oleh kalangan akademis yang menganggap larangan ekspor tersebut bertentangan dengan kebebasan akademis. Karena larangan tersebut adalah larangan ekspor, yang ilegal adalah membawa produk terkait ke luar AS. Sekali berada di luar AS menggunakannya adalah legal-legal saja.

Kalau melihat anggaran NSA di atas, tidak heran kalau pada saat ini AS adalah negara yang paling maju di bidang kriptografi. Sayangnya mengakses larangan ekspor cukup menyulitkan akses ke hasil-hasil temuan mereka, padahal bidang ini adalah bidang yang sangat strategis dan juga besar potensial bisnisnya. Pembaca yang tertarik untuk mengetahui temuan-temuan canggih di bidang ini dianjurkan membaca buku "Applied Cryptography" karangan Bruce Schneier. Buku ini termasuk yang dilarang diekspor ke luar AS, tapi toh bocor juga (dan penulisnya memperoleh cukup banyak problem di AS). Buku ini bisa dijumpai di beberapa toko buku di Indonesia, termasuk di Glodok.



RSA
RSA adalah sistem sandi yang saat ini praktis menjadi standar de facto dunia di samping DES. Sandi ini adalah hasil inovasi Ron Rivest, Adi Shamir, dan Leonard Adleman di tahun 1978. Mereka kemudian mendirikan perusahaan RSA Data Security Inc, yang memiliki paten atas sandi RSA. Paten itu akan berakhir tanggal 20 September 2000. Berikut adalah cara kerja RSA.

Membuat Kunci Privat dan Kunci Publik


Pilih dua bilangan prima p dan q secara acak. Bilangan ini harus cukup besar (minimal 100 digit).


Hitung n = pq. Bilangan n disebut parameter sekuriti.


Pilih bilangan k secara acak tapi k tidak boleh punya faktor pembagi yang sama (selain bilangan 1) dengan (p-1)(q-1). Bilangan k ini kemudian kita jadikan kunci privat kita.


Hitung h sedemikian sehingga kh mod (p-1)(q-1) = 1. Ada algoritma yang disebut algoritme Euclid untuk menghitung h dengan efesien.


Bilangan n dan h kita sebar ke publik. h adalah yang menjadi kunci publik. Sementara itu bilangan p dan q boleh dibuang, dan jangan pernah sampai bocor ke publik.

Menyandi dan menterjemahkan sandi

Untuk menyandi sebuah pesan m dengan kunci publik h kita melakukan operasi mh mod n, sementara untuk membuka pesan tersandi c dengan kunci privat kita lakukan ck mod n. Secara matematis sudah terbukti bahwa kunci-kunci RSA memenuhi sifat:

(mh mod n)k mod n = m dan (mk mod n)h mod n = m

Itulah sebabnya operasi penyandian dan penterjemahan diatas bisa berkerja.

Situs-situs Web tentang Kriptografi

Material Kriptografi

http://www.infokomputer.com/arsip/internet/0698/cakra/www.enter.net/~chronos/cryptolog.html

Situs dari Cryptolog, the Internet Guide to Cryptography. Situs ini berisi banyak sekali material tentang kriptografi: FAQ, software, ulasan, kelompok diskusi, politik, link, dll. Sangat komplit. Dianjurkan untuk peminat pemula maupun yang sudah lebih berpengalaman.

Belajar Kriptografi

www.cs.hut.fi/ssh/crypto/intro.html

Situs ini berisi Introduksi Tatu Ylonen. Sangat tepat untuk yang yang ingin tahu isi kriptografi (dan menemukan sendiri keajaibannya) dengan cepat dan tepat.

Pustaka Ilmiah
liinwww.ira.uka.de/bibliography/Theory/crypto.security.html

Situs ini berisi kompilasi dari 1500 lebih makalah ilmiah tentang kriptografi. Kompilasi ini dikelola oleh Ron Rivest, salah satu penemu sistem sandi RSA dan pemilik RSA Data Security Inc.

Software

www.rsa.com

Situs dari RSA Data Security Inc, perusahaan pemilik sistem enkripsi tersukses di dunia, yaitu RSA.

www.systemics.com/software/

Systemics menyediakan sebuah library Java bernama Cryptix berisi fungsi-fungsi kriptografi yang sangat komplit. Library ini bisa dipakai untuk menggantikan library security Java yang standar dari Sun yang juga terkena larangan ekspor AS.

www.mantis.co.uk/pgp/pgp.html

PGP (Prety Good Privacy) adalah sistem sandi asimetris seperti RSA. Berbeda dengan RSA, sistem ini public domain. Versi PGP yang terbaru memiliki kekuatan industri/militer karena mampu menggunakan kunci yang ukurannya sampai 2000 bit! (Sebagai bandingan, standar ekspor AS hanya mengijinkan RSA dengan kunci 48 bit)

Indonesia

www.cs.ui.ac.id/staf/wishnu.html

Home dari I.S.W.B. Prasetya (penulis). Terdapat link ke koleksi makalah ilmiah mengenai topik-topik mutakhir dalam Kriptografi. Juga ada link ke deskripsi kurikulum pengajaran mata kuliah Sekuriti Digital di Fakultas Ilmu Komputer UI.

Visi Teknologi Nano

http://www2.dw-world.de/indonesia/wissenschaft_Technik/1.133801.1.html

Ilustrasi serangan virus dalam ukuran nano meter

Teknologi selalu memiliki dua sisi, positif dan negatif. Kini semakin banyak dibicarakan teknologi yang tidak kasat mata, yakni teknologi dalam ukuran nano meter. Seberapa besar manfaatnya, dan apa potensi bahaya yang terkandung di dalamnya, kini merupakan tema perdebatan hangat para ilmuwan.
Di awal abad ke 20, sisi negatif teknologi digambarkan dengan sosok Frankenstein, monster yang dibuat dengan teknologi terbaru pada saat itu. Sekarang, ketika teknik tidak hanya berbicara materi yang kasat mata, melainkan juga materi dalam ukuran atom, monster yang digambarkan tidak seseram Frankenstein. Akan tetapi lebih mengerikan lagi. Dalam buku thriller karya penngarang terkenal Michael Crichton, "Prey", digambarkan monster yang tidak kasat mata. Yakni mesin-mesin pintar dalam ukuran nano, yang mampu memperbanyak diri, memperbaiki sendiri kerusakan dan mencari mangsa.
Mengerikan, jika mesin-mesin pintar berukuran nano semacam itu mampu mereproduksi diri, menjadi sosok pemangsa. Namun teknologi nano, yaitu teknik yang berkaitan dengan benda-benda berukuran nano, yakni sepersejuta milimeter bukanlah hanya khayalan ilmiah Crichton. Sudah sejak tahun 1959 lalu, pakar fisika pemenang hadiah Nobel, Richard Feynman melontarkan pemikirannya, mengenai teknologi dalam dimensi atom dan molekul. Dalam pertemuan tahunan mesyarakat fisika Amerika ketika itu, memang sulit membayangkan visi Feynman.Di zaman itu, dimana komputer saja belum ditemukan, Feynman sudah mengembangkan gagasan, mengenai mesin-mesin logik dan otomat berukuran atom dan molekuler. Misalnya saja, pakar fisika itu menggambarkan kabel yang diameternya sekitar 10 atom, dan menerangkan bagaimana masing-masing atom dapat direkayasa menjadi saklar. Bagi manusia, visi semacam itu memang amat mengagumkan. Akan tetapi, bagi alam mesin-mesin berukuran nano, sudah eksis sejak beberapa milyar tahun. Jauh sebelum manusia muncul di muka Bumi, alam sudah menemukan mesin-mesin berkuran molekuler. Alam menciptakan pembangkit energi dalam dimensi nano, yang efiensinya hingga kini belum ada yang menandingi.
Mesin nano alami
Rahasia nano kosmos itu, hingga kini terus diteliti oleh manusia. Ketika kehidupan muncul di muka bumi milyaran tahun lalu, alam ibaratnya menciptakan karya yang tidak ada bandingannya. Dalam pengaruh yang berganti-ganti, dari kebetulan dan keteraturan alamiah, berkembang mesin berukuran nano alami untuk menyimpan informasi. 50 tahun lalu msin nano alami ini dapat diuraikan rahasianya sebagai gen pembawa sifat keturunan DNA. Dalam struktur berbentuk spiral ganda itu, tersimpan seluruh rancang bangun genetika. Yang lebih mengagumkan, memori informasi berkapasitas amat tinggi itu, dapat melakukan reproduksi, bermutasi dan beradaptasi dengan kondisi lingkungan.
Bahkan pada tumbuh-tumbuhan dan bakteri tertentu, dikembangkan pembangkit energi tenaga surya yang amat efisien dalam ukuran nano. Sejak milyaran tahun lalu, fotosintesa pada tumbuhan dan bakteri tertentu, dapat mengubah energi surya dengan efisiensi sekitar 38 persen. Bandingkan dengan usaha para insinyur modern saat ini, yang masih terus memutar otak, untuk membuat panel-panel sel surya dengan efisiensi setinggi itu. Sejauh ini, efisiensi panel sel surya maksimal hanya sekitar 17 persen. Artinya, hanya 17 persen energi matahari yang dapat diubah menjadi energi dalam bentuk lain.
Jika alam sudah milyaran tahun berhasil mengembangkan mesin-mesin nano, manusia masih bersusah payah mewujudkan visinya. Beberapa memang sudah berhasil meniru alam, mengembangkan bio-teknologi atau Bionik berlandaskan pengetahuan menyangkut struktur nano. Misalnya saja Institut Fraunhofer di Jerman, sudah memantapkan diri pada teknik pelapisan Nano. Juga saat ini di Jerman sudah dapat dibuat cat yang meniru struktur nano pada permukaan daun teratai atau daun keladi. Permukaan yang dilapisi dengan cat khusus itu, bersifat seperti daun keladi, yang mampu menangkis semua kotoran yang akan menempel.
Rekayasa nano-teknologi
Namun harus diakui, penelitian menyangkut struktur nano di tingkat atom atau molekul, boleh dikatakan masih dalam tahap pengembangan. Misalnya saja, impian untuk menciptakan semacam kapal selam mini, yang dapat dimuati obat-obatan dan dikendalikan untuk langsung memerangi lokasi penyakit, sejauh ini belum terwujud. Atau yang paling nyata tantangannya, yakni dalam teknologi komputer, masih terus diteliti dan dimatangkan. Sejauh ini, pabrik chips komputer terkemuka, Intel, Infineon dan IBM masih berkutat pada produksi chips dengan teknologi antara 100 sampai 90 nanometer. Dengan teknologi 100 nanometer, sebuah prosesor komputer modern, kini rata-rata terdiri dari 50 juta transistor.
Sejauh ini, pembuatan chips komputer masih dilakukan menggunakan teknologi etsa cahaya ultra violet. Lempengan waffer silikon, dalam proses litografi yang rumit dan steril, direkayasa menjadi jutaan transistor yang saling berhubungan. Pakar pengembang chips dari Intel, Peter Silverman mengatakan, paling lama dalam dua tahun mendatang, proses pembuatan mikroprosesor komputer, dengan cara litografi cahaya akan mencapai batasannya. Memang sejumlah pabrikan mikrochips kini mengembangkan proses etsa menggunakan sinar ulta violet ekstrim – EUV. Dengan itu, jarak antara transistor diperkecil menjadi 50 sampai 35 nanometer.
Menurut perhitungan para ahli, dengan memperkecil kisi-kisi transitor, dari saat ini sekitar 100 nanometer menjedi 70 nano meter saja, kinerja mikroprosesor akan meningkat sampai dua kali lipatnya. Artinya, jika saat ini rata-rata kecepatan mikroprosesor mencapai tiga Gigahertz, dalam dua tahun mendatang dapat ditingkatkan menjadi dua kali lipatnya. Jika kisi-kisi transistornya diperkecil lagi, sampai menjadi 50 nanometer, dalam satu chips dapat dibuat sekitar satu milyar transistor dan kecepatan prosesor meningkat sampai 10 Gigahertz. Tentu saja muncul pertanyaan, sampai dimana batasan kemampuan chips silikon, sebagai material dasar pembuat mikroprosesor. Sebab, jika kisi-kisi antar transistor sudah sedemikian rapatnya, gangguan atau interferensi fungsi, akan semakin sering muncul.
Jika teknologi silikon sudah mencapai batasannya, bahan apa lagi yang masih memiliki masa depan sebagai mikroprosesor komputer. Di sinilah teknologi nano akan memainkan peranan utama. Memang saat ini, ibaratnya teknologi nano masih berupa bayi yang baru lahir. Namun sejak dini, para ahli sudah mengincar unsur karbon sebagai pengganti silikon. Dengan proses khusus, unsur karbon dapat dibentuk menjadi semacam pipa, yang terdiri dari struktur atom karbon yang membentuk segi enam. Struktur karbon ini, memiliki sifat sebagai penghantar listrik atau sebagai semikonduktor, tergantung posisinya terhadap poros kisi-kisi. Dengan begitu, dari kisi-kisi karbon segienam ini, dapat dibuat transitor ukuran atom. Disinilah, visi Richard Feynman dapat diwujudkan, dengan membuat prosesor komputer dalam ukuran atom dan molekul.

Ruang Raksasa Dalam Atom

Harun Yahya http://www.harunyahya.com/indo/artikel/036.htm

Udara, air, gunung, binatang, tumbuhan, tubuh anda, kursi yang anda duduki, singkatnya segala yang anda saksikan, sentuh dan rasakan, dari yang paling berat hingga yang paling ringan tersusun atas atom-atom. Setiap halaman yang anda baca tersusun atas miyaran atom. Atom adalah partikel yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop yang paling hebat sekalipun. Diameter atom hanyalah berkisar seper satu juta milimeter.
Tidaklah mungkin bagi seseorang untuk melihat benda sekecil ini. Di bawah ini dipaparkan sebuah contoh untuk memahami dimensi atom:
Anggaplah bahwa anda memegang sebuah kunci di tangan. Sudah pasti, mustahil bagi anda untuk melihat atom-atom pada kunci tersebut. Jika anda bersikeras untuk melihat atom penyusun kunci tersebut, maka anda harus memperbesar kunci menjadi seukuran bumi. Jika anda telah berhasil melakukan pembesaran ini, maka atom-atom yang menyusun kunci tersebut akan terlihat berukuran sebesar buah cherry.
Di bawah ini satu lagi contoh agar kita dapat lebih memahami betapa kecilnya atom, dan bagaimana atom memenuhi segala tempat dan ruang yang ada.
Anggaplah kita ingin menghitung semua atom yang ada dalam sebutir garam dan anggaplah kita mampu menghitung satu milyar atom per detik. Kendatipun kita sangat terampil dalam berhitung, kita akan memerlukan lebih dari lima ratus tahun untuk menghitung jumlah keseluruhan atom yang menyusun sebutir garam yang sangat kecil ini. Subhanallaah…ini baru sebutir garam, bagaimana dengan jumlah atom yang menyusun alam semesta dan seisinya?
Kendatipun ukurannya yang teramat mungil, terdapat sebuah susunan yang sempurna, tanpa cacat, unik dan kompleks dalam atom tersebut yang kecanggihannya dapat disejajarkan dengan sistem yang kita lihat ada pada jagat raya.
Setiap atom tersusun atas sebuah inti dan sejumlah elektron yang bergerak mengikuti kulit orbital pada jarak yang sangat jauh dari inti. Di dalam inti terdapat partikel lain yang disebut proton dan netron.
KEKUATAN TERSEMBUNYI PADA INTI
Inti atom terletak di bagian paling tengah dari atom dan terdiri dari proton dan netron dengan jumlah sesuai dengan sifat-sifat atom tersebut. Jari-jari inti atom berukuran sekitar seper sepuluh ribu jari-jari atom. Untuk menuliskannya dalam angka, jari-jari atom adalah 10-8 (0,00000001) cm, jari-jari inti adalah 10-12 (0,000000000001) cm. Jadi, volume inti atom adalah setara dengan seper sepuluh milyar volume atom.
Dikarenakan kita tidak dapat membayangkan benda sekecil ini, marilah kita ambil permisalan buah cherry di atas. Atom-atom akan terlihat sebesar buah cherry ketika kunci yang anda pegang diperbesar hingga mencapai ukuran bumi. Akan tetapi perbesaran ini masih sama sekali belum memungkinkan kita untuk melihat inti atom yang terlalu kecil untuk dilihat. Jika kita benar-benar ingin melihatnya maka kita harus meningkatkan perbesaran sekali lagi. Buah cherry yang mewakili ukuran atom harus diperbesar hingga menjadi sebuah bola raksasa dengan diameter dua ratus meter. Bahkan dengan perbesaran ini, inti atom tersebut berukuran tidak lebih dari sebutir debu yang teramat kecil.
Ketika kita bandingkan diameter inti atom yang berukuran 10-13 cm dan diameter atom itu sendiri, yakni 10-8 cm, maka yang kita dapatkan adalah sebagaimana berikut: jika kita asumsikan atom tersebut berbentuk bola, maka untuk mengisi bola tersebut hingga penuh, kita akan membutuhkan 1015 (1,000,000,000,000,000) inti atom!
Ada lagi yang lebih mengherankan: kendatipun ukuran inti hanya seper sepuluh milyar ukuran atomnya, inti tersebut memiliki berat 99,95% dari keseluruhan berat atom. Dengan kata lain, hampir seluruh berat atom terpusatkan pada inti. Misalkan anda memiliki rumah dengan luas 10 milyar m2 dan anda harus meletakkan semua perabotan rumah tangga dalam kamar seluas 1 m2 di dalam rumah tersebut. Mampukah anda melakukan hal ini? Sudah pasti anda tidak mampu melakukannya. Akan tetapi inilah yang terjadi pada inti atom akibat sebuah gaya yang sangat kuat yang tidak ada duanya di alam ini. Gaya ini disebut “strong nuclear force (gaya inti kuat)”, satu di antara empat gaya fundamental yang ada di alam semesta yakni: 1. strong nuclear force (gaya inti kuat), 2. weak nuclear force (gaya inti lemah), 3. gravitational force (gaya grafitasi), dan 4. electromagnetic force (gaya elektromagnetik).
Gaya inti kuat, yang merupakan gaya paling kuat yang ada di alam, mengikat inti atom sehingga stabil dan mencegahnya dari pecah berkeping-keping. Semua proton-proton pembentuk inti bermuatan positif dan, oleh karenanya, mereka saling tolak-menolak akibat gaya electromagnetik mereka yang sejenis. Akan tetapi, gaya inti kuat yang memiliki kekuatan 100 kali lebih besar dari gaya tolak-menolak proton ini menjadikan gaya electromagnetik tidak efektif. Hal inilah yang mampu menjadikan proton-proton pada inti terikat dan bergabung pada inti atom.
Singkat kata, terdapat dua gaya yang saling berinteraksi dalam sebuah atom yang amat kecil. Inti atom tersebut dapat terus-menerus berada dalam keadaan terikat dan stabil disebabkan karena gaya-gaya yang memiliki nilai yang akurat ini.
Ketika kita memperhatikan ukuran atom yang sangat kecil dan kemudian jumlah keseluruhan atom di jagat raya, sungguh tidak sepatutnya kita tidak mampu memahami adanya keseimbangan dan rancangan yang luar biasa pada alam ciptaan Allah ini. Sungguh jelas bahwa gaya-gaya fundamental di alam telah diciptakan Allah secara khusus dengan ilmu, hikmah dan kekuasaan yang maha besar.
Pengetahuan Tuhanku meliputi segala sesuatu. Maka apakah kamu tidak dapat mengambil pelajaran. QS. Al-An’aam, 6:80)
RUANG KOSONG PADA ATOM
Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, bagian terbesar dari sebuah atom terdiri dari ruang kosong. Mungkin kita bertanya-tanya dalam hati: “Mengapa mesti ada ruang kosong ini?” Marilah kita merenung sejenak. Secara sederhana, atom terdiri atas sebuah inti yang dikelilingi oleh elektron-elektron. Antara inti dan orbit elektron ini tidak dijumpai partikel atau benda kecil apapun. Jarak mikroskopis (yang padanya tidak dijumpai partikel apapun) ini ternyata sangat besar jika dilihat dari skala atom. Kita dapat memisalkan skala ini sebagaimana berikut: jika sebutir kelereng berdiameter 1 cm mewakili elektron yang terdekat dengan inti atom, maka inti atom tersebut berada pada jarak 1 km dari kelereng ini. Di bawah ini sebuah kutipan yang memberikan gambaran yang lebih jelas kepada kita tentang dimensi ruang kosong pada atom:
Terdapat ruang kosong besar [yang mengisi ruang] antara partikel-partikel dasar [penyusun atom]. Jika saya umpamakan proton dari inti atom oksigen sebagai kepala jarum yang tergeletak di atas meja di depan saya, maka elektron yang berputar mengelilinginya akan membuat orbit lingkaran yang melalui negeri Belanda, Jerman dan Spanyol (penulis kutipan ini hidup di Perancis). Oleh karenanya, jika semua atom yang menyusun tubuh saya saling mendekatkan diri satu sama lain, hingga semua atom ini saling bersentuhan, maka anda tidak akan mampu melihat saya lagi. Anda benar-benar tidak akan pernah dapat melihat saya dengan mata telanjang. [Tubuh] saya akan [menjadi] sekecil partikel debu berukuran seper sekian ribu milimeter.
(Jean Guitton, Dieu et La Science: Vers Le Métaréalisme, Paris: Grasset, 1991, hal. 62)
Sampai di sini, kita telah memahami bahwa terdapat kemiripan antara ruang kosong pada sistem paling kecil seperti atom dengan ruang kosong pada sistem paling besar seperti alam semesta. Ketika kita arahkan penglihatan kita pada bintang-bintang, akan kita lihat ruang hampa sebagaimana ada pada atom. Terdapat ruang hampa berjarak milyaran kilometer di antara berbagai bintang dan di antara galaksi-galaksi. Namun, di kedua macam ruang hampa ini, terdapat sebuah keteraturan yang luar biasa yang sulit dipahami akal manusia.
Yang telah menciptakan tujuh langit berlapis-lapis. Kamu sekali-kali tidak melihat pada ciptaan Yang Maha Pemurah sesuatu yang tidak seimbang. Maka lihatlah berulang-ulang, adakah kamu lihat sesuatu yang tidak seimbang? Kemudian pandanglah sekali lagi niscaya penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan tidak menemukan sesuatu cacat dan penglihatanmu itupun dalam keadaan payah. (QS. Al-Mulk, 67:3-4)
Wallaahu a’lam

Ikhlas Bersama Ruang dan Waktu

T. Djamaluddin
(Staf Peneliti Bidang Matahari dan Lingkungan Antariksa, LAPAN, Bandung)

Sejarah ruang dan waktu tidak terlepas dari sejarah alam semesta. Ruang dan waktu terbentuk bersamaan dengan pembentukan alam semesta. Tidak ada ruang di luar alam semesta. Dan tidak ada waktu sebelum ada alam semesta. Namun, dalam kajian fisika definisi waktu telah disederhanakan, tidak tepat lagi dengan pemahamanan manusiawi. Kadang sulit difahami dengan nalar awam.
Dalam kehidupan sehari-hari, pengalaman manusiawi terbagi dalam dua kelompok: Hal-hal yang objektif yang dapat dikenali dengan pancaindera tersebar dalam ruang. Sedangkan hal-hal subjektif (ide, pemikiran, kesadaran diri, emosi, dan sejenisnya) tersebar dalam waktu. Tidak dapat digambarkan dalam dunia nyata, tetapi mengungkapkan waktu masa lalu, sekarang, dan akan datang. Dalam fisika, waktu disederhanakan hanya apa yang tampak pada arloji atau pengukur waktu lainnya (misalnya, detak jantung, jumlah ayunan bandul, rotasi bumi, atau getaran atom).
Artikel ringkas ini sekilas mengulas sejarah alam semesta yang juga sejarah raung dan waktu. Dimulai dengan bahasa universal untuk memahami bagaimana alam bercerita tentang sejarah dirinya. Kemudian sekilas mengenal posisi kita - manusia - di alam semesta yang sebenarnya secara fisik tidak ada artinya dibandingkan dengan keluasan alam raya. Upaya memahami sejarah lahirnya alam semesta beserta evolusinya diulas dengan hasil-hasil sains terbaru diungkapkan secara ringkas mulai dari alam semesta secara keseluruhan sampai tata surya dan bumi. Juga diulas evolusi alam semesta dalam persepsi Al-Quran.
Walau tidak dibahas secara mendalam, ulasan tentang evolusi alam dimaksudkan juga untuk meluruskan antipati ummat terhadap sains karena kontroversi yang bersumber dari analisis yang keliru. Evolusi (termasuk evolusi makhluk hidup) adalah keniscayaan di alam yang sering disalahartikan dan dirancukan banyak orang hingga banyak ditentang kaum agamawan yang tidak faham. Analisis sosiologis digunakan untuk membantah teori sains, suatu hal yang tidak tepat.
Terakhir, untuk memaknai penjelajahan intelektualitas berbasis sains tersebut, diulas sekilas makna ikhlas dari pemahaman sejarah ruang dan waktu.
Bahasa Universal
Dalam astronomi, bahasa universal adalah cahaya atau lebih umumnya gelombang elektromagnetik (EM), termasuk sinar-X, sinar ultra violet, sinar infra merah, dan gelombang radio. Semua benda langit bercerita tentang dirinya dengan pancaran gelombang EM. Fisika dan matematika menjadi juru bahasanya.
Objek yang sangat panas, seperti pada peristiwa tumbukan materi yang sangat kuat akibat tarikan Lubang Hitam (Black Hole), bercerita tentang dirinya dengan pancaran sinar-X. Dengan fisika dapat ditafsirkan bahwa objek itu sangat panas dan dapat dikaji apa yang mungkin menyebabkannya. Objek-objek yang sangat dingin, seperti "embrio" bintang (protostar), bercerita banyak kepada astronom dengan pancaran sinar infra merah dan gelombang radio. Galaksi-galaksi yang sedang berlari menjauh memberikan pesan lewat spektrum cahayanya yang bergeser ke arah merah (red shift).
Sayangnya, sebagian besar materi di alam semesta tak memancarkan gelombang EM tersebut. Itulah yang dinamakan "dark matter" (materi gelap). 'Materi gelap' itu mencakup objek raksasa yang runtuh ke dalam intinya (misalnya Black Hole atau Lubang Hitam yang menyerap semua cahaya), objek seperti bintang namun bermassa kecil hingga tak mampu memantik reaksi nuklir di dalamnya (yaitu objek katai coklat), atau partikel partikel subelementer. Penemuan di penghujung abad 20 baru lalu bahkan lebih mengagetkan (karena tidak terduga sebelumnya) para pakar kosmologi sendiri: Ternyata hanya 4% isi alam semesta yang kita kenali materinya (materi barionik, terbuat dari proton dan netron). Selebihnya 23% 'materi gelap' (non-barionik) dan 73% berupa 'energi gelap' (dark energy, istilah baru dalam kosmologi modern).
'Materi gelap' ini ibarat orang bisu. Kita tak dapat mendengar kisah mereka tetapi kita yakin mereka ada dihadapan kita. Kita hanya bisa menangkap isyarat isyarat yang diberikannya. Isyarat isyarat tak langsung itulah yang ditangkap oleh para astrofisikawan untuk mendengar kisah "materi gelap". Isyarat-isyarat itu bisa berupa pancaran sinar X dari bintang yang berpasangan dengan Black Hole atau dari efek gravitasi pada objek di dekatnya.
Sekedar contoh, inilah cara Black Hole bercerita bahwa dirinya ada. Pancaran sinar-X yang kuat bisa bercerita bahwa di sana ada obyek yang sangat panas. Dengan telaah fisika kemudian diketahui bahwa panas itu terjadi karena ada materi dari suatu bintang yang sedang disedot oleh benda yang kecil bermassa sangat besar yang menjadi pasangannya. Materi yang jatuh pada bidang yang sempit di sekitar benda penyedot itulah menimbulkan panas yang sangat tinggi yang akhirnya memancarkan sinar-X. Dari isyarat-isyarat lainnya disimpulkan bahwa penyebab perpindahan materi itu adalah sebuah Black Hole yang sedang menyedot materi dari bintang pasangannya, seperti teramati pada objek Cygnus X-1.
Kini di awal abad 21, 'materi gelap' makin gelap lagi. Observasi astronomi masih sulit mendeteksi keberadaannya, karena mulai bergeser ke pengertian yang lebih sempit sebagai materi non-barionik. Hanya fisika partikel yang kini diharapkan menjadi 'juru bahasanya' dari ungkapan-ungkapan abstrak matematis. Dari tiga jenis partikel anggota 'materi gelap', baru netrino yang sedikit dikenali. Selebihnya masih dianggap materi hipotetik: axion dan neutralino.

Posisi Kita di Alam Semesta
Dengan bantuan teleskop dan detektor astronomi yang makin peka merekam objek-objek redup, kini telah diyakini bahwa bumi kita bukanlah pusat alam semesta yang di kelilingi oleh lapisan lapisan langit. Bumi kita hanyalah satu planet kecil di tata surya.
Tata surya terdiri dari matahari beserta benda-benda langit lainnya yang mengitarinya. Saat ini diketahui bahwa di sekitar matahari ada 9 planet, lebih dari 56 satelit yang mengitari planet induknya, puluhan ribu asteroid (planet kecil), meteoroid (batuan antarplanet), dan debu antarplanet (meteoroid mikro). Matahari adalah anggota tata surya yang paling dominan dengan massa 99,85% dari keseluruhan massa total tata surya. Sedangkan massa total 9 planet (Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, dan Pluto) hanya 0,14%.
Empat planet pertama disebut planet kebumian karena komposisinya mirip bumi, terutama terdiri dari batuan silikat dan logam. Empat planet berikutnya adalah planet raksasa dengan komposisi utamanya adalah unsur-unsur ringan (Hidrogen, Helium, Argon, Karbon, Oksigen, dan Nitrogen) berbentuk gas atau cair. Sedangkan Pluto merupakan planet terkecil yang terdiri dari batuan dan es.
Di antara Mars dan Jupiter terdapat puluhan ribu asteroid atau planet kecil. Tetapi massa totalnya hanya sekitar 1% dari Merkurius, planet kebumian yang terkecil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hampir semua batuan meteorit yang jatuh ke bumi berasal dari pecahan asteroid tersebut.
Bumi berjarak 150 juta km dari matahari. Ini disebut 1 Satuan Astronomi (SA). Sedangkan planet terluar, Pluto, berjarak 39.5 SA. Jarak terjauh yang masih dipengaruhi gaya gravitasi matahari adalah sekitar 20 trilyun km atau 120.000 kali jarak bumi-matahari. Di luar orbit planet Pluto tersebut terdapat "gudang" komet yang jumlahnya trilyunan bakal komet. Gudang komet terdekat disebut Sabuk Kuiper pada jarak sekitar 50 SA dan yang terjauh dikenal sebagai Awan Komet Oort pada jarak sekitar 50.000 SA.
Gudang komet ini diduga sebagai sisa-sisa materi pembentuk tata surya. Gangguan terhadap gudang komet itu akan menyebabkan sebagian inti komet keluar dari gudangnya dan tertarik oleh gravitasi matahari. Akibatnya komet itu akan mengitari matahari. Komet yang terdiri dari gas beku, es, dan debu bila mendekati matahari akan menguap dan melepaskan debu-debunya di sepanjang lintasannya. Itu yang sering kita sebut sebagai bintang berekor.
Di luar tata surya kita berada di ruang antarbintang. Matahari sendiri hanyalah bintang kuning berukuran sedang. Ribuan bintang bisa kita lihat di langit dengan mata biasa dan jutaan lagi yang bisa kita lihat dengan teleskop. Di antaranya ada bintang bintang raksasa yang besarnya ratusan kali besar matahari. Semuanya merupakan anggota dari ratusan milyar bintang yang menghuni galaksi kita, Bima Sakti.
Galaksi kita digolongkan sebagai galaksi spiral, berbentuk seperti huruf S dengan lengan tunggal atau majemuk. Diameternya sekitar 100.000 tahun cahaya, artinya dari ujung ke ujung akan ditempuh oleh cahaya yang berkecepatan 300.000 km/detik dalam waktu sekitar 100.000 tahun. Tata surya kita berjarak sekitar 25.000-30.000 tahun cahaya dari pusatnya dan mengorbit mengelilingi pusat galaksi dengan kecepatan sekitar 200 300 km/detik sekali dalam 200 juta tahun.
Mungkin sekali di antara ratusan milyar bintang anggota Bima Sakti ada bintang yang mempunyai tata planet. Namun karena jaraknya yang amat jauh, sulit untuk menemukan tata planet tersebut. Dengan teropong besar pun bintang bintang itu hanya tampak sebagai titik titik cahaya. Namun akhir-akhir ini telah dijumpai bintang bintang yang dikelilingi oleh piringan debu yang diduga mempunyai tata planet atau setidaknya dalam evolusi membentuk tata planet. Dengan teleskop optik yang dilengkapi alat khusus, piringan materi di sekitar bintang Beta Pictoris dapat diamati. Piringan materi itu di duga dalam masa awal pembentukan tata planet, seperti keadaan tata surya kita sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu atau merupakan awan komet seperti yang ada di tepi tata surya kita.
Kalau kita menembus kedalaman langit lebih jauh lagi, kita akan jumpai jutaan, mungkin milyaran, galaksi galaksi lain. Galaksi galaksi itu bagaikan pulau pulau yang saling berjauhan yang berpenghuni milyaran bintang pula. Beberapa galaksi membentuk gugusan galaksi. Kemudian gugusan gugusan itu dan galaksi galaksi mandiri lainnya mengelompok dalam gugusan besar yang disebut super cluster.
Bima Sakti merupakan anggota dari gugusan galaksi yang disebut Local Group yang beranggota sekitar dua puluh galaksi dan berdiameter sekitar 3 juta tahun cahaya. Di luar Local Group yang terpisah sejauh puluhan atau ratusan juta tahun cahaya dijumpai pula banyak super cluster yang terdiri ratusan atau ribuan galaksi.

Evolusi Alam Semesta
Naluri manusia selalu ingin mengetahui asal usul sesuatu, termasuk asal-usul alam semesta. Berbagai hasil pengamatan dianalisis dengan dukungan teori-teori fisika untuk mengungkapkan asal-usul alam semesta. Teori yang kini diyakini bukti-buktinya menyatakan bahwa alam semesta ini bermula dari ledakan besar (Big Bang) sekitar 13,7 milyar tahun yang lalu. Semua materi dan energi yang kini ada di alam terkumpul dalam satu titik tak berdimensi yang berkerapatan tak berhingga. Tetapi ini jangan dibayangkan seolah olah titik itu berada di suatu tempat di alam yang kita kenal sekarang ini. Yang benar, baik materi, energi, maupun ruang yang ditempatinya seluruhnya bervolume amat kecil, hanya satu titik tak berdimensi.
Tidak ada suatu titik pun di alam semesta yang dapat dianggap sebagai pusat ledakan. Dengan kata lain ledakan besar alam semesta tidak seperti ledakan bom yang meledak dari satu titik ke segenap penjuru. Hal ini karena pada hakekatnya seluruh alam turut serta dalam ledakan itu. Lebih tepatnya, seluruh alam semesta mengembang tiba tiba secara serentak. Ketika itulah mulainya terbentuk materi, ruang, dan waktu.
Materi alam semesta yang pertama terbentuk adalah hidrogen yang menjadi bahan dasar bintang dan galaksi generasi pertama. Dari reaksi fusi nuklir di dalam bintang terbentuklah unsur-unsur berat seperti karbon, oksigen, nitrogen, dan besi. Kandungan unsur-unsur berat dalam komposisi materi bintang merupakan salah satu "akte" lahir bintang. Bintang-bintang yang mengandung banyak unsur berat berarti bintang itu "generasi muda" yang memanfaatkan materi-materi sisa ledakan bintang-bintang tua. Materi pembentuk bumi pun diyakini berasal dari debu dan gas antar bintang yang berasal dari ledakan bintang di masa lalu. Jadi, seisi alam ini memang berasal dari satu kesatuan.
Bukti-bukti pengamatan menunjukkan bahwa alam semesta mengembang. Spektrum galaksi galaksi yang jauh sebagian besar menunjukkan bergeser ke arah merah yang dikenal sebagai red shift (panjang gelombangnya bertambah karena alam mengembang). Ini merupakan petunjuk bahwa galaksi galaksi itu saling menjauh. Sebenarnya yang terjadi adalah pengembangan ruang. Galaksi galaksi itu (dalam ukuran alam semesta hanya dianggap seperti partikel partikel) dapat dikatakan menempati kedudukan yang tetap dalam ruang, dan ruang itu sendiri yang sedang berekspansi. Kita tidak mengenal adanya ruang di luar alam ini. Oleh karenanya kita tidak bisa menanyakan ada apa di luar semesta ini.
Secara sederhana, keadaan awal alam semesta dan pengembangannya itu dapat diilustrasikan dengan pembuatan roti. Materi pembentuk roti itu semula terkumpul dalam gumpalan kecil. Kemudian mulai mengembang. Dengan kata lain "ruang" roti sedang mengembang. Butir butir partikel di dalam roti itu (analog dengan galaksi di alam semesta) saling menjauh sejalan dengan pengembangan roti itu (analog dengan alam).
Dalam ilustrasi tersebut, kita berada di salah satu partikel di dalam roti itu. Di luar roti, kita tidak mengenal adanya ruang lain, karena pengetahuan kita, yang berada di dalam roti itu, terbatas hanya pada ruang roti itu sendiri. Demikian pulalah, kita tidak mengenal alam fisik lain di luar dimensi "ruang waktu" yang kita kenal.
Bukti lain adanya pengembangan alam semesta di peroleh dari pengamatan radio astronomi. Radiasi yang terpancar pada saat awal pembentukan itu masih berupa cahaya. Namun karena alam semesta terus mengembang, panjang gelombang radiasi itu pun makin panjang, menjadi gelombang radio. Kini radiasi awal itu dikenal sebagai radiasi latar belakang kosmik (cosmic background radiation) yang dapat dideteksi dengan teleskop radio.

Model Alam Semesta
Dengan hanya mengandalkan pengamatan, kita tidak mungkin menggambarkan bagaimana wujud alam semesta ini. Maka diperlukanlah suatu model matematis yang dapat menjelaskan "bentuk" alam semesta ini termasuk evolusinya. Dengan menggunakan solusi kosmologis persamaan Einstein dan Prinsip Kosmologis yang menganggap bahwa alam semesta homogen di mana pun dan isotropik di setiap titik di alam, didapatkan dua model alam semesta: "terbuka" (atau tak berhingga) dan "tertutup" (atau berhingga tak berbatas). Prinsip Kosmologis yang diasumsikan tersebut didasarkan hasil pengamatan bahwa alam semesta tampaknya homogen dan isotropik , yaitu galaksi galaksi tampak tersebar seragam ke segala arah.
Untuk menentukan model mana yang benar diperlukan informasi tentang massa total alam semesta ini. Seandainya seluruh materi di alam ini tidak cukup banyak untuk mengerem pengembangan maka alam semesta akan terus mengembang dan berarti alam semesta ini "terbuka" atau tak berhingga. Tetapi jika massanya cukup besar, maka pengembangan alam semesta akan direm, akhirnya berhenti dan mulai mengerut lagi. Kalau ini yang terbukti berarti alam semesta "tertutup" atau bersifat "berhingga tak berbatas".
Sifat alam semesta "berhingga tak berbatas" itu dapat diilustrasikan dalam dua dimensi pada bola bumi (sesungguhnya alam berdimensi empat, tiga dimensi ruang dan satu dimensi waktu). Bola itu berhingga ukurannya namun tak berbatas, tak bertepi. Garis garis lintang analog dengan "ruang" alam semesta ini dan garis garis bujur analog dengan "waktu". Perjalanan "ruang waktu" alam ini bermula dari kutub utara menuju kutub selatan. Kita menelusuri garis bujur. Dengan bertambah jauh kita menelusurinya (atau bertambah "waktu" nya) kita akan jumpai lingkaran lingkaran lintang yang bertambah besar (atau "ruang" alam semesta mengembang). Setelah mencapai maksimum di khatulistiwa, kemudian lingkaran lintang pun mulai mengecil lagi. Seperti itu pula alam semesta mulai mengerut. Bila kita berjalan sepanjang garis lintang, kita akan kembali ke titik semula. Sama halnya dengan sifat "ruang" alam semesta yang tak berbatas itu. Cahaya yang kita pancarkan ke arah mana pun, pada prinsipnya, akan kembali lagi dari arah belakang kita. Bila model ini benar, pada prinsipnya, kita akan bisa melihat galaksi Bima Sakti (galaksi kita) berada di antara galaksi galaksi yang jauh (galaksi luar).
Sampai tahun 1990-an belum dapat diputuskan model mana yang benar karena belum adanya bukti observasi yang betul betul meyakinkan. Pengamatan Deuterium yang dilakukan satelit Copernicus pada tahun 1973 menghasilkan jumlah Deuterium 0.00002 kali jumlah Hidrogen. Sebenarnya ini merupakan alasan terkuat yang mendukung model alam "tak berhingga", artinya alam semesta akan terus mengembang. Namun analisis nasib akhir alam semesta kini berbalik. Walaupun bukti-bukti lain kini makin meyakinkan bahwa alam semesta memenuhi model geometri datar-terbuka.
Penemuan-penemuan terbaru akhir Abad 20 mengungkapkan bahwa materi alam semesta tidak menentukan nasib akhir alam semesta apakah akan mengembang terus atau akan kembali mengerut. Penemuan 'energi gelap' telah mengubah cara berpikir para pakar kosmologi. Pada satu sisi, materi mengerem pengembangan alam semesta, namun pada sisi lain 'energi gelap' justru mempercepat pengembangannya. Hanya saja, keberadaan 'energi gelap' tetap membuka peluang pengembangan terus menerus atau kembali mengerut, walau pun alam semesta diyakini mempunyai sifat datar-terbuka (artinya objek yang teramati sesuai dengan ukuran sebenarnya).

Evolusi Bintang
Bintang-bintang lahir dari awan molekul. Teori saat ini menyatakan kelahiran bintang dimulai dari penggumpalan awan molekul. Partikel-partikel awan molekul itu akibat gaya gravitasinya runtuh ke intinya membentuk inti yang akan menjadi bintang. Akibat rotasi gumpalan awan molekul itu sebagian materi tidak jatuh ke intinya, tetapi ke sekitar inti membentuk piringan. Inti bintang itu mulai memanas tetapi masih diselimuti debu dan gas yang tebal dan amat dingin, di bawah minus 200 derajat C. Ibarat bakal kupu-kupu dalam kepompong, inti bintang itu tak terlihat dari luar. Yang teramati hanya selimut debunya. Itu pun hanya pancaran infra merah dan radio yang bisa terdeteksi.
Inti bintang yang makin panas akan memantik reaksi fusi nuklir. Aktivitas bintang yang memancarkan radiasi dan partikel angin bintang dimulai. Embusan angin bintang lambat laun akan menyingkirkan selimut debu dan gas di sekitar bintang itu. Mulanya semburan dari arah kedua kutub bintang itu lalu pancaran angin bintang lambat laun akan menyingkirkan debu dan gas yang menyelimutinya. Yang tersisa adalah piringan debu dan gas di piringan sekitar ekuatornya. Piringan debu dan gas di sekitar bintang itu diyakini sebagai cikal bakal planet. Dengan tersibaknya selimut debu, inti bintang mulai tampak secara visual, walau masih amat redup dan hanya bisa teramati dengan teleskop besar. Kini diketahui banyak bintang yang masih mempunyai piringan debu dan gas yang umurnya masih beberapa juta tahun. Matahari kita tergolong bintang "remaja" yang baru berumur 4,5 milyar tahun.
Reaksi fusi nuklir menjadi sumber energi bintang -- termasuk matahari -- hingga bersinar. Angin bintang dan tekanan radiasi akhirnya juga akan menyingkirkan debu-debu di piringan. Kalau di piringan itu terbentuk planet-planet, yang tersisa adalah planet-planet dan sedikit materi debu-debu antarplanet.
Hasil reaksi fusi nuklir di inti bintang adalah unsur-unsur yang lebih berat. Bila bahan bakar nuklir di intinya habis, akhirnya bintang pun akan mati. Akhir kehidupannya tergantung massa dan keadaan fisik bintang. Ada bintang mengakhiri hidupnya dengan mengembang lalu akhirnya melepaskan materi-materinya ke angkasa dan akhirnya menjadi bintang kerdil putih. Matahari tergolong bintang yang akan mengakhiri hidupnya dengan cara itu. Ada pula yang meledak yang disebut supernova. Nah, materi-materi yang terlepas ke angkasa itu nantinya akan menjadi bahan dasar pembentukan bintang baru berikurnya.

Evolusi Tata Surya
Dari berbagai telaah radioisotop diperoleh bahwa batuan tertua di bumi berumur sekitar 4,1 milyar tahun, batuan di bulan tertua 4,4 milyar tahun, dan meteorit tertua berumur 4,6 milyar tahun. Umur batuan ini menunjukkan pula bahwa tata surya terbentuk sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu. Dari hasil pengamatan tata surya dan bintang-bintang sejenis matahari maka dibangunkah teori-teori tentang asal-usul tata surya. Banyak teori dibuat dan direvisi berdasarkan temuan-temuan terbaru. Menurut teori yang saat ini dianggap paling sesuai dengan banyak bukti pengamatan dan telaah teoritiknya, tata surya terbentuk seperti umumnya bintang-bintang bermassa kecil lainnya.
Survai IRAS (Satelit Astronomi Inframerah) dan pengamatan teleskop radio menunjukkan banyak bintang bermassa kecil (hampir mirip matahari) masih dalam proses pembentukan. Bagian intinya membentuk embrio bintang yang dikelilingi piringan debu dan gas. Hasil pengamatan itu didukung model teoritik berdasarkan perhitungan fisika. Menurut telaah teoritik, pembentukan bintang bermula dari kontraksi (pemadatan) debu dan gas secara lambat akibat gaya gravitasinya sendiri yang membentuk core (gumpalan) di dalam awan molekul raksasa.
Setelah bagian intinya cukup padat, terjadilah collapse (pemadatan tiba-tiba) dan materi mulai jatuh (infall) ke arah pusatnya. Akibat perputaran core itu, gas dan debu yang runtuh mulai dari bagian dalam, bukan hanya embrio bintang yang terbentuk tetapi juga piringan (disk) di sekitarnya. Embrio bintang dan piringan masih diselubungi oleh debu yang amat tebal sehingga tidak terlihat dari luar. Hanya pancaran sinar inframerah yang dapat diamati.
Dalam proses selanjutnya, embrio bintang berkembang menjadi bintang muda yang di dalam intinya mulai terjadi reaksi nuklir. Bintang muda itu kemudian memancarkan partikel-partikel halusnya yang disebut angin bintang. Ini dimulai dari arah kutubnya selanjutnya ke arah ekuatornya. Dengan itu pula infall berhenti dan selubung debunya mulai tersibak. Yang tersisa adalah piringan gas dan debu di sekitar bintang muda tersebut. Sisa piringan gas dan debu itu disebut nebula proto-planet, karena di piringan itulah kemudian terbentuk planet-planet.
Bintang (matahari) dan piringan debunya selanjutnya memasuki masa pembentukan planet-planetnya. Salah satu teori menyebutkan bahwa nebula proto-planet mula-mula berdiameter sekitar 20 SA ketika infall berhenti, belum seluas tata surya kita sekarang. Kemudian nebula proto-planet melebar sehingga diameternya menjadi sekitar 40 SA yang disertai dengan proses pendinginan. Proses pendinginan nebula proto-planet menyebabkan terjadinya penggumpalan gas dan debu. Senyawa yang mula-mula berkondensasi adalah besi dan silikat. Di bagian luar tata nebula proto-planet yang temperaturnya lebih rendah, es air juga ikut berkondensasi. Teori yang kini dianggap kuat menyatakan bahwa planet-planet berasal dari penggumpalan itu yang disebut planetesimal.
Bumi dan planet-planet kebumian lainnya (Merkurius, Venus, dan Mars) hanya terbentuk dari materi padat yang terkondensasi, terutama dari senyawa besi dan silikat. Sedangkan Jupiter dan planet-planet raksasa lainnya terbentuk dari planetesimal besar, antara lain akibat turut terkondensasinya es air, sehingga mampu menangkap gas, terutama Hidrogen dan Helium. Planetesimal kecil yang tidak membentuk planet atau pecah akibat tumbukan sesamanya tersisa sebagai komet, asteroid, dan meteoroid.

Evolusi Bumi
Tata surya di awal evolusinya penuh dengan tumbukan. Proto-bumi (bakal bumi) dan proto-planet (bakal planet) lainnya juga mengalami tumbukan yang hebat. Salah satu bukti adanya tumbukan besar itu adalah kemiringan sumbu rotasi planet-planet terhadap bidang orbitnya. Tumbukan hebat yang dialami proto-bumi bukan hanya menyebabkan kemiringan sumbu rotasi bumi 23.5o, tetapi juga terbentuknya bulan.
Menurut teori yang paling kuat bukti-buktinya, proto-bumi pernah mengalami tumbukan hebat dengan proto-planet lainnya yang massanya sekitar 1/9 massa bumi. Tumbukan hebat ini menyebabkan terlontarnya batuan sebesar massa bulan (0.01 massa bumi) ke angkasa dan membentuk bulan. Salah satu bukti kuat teori ini adalah tidak dijumpainya inti besi di bulan karena yang terlontar hanya bagian kulit bumi. Akibat tumbukan itu juga atmosfer bumi lenyap. Atmosfer yang ada kini sebagian dihasilkan oleh proses-proses di bumi sendiri, sebagian lainnya berasal dari pecahan komet atau asteroid yang menumbuk bumi.
Komet yang komposisi terbesarnya adalah es air (20% massanya) diduga kuat merupakan sumber air bagi bumi, karena rasio Deutorium/Hidrogen (D/H) di komet hampir sama dengan rasio D/H pada air di bumi, yaitu sekitar 0.0002. Sekedar gambaran, berikut ini diberikan perhitungan kasar jumlah komet yang mungkin telah menumbuk bumi dan menyumbangkan airnya. Sebuah komet yang berdiameter 10 km mempunyai massa total sekitar 500 milyar ton, berarti mengandung air sekitar seratus milyar ton. Sedangkan massa total lautan saat ini sekitar 1,3 juta trilyun ton, kira-kira setara dengan 10 juta komet berdiameter 10 km. Ini menunjukkan pernah terjadi tumbukan komet yang luar biasa hebatnya dengan bumi dalam jangka waktu yang panjang.
Evolusi Alam dalam Perspektif AlQuran
Setelah menjelajah bukti-bukti observasi dan teori ilmiah tentang evolusi alam semesta, menarik juga untuk meninjau aspek religius untuk diperbandingkan dengan aspek ilmiah itu. Walaupun hal ini masih bersifat interpretasi yang masih dapat diperdebatkan.
Menurut Al-Qur'an, alam (langit dan bumi) diciptakan Allah dalam enam masa (Q.S. 41:9-12), dua masa untuk menciptakan langit sejak berbentuk dukhan (campuran debu dan gas), dua masa untuk menciptakan bumi, dan dua masa (empat masa sejak penciptaan bumi) untuk memberkahi bumi dan menentukan makanan bagi penghuninya. Ukuran lamanya masa ("hari", ayyam) tidak dirinci di dalam Al-Qur'an.
Belum ada penafsiran pasti tentang enam masa itu. Namun, bedasarkan kronologi evolusi alam semesta dengan dipandu isyarat di dalam Al-Qur-an (Q.S. 41:9-12 dan Q.S. 79:27-32) dapat ditafsirkan bahwa enam masa itu adalah enam tahapan proses sejak penciptaan alam sampai hadirnya manusia. Lamanya tiap masa tidak merupakan fokus perhatian.
Masa pertama dimulai dengan ledakan besar (big bang) (Q.S. 21:30, langit dan bumi asalnya bersatu) sekitar 10 - 20 milyar tahun lalu. Inilah awal terciptanya materi, energi, dan waktu. "Ledakan" itu pada hakikatnya adalah pengembangan ruang yang dalam Al-Quran disebut bahwa Allah berkuasa meluaskan langit (Q.S. 51:47). Materi yang mula-mula terbentuk adalah hidrogen yang menjadi bahan dasar bintang-bintang generasi pertama. Hasil fusi nuklir antara inti-inti Hidrogen menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat, seperti karbon, oksigen, sampai besi.
Masa yang ke dua adalah pembentukan bintang-bintang yang terus berlangsung. Dalam bahasa Al-Quran disebut penyempurnaan langit. Dukhan (debu-debu dan gas antarbintang, Q. S. 41:11) pada proses pembentukan bintang akan menggumpal memadat. Bila intinya telah cukup panasnya untuk memantik reaksi fusi nuklir, maka mulailah bintang bersinar. Bila bintang mati dengan ledakan supernova unsur-unsur berat hasil fusi nuklir akan dilepaskan. Selanjutnya unsur-unsur berat yang terdapat sebagai materi antarbintang bersama dengan hidrogen akan menjadi bahan pembentuk bintang-bintang generasi berikutnya, termasuk planet-planetnya. Di dalam Al-Qur'an penciptaan langit kadang disebut sebelum penciptaan bumi dan kadang disebut sesudahnya karena prosesnya memang berlanjut.
Inilah dua masa penciptaan langit. Dalam bahasa Al-Qura'an, big bang dan pengembangan alam yang menjadikan galaksi-galaksi tampak makin berjauhan (makin "tinggi" menurut pengamat di bumi) serta proses pembentukan bintang-bintang baru disebutkan sebagai "Dia meninggikan bangunannya (langit) lalu menyempurnakannya" (Q.S. 79:28)
Masa ke tiga dan ke empat dalam penciptaan alam semesta adalah proses penciptaan tata surya termasuk bumi. Proses pembentukan matahari sekitar 4,5 milyar tahun lalu dan mulai dipancarkannya cahaya dan angin matahari itulah masa ke tiga penciptaan alam semesta. Proto-bumi ('bayi' bumi) yang telah terbentuk terus berotasi yang menghasilkan fenomena siang dan malam di bumi. Itulahlah yang diungkapkan dengan indah pada ayat lanjutan pada Q.S. 79:29, "dan Dia menjadikan malamnya gelap gulita dan menjadikan siangnya terang benderang.
Masa pemadatan kulit bumi agar layak bagi hunian makhluk hidup adalah masa ke empat. Bumi yang terbentuk dari debu-debu antarbintang yang dingin mulai menghangat dengan pemanasan sinar matahari dan pemanasan dari dalam (endogenik) dari peluruhan unsur-unsur radioaktif di bawah kulit bumi. Akibat pemanasan endogenik itu materi di bawah kulit bumi menjadi lebur, antara lain muncul sebagai lava dari gunung api. Batuan basalt yang menjadi dasar lautan dan granit yang menjadi batuan utama di daratan merupakan hasil pembekuan materi leburan tersebut. Pemadatan kulit bumi yang menjadi dasar lautan dan daratan itulah yang nampaknya dimaksudkan penghamparan bumi pada Q.S. 79:30, "Dan bumi sesudah itu (sesudah penciptaan langit) dihamparkan Nya."
Menurut analisis astronomis, pada masa awal umur tata surya gumpalan-gumpalan sisa pembentukan tata surya yang tidak menjadi planet masih sangat banyak bertebaran. Salah satu gumpalan raksasa, 1/9 massa bumi, menabrak bumi menyebabkan lontaran materi yang kini menjadi bulan. Akibat tabrakan itu sumbu rotasi bumi menjadi miring 23,5 derajat dan atmosfer bumi lenyap. Atmosfer yang ada kini sebagian dihasilkan oleh proses-proses di bumi sendiri, sebagian lainnya berasal dari pecahan komet atau asteroid yang menumbuk bumi. Komet yang komposisi terbesarnya adalah es air (20% massanya) diduga kuat merupakan sumber air bagi bumi karena rasio Deutorium/Hidrogen (D/H) di komet hampir sama dengan rasio D/H pada air di bumi, sekitar 0.0002. Hadirnya air dan atmosfer di bumi sebagai prasyarat kehidupan merupakan masa ke lima proses penciptaan alam.
Pemanasan matahari menimbulkan fenomena cuaca di bumi: awan dan halilintar. Melimpahnya air laut dan kondisi atmosfer purba yang kaya gas metan (CH4) dan amonia (NH3) serta sama sekali tidak mengandung oksigen bebas dengan bantuan energi listrik dari halilintar diduga menjadi awal kelahiran senyawa organik. Senyawa organik yang mengikuti aliran air akhirnya tertumpuk di laut. Kehidupan diperkirakan bermula dari laut yang hangat sekitar 3,5 milyar tahun lalu berdasarkan fosil tertua yang pernah ditemukan. Di dalam Al-Qur'an Q.S. 21:30 memang disebutkan semua makhluk hidup berasal dari air.
Lahirnya kehidupan di bumi yang dimulai dari makhluk bersel tunggal dan tumbuh-tumbuhan merupakan masa ke enam dalam proses penciptaan alam. Hadirnya tumbuhan dan proses fotosintesis sekitar 2 milyar tahun lalu menyebabkan atmosfer mulai terisi dengan oksigen bebas. Pada masa ke enam itu pula proses geologis yang menyebabkan pergeseran lempeng tektonik dan lahirnya rantai pegunungan di bumi terus berlanjut.
Tersedianya air, oksigen, tumbuhan, dan kelak hewan-hewan pada dua masa terakhir itulah yang agaknya dimaksudkan Allah memberkahi bumi dan menyediakan makanan bagi penghuninya (Q.S. 41:10). Di dalam Q.S. 79:31-33 hal ini diungkapkan sebagai penutup kronologis enam masa penciptaan, "Ia memancarkan dari padanya mata airnya, dan (menumbuhkan) tumbuh tumbuhannya. Dan gunung gunung dipancangkan Nya dengan teguh, (semua itu) untuk kesenanganmu dan untuk binatang binatang ternakmu".
Bagaimana akhir alam semesta? Kosmologi (cabang ilmu yang mempelajari struktur dan evolusi alam semesta) masih menyatakan sebagai pertanyaan yang terbuka, belum ada jawabnya, mungkin terus berkembang atau mungkin pula kembali mengerut. Namun Al-Quran mengisyaratkan adanya pengerutan alam semesta, seperti terungkap pada QS 21:104. "Pada hari kami gulung langit, seperti menggulung lembaran-lembaran kertas (makin mengecil) seperti Kami telah menjadikan pada awalnya, begitulah kami mengulanginya."

Ikhlas Bersama Ruang dan Waktu
Teori relativitas telah menyatukan ruang dan waktu dalam dunia empat dimensi, dunia ruangwaktu (ditulis bersambung sebagai satu kata). Dan secara matematis dirumuskan kuadrat selang ruangwaktu = kuadrat selang waktu - kuadrat jarak ruang. Tanda minus berbeda dengan anggapan awam untuk ruang dan waktu (menggunakan "dan", ruang dan waktu sebagai hal yang terpisah) yang terbiasa dengan rumus phytagoras: kuadrat jarak = kuadrat selang sumbu x + kuadrat selang sumbu y. Dalam dunia ruangwaktu, jarak bintang ke mata kita adalah "nol". Karena, misalnya, jarak bintang (jarak ruang) 4 tahun cahaya. Cahaya bintang tersebut mencapai mata kita dalam waktu 4 tahun juga (selang waktu). Jadi, selang/jarak ruangwaktu bintang tersebut adalah 0.
Dalam dunia ruang dan waktu (mengikuti hukum Newton, non-relativistik) senantiasa kita berjalan ke masadepan secara perlahan dengan kecepatan satu hari tiap harinya. Tetapi kita juga bisa berjalan ke masa depan dengan lebih cepat lagi ke tempat yang sangat jauh, misalkan dengan pesawat antariksa berkecepatan mendekati cahaya. Inilah perjalanan relativistik, mengikuti hukum relativitas. Dalam perjalanan relativistik, waktu berjalan relatif lebih lambat daripada waktu dalam keadaan berdiam tidak ikut dalam perjalanan. Hal ini sudah terbukti pada partikel berenergi tinggi. Waktu luruh (berubah menjadi partikel lainnya) partikel Muon sebenarnya dalam keadaan diam hanya sepersejuta detik. Namun dalam perjalanan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, waktu luruhnya teramati oleh detektor yang diam bisa mencapai 50 kali lipat.
Apa makna batiniah dari semua fakta fisik ini? Kita tidak bisa mundur ke masa lalu. Kita senantiasa maju menuju masa depan. Semakin cepat kita maju, semakin jauh jarak tempuh kita menuju masa depan. Kita tetap merasa muda pada saat orang malas merasa tua. Kita senantiasa berubah, berevolusi dengan kerangka waktu yang jauh lebih pendek dari evolusi alam. Tentunya, evolusi yang kita harapkan adalah evolusi menuju perbaikan kualitas dan kuantitas. Kualitas iman yang makin mantap, kualitas pribadi yang makin mapan, kualitas hidup yang makin sejahtera, dan kualitas keluarga yang makin bahagia. Kuantitas ilmu yang makin bertambah, kuantitas amal yang makin meningkat, kuantitas rizki yang makin bermanfaat, dan kuantitas pengikut yang mendoakannya. Ruang amal kita semestinya berekspansi, meluas, dan makin variatif. Persahabatan dan jaringan kerja selayaknya terus bertambah. Ruang gerak kreatif-inovatif seharusnya makin terbuka.
Lalu apakah fisik jasmaniah dan batiniah kita dibiarkan berevolusi mengikuti alur perkembangan ruang dan waktu kita tanpa tuntunan? Semestinya tidak dibiarkan lepas tanpa kendali. Penyesatan dan pencemaran qalbu bisa mengubah sebagalanya keluar dari jalan yang diridhai-Nya. Taqarrub, pendekatan diri kepada-Nya adalah penuntunnya. Kebersihan jiwa yang ikhlas semestinya yang melandasi perjalanan ruang dan waktu kita. Ikhlas bermakna bersih dari segala pamrih selain dari mengharap ridha-Nya.
T. Djamaluddin adalah peneliti bidang matahari & lingkungan antariksa, Lapan, Bandung.

Tulisan yang panjang ini cukup menarik, karena itu kumasukan dalam blog ini.

Keberadaan Partikel Baru Pentaquark Diragukan

Agung Waluyo (Center for Nuclear Studies, the George Washington University)
Sumber : Kompas (31 Mei 2005)
SEPERTINYA para fisikawan partikel seluruh dunia yang terlibat dalam perburuan partikel eksotik pentaquark sementara ini harus puas dengan tangan hampa. Seperti diberitakan pada harian ini dua tahun lalu (Kompas, 20 September 2003), kerja sama penelitian fisika partikel elementer SPRING-8, Osaka, Jepang, mengumumkan bahwa mereka telah menemukan partikel jenis baru ini pada musim semi tahun 2003.
Pengumuman ini kemudian disambut dengan antusias oleh para fisikawan di seluruh dunia. Pada tahun yang sama temuan ini kemudian dikonfirmasikan oleh lima eksperimen yang dilakukan di laboratorium fisika partikel dunia. Tiga di antaranya adalah Fasilitas Pemercepat Partikel Nasional Thomas Jefferson (TJNAF) di Virginia, AS; Institut Pusat Sains Negara (ITEP) di Moskwa, Rusia; dan ELSA, Bonn, Jerman.
Meski demikian, pihak TJNAF mengeluarkan sebuah press-release dengan judul "Is It or Isn't It ? Pentaquark Debate Heats Up" bertanggal 16 April 2005. Dalam press-release ini mereka mengumumkan hasil analisa awal data eksperimen yang dilakukan untuk mengonfirmasi ulang temuan pentaquark ini. Intinya, partikel eksotik pentaquark diragukan keberadaannya. Hasil temuan baru ini juga dipresentasikan di dalam pertemuan tahunan asosiasi fisika Amerika di Tampa, Florida, 16-19 April lalu.
Pentaquark dan standar model
Saat ini para fisikawan percaya bahwa hukum dasar yang dipercayai mengatur gaya kuat dikemas dalam sebuah teori yang dikenal dengan nama Quantum Chromodynamics atau singkatnya QCD. Gaya kuat adalah salah satu dari empat gaya yang mengatur alam semesta ini. Tiga gaya lainnya adalah gaya gravitasi, elektromagnetik, dan inti lemah.
Dalam skenario teori ini, para fisikawan percaya bahwa partikel dasar yang merupakan penyusun materi adalah quark. Misalkan proton dan netron sebagai partikel penyusun inti atom tersusun dari quark. Di alam semesta ini terdapat enam jenis quark yang berbeda berdasarkan propertinya, seperti massa, spin, dan bilangan kuantum lainnya.
Secara teori, fisikawan genius bernama Gell-Man memprediksikan adanya enam quark. Masing-masing memiliki nama yang menarik, up (u), down (d), charm (c), strange (s), top (t), dan bottom (b). Keberadaan setiap quark ini diikuti oleh keberadaan antipartikelnya masing-masing (anti-quark). Secara eksperimen, masing-masing quark ini telah dibuktikan keberadaannya.
Di dalam model standar partikel yang diterima oleh para fisikawan, trio quark akan menghasilkan partikel-partikel yang dikelompokkan dengan nama baryon. Misalkan proton tersusun oleh trio up-up-down (uud), sementara neutron tersusun oleh trio up-down-down (udd). Jenis partikel kedua tersusun oleh duet quark dan anti-quark yang menghasilkan kelompok meson. Misalkan partikel pion tersusun oleh pasangan up dan anti-down (u d-bar), sementara partikel kaon tersusun dari anti-up dan strange (u-bar s).
Seperti bisa diduga dari namanya, partikel eksotik pentaquark tersusun oleh lima quark (penta = lima). Misalkan partikel yang diklaim ditemukan oleh kolaborasi SAPHIR diberi nama Θ+. Partikel ini memiliki massa sekitar 1540 MeV (eV adalah satuan energi yang besarnya sama dengan 1,6 10-19 Joule). Kesimpulan ini dibuat setelah mereka menganalisa data-data yang diambil pada tahun 1997/1998. Setelah semua properti yang diprediksikan secara teori dikonfirmasikan oleh eksperimen, partikel Θ+ ini disimpulkan tersusun dari dua quark up, dua quark down, dan satu quark anti-strange (uudd s-bar).

Ladang perburuan pentaquark
Untuk merekonstruksi sebuah eksperimen yang melibatkan partikel elementer, hukum-hukum kekekalan harus diperhitungkan. Hukum-hukum ini termasuk hukum kekekalan energi, massa, dan bilangan kuantum seperti spin, iso-spin, strangeness, dan lain-lain. Setelah memuaskan semua hukum kekekalan dan aspek-aspek eksperimen lainnya, barulah sebuah eksperimen bisa diusulkan untuk dijalankan mengingat mahalnya harga sebuah eksperimen.
Dari pertimbangan di atas, reaksi yang bisa dijadikan "ladang perburuan" pentaquark melibatkan foton dan inti atom hydrogen. Eksperimen ini dilakukan dengan cara menabrakkan berkas foton (cahaya) ke inti-atom hydrogen (yang terdiri dari proton dan neutron). Dalam reaksi ini, proton dan netron dalam inti hidrogen ini akan tereksitasi kemudian meluruh dan menghasilkan pentaquark, proton, dan Kaon-negatif. Secara teori pentaquark ini akan memiliki lebar peluruhan berkisar 40 MeV yang mengakibatkan peluruhan partikel tersebut. Karena itu, pentaquark akan meluruh menjadi neutron dan Kaon-positif. Keempat partikel inilah yang nantinya akan dideteksi oleh detektor partikel.
Untuk mengulangi percobaan yang dilakukan oleh SAPHIR, kolaborasi CLAS menjalankan eksperimen dengan menggunakan berkas photon energi tinggi dan inti atom hidrogen cair. Dengan superioritas fasilitas TJNAF dari fasilitas-fasilitas lain di dunia, eksperimen ini bisa dilakukan dengan kekuatan statistik 50 kali lebih besar dari eksperimen yang dilakukan oleh kolaborasi SAPHIR. Supaya menghasilkan hasil analisa yang akurat, mereka membentuk tiga gugus tugas yang menganalisis data secara independen. Hasil awal menunjukkan adanya sinyal keberadaan pentaquark, namun analisis lebih lanjut menunjukkan tidak adanya bukti kuat keberadaan pentaquark. Curtis Meyer, fisikawan partikel dari Universitas Carnegie Mellon di Pittsburg yang mempresentasikan perbandingan data pentaquark dari berbagai laboratorium, mengatakan bahwa "data-data untuk keberadaan partikel-partikel pentaquark tidak terlihat meyakinkan".
Pengumuman hasil analisa data CLAS ini tentunya memicu perdebatan sengit baik di antara para fisikawan partikel eksperimen maupun teori. Untuk memastikan temuan ini, kolaborasi CLAS masih terus menganalisa ulang data-data yang mereka miliki. Sementara itu mereka juga telah menjadwalkan eksperimen yang sama untuk dilakukan tahun depan dengan energi yang lebih tinggi.
Jika keberadaan pentaquark berhasil dipastikan oleh data eksperimen TJNAF tahun 2006 mendatang, pekerjaan berikutnya justru beralih kepada para fisikawan teori. Karena hasil eksperimen ini memerlukan analisa dan interpretasi teori. Lebih lagi struktur partikel yang tadinya dipercaya hanya berupa trio dan duet quark selanjutnya akan bertambah dengan adanya pentaquark dalam keluarga partikel ini. Bagaimana kelanjutannya? Kita tunggu hasil analisa data CLAS tahun depan.

Alam Semesta yang Misterius

Alam semesta ternyata lebih misterius dari yang diperkirakan. Berbagai penemuan terbaru di bidang astro-fisika, justru membuka semakin banyak teka-teki. Berdasarkan perhitungan terbaru, diketahui sebagian besar isi alam semesta, terdiri dari materi atau energi yang belum diketahui wujudnya.
Materi yang kasat mata, rupanya hanya sebagian kecil saja dari keseluruhan materi di alam semesta. Bintang-bintang, planet dan gas antar galaksi, volumenya hanya sekitar lima persen dari volume alam semesta secara keseluruhan. Materi dan energi yang tidak kasat mata itu, diberi nama materi gelap dan energi gelap, terbukti memainkan peranan sangat menentukan di alam semesta.
Para pakar astro-fisika ibaratnya bermain petak umpet, dengan materi gelap dan energi gelap tsb. Sebab sejauh ini, belum ada yang dapat mengetahuinya. Namun indikator mengenai keberadaan energi gelap sangat jelas. Misalnya saja, ketika mengamati galaksi atau bintang dan planet di alam semesta, para pakar astro-fisika bertanya-tanya, gaya apa yang menjaga hingga komposisinya tetap teratur dan tidak berhamburan.
Contoh paling dekat adalah Tata Surya, yang melakukan rotasi terhadap inti galaksi Bima Sakti dengan kecepatan 220 km per detik. Gaya apa yang mengikat sistem Tata Surya, hingga tidak terlempar dari orbitnya? Untuk mempertahankan orbitnya, harusnya ada energi pengimbang yang amat besar.
Materi gelap
Akan tetapi, disinilah para pakar astro-fisika menghadapi teka-teki. Penghitungan seluruh massa yang kasat mata di siistem Bima Sakti, ternyata tidak mencukupi untuk membangkitkan gaya pengimbang tsb. Artinya, pasti ada materi atau energi yang tidak kasat mata, yang bekerja di alam semesta. Namun materi dan energi gelap ini, tidak hanya bertanggung jawab untuk mempertahankan stabilitas orbit planet, bintang dan galaksi. Lebih jauh dari itu, materi gelap dan energi gelap berkaitan dengan pembentukan dan perkembangan alam semesta itu sendiri.
Sebetulnya keberadaan materi dan energi gelap, sudah diramalkan oleh penemu teori relativitas umum, Albert Einstein pada tahun 1915 lalu. Yakni berupa pembengkokan cahaya, ruang dan waktu. Juga berdasarkan teori relativitas umumnya, Einstein mengajukan dua pilihan bentuk alam semesta. Yakni alam semesta yang statis atau alam semesta yang terus memuai. Menurut perhitungan, Einstein menegaskan bahwa alam semesta ini terus memuai. Di awal abad ke 20 lalu, kebanyakan astronom meyakini alam semesta yang statis. Untuk mendukung teori alam semesta yang terus mengembang, Einstein memasukan apa yang disebut “konstanta kosmologi“ ke dalam persamaan matematika yang disusunnya.
Memang kemudian Einstein mengakui melakukan “ketololan besar“, dengan menyelundupkan konstanta kosmologi ke dalam persamaannya. Akan tetapi beberapa dekade kemudian, yang diakui sebagai “ketololan besar“ oleh Einstein, berubah menjadi tuntutan ilmu pengetahuan. Sebab, dalam penelitian terbaru, diketahui bahwa alam semesta ini, bukan hanya memuai namun kecepatan pemuaiannya juga terus bertambah. Bukti percepatan pemuaian, ditemukan dalam pengamatan Super Nova, yakni bintang yang meledak jauh di tepian alam semesta, berupa terjadinya perubahan spektrum cahaya. Untuk memungkinkan adanya percepatan, diperlukan energi. Namun dari mana energinya, jika semua materi dan energi yang kasat mata volume totalnya amat kecil? Jawabanya kembali ke energi gelap.
Konstanta kosmologi
Pertanyaan berikutnya muncul ketika menganalisis foto-foto yang dikirimkan teleskop ruang angkasa Hubble. Di dalam foto-foto, terlihat pembengkokan cahaya di sekitar gugusan galaksi besar. Bahkan di sejumlah sistem bintang, pembengkokannya sedemikian ekstrim, hingga cahaya kelihatan berbentuk busur atau bahkan lingkaran.
Para pakar astro-fisika menyebutkan adanya lensa gravitasi. Akan tetapi, untuk membengkokan cahaya di sebuah galaksi, diperlukan materi yang volumenya 60 kali lipat dari volume materi kasat mata, di gugusan galaksi bersangkutan. Dari mana datangnya materi tambahan ini? Salah satu jawaban yang paling logis, adalah dari materi gelap.
Untuk menjelaskan berbagai fenomena alam semesta itu, para pakar astro-fisika modern menyadari, mereka membutuhkan “konstanta kosmologi“ , seperti yang dahulu diselipkan oleh Einstein dalam persamaan matematikanya. Namun jika pemuaian alam semesta mengalami percepatan, berarti konstantanya juga merupakan variabel dari waktu. Sampai disini, semua persoalan untuk memecahkan misteri alam semesta, bukannya bertambah mudah melainkan bertambah rumit. Sebagai jalan keluar dari masalah, para pakar astro fisika kemudian mengembangkan apa yang disebut model penjelasan.
Alam semesta yang memuai
Dari pengamatanya menyangkut percepatan pemuaian alam semesta, para pakar astro-fisika menghitung, volume energi gelap dapat mencapai 70 persen dari seluruh energi di alam semesta. Pengukuran menggunakan satelit penelitian gelombang Mikro Wave milik AS, menegaskan angka 70 persen tsb. Sementara, kontribusi materi dan energi kasat mata, hanya sekitar 5 persen dari materi dan energi di alam semesta. Sisa kekurangannya, sebesar 25 persen merupakan kontribusi dari materi gelap. Pengukuran gas sinar Röntgen di seluruh galaksi, juga menunjukan bahwa materi kasat mata dan materi gelap, mencakup sekitar 30 persen dari volume alam semesta.
Setelah mengetahui indikatornya, apakah otomatis sifat maupun sosok energi dan materi gelap dapat diketahui? Prof. Gunther Hasinger dari Institut Max-Planck untuk fisika ekstra-terestrial menjawab, hingga kini para pakar tetap belum mengetahui apa energi gelap itu.
Walaupun eksistensinya memang tidak diragukan lagi. Sekarang ini jaringan materi dan energi gelap, merupakan kunci untuk menjelaskan pembentukan galaksi. Materi gelap, ibaratnya arsitektur alam semesta yang masih tersembunyi. Sementara lensa gravitasi, adalah salah satu dari sedikit cara praktis, untuk melacaknya.
Sekarang, jika materi dan energi gelap merupakan komposisi terbesar alam semesta, dan mendorong percepatan pemuaian alam semesta, muncul pertanyaan baru, apakah alam semesta akan terus memuai? Para pakar astro-fisika memang mengembangkan berbagai model. Diantaranya, model alam semesta yang terus mengembang tidak terbatas serta model alam semesta yang pada titik tertentu, kembali mengkerut karena tarikan gaya gravitasinya sendiri.
Jika mengacu pada teori relativitas Einstein, serta mengamati percepatan pemuaian, skenario alam semesta yang terus memuai, dan suatu saat mengalami robekan besar, adalah yang paling logis. Tapi, jika mengacu pada teori dentuman besar, harusnya ada titik singularitas, dimana justru alam semesta mengkerut hingga dimensi titik tsb. Selain itu juga dipertanyakan, apakah tidak ada alam semesta lain, selain yang kita kenal ini? Semua ini semakian menegasakan, alam semesta memang penuh misteri.

Ini kutipan, tapi sumbernya tidak tercatat.

Mengapa Lumpur Panas Menyembur?

Agak mengejutkan, semburan lumpur panas dari dalam bumi yang keluar dari dalam bumi Porong Sidoarjo adalah amazing story. Apalagi ada katanya datang dari kedalaman ratusan meter dari bawah formasi batuan kerak bumi. Ada peristiwa serupa, tapi tak sama. Misalnya kawah bledug di Jawa Tengah. Sepertinya itu lumpur ada di permukaan bumi, lalu ada tekanan dari dalam bumi yang memanaskan lumpur aluvial itu. Lalu di Cikotok sukabumi, ada semburan air panas di sungai. Mirip sumber air panas memancar. Ini sudah banyak terjadi, dan biasanya merupakan lahan subur bagi dunia parawisata. Tapi, semburan lumpur panas, seperti apa dan bagaimana kejadiannya belum saya pahami, meskipun ada artikel di bawah ini.

KOMPAS
Senin, 24 Juli 2006
Selama lebih dari 50 hari belakangan ini, lumpur panas di bumi Kabupaten Sidoarjo menyembur dengan masifnya. Bagi masyarakat, fenomena ini menimbulkan tanda tanya besar.

Semburan lumpur panas atau mud volcano di Kabupaten Sidoarjo itu muncul pertama kalinya pada 29 Mei sekitar pukul 05.00. Tepatnya di areal persawahan Desa Siring, Kecamatan Porong.

Jarak titik semburan sekitar 150 meter arah barat daya sumur Banjar Panji 1 milik Lapindo Brantas Inc. Sumur Banjar Panji 1 merupakan eksplorasi vertikal. Targetnya, mencapai formasi Kujung dengan kedalaman 10.300 kaki. Sampai dengan semburan atau blow out pertama, eksplorasi telah berjalan tiga bulan.

Semburan lumpur panas di Sidoarjo tidak muncul dengan sendirinya. Ada suatu kronologi di dalam sumur Banjar Panji 1 yang mendahuluinya.

Berdasarkan laporan kronologi kejadian, pada tanggal 27 Mei, pengeboran dilakukan dari kedalaman 9.277 kaki ke 9.283 kaki. Pukul 07.00 hingga 13.00 pengeboran dilanjutkan ke kedalaman 9.297 kaki.

Pada kedalaman ini, sirkulasi lumpur berat masuk ke dalam lapisan tanah. Peristiwa ini disebut loss. Lumpur berat ini digunakan sebagai semacam pelumas untuk melindungi mata bor sekaligus untuk menjaga tekanan hidrostatis dalam sumur agar stabil.

Setelah terjadi loss, sebagai langkah standar disuntikkan loss circulating material (LCM) atau material penyumbat ke dalam sumur. Tujuannya untuk menghentikan loss agar sirkulasi kembali normal.

Peristiwa loss yang lazim dalam pengeboran pada umumnya diikuti munculnya tekanan tinggi dari dalam sumur ke atas atau disebut kick. Untuk mengantisipasi kick, pipa ditarik ke atas untuk memasukkan casing sebagai pengamanan sumur. Sebagai catatan, casing terakhir terpasang di kedalaman 3.580 kaki.

Saat proses penarikan pipa hingga 4.241 kaki pada 28 Mei pukul 08.00-12.00, terjadilah kick. Kekuatannya 350 psi. Kemudian disuntikkanlah lumpur berat ke dalam sumur.

Ketika hendak ditarik lebih ke atas, bor macet atau stuck di 3.580 kaki. Upaya menggerakkan pipa ke atas, ke bawah, maupun merotasikannya gagal. Bahkan pipa tetap bergeming saat dilakukan penarikan sampai dengan kekuatan 200 ton. Upaya ini berlangsung mulai pukul 12.00 hingga 20.00. Selanjutnya untuk mengamankan sumur, disuntikan semen di area macetnya bor.

Akibat macet, akhirnya diputuskan bor atau fish diputus dari rangkaian pipa dengan cara diledakkan. Pada 29 Mei pukul 05.00, terjadilah semburan gas berikut lumpur ke permukaan.

Secara kasatmata, material keluar tersebut berupa lumpur berwarna abu-abu. Bila dipisahkan, secara umum material lumpur terdiri atas air dan lempung.

Volume lumpur yang keluar rata-rata 50.000 meter kubik per hari. Pada seminggu belakangan, debitnya turun. Menurut Gubernur Jawa Timur Imam Utomo pada saat jumpa pers di Hotel JW Marriott, 8 Juli, volumenya kini menjadi 30.000 meter kubik per hari.

Tim teknis

Berdasarkan laporan tim teknis, lumpur yang keluar ke permukaan bumi itu berasal dari formasi Kalibeng, kedalaman 1.700-6.100 kaki. Material formasi Kalibeng berupa lempung padat. Adapun sumber air didominasi dari formasi di bawah Kalibeng, yakni di kedalaman 6.100-8.500 kaki.

Perihal bagaimana lumpur bisa menyembur keluar terdapat beberapa pendapat. Paling tidak terdapat dua versi besar. Pertama, semburan berhubungan dengan sumur Banjar Panji 1. Sementara yang kedua, sama sekali tidak berhubungan atau karena faktor alam.

Ketua Tim Penghentian Lumpur dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral Rudi Rubiandini mengatakan, mekanisme keluarnya lumpur tersebut berawal dari formasi di bawah Kalibeng. Formasi itu disebut zona unconsolidated clay.

Formasi ini memiliki tekanan hidrostatis dan tekanan pori. Kedua unsur ini akhirnya menghasilkan over pressure atau tekanan abnormal tinggi.

Pada kondisi biasa, lanjut dosen Teknik Perminyakan ITB itu, zona ini aman karena terlindungi formasi di atasnya. Artinya, pengeboran di zona ini mempunyai potensi membuatkan jalan ke permukaan bagi tekanan tersebut.

Pada kasus di Porong, menurut Rudi, yang mengalir dari zona unconsolidated clay dan masuk ke dalam sumur adalah air bertekanan tinggi. Air panas ini mengalir ke atas melalui sumur dan mendesak ke samping hingga memecahkan formasi. Akibatnya, air bertekanan tinggi tersebut mengalir ke atas melewati sekaligus menggerus Kalibeng. Oleh sebab itu, saat muncul di permukaan, wujudnya adalah lumpur.

Ahli geologi perminyakan, Andang Bachtiar, menyatakan, persoalan lumpur panas pertama-tama muncul karena adanya ketidakstabilan atau peningkatan tekanan dalam formasi. Hal ini dipengaruhi kegiatan penambangan di Sumur Banjar Panji 1.

Menurut Andang, persoalan utama dipicu adanya kekeliruan dalam pemasangan selubung (casing implementation). "Menurut perkiraan saya, casing tidak kuat. Maka, ketika terjadi kick atau pada saat memompakan killing mud, formasi di sekitar casing pecah," kata mantan Ketua Ikatan Asosiasi Geolog Indonesia (IAGI) itu. Killing mud adalah lumpur berat yang digunakan untuk mematikan kick.

Kronologinya, menurut Andang, terjadi underground blow out yang meretakkan formasi di bawah dan sekitar casing 13 3/8 inci. Pecahnya formasi lalu membuka jalan bagi gas bertekanan tinggi untuk masuk ke Kalibeng yang juga mempunyai tekanan hidrostatis tinggi.

Tekanan tinggi yang menghantam Kalibeng membuat material formasi tersebut pecah menjadi lumpur sekaligus tekanan di dalamnya menjadi tidak stabil. Akibatnya, tekanan tidak stabil ini mencari jalan ke permukaan. Di permukaan wujudnya tampak sebagai semburan lumpur.

Kemungkinan terburuk dari asumsi ini adalah mekanisme keluarnya lumpur ke permukaan, akhirnya berkembang menjadi mekanisme di dalam Kalibeng sendiri. Apabila demikian, maka skenario penghentian semburan dengan snubbing unit tidak akan berhasil.

Soffian Hadi, anggota IAGI, mengatakan, semburan lumpur disebabkan faktor alam. Lumpur berasal dari gunung lumpur di dalam lapisan tanah atau disebut diapirik. Artinya, aliran lumpur sama sekali terpisah dengan sumur Banjar Panji 1.

Daerah Porong termasuk dalam zona tumbukan atau subduksi. Tumbukan lempeng erasia dan austroindia yang terjadi sepanjang tahun, pada akhir Mei, mengaktifkan patahan-patahan di sepanjang jalur zona tumbukan, termasuk di Porong.

Akibatnya, tekanan dalam diapirik meningkat. Akhirnya lumpur mencari rekahan dan akhirnya menyembur ke atas permukaan tanah.

Director & Chief Operating Officer PT Energi Mega Persada Tbk Faiz Shahab mengatakan, pihaknya belum bisa memberikan gambaran penyebab semburan. PT Energi Megas Persada Tbk adalah induk perusahaan Lapindo Brantas Inc.

"Saat ini kami masih berkonsentrasi menghentikan semburan dan menangani dampak sosial," katanya. Akan tetapi, Faiz yakin, persoalan tersebut disebabkan lebih dari satu faktor. Di dalamnya, terdapat faktor teknologi, manusia, dan alam.

Fenomena semburan lumpur panas atau mud volcano sebelumnya pernah terjadi di beberapa lokasi di Pulau Jawa. Di antaranya di Sangiran dan Bledug Kuwu, Grobogan. Akan tetapi, yang membedakannya dengan yang di Porong adalah mud volcano Sangiran dan Bledug Kuwu terjadi secara alami. (Laksana Agung Saputra)

Tulisan menarik lainnya, jangan lewatkan di http://rovicky.wordpress.com mengenai "Dongeng Geologi". Banyak ulasan sederhana, mengena dengan bahasa gaul yang menjelaskan fenomena-fenomena bumi yang dihamparkan ini.

Earthquake Clouds - Awan Gempa

Zhonghao Shou
Published in Science and Utopya 64, page 53~57, October 1999 (in Turkish)

History Background
Ancient Chinese and Italians studied special clouds which were indicative of impending earthquakes. The Chronicle of Lon-De County (35.7 E, 106.1 N) in Ningxia province, China, 300 years ago (recompiled in1935) recorded, "It was sunny and warm; the sky was blue and clear. Suddenly, there appeared threads of a black cloud spanning the sky like a long snake. The cloud stayed for a long time, so there would be an earthquake " [1].

Following the message, I found its corresponding earthquake, the 7.0 Guyuan (36.5 N, 106.3 E), Ningxia earthquake on October 25, 1622. It was the only big one in the western China (< 110 E) within 148 years from July 26, 1561 to October 13, 1709 [2-3]. This earthquake prediction was the first successful one in the world.

The method was recently revived in Japan and China. On the morning of March 6, 1978 Kagida, the former mayor of Nara city, Japan, predicted the 7.8 Kantow earthquake on March 7 by the clouds [1]. He also proposed that the epicenter of an earthquake would be located in the mid-perpendicular plane of the clouds, which later proved to be incorrect. Following this successful prediction, there was a brief period of activity in the scientific communities in China and Japan. Unfortunately, the connection between clouds and earthquakes faded from view after 1985.

I have been predicting earthquakes since June 20, 1990, when I observed a long line-shaped cloud with a tail pointing in the northwest direction. 18 hours later, a magnitude 7.7 earthquake struck Iran, and killed or injured 370,000 people. Because the earthquake was the only one bigger than 7 to the northwest of my hometown Hangzhou (30.3 N, 120 E), China, for 333 days from May 31, 1990 to April 28, 1991, I believed that there must be a strong relationship between the cloud and the earthquake. As long as the epicenter was not located by Kagida's law, but on where the cloud's tail pointed toward, I believed that the method of earthquake clouds should not have been abandoned. Since I heard no report of a successful prediction, I felt my duty to develop the method.

Empirical Evidence
In order for an earthquake prediction to be useful to government planners and the general population, it must have two important features. First, a prediction must be informative. It must include three windows - a time, a location, and a magnitude. Furthermore, these must all be specific. For example, announcing that "There will be a big earthquake" does not sufficiently motivate people to plan ahead. To demonstrate that earthquake clouds offer a means to make informative and specific earthquake predictions, I have analyzed my set of 39 predictions which have been officially certified by the U.S. Geological Survey.

Here I present an example - the 4.1 ML San Fernando Earthquake Prediction. On June 3, 1994, I predicted that from June 8 to 25 (an 18-day time window), there would be an earthquake of 4 ~ 5 ML in San Fernando, California (an area of 5,500 km2), 10~80o northwest of and 30~100 km away from Pasadena (34.138N, 118.143 W) . A 4.1 ML earthquake indeed occurred in this area (34.310 N, 118.398 W) on June 14. The following is a comparison:

Date Degrees (northwest) Distance(km) Size (ML)
The prediction 6/8~6/25 10~80 o 30~100 >4~5
The earthquake 6/14 50.6 o 30.3 4.1
The Southern California Earthquake Database shows that this earthquake was the only one greater than 3.9 ML in the 5,500 km2 predicted area from May 26, 1994 to June 25, 1995 (396 days).

The San Fernando prediction described above is informative, as it contains the necessary windows. Now, to quantitatively evaluate its specificity, I propose a statistics calculation. First, select those earthquakes whose epicenters are within the predicted area and whose sizes are within the predicted magnitude range from a certain earthquake database; second, divide the period covered by the database into time intervals of the same length as the predicted time span, and the sum of all intervals is counted as A, whereas the sum of intervals that do not contain any selected earthquake as B; finally, calculate the probability P =1-B/A, where P represents the probability of a random guess being true under the limits of the prediction.

Now, let's use the method to evaluate the San Fernando Earthquake Prediction, which has an 18-day time window, a 4~5 ML size window, and a 5,500 km2 area window (10~ 80 degree northwest of and 30~100 km away from Pasadena). To calculate P in this case, we applied four computer filters (one to select for size 4~5, one for distance 30~100 km away from Pasadena, one for 10~ 80 degree northwest of Pasadena, and the last for the 18-day time window) to the Southern California Earthquake Database from April 1, 1981 to May 20, 1998, which spans a period of 6097 days (excluding February 1 to July 12, 1983, due to the lack of data); 5844 out of 6063 intervals are devoid of specified earthquakes, and Table 1 shows the distribution of the intervals. Therefore, P = 1 - B/A = 1- 5844/6063 = 3.6%.

Based on satellite images and direct visual observation of earthquake clouds, I have made 39 predictions to the US Geological Survey. The most specific prediction had a probability of P=2.5%, while most have probability less than P = 26%. Thus, random guessing would have yielded a success rate of less than 26%. To contrast, 25 of my 39 predictions were correct, yielding a success rate of more than 60%. The likelihood of lucky guesses consistently achieving this rate of success is extremely small. I believe this unequivocal evidence that there exists a correlation between clouds and earthquakes. I will propose a model describing how a cloud can be a direct precursor to an earthquake.

Model for Earthquake Clouds
I predicted the 6.1 Afghanistan earthquake on February 4, 1998 to both the USGS and the L. A. Times on January 5, 1998 with a P = 13% of being correct*.

When a huge rock is stressed by external forces, its weak parts first break and small earthquakes occur. Table 2 shows that all of the eleven big earthquakes in Southern California between January 1, 1975 and May 31, 1999 have many foreshocks within 10km. Since a strong earthquake produces a huge gap, it is likely that the foreshocks generate small cracks, which reduce the cohesion of the rock. Next, underground water fills in the cracks. Its expansion, contraction, and chemistry further reduces the cohesion.

The external forces cause(Refer to Fig. 15 and 16[4] ) between neighboring particles of rock to move against each other, and the resulting friction generates heat. The amount of heat can be surprisingly large. Scientific analysis of frictional melt and recrystallization of fault-rock indicates that temperatures from 300 - 1500o C can be generated along fault lines[5-8]. Anecdotal evidence of extreme heat is also plentiful. For example, very hot erupting matter was reported to have burned a man during the 7.8 Tangshan, China earthquake in 1976 [9]. Before the 7.3 Haicheng, China earthquake in1975, part of the ice in a shade of a frozen reservoir melted during a very cold winter [10]. Temperatures of 250~ 350o C were directly measured in steam and groundwater before three big earthquakes in Mexico [11].

High temperature makes groundwater become vapor. Haas showed that water at 300oC boils at a pressure of 86 atmospheres[12]. It is plausible that underground water at temperatures of 300~1500o C boils at great depths, where friction acts prior to an earthquake. In fact, the vapor has actually been observed before[11] and after[13] earthquakes. The tremendous pressure of the vapor forces it to the surface through pores and cracks in the ground. The effect of this superheated steam has been seen at the surface on numerous occasions. "Water spouts erupted from as high as 115 feet above the valley floor at an estimated 400 cubic feet per second" during the 7.3 Borah Peak, Idaho earthquake on October 28, 1983 [14], and "Petroleum erupted about 20 meters high" from a well eleven days before the Tangshan earthquake [15]. Furthermore, the pressure in certain oil wells sharply rose 20~ 50 atm. about a month before the Tangshan earthquake[16].

The high temperature of the vapor makes it difficult to observe as it escapes from the ground. However, Giang et al. reported, "Before medium and strong earthquakes, due to local force effect, a lot of gas emitted, which has already been evidenced by many monitored results." [17]. The vapor is subsequently transported by surface winds. As it rises and meets colder air, it condenses to form a cloud. The entire process is similar to making an artificial silk. The fault, the vapor, the holes, the cold air, and the cloud are like the spinning pump, the viscous liquid, the jet, the spinning bath, and the artificial silk respectively. So, the most common form of an earthquake cloud is line-shaped. Due to a variety of factors, such as the distribution of vapor sources and surface winds, the shape may look like a line, a snake, a few parallel lines, a bind of parallel waves, a feather, a radiation or a lantern pattern. They are clearly distinct from weather clouds.

The image in Fig.1 contrasts the giant, white, mass-shaped weather cloud and the dwarf, linear earthquake cloud alongside. I asked a meteorologist from UCLA, whose field is special clouds, to interpret this subtle phenomenon, and he agreed that the dwarf is a cloud, but not a weather cloud.

What is it? It is an earthquake cloud. Meteorology theory could explain neither how the hollow formed in the giant weather cloud, nor how the dwarf formed in the hollow. Secondly, it was well-known that the darker the region, the hotter its temperature, so the hollow was much hotter than the giant. This phenomenon reflected that the ground temperature under the hollow was much hotter than that under the giant. Since both were over land in Asia, the difference of the temperatures implied that there was a big geothermal area that heated the air over it, and the warmed air convected and pushed a part of the weather cloud away, so the hollow formed. Counting on the Y-axis at 140 E of the original image, I calculated the location of the earthquake. This example demonstrates objectively that earthquake clouds exist.

These special clouds are useful in predicting earthquakes for three reasons. First, as the cloud's tail points toward the position of the fault, it is possible to locate the epicenter. Second, the size of the cloud reflects the pressure around the fault, and can serve as an indicator of the magnitude of the impending earthquake. Finally, since an earthquake generally occurs within 49 days of the first appearance of the cloud, the time of the earthquake can be estimated. These clouds are therefore "Earthquake Clouds".

Model for Earthquakes
The presence of groundwater is critical to the formation of earthquake clouds. I will propose a model for earthquakes which accounts for the importance of water. The USGS performed a very important experiment at the Rangely Oil Field in Western Colorado in 1969. They regularly injected water into the oil wells or pumped out of them and assisted with other important works. "The result showed an excellent correlation between the quantity of fluid injected and the local earthquake activity". Bolt further proposed, "If there were no water in the rocks, there would be no tectonic earthquakes" [18].

Other researchers[19] have observed the severe weakening effect of groundwater. They contribute two excellent charts for yield strength of rock vs. temperature (Fig.10, [19]). They show that after dehydration, the yield strength drops sharply.

Dehydration is the most important phase for understanding earthquakes. During a dehydration period, carbon dioxide and other gases may erupt in some cases [15] because limestone and other rocks dissolve; earthquake sound may release due to underground gas disturbance [20]; hibernating snakes or lizards may commit suicide on frozen land because their holes are too hot to sleep in [20].

I propose that earthquake vapor escapes in the beginning of the dehydration, i.e. when the yield strength begins to drop sharply. Once the yield strength has dropped sufficiently, the rock yields and an earthquake occurs. Thus, the creation of an earthquake cloud by evaporating groundwater is directly linked to the generation of the earthquake itself. The whole process is similar to using the color change of phenolphthalein indicator from pink to no color to detect a rapid pH fall from 8 to 6 while putting HCl solution drops into NaOH solution.

Reliability
Given the devastating impact of earthquakes, it is essential that predictions are based on a reliable precursor. I will attempt to justify the reliability of earthquake clouds as a precursor. Of my 39 predictions based on earthquake clouds, 14 were incorrect. Five of them were incorrect because their time windows were not big enough. For example, the 7.0 Mexico earthquake on January 11, 1997 * had a 6-day delay out of a 30 day-time window, but according to the National Earthquake Information Center, the earthquake was "The largest earthquake in this general area since a magnitude 7.0 event on April 30, 1986." Compared with the 10-year period, the 6-day error is quite small. In fact, this kind of mistake can be prevented since by using a more conservative time window. According to more than 100 cases of my reliable records and predictions, earthquakes always follow within 49 days of the appearance of the cloud. The other 9 predictions were incorrect due to my inexperience and inability to determine the precise origin of an earthquake cloud. For example, the 6.2 Mexico earthquake on January 30, 1995 * had been predicted in Southern California just by my estimate, but the probability including the missed place is only 5.6 %.

Since a cloud is always moved and re-shaped by wind, it is critical to observe the initial position, track and size of an earthquake cloud, and to measure the wind velocity during the course of its motion. In principle, one should be able to predict a distant earthquake, if the cloud retains its shape after traveling a distance toward the observer, and the track can be estimated. Without adequate wind data, this is impossible. Thus, the mistakes have been due to deficiencies in my understanding of the details, and lack of resources, not due to any unreliability of the earthquake cloud precursor itself.

Earthquake clouds are a reliable precursor, but to be used properly, they require significant effort in the acquisition and analysis of cloud and wind data. For example, I found a big earthquake cloud near Sri Lanka (5N, 80E) from satellite images on July 16 [Fig. 2], and told three witnesses that there would be a very big earthquake in the northwest area from Sri Lanka.

On July 30, I made a prediction that there would be an earthquake of size more than 6.9 in the area 25~45 N and 15~65 E within 34 days, but I had no idea to reduce the location because I did not have surface current distributions to trace where the cloud came from.

On August 17, the 7.4 Turkey earthquake occurred. It is the only one larger than 6.9 in the west area from Sri Lanka since May 11, 1997. Its low probability suggests that the hometown of that cloud should be in Turkey. This example tells us that to detect the origin of the cloud, we have a tough job to do.

To prevent a large earthquake, I suggest Turkish people to make an hourly surface wind velocity distribution, and a greatly magnified hourly satellite image, or to detect the vapor directly. I believe that earthquake clouds are reliable for short term prediction, and hope that Turkish people would like this paper.

Acknowledgments.
I thank the USGS, Two "jpg" web pages of uk, Caltech libraries, Dr. Moore, G. and three Caltech Ph.D. students Shou, W.Y., Harrington, D. and Wang, A. S.



References and Notes
[1] Li, D.J. Earthquake Clouds, 148-150 (Xue Lin Public Store, Shanghai, China, 1982).

[2] Dunbar, P.K., Lockridge, P.A. & Whiteside, L.S. World Data Center A for Solid Earth Geophysics, 146 (National Geophysical Data Center, Colorado, 1992).

[3] Zhou, H.L. Moment magnitudes of historical earthquakes in China. Earthquake Research in China 1, No. 3, 347-360 (1987).

[4] Haicheng Earthquake Study Delegation. Prediction of the Haicheng earthquake. Eos 58, 236-272 (1977).

[5] Spray, J.G. A physical basis for the frictional melting of some rock-forming minerals. Tectonophysics 204, 205-221 (1992).

[6] Swanson, M.T. Fault structure, wear mechanisms and rupture processes in pseudotachylyte generation. Tectonophysics 204, 223-242 (1992).

[7] Koch, N. & Masch, L. Formation of Alpine mylonites and pseudotachylytes at the base of the Silvretta nappe, Eastern Alps. Tectonophysics 204, 289-306 (1992).

[8] Techmer, K.S., Ahrendt, H. & Weber, K. The development of pseudotachylyte in the Ivrea-Verbano zone of the Italian Alps. Tectonophysics 204, 307-322 (1992).

[9] Shi, H. X., Cai, Z.H. & Gao, M.X. Anomalous migration of shallow groundwater and gases in the Beijing region and the 1976 Tangshan earthquake. Acta Seismologica Sinica 2, No.1, 55-64 (1980).

[10] Yang, C.S. Temporal and spatial distribution of anomalous ground water changes before the 1975 Haicheng earthquake. Acta Seismologica Sinica 4, No.1, 84-89 (1982).

[11] Glowacka, E. & Nava, F. A. Major earthquakes in Mexicali Valley, Mexico, and fluid extraction at Cerro Prieto geothermal field. Bulletin of the Seismological Society of America 86, No.1A , 93-105 (1996).

[12] Haas, J.L.Jr. The effect of salinity on the maximum thermal gradient of a hydrothermal system at hydrostatic pressure. Eco. Geol. 66, 940-946 (1971).

[13] Chandrasekharam, D. Ateam emanation due to seismic pumping, Killari, Maharashtra. Geol. Surv. Ind. Spl. Pub. No.27, 229-233 (1995).

[14] Lane, T. & Waag, C. Ground-water eruptions in the Chilly Buttes area, Central Idaho. Special Publications 91, 19 (1985).

[15] Shi, H.X. & Cai, Z.H. Case examples of peculiar phenomena of subsurface fluid behavior observed in China preceding earthquakes. Acta Seismologica Sinica 2, No.4, 425-429 (1980).

[16] Zhang, D.Y. & Zhao, G.M. Anomalous variations in oil wells distributed in the Bohai bay oil field before and after the Tangshan earthquake of 1976. Acta Seismologica Sinica 5, No.3, 360-369 (1983).

[17] Giang, Z. J. et cl. An experimental study of temperature increasing mechanism of satellitic thermo-infrared. Acta Seismologica Sinica 19, No. 2, 197-201 (1997).

[18] Bolt, B.A. Stimulation of earthquakes by water. Earthquakes, 135-139 (W.H. Freeman and Company, New York, 1988).

[19] Kirby, S.H & McCormick, J.W. Inelastic properties of rocks and minerals: strength and rheology. Practical Handbook of Physical Properties of Rocks and Minerals, 179-185 (ed. Carmichael, R.S., CRC Press, Boca Raton, Florida, 1990).

[20] Tang, X. Anomalous meteorology. A General History of Earthquake Study in China, 49-84 (Science Press, Beijing, 1988, in English).


Table 1 The interval distribution of the 4.1 San Fernando Earthquake Prediction.

Table 2 Small cracks had occurred around and before all big earthquakes in Southern California between 1/1/1975 and 9/14/1999.

* All predictions are listed on Web Site: http://members.xoom.com/EQPrediction/ (Before) and http://quake.exit.com (Now)

Mengintip Alam Semesta Melalui Jendela Gravitasi

Sumber : Kompas (18 Maret 2005)
Bachtiar Anwar (LAPAN Watukosek)
Astronom mengamati benda langit menggunakan teleskop, mengikuti jejak Galileo pada 1609. Tiga abad kemudian, Einstein memprediksi bahwa di alam semesta terdapat lensa gravitasi di sekitar obyek yang bermassa sangat besar. Lensa gravitasi seolah menjadi "jendela" untuk mengintip alam semesta lebih jauh di masa lampau.
Meski teleskop sederhana, Galileo menemukan berbagai obyek di Tata Surya. Yaitu beberapa planet dan bulan-bulan yang mengitari planet. Kini teleskop buatan manusia semakin canggih. Kemampuannya jauh berlipat dibanding teleskop Galileo.
Tidak hanya dibangun di permukaan Bumi, teleskop juga diorbitkan di antariksa untuk menghindari gangguan atmosfer. Selain jangkauan pengamatan yang semakin jauh, teleskop masa kini juga mampu bekerja seperti robot dengan sedikit bantuan manusia. Teleskop dilengkapi dengan sistem komputer yang bisa diprogram untuk melakukan pengamatan secara sistematis dan akurat. Bahkan mampu mendeteksi obyek yang dicari secara otomatis.
Beberapa teleskop dirancang khusus untuk mengamati alam semesta pada panjang gelombang tertentu dari angkasa. Misalnya teleskop Hubble (optik), Chandra (sinar X), Spitzer (infra merah), dan lainnya. Dengan memanfaatkan efek lensa gravitasi, kemampuan teleskop semakin bertambah. Teleskop modern bagaikan "mesin waktu" yang memungkinkan manusia bertamasya melihat alam semesta miliaran tahun silam.
Lensa gravitasi
Ide brilian yang dituangkan Albert Einstein dalam teori relativitas umum (Theory of General Relativity) pada 1915 memberikan kontribusi berharga bagi kemajuan fisika modern. Teori ini memprediksi berbagai fenomena (efek) yang diakibatkan oleh adanya medan gravitasi di sekitar suatu massa (benda).
Menurut teori Einstein, cahaya dibelokkan di sekitar medan gravitasi yang dibangkitkan obyek bermassa besar. Efek pembelokan cahaya ini pertama kali dikonfirmasi oleh Arthur Eddington tahun 1919 melalui observasi gerhana matahari total. Adanya pembelokan cahaya membuktikan bahwa medan gravitasi bisa berperilaku seperti lensa optik.
Efek lensa gravitasi (gravitational lensing) terjadi ketika cahaya dari suatu obyek sangat terang dan jauh dari Bumi dibelokkan oleh medan gravitasi obyek bermassa besar (berfungsi sebagai lensa gravitasi) yang berada di depannya. Dengan kata lain, Bumi, lensa gravitasi, dan obyek jauh membentuk suatu garis lurus.
Dalam penelitiannya, Einstein mengambil kasus obyek bermassa besar itu adalah sebuah bintang tunggal. Ia akhirnya membuat kesimpulan, fenomena lensa gravitasi tidak akan pernah teramati sampai kapan pun. Karena ukuran lensa gravitasi sebuah bintang tunggal terlalu kecil untuk diamati dengan teleskop.
Keinginan para astronom untuk mengamati fenomena lensa gravitasi tumbuh kembali setelah tahun 1937. Tepatnya, setelah Fritz Zwicky (astronom Swiss yang bekerja di Amerika Serikat) menyimpulkan bahwa galaksi bermassa besar juga mampu berperilaku sebagai sebuah lensa gravitasi.
Galaksi terdiri atas miliaran bintang. Pada umumnya sebagian besar massa terpusat pada inti galaksi. Massa yang besar adalah kunci terbentuknya lensa gravitasi. Semakin besar massa suatu obyek, semakin kuat medan gravitasi di sekitarnya. Dengan demikian, pusat galaksi bisa menjadi sebuah lensa gravitasi. Dan karena ukurannya jauh lebih besar daripada bintang tunggal, maka fenomena lensa gravitasi dari sebuah galaksi bermassa besar sangat mungkin dideteksi melalui teleskop.
Pencarian bukti fenomena lensa gravitasi ternyata tidak menuai hasil meski telah dilakukan upaya selama empat dekade lebih. Fenomena ini baru dideteksi pertama kali tahun 1979 secara tidak sengaja oleh Denis Walsh, Bob Carswell, dan Ray Weymann. Mereka menggunakan teleskop berdiameter 2,1 meter di Observatorium Nasional Kitt Peak untuk melakukan pengamatan dan menemukan 2 obyek aneh yang sangat terang. Dua obyek itu dikenal sebagai quasi-stellar radio source (quasar).
Quasar merupakan sumber radio sangat kuat (energinya puluhan kali galaksi normal) dan terletak sangat jauh. Penampakannya menyerupai bintang sangat terang. Semula ketiga astronom itu tidak menyangka bahwa obyek yang mereka amati itu akibat efek lensa gravitasi. Mereka menyebutnya sebagai Quasar Kembar (Twin Quasar).
Analisis lebih mendalam menyimpulkan, obyek Twin Quasar itu berasal dari sumber yang sama (quasar tunggal). Tampak menjadi dua karena efek lensa gravitasi seperti prediksi teori relativitas umum Einstein.
Pengamatan Hubble
Dengan lahirnya berbagai teleskop canggih seperti teleskop angkasa Hubble dan beberapa teleskop besar di permukaan Bumi, semakin banyak bukti-bukti fenomena lensa gravitasi berhasil dikumpulkan. Bahkan, dengan memanfaatkan efek lensa gravitasi, teleskop modern mampu mengamati obyek-obyek lebih jauh dan sangat lemah cahayanya.
Penampakan obyek jauh melalui lensa gravitasi berbeda-beda. Hal ini bergantung pada posisi obyek yang berfungsi sebagai lensa gravitasi, apakah tepat segaris dengan Bumi, dan apakah obyek jauh atau tidak. Umumnya, obyek jauh yang teramati mengalami distorsi (berubah bentuk dan menjadi lebih besar dari aslinya) dan posisi obyek bergeser dari posisi sesungguhnya. Juga, ada kemungkinan satu obyek tampak menjadi lebih dari satu obyek seperti pada kasus Twin Quasar.
Hal khusus terjadi manakala Bumi, galaksi, dan obyek jauh berada tepat satu garis lurus. Dalam kondisi seperti ini, cahaya dari obyek jauh memunculkan efek cincin di sekitar obyek yang berfungsi sebagai lensa gravitasi. Fenomena ini dinamakan cincin Einstein. Pada kasus lain, sebuah quasar tampak menjadi empat bintik terang di sekitar pusat galaksi. Ini dinamakan Einstein Cross.
Ada tiga jenis fenomena lensa gravitasi yang diamati di alam, yaitu lensa kuat, lensa lemah, dan lensa mikro. Pada lensa gravitasi kuat, teramati adanya cincin Einstein, suatu busur cahaya, dan jumlah obyek bertambah. Hingga saat ini lensa gravitasi kuat yang telah ditemukan kurang dari 100 buah. Diperkirakan, jumlah ini akan meningkat di masa depan.
Dari pengamatan teleskop Hubble, diperoleh bukti baru bahwa bukan hanya galaksi bermassa besar yang bisa berfungsi sebagai lensa gravitasi. Suatu kumpulan galaksi dalam jumlah besar, disebut kluster galaksi, juga berfungsi sebagai lensa gravitasi. Bahkan lebih efisien dibandingkan lensa gravitasi sebuah galaksi.
Salah satu contoh adalah kluster galaksi Abell 1689 yang berada pada jarak 2,2 miliar tahun cahaya dari Bumi. Kluster galaksi ini membentuk sebuah lensa gravitasi berdiameter 2 juta tahun cahaya. Ini bagaikan jendela raksasa di ruang angkasa, yang membuat galaksi-galaksi redup di belakangnya tampak lebih terang, lebih besar, dan jumlahnya lebih banyak dari sebenarnya. Tanpa bantuan efek lensa gravitasi, galaksi-galaksi redup yang berjarak 13 miliar tahun cahaya itu tidak akan terlihat.
Efek lensa gravitasi diyakini para ahli mempunyai berbagai aplikasi dalam memahami evolusi dan struktur alam semesta. Dan keberhasilan mengungkap berbagai fenomena lensa gravitasi selama ini semakin mengkokohkan Einstein sebagai ilmuwan besar abad ke-20.

Fenomena Gravitasi yang Menakjubkan!

Miftachul Hadi (Fisika LIPI)

Sesungguhnya Allah menahan langit dan bumi supaya jangan lenyap, dan sesungguhnya jika keduanya akan lenyap maka tidak ada seorang pun yang dapat menahan keduanya selain Allah". (QS.Faathir, 35:41)

Mengapa kita tetap berpijak di atas permukaan bumi? Mengapa setiap benda yang jatuh selalu menuju pusat bumi? Mengapa bulan tetap mengelilingi bumi dan bumi bersama-sama bulan mengelilingi matahari? Mengapa demikian?
Disadari atau tidak, seringkali kita tidak memahami pengalaman kita hidup di dunia ini. Tentang 'sesuatu' yang menyebabkan kita tetap lekat di permukaan bumi. Apakah sesuatu itu? Mengapa sesuatu itu ada? Bagaimana cara ia bekerja?
Suatu pertanyaan sederhana seringkali memerlukan pemikiran yang mendalam untuk memperoleh jawabannya. Dan mungkin, sedikit sekali yang berupaya sungguh-sungguh, karena hal itu tampaknya sesuatu yang "biasa" dalam kehidupan sehari-hari. Kecuali anak-anak yang polos dan lugu serta ingin tahu yang seringkali mengusik kita dengan pertanyaan-pertanyaan mereka yang spontan tentang segala sesuatu yang mereka lihat dan rasakan. Yang terkadang terkesan lucu namun menyenangkan. Diantaranya mengapa benda jatuh selalu ke "bawah"?
Penjelasan yang kita terima seperti mereka juga belumlah tuntas, bahkan mungkin hingga saat ini. Sebenarnya, setiap orang tentu mengalami pengaruh gravitasi. Demikian juga dengan semua benda yang ada di sekitar kita. Walau tanpa kita sadari, semua benda yang terdiri dari partikel materi saling berinteraksi tarik-menarik satu sama lain. Gravitasilah yang memungkinkan kita tetap nyaman tinggal di permukaan bumi dan kita dapat menikmati indahnya cahaya bulan purnama di malam hari, juga kemilaunya sinar matahari di waktu senja dan pagi hari. Tanpa gravitasi, kita semua akan beterbangan "hilang" dalam ruang makrokosmos yang teramat luas akibat rotasi bumi. Tanpa gravitasi, bumi yang kita huni, bulan dan matahari serta planet-planet yang mengisi ruangan jagat raya ini akan berhamburan dalam gerak acak yang tak beraturan. Bersyukurlah kita, bahwasannya Allah telah menciptakan gravitasi sehingga kita pun mengalami proses kehidupan yang harmonis dengan lingkungan alam kita.
Namun, apakah "gravitasi" itu? Sejauh ini telah banyak usaha yang dilakukan untuk memahami fenomena gravitasi. Sejarah mengatakan, mula pertama gagasan gravitasi dipahami dan dijelaskan oleh tuan Isaac Newton dalam Philosophiae Naturalis Principia Mathematica yang sering juga disebut Principia yang muncul pertama kali tahun 1687 (walaupun sebenarnya gagasan gravitasi tersebut telah diperolehnya 22 tahun sebelumnya) yang antara lain menjelaskan hukum gravitasi universal di samping mengemukakan teori bagaimana benda bergerak dalam ruang dan waktu. Hukum gravitasi universal menjelaskan bagaimana benda berinteraksi tarik-menarik. Gagasan hukum gravitasi universal dapat kita pahami sebagai berikut,"tiap benda dalam jagat raya ditarik ke arah semua benda lain oleh suatu gaya yang makin kuat dengan makin besarnya massa benda-benda itu, dan dengan dekatnya benda itu satu sama lain". Artinya, setiap partikel materi yang berada di dalam jagat raya ini saling tarik-menarik satu sama lain yang besarnya gaya tarik-menarik tersebut bertambah besar bila jaraknya semakin dekat dan kandungan massa dari tiap-tiap partikel materi tersebut bertambah banyak.
Meskipun pengalaman kita hidup sehari-hari tidak merasakan hal demikian, hal ini dikarenakan oleh adanya kenyataan bahwa gaya gravitasi itu teramat lemah, sehingga pengaruh yang ditimbulkannya amat kecil untuk dapat kita rasakan.
Seiring dengan usaha pemahaman atas gaya interaktif lain yang ada di jagat raya ini, konsep medan telah diperkenalkan oleh ilmuwan fisika masyhur, Michael Faraday pada akhir abad 19 yang berusaha memahami gaya interaktif partikel bermuatan elektrik yang kita kenal sekarang sebagai gaya elektromagnetik (gagasan "partikel" untuk dunia mikroskopis adalah suatu model saja). Konsep medan ini kemudian dibuat umum hingga kemudian diterapkan juga pada gagasan gravitasi tuan Newton, yang dikenal dengan konsep medan gravitasi.
Konsep medan gravitasi ini memandang setiap partikel materi sebagai pengubah ruang medan gravitasi. Medan ini beraksi pada setiap partikel materi lain yang berada di dalam medan tersebut, yang seolah-olah "mengerahkan" gaya tarikan gravitasi pada partikel materi tersebut. Medan ini memainkan peranan perantara dalam pemikiran kita mengenai gaya-gaya interaksi di antara partikel-partikel materi.
Mungkin kita jadi berpikir, bahwa bila setiap partikel materi yang berada dalam medan gravitasi telah berusaha untuk mengerahkan daya tarikan gravitasi pada setiap partikel materi lain, maka terdapat "sesuatu" yang menjadi penghubung sehingga terjadi interaksi antar partikel-partikel materi.
Pengenalan konsep kuantum dan penelitian mutakhir dari partikel elementer memungkinkan pemahaman yang jauh lebih baik daripada sebelumnya mengenai mekanisme gravitasi. Hasilnya adalah, diduga ada "partikel interaktif" yang dikenal dengan nama graviton sebagai pembawa gaya gravitasi yang memungkinkan partikel-partikel materi berinteraksi. Partikel interaktif tersebut tidak memiliki massa, bersifat maya-karena belum ada kenyataan eksperimental yang menemukan partikel interaktif tersebut. Karena graviton tidak bermassa, maka sebagai akibatnya ia dapat dipertukarkan pada jarak yang jauh sekali yang meliputi seluruh volume ruang jagat raya. Sebagai ilustrasi, berapa "keliling" jagat raya ini bila dikatakan bahwa di dalamnya terdapat sekitar 100 milyar galaksi yang tiap-tiap galaksi berisi sekitar 100 milyar bintang! Jumlah ini adalah suatu pendekatan saja, boleh jadi jumlah yang sebenarnya melebihi aproksimasi di atas. Sementara itu, dari pengamatan yang dilakukan terdeteksi bahwa antar galaksi saling bergerak menjauhi satu sama lain mirip dengan balon karet yang kita tiup, dengan kecepatan yang semakin bertambah besar dengan bertambah jauhnya jarak antar galaksi. Menurut prediksi, bahkan hal ini akan tetap berlangsung sekitar 5 atau 10 milyar tahun lagi.
Meskipun gaya gravitasi mempunyai kekuatan yang lemah bila dibandingkan dengan gaya-gaya lain yang terdapat di jagat raya ini, ia dapat mempunyai kekuatan yang sangat besar, bila kita meninjau suatu misal, sebuah objek langit yang mengalami pemampatan materi dan telah kehilangan energi termonuklirnya yang ia pergunakan untuk melangsungkan hidup, akan mengalami pengerutan yang sangat hebat. Bintang yang ambruk tersebut akan mengerut mencapai ukuran yang sangat kecil karena efek tarikan gravitasinya yang sangat kuat. Objek semacam inilah yang sering kita kenal sebagai lubang hitam, suatu objek yang menjadi perhatian utama saat ini dikarenakan ia memiliki sifat-sifat yang diramalkan dari teori kuantum dan teori relativitas umum, yang aneh, menawan dan menakjubkan. Mungkin sulit bagi kita untuk membayangkan terdapatnya objek yang demikian sangat rapat, bila suatu misal, dalam sebuah kelereng yang berdiameter dua cm mengandung sejumlah massa 80 milyar ton! Bintang yang mempunyai massa sekian itu akan terus-menerus mengerut dalam ukuran yang semakin kecil dan semakin rapat. Tarikan gravitasinya bahkan mampu menarik cahaya yang lewat mendekatinya.
Struktur atom dan struktur inti lubang hitam tidak lagi seperti yang telah kita kenal dalam teori atom dan teori nuklir, karena tarikan gravitasi telah menarik awan elektron di sekeliling inti dan menembusnya! Sifat-sifat apakah yang terjadi dan hukum bagaimanakah yang mampu menjelaskan adanya fenomena seperti itu, hingga saat ini masih dalam perumusan para fisikawan dunia. Dan akan selalu menjadi bahan kajian yang menarik karena ia merupakan aspek penting dalam pemahaman kita terhadap alam semesta, kelahiran serta proses evolusinya secara keseluruhan dalam suatu pemahaman utuh yang menunjukkan kebesaran Allah Yang Maha Rahman dalam menciptakan jagat raya ini.
Sumber : MPA, 1995

Mencari Zarah Terkecil Penyusun Jagat Raya

Kompas (10 Juli 2005)

Terry Mart (Departemen Fisika, FMIPA UI )

Sejauh saya bisa mengingat, hanya dua buku kosmologi populer yang menarik dan enak dibaca. Pertama adalah karya pemenang Nobel Fisika tahun 1979, Steven Weinberg, berjudul The First Three Minutes yang bercerita tentang tiga menit pertama setelah jagat raya diciptakan.
Buku kedua, A Brief History of Time, ditulis ahli kosmologi Stephen Hawking dengan topik hampir sama, kecuali diselingi upaya terakhir manusia dalam menyatukan semua teori melalui teori Superstring. Meski buku kedua ternyata jauh lebih laris dari buku pertama, saya lebih "jatuh hati" pada buku karya Weinberg.
Saat menulis bukunya, Stephen Hawking memutuskan lebih berorientasi pada tuntutan pasar. Pada pengantar ia ungkapkan setiap persamaan matematika yang ia tulis akan mengurangi separuh potensi penjualan. Akhirnya Hawking hanya menulis satu persamaan saja, persamaan terkenal Einstein E=mc². Mudah dimengerti, menghapuskan sama sekali matematika dalam pembahasan fisika merupakan hal yang absurd. Sama absurdnya dengan mempertahankan argumen dominasi warna kuning pada lukisan Van Gogh dengan kata-kata tanpa menampilkan lukisan tersebut. Namun, haruslah ada jalan tengah yang dapat diterima penulis, pembaca, maupun penerbit buku.
Lebih dari 10 tahun sebelum Hawking, Steven Weinberg membayangkan calon pembaca buku yang ia tulis seperti seorang pengacara yang cerdas. Seorang pengacara yang lihai biasanya tidak akan puas dengan sekeping informasi yang disajikan, lebih-lebih jika informasi tersebut merupakan kunci yang dapat menyibak misteri utama yang sedang ia selidiki.
Untuk informasi penting ini dibutuhkan pembuktian yang tidak dapat disanggah. Dengan filosofi ini, Weinberg tetap menyediakan rumus-rumus matematika pembuktian informasi kunci yang ia jelaskan dalam bukunya. Agar tidak mengganggu pembaca "lain", maka rumus tadi diberi sebagai lampiran. Tentu saja cara ini lebih elegan karena tidak semua pembaca senang dianggap sebagai orang awam.
Mendiang Hans Jacobus Wospakrik tampaknya menempuh cara lain. Dalam bukunya ia menggunakan beberapa persamaan matematika sederhana sebagai bagian integral buku. Sepintas cara ini terdengar kurang bijak, namun jika kita amati dengan teliti, ternyata hal ini sama sekali bukan masalah. Formula matematika yang digunakan sangat sederhana, dapat dimengerti bagi mereka yang pernah belajar matematika dan fisika setingkat SMP.
Cara ini juga saya nilai tepat untuk mendidik masyarakat menjadi lebih kritis terhadap informasi, terutama informasi kontroversial. Bayangkan seumpama ada seorang yang mengklaim kehidupan abadi (paling sedikit kehidupan dengan usia setara usia jagat raya) dapat dicapai jika ia berhasil menciptakan kendaraan yang dapat melaju mendekati kecepatan cahaya.
Buku berjudul Dari Atomos hingga Quark ini bercerita tentang sejarah upaya manusia selama lebih dari 2.500 tahun mencari penyusun dasar jagat raya dan bagaimana mereka berperilaku. Dimulai dari usaha awal filsuf Yunani purba sekitar tahun 600 SM yang menahbiskan air sebagai penyusun semua zat, hingga pencarian zarah Higgs yang dapat menjelaskan mekanisme bagaimana komponen dasar jagat raya memiliki massa, buku ini menghadirkan aliran kontinu sejarah perkembangan sains fisika secara jernih.
Sebagai peneliti, saya mencatat bagian paling menarik diungkapkan di awal bab pertama yang menjelaskan kemajuan sains hanya dapat diraih para pemikir bebas yang tak terikat lingkungan pemerintah serta kepentingan praktis atau sesaat. Harus diakui, masyarakat Mesir dan Babilonia saat itu telah memiliki ilmu astronomi dan matematika canggih. Namun, karena tujuan utama ilmu tersebut hanya untuk keperluan penujuman astrologi serta pemetaan lahan pertanian, para ilmuwan setempat kurang tertarik memikirkan zarah terkecil yang merupakan "batu bata" jagat raya.
Berpindah tangan
Dari Yunani ilmu pengetahuan berpindah ke tangan Aleksandria (Iskandariah) dan Arab. Tidak dapat dibantah, kontribusi ilmuwan Arab sangat penting dalam meneruskan dan mengembangkan konsep yang dilahirkan para filsuf Yunani, terutama dalam bidang matematika, fisika, kimia, dan astronomi. Di bidang matematika, ilmuwan paling menonjol adalah Al-Khawarizmi (algorithm menurut ucapan orang Eropa) yang melahirkan konsep aljabar. Mungkin tidak semua orang tahu bahwa galaksi Andromeda pertama kali berhasil diamati ilmuwan Arab Persia yang bernama Abdul Rahman Al-Sufi pada tahun 964 yang memublikasikan pengamatan tersebut dalam buku berjudul Kitab al-Kawatib al-Thabit al-Musawwar (The Book of Fixed Stars). Meskipun demikian, yang menjadi selebriti masa itu adalah bidang alkimia. Sumbangan ilmuwan Arab di bidang ini sangat membantu melicinkan pengembangan ilmu kimia beberapa abad kemudian di Eropa.
Perpindahan ilmu pengetahuan ke tangan Eropa dijelaskan pada bab tiga. Perkembangannya dimulai dengan pertanyaan kebenaran tujuan alkimiawan, "Apakah emas dan perak dapat diciptakan dari logam biasa?"
Dari sini muncul terobosan baru fisikawan Irlandia, Robert Boyle, yang menolak teori empat unsur Yunani purba serta tiga asas alkimiawan Arab. Mulailah petualangan fisikawan mencari zarah penyusun semesta hingga mengalami "titik belok" pada awal tahun 1900 dengan lahirnya mekanika kuantum. Kelahiran mekanika diskret ini serta dampaknya dijelaskan penulis pada bab sepuluh.
Pada tahun 1961, Murray Gell-Mann berhasil mengelompokkan zarah-zarah yang berinteraksi kuat melalui kesamaan bilangan kuantum mereka. Pengelompokan ini ternyata sesuai dengan teori simetri istimewa yang ia namakan the Eightfold Way. Dari pengelompokan tersebut, Gell-Mann meramalkan kehadiran zarah baru bernama yang saat itu belum teramati.
Pada kenyataannya, hanya dibutuhkan tiga tahun hingga ramalan Gell-Mann ini terbukti secara eksperimen. Selain itu, teori Gell-Mann juga mengizinkan dekomposisi hadron menjadi zarah yang lebih kecil yang dia sebut quark. Ada enam jenis quark yang dikenal ilmuwan saat ini. Cerita tentang quark yang diberikan pada bab 15 (terakhir) ini ditutup dengan teori Weinberg-Salam, diiringi penormalan ulang oleh Gerardus 't Hooft, serta pencarian zarah Higgs yang (jika ditemukan) akan semakin mengukuhkan teori kuantum.
Memahami fisika
Secara umum, buku setebal 324 halaman ini berhasil menjelaskan kronologi perkembangan sains fisika (dan kimia) selama lebih dari 25 abad dalam mencari atomos (zarah terkecil yang tak dapat dibagi) sebenarnya. Buku ini dapat dipakai memahami mekanisme perkembangan fisika bagi pembaca yang relatif awam di bidang ini, atau menutupi lubang-lubang pengetahuan umum bagi para profesional fisika.
Meski tergolong relatif serius, beberapa selingan berupa biografi singkat ilmuwan diberikan secara santai. Pada halaman 292 misalnya, dikisahkan ironi yang menimpa matematikawan jenius Norwegia, Niels Henrik Abel, yang meninggal pada usia 27 tahun karena penyakit paru-paru. Dua hari setelah kepergiannya, datang sepucuk surat menawarkan jabatan akademik di salah satu universitas di Berlin.

Alam Semesta sebagai Hologram

http://www.tf.itb.ac.id/~eryan/FreeArticles/AlamSemestaHologram.html

Pada tahun 1982 terjadi suatu peristiwa yang menarik. Di Universitas Paris, sebuah tim peneliti dipimpin oleh Alain Aspect melakukan suatu eksperimen yang mungkin merupakan eksperimen yang paling penting di abad ke-20. Anda tidak mendapatkannya dalam berita malam. Malah, kecuali Anda biasa membaca jurnal-jurnal ilmiah, Anda mungkin tidak pernah mendengar nama Aspect, sekalipun sementara orang merasa Semuannya itu mungkin akan mengubah wajah sains.

Aspect bersama timnya menemukan bahwa dalam lingkungan tertentu partikel-partikel subatomik, seperti elektron, mampu berkomunikasi dengan seketika satu sama lain tanpa tergantung pada jarak yang memisahkan mereka. Tidak ada bedanya apakah
mereka terpisah 10 kaki atau 10 milyar km satu sama lain.

Entah bagaimana, tampaknya setiap partikel selalu tahu apa yang dilakukan oleh partikel lain. Masalah yang ditampilkan oleh temuan ini adalah bahwa hal itu melanggar prinsip Einstein yang telah lama dipegang, yakni bahwa tidak ada komunikasi yang mampu berjalan lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Oleh karena
berjalan melebihi kecepatan cahaya berarti menembus dinding waktu, maka prospek yang menakutkan ini menyebabkan sementara ilmuwan fisika mencoba menyusun teori yang dapat menjelaskan temuan Aspect. Namun hal itu juga mengilhami sementara ilmuwan
lain untuk menyusun teori yang lebih radikal lagi.

Pakar fisika teoretik dari Universitas London, David Bohm, misalnya, yakin bahwa temuan Aspect menyiratkan bahwa realitas obyektif itu tidak ada; bahwa sekalipun tampaknya pejal [solid],alam semesta ini pada dasarnya merupakan khayalan, suatu hologram raksasa yang terperinci secara sempurna.

Untuk memahami mengapa Bohm sampai membuat pernyataan yang mengejutkan ini, pertama-tama kita harus memahami sedikit tentang hologram. Sebuah hologram adalah suatu potret tiga dimensional yang dibuat dengan sinar laser. Untuk membuat hologram, obyek
yang akan difoto mula-mula disinari dengan suatu sinar laser. Lalu sinar laser kedua yang dipantulkan dari sinar pertama ditujukan pula kepada obyek tersebut, dan pola interferensi yang terjadi (bidang tempat kedua sinar laser itu bercampur) direkam
dalam sebuah pelat foto.

Ketika pelat itu dicuci, gambar terlihat sebagai pusaran-pusaran garis-garis terang dan gelap. Tetapi ketika foto itu disoroti oleh sebuah sinar laser lagi, muncullah gambar tiga dimensional dari obyek semula di situ.

Sifat tiga dimensi dari gambar seperti itu bukan satu-satunya sifat yang menarik dari hologram. Jika hologram sebuah bunga mawar dibelah dua dan disoroti oleh sebuah sinar laser, masing-masing belahan itu ternyata masih mengandung gambar mawar itu
secara lengkap (tetapi lebih kecil).

Bahkan, jika belahan itu dibelah lagi, masing-masing potongan foto itu ternyata selalu mengandung gambar semula yang lengkap sekalipun lebih kecil. Berbeda dengan foto yang biasa, setiap bagian sebuah hologram mengandung semua informasi yang ada pada hologram secara keseluruhan.

Sifat "keseluruhan di dalam setiap bagian" dari sebuah hologram, memberikan kepada kita suatu cara pemahaman yang sama sekali baru terhadap organisasi dan order. Selama sebagian besar sejarahnya, sains Barat bekerja di bawah prinsip yang bias, yakni bahwa cara terbaik untuk memahami fenomena fisikal --baik seekor katak atau
sebuah atom-- adalah dengan memotong-motongnya dan meneliti bagian-bagiannya.

Sebuah hologram mengajarkan bahwa beberapa hal dari alam semesta ini mungkin tidak akan terungkap dengan pendekatan itu. Jika kita mencoba menguraikan sesuatu yang tersusun secara holografik, kita tidak akan mendapatkan bagian-bagian yang membentuknya, melainkan kita akan mendapatkan keutuhan yang lebih kecil.

Pencerahan ini menuntun Bohm untuk memahami secara lain temuan Aspect. Bohm yakin bahwa alasan mengapa partikel-partikel subatomik mampu berhubungan satu sama lain tanpa terpengaruh oleh jarak yang memisahkan mereka adalah bukan karena mereka
mengirimkan isyarat misterius bolak-balik di antara satu sama lain, melainkan oleh karena keterpisahan mereka adalah ilusi.
Bohm berkilah, bahwa pada suatu tingkat realitas yang lebih dalam, partikel-partikel seperti itu bukanlah entitas-entitas individual, melainkan merupakan perpanjangan [extension] dari sesuatu yang esa dan fundamental.

Agar khalayak lebih mudah membayangkan apa yang dimaksudkannya, Bohm memberikan ilustrasi berikut:

Bayangkan sebuah akuarium yang mengandung seekor ikan. Bayangkan juga bahwa Anda tidak dapat melihat akuarium itu secara langsung, dan bahwa pengetahuan Anda tentang akuarium itu beserta apa yang terkandung di dalamnya datang dari dua kamera televisi: yang sebuah ditujukan ke sisi depan akuarium, dan yang lain ditujukan
ke sisinya.

Ketika Anda menatap kedua layar televisi, Anda mungkin menganggap bahwa ikan yang ada pada masing-masing layar itu adalah dua ikan yang berbeda. Bagaimana pun juga, karena kedua kamera diarahkan dengan sudut yang berbeda, masing-masing gambar ikan itu sedikit berbeda satu sama lain. Tetapi sementara Anda terus memandang
kedua ikan itu, akhirnya Anda akan menyadari bahwa ada hubungan tertentu di antara kedua ikan itu.

Kalau yang satu berbelok, yang lain juga membuat gerakan yang berbeda tapi sesuai; jika yang satu menghadap kamera, yang lain menghadap ke suatu sisi. Jika Anda tidak menyadari seluruh situasinya, Anda mungkin menyimpulkan bahwa kedua ikan itu saling
berkomunikasi secara seketika, tetapi jelas bukan demikian halnya.

Menurut Bohm, inilah sesungguhnya yang terjadi di antara partikel-partikel subatomik dalam eksperimen Aspect itu. Menurut Bohm, hubungan yang tampaknya "lebih cepat dari cahaya" di antara partikel-partikel subatomik sesungguhnya mengatakan kepada kita
bahwa ada suatu tingkat realitas yang lebih dalam, yang selama ini tidak kita kenal, suatu dimensi yang lebih rumit di luar dimensi kita, dimensi yang beranalogi dengan akuarium itu. Tambahnya, kita memandang obyek-obyek seperti partikel-partikel
subatomik sebagai terpisah satu sama lain oleh karena kita hanya memandang satu bagian dari realitas sesungguhnya
.
Partikel-partikel seperti itu bukanlah "bagian-bagian" yang terpisah, melainkan faset-faset dari suatu kesatuan (keesaan) yang lebih dalam dan lebih mendasar, yang pada akhirnya bersifat holografik dan tak terbagi-bagi seperti gambar mawar di atas. Dan oleh karena segala sesuatu dalam realitas fisikal terdiri dari apa yang disebut "eidolon-eidolon" ini, maka alam semesta itu sendiri adalah suatu proyeksi, suatu hologram. Di samping hakekatnya yang seperti bayangan, alam semesta itu memiliki sifat-sifat lain yang cukup mengejutkan. Jika keterpisahan yang
tampak di antara partikel-partikel subatomik itu ilusif, itu berarti pada suatu tingkat realitas yang lebih dalam segala sesuatu di alam semesta ini saling berhubungan secara tak terbatas.

Elektron-elektron didalam atom karbon dalam otak manusia berhubungan dengan partikel-partikel subatomik yang membentuk setiap ikan salem yang berenang, setiap jantung yang berdenyut, dan setiap bintang yang berkilauan di angkasa. Segala sesuatu
meresapi segala sesuatu; dan sekalipun sifat manusia selalu mencoba memilah-milah, mengkotak-kotakkan dan membagi-bagi berbagai fenomena di alam semesta, semua pengkotakan itu mau tidak mau adalah artifisial, dan segenap alam semesta ini pada
akhirnya merupakan suatu jaringan tanpa jahitan.

Di dalam sebuah alam semesta yang holografik, bahkan waktu dan ruang tidak dapat lagi dipandang sebagai sesuatu yang fundamental. Oleh karena konsep-konsep seperti 'lokasi' runtuh di dalam suatu alam semesta yang di situ tidak ada lagi sesuatu yang terpisah dari yang lain, maka waktu dan ruang tiga dimensional
--seperti gambar-gambar ikan pada layar-layar TV di atas-- harus dipandang sebagai proyeksi dari order yang lebih dalam lagi.

Pada tingkatan yang lebih dalam, realitas merupakan semacam superhologram yang di situ masa lampau, masa kini, dan masa depan semua ada (berlangsung) secara serentak. Ini mengisyaratkan bawah dengan peralatan yang tepat mungkin di masa depan orang bisa
menjangkau ke tingkatan realitas superholografik itu dan mengambil adegan-adegan dari masa lampau yang terlupakan.

Apakah ada lagi yang terkandung dalam superhologram itu merupakan pertanyaan terbuka. Bila diterima --dalam diskusi ini-- bahwa superhologram itu merupakan matriks yang melahirkan segala sesuatu dalam alam semesta kita, setidak-tidaknya ia mengandung setiap partikel subatomik yang pernah ada dan akan ada -- setiap
konfigurasi materi dan energi yang mungkin, dari butiran salju sampai quasar, dari ikan paus biru sampai sinar gamma. Itu bisa dilihat sebagai gudang kosmik dari "segala yang ada".

Sekalipun Bohm mengakui bahwa kita tidak mempunyai cara untuk mengetahui apa lagi yang tersembunyi di dalam superhologram itu, ia juga mengatakan bahwa kita tidak mempunyai alasan bahwa superhologram itu tidak mengandung apa-apa lagi. Atau, seperti
dinyatakannya, mungkin tingkat realitas superholografik itu "sekadar satu tingkatan", yang di luarnya terletak "perkembangan lebih lanjut yang tak terbatas."

Bohm bukanlah satu-satunya peneliti yang menemukan bukti-bukti bahwa alam semesta ini merupakan hologram. Dengan bekerja secara independen di bidang penelitian otak, pakar neurofisiologi Karl Pribram dari Universitas Stanford, juga menerima sifat holografik dari realitas.

Pribram tertarik kepada model holografik oleh teka-teki bagaimana dan di mana ingatan tersimpan di dalam otak. Selama puluhan tahun berbagai penelitian menunjukkan bahwa alih-alih tersimpan dalam suatu lokasi tertentu, ingatan tersebar di seluruh bagian otak.

Dalam serangkaian penelitian yang bersejarah pada tahun 1920-an, ilmuwan otak Karl Lashley menemukan bahwa tidak peduli bagian mana dari otak tikus yang diambilnya, ia tidak dapat menghilangkan ingatan untuk melakukan tugas-tugas rumit yang pernah dipelajari tikus itu sebelum dioperasi. Masalahnya ialah tidak seorang pun dapat menjelaskan mekanisme ponyimpanan ingatan yang bersifat "semua di dalam setiap bagian" yang aneh ini.

Lalu pada tahun 1960-an Pribram membaca konsep holografi dan menyadari bahwa ia telah menemukan penjelasan yang telah lama dicari-cari oleh para ilmuwan otak. Pribram yakin bahwa ingatan terekam bukan di dalam neuron-neuron (sel-sel otak), melainkan di dalam pola-pola impuls saraf yang merambah seluruh otak, seperti
pola-pola interferensi sinar laser yang merambah seluruh wilayah pelat film yang mengandung suatu gambar holografik. Dengan kata lain, Pribram yakin bahwa otak itu sendiri merupakan sebuah hologram.

Teori Pribram juga menjelaskan bagaimana otak manusia dapat menyimpan begitu banyak ingatan dalam ruang yang begitu kecil. Pernah diperkirakan bahwa otak manusia mempunyai kapasitas mengingat sekitar 10 milyar bit informasi selama masa hidup
manusia rata-rata (atau kira-kira sebanyak informasi yang terkandung dalam lima set Encyclopaedia Britannica).

Demikian pula telah ditemukan bahwa di samping sifat-sifatnya yang lain, hologram mempunyai kapasitas untuk menyimpan informasi -- hanya dengan mengubah sudut kedua sinar laser itu jatuh pada permukaan pelat film, dimungkinkan untuk merekam banyak gambar berbeda pada permukaan yang sama. Telah dibuktikan bahwa satu sentimeter kubik pelat film dapat menyimpan sebanyak 10 milyar bit informasi.

Kemampuan mengagumkan dari manusia untuk mengambil informasi yang diperlukan dari gudang ingatan yang amat besar itu dapat lebih dipahami jika otak berfungsi menurut prinsip-prinsip holografik. Jika seorang teman minta Anda mengatakan apa yang terlintas dalam pikiran ketika ia menyebut "zebra", Anda tidak perlu tertatih-
tatih melakukan sorting dan mencari dalam suatu file alfabetis raksasa dalam otak untuk sampai kepada suatu jawaban. Alih-alih, berbagai asosiasi seperti "bergaris-garis", "macam kuda", dan "binatang dari Afrika" semua muncul di kepala Anda dengan
seketika.

Sesungguhnya, salah satu hal paling mengherankan tentang proses berpikir manusia adalah bahwa setiap butir informasi tampaknya dengan seketika berkorelasi-silang dengan setiap butir informasi lain-- ini merupakan sifat intrinsik dari hologram. Oleh karena setiap bagian dari hologram saling berhubungan secara tak terbatas satu sama lain, ini barangkali merupakan contoh terbaik dari alam tentang suatu sistem yang saling berkorelasi.

Penyimpanan ingatan bukan satu-satunya teka-teki neurofisiologis yang lebih dapat dijelaskan dengan model otak holografik Pribram. Teka-teki lain adalah bagaimana otak mampu menerjemahkan serbuan frekuensi-frekuensi yang diterimanya melalui pancaindra (frekuensi cahaya, frekuensi suara, dan sebagainya) menjadi dunia
konkrit dari persepsi manusia. Merekam dan menguraikan kembali frekuensi adalah sifat terunggul dari sebuah hologram. Seperti hologram berfungsi sebagai semacam lensa, alat yang menerjemahkan frekuensi-frekuensi kabur yang tak berarti menjadi suatu gambar yang koheren, Pribram yakin bahwa otak juga merupakan sebuah
lensa yang menggunakan prinsip-prinsip holografik untuk secara matematis mengubah frekuensi-frekuensi yang diterimanya melalui pancaindra menjadi persepsi di dalam batin kita.

Sejumlah bukti yang mengesankan mengisyaratkan bahwa otak menggunakan prinsip-prinsip holografik untuk menjalankan fungsinya. Sesungguhnya, teori Pribram makin diterima di kalangan pakar neurofisiologi. Peneliti Argentina-Italia, Hugo Zucarelli,
baru-baru ini memperluas model holografik ke dalam fenomena akustik. Menghadapi teka-teki bahwa manusia dapat menetapkan sumber suara tanpa menggerakkan kepalanya, bahkan jika mereka hanya memiliki pendengaran pada satu telinga saja, Zucarelli
menemukan prinsip-prinsip holografik dapat menjelaskan kemampuan ini.

Zucarelli juga mengembangkan teknologi suara holofonik, suatu teknik perekaman yang mampu mereproduksi suasana akustik dengan realisme yang mengagumkan.

Keyakinan Pribram bahwa otak kita secara matematis membangun realitas "keras" dengan mengandalkan diri pada masukan dari suatu domain frekuensi juga telah mendapat dikungan sejumlah eksperimen.

Telah ditemukan bahwa masing-masing indra kita peka terhadap suatu bentangan frekuensi yang jauh lebih lebar daripada yang dianggap orang sebelum ini.

Misalnya, para peneliti telah menemukan bahwa sistem penglihatan kita peka terhadap frekuensi suara, bahwa indra penciuman kita sebagian bergantung pada apa yang sekarang dinamakan "frekuensi osmik", dan bahkan sel-sel tubuh kita peka terhadap suatu bentangan luas frekuensi. Temuan-temuan seperti itu menandakan bahwa hanya di dalam domain kesadaran holografik saja frekuensi-frekuensi seperti itu dipilah-pilah dan dibagi-bagi menjadi persepsi konvensional.

Tetapi aspek yang paling membingungkan dari model otak holografik Pribram adalah apa yang terjadi apabila model itu dipadukan dengan teori Bohm. Oleh karena, bila kekonkritan alam semesta ini hanyalah realitas sekunder dan bahwa apa yang ada "di luar sana" sesungguhnya hanyalah kekaburan frekuensi holografik, dan jika
otak juga sebuah hologram dan hanya memilih beberapa saja dari frekuensi-frekuensi yang kabur dan secara matematis mengubahnya menjadi persepsi sensorik, apa jadinya dengan realitas yang obyektif?

Secara sederhana, realias obyektif itu tidak ada lagi. Seperti telah lama dinyatakan oleh agama-agama dari Timur, dunia materi ini adalah Maya, suatu ilusi, dan sekalipun kita mungkin berpikir bahwa kita ini makhluk fisikal yang bergerak di dalam dunia fisikal, ini juga suatu ilusi.

Kita ini sebenarnya adalah "pesawat penerima" yang mengambang melalui suatu lautan frekuensi kaleidoskopik, dan apa yang kita ambil dari lautan ini dan terjemahkan menjadi realitas fisikal hanyalah satu channel saja dari sekian banyak yang diambil dari superhologram itu.

Gambaran realitas yang baru dan mengejutkan ini, yakni sintesis antara pandangan Bohm dan Pribram, dinamakan paradigma holografik, dan sekalipun banyak ilmuwan memandangnya secara skeptik, paradigma itu menggairahkan sementara ilmuwan lain.
Suatu lingkungan kecil ilmuwan --yang jumlahnya makin bertambah-- percaya bahwa paradigma itu merupakan model realitas yang paling akurat yang pernah dicapai sains. Lebih dari itu, sementara kalangan percaya bahwa itu dapat memecahkan beberapa misteri yang selama ini belum dapat dijelaskan oleh sains, dan bahkan dapat
menegakkan hal-hal paranormal sebagai bagian dari alam. Banyak peneliti, termasuk Bohm dan Pribram, mencatat bahwa banyak fenomena para-psikologis menjadi lebih dapat dipahami dalam kerangka paradigma holografik.

Dalam suatu alam semesta yang di situ otak individu sesungguhnya adalah bagian yang tak terbagi dari hologram yang lebih besar dan segala sesuatu saling berhubungan secara tak terbatas, maka telepati mungkin tidak lebih dari sekadar mengakses tingkat
holografik itu. Jelas itu jauh lebih mudah dapat memahami bagaimana informasi dapat berpindah dari batin individu A kepada batin individu B yang berjauhan, dan memahami sejumlah teka-teki yang belum terpecahkan dalam psikologi. Khususnya, Grof merasa
bahwa paradigma holografik menawarkan model untuk memahami banyak fenomena membingungkan yang dialami orang dalam keadaan "kesadaran yang berubah" [altered states of consciousness].

Pada tahun 1950-an, ketika melakukan penelitian terhadap anggapan bahwa LSD adalah alat penyembuhan psikoterapi, Grof mempunyai seorang pasien wanita yang tiba-tiba merasa yakin bahwa dia mempunyai identitas seekor reptil betina prasejarah. Selama
halusinasinya, dia tidak hanya menguraikan secara amat mendetail tentang bagaimana rasanya terperangkap dalam wujud seperti itu, melainkan juga mengatakan bahwa bagian anatomi binatang jantan adalah sepetak sisik berwarna pada sisi kepalanya.

Yang mengejutkan Grof ialah bahwa, sekalipun wanita itu sebelumnya tidak mempunyai pengetahuan tentan hal-hal itu, suatu percakapan dengan seorang ahli zoologi belakangan menguatkan bahwa pada beberapa spesies reptilia tertentu bagian-bagian
berwarna dari kepala memainkan peran penting untuk membangkitkan birahi.

Pengalaman wanita itu bukan sesuatu yang unik. Selama penelitiannya, Grof bertemu dengan pasien-pasien yang mengalami regresi dan mengenali dirinya sebagai salah satu spesies dalam deretan evolusi. Tambahan pula, ia mendapati bahwa pengalaman-
pengalaman seperti itu sering kali mengandung informasi zoologis yang jarang diketahui yang belakangan ternyata akurat.

Regresi ke dalam dunia binatang bukanlah satu-satunya fenomena psikologis yang menjadi teka-teki yang ditemukan Grof. Ia juga mempunyai pasien-pasien yang tampak dapat memasuki alam bawah sadar kolektif atau rasial. Orang-orang yang tidak terdidik
tiba-tiba memberikan gambaran yang terperinci tentang praktek penguburan Zoroaster dan adegan-adegan dari mitologi Hindu. Jenis pengalaman yang lain adalah orang-orang yang memberikan uraian yang meyakinkan tentang perjalanan di luar tubuh, atau melihat
sekilas masa depan yang akan terjadi, atau regresi ke dalam inkarnasi dalam salah satu kehidupan lampau.

Dalam riset-riset lebih lanjut, Grof menemukan bentangan fenomena yang sama muncul dalam sesi-sesi terapi yang tidak menggunakan obat-obatan [psikotropika]. Oleh karena unsur yang sama dalam pengalaman-pengalaman seperti itu tampaknya adalah diatasinya kesadaran individu yang biasanya dibatasi oleh ego dan/atau dibatasi oleh ruang dan waktu, Grof menyebut fenomena itu sebagai "pengalaman transpersonal", dan pada akhir tahun 1960-an ia membantu mendirikan cabang psikologi yang disebut "psikologi transpersonal" yang sepenuhnya mengkaji pengalaman-pengalaman
seperti itu.

Sekalipun perhimpunan yang didirikan oleh Grof, Perhimpunan Psikologi Transpersonal [Association of Transpersonal Psychology], menghimpun sekelompok profesional yang jumlahnya semakin bertambah, dan telah menjadi cabang psikologi yang terhormat [di kalangan sains], selama bertahun-tahun Grof maupun rekan-rekannya tidak dapat memberikan suatu mekanisme yang dapat menjelaskan berbagai fenomena psikologis aneh yang mereka saksikan. Tetapi semua itu berubah dengan lahirnya paradigma
holografik.

Sebagaimana dicatat Grof baru-baru ini, jika batin memang bagian dari suatu kontinuum, suatu labirin yang berhubungan bukan hanya dengan setiap batin lain yang ada dan yang pernah ada, melainkan berhubungan pula dengan setiap atom, organisme, dan wilayah di dalam ruang dan waktu yang luas itu sendiri, maka fakta bahwa
batin kadang-kadang bisa menjelajah ke dalam labirin itu dan mengalami hal-hal transpersonal tidak lagi tampak begitu aneh.

Paradigma holografik juga mempunyai implikasi bagi sains-sains "keras" seperti biologi. Keith Floyd, seorang psikolog di Virginia Intermont College, mengatakan bahwa jika realitas yang konkrit tidak lebih dari sekadar ilusi holografik, maka tidak benar lagi pernyataan yang mengklaim bahwa otak menghasilkan kesadaran. Alih-alih, justru kesadaranlah yang menciptakan perwujudan dari otak -- termasuk juga tubuh dan segala sesuatu di sekitar kita yang kita tafsirkan sebagai fisikal.

Pembalikan cara melihat struktur-struktur biologis seperti itu menyebabkan para peneliti mengatakan bahwa ilmu kedokteran dan pemahaman kita mengenai proses penyembuhan juga dapat mengalami transformasi berkat paradigma holografik ini. Jika struktur yang tampaknya fisikal dari badan ini tidak lain daripada proyeksi
holografik dari kesadaran, maka jelas bahwa masing-masing dari kita jauh lebih bertanggung-jawab bagi kesehatan diri kita daripada yang dinyatakan oleh pengetahuan kedokteran masa kini. Apa yang sekarang kita lihat sebagai penyembuhan penyakit yang
bersifat "mukjizat" mungkin sesungguhnya disebabkan oleh perubahan-perubahan dalam kesadaran yang pada gilirannya mempengaruhi perubahan-perubahan dalam hologram badan jasmani.

Demikian pula, teknik-teknik penyembuhan baru yang kontroversial, seperti visualisasi, mungkin berhasil baik oleh karena dalam domain pikiran yang holografik gambar-gambar pada akhirnya sama nyatanya dengan "realitas".

Bahkan berbagai visiun dan pengalaman yang menyangkut realitas yang "tidak biasa" dapat dijelaskan dengan paradigma holografik. Dalam bukunya "Gifts of Unknown Things", pakar biologi Lyall Watson menceritakan pertemuannya dengan seorang dukun perempuan Indonesia yang, dengan melakuan semacam tarian ritual, mampu melenyapkan sekumpulan pepohonan. Watson mengisahkan, sementara ia dan seorang pengamat lain terus memandang perempuan itu dengan takjub, ia membuat pepohonan itu muncul kembali, lalu melenyapkannya dan memunculkannya lagi beberapa kali berturut-
turut.

Sekalipun pemahaman saintifik masa kini tidak mampu menjelaskan peristiwa-peristiwa seperti itu, berbagai pengalaman seperti ini menjadi lebih mungkin jika realitas "keras" tidak lebih dari sekadar proyeksi holografik.

Mungkin kita sepakat tentang apa yang "ada" atau "tidak ada" oleh karena apa yang disebut "realitas konsensus" itu dirumuskan dan disahkan di tingkat bawah sadar manusia, yang di situ semua batin saling berhubungan tanpa terbatas.

Jika ini benar, maka ini adalah implikasi paling dalam dari paradigma holografik, oleh karena hal itu berarti bahwa pengalaman-pengalaman sebagaimana dialami oleh Watson adalah tidak lazim hanya oleh karena kita tidak memprogram batin kita
dengan kepercayaan-kepercayaan yang membuatnya lazim. Di dalam alam semesta yang holografik, tidak ada batas bagaimana kita dapat mengubah bahan-bahan realitas.

Yang kita lihat sebagai 'realitas' hanyalah sebuah kanvas yang menunggu kita gambari dengan gambar apa pun yang kita inginkan. Segala sesuatu adalah mungkin, mulai dari melengkungkan sendok dengan kekuatan batin sampai peristiwa-peristiwa fantastik yang
dialami oleh Castaneda selama pertemuannya dengan dukun Indian bangsa Yaqui, Don Juan, oleh karena sihir adalah hak asasi kita, tidak lebih dan tidak kurang adikodratinya daripada kemampuan kita menghasilkan realitas yang kita inginkan ketika kita bermimpi.

Sesungguhnya, bahkan paham-paham kita yang paling mendasar tentang realitas patut dipertanyakan, oleh karena di dalam alam semesta holografik, sebagaimana ditunjukkan oleh Pribram, bahkan perisitiwa yang terjadi secara acak [random] harus dilihat
sebagai berdasarkan prinsip holografik dan oleh karena itu bersifat determined. 'Sinkronisitas' atau peristiwa-peristiwa kebetulan yang bermanfaat, tiba-tiba masuk akal, dan segala sesuatu dalam realitas harus dilihat sebagai metafora, oleh karena bahkan peristiwa yang paling kacau mengungkapkan suatu simetri tertentu yang mendasarinya.

Apakah paradigma holografik Bohm dan Pribram akan diterima oleh sains atau tenggelam begitu saja masih akan kita lihat, tetapi pada saat ini agaknya dapat dikatakan bahwa paradigma itu telah berpengaruh terhadap pemikiran sejumlah ilmuwan. Dan bahkan jika kelak terbukti bahwa model holografik tidak memberikan penjelasan
terbaik bagi komunikasi seketika yang tampaknya berlangsung bolak-balik di antara partikel-partikel subatomik, setidak-tidaknya, sebagaimana dinyatakan oleh Basil Hiley, seorang pakar fisika di Birbeck College di London, temuan Aspect "menunjukkan
bahwa kita harus siap mempertimbangkan paham-paham baru yang radikal mengenai realitas."


Jika ingin source aslinya bisa cari di beberapa sumber/link berikut:

Buku: Michael Talbot - The Holographic Universe

http://www.keelynet.com/biology/reality.htm
Tulisan/artikel asli yang diterjemahkan
"The Universe as a Hologram: Does Objective Reality Exist, or is the
Universe a Phantasm"

http://www.spiritweb.org/Spirit/article-937253335.html
Tulisan yang sama dengan diatas dengan tambahan komtar dilihat dari sisi
religiusitas islam : "Holographic Universe and Islam"

http://kims.ms.u-tokyo.ac.jp/time/199909/0027.html
Pendeskripsian/pembuktian "subjektif" secara matematis suatu realitas
holograpis

http://www.cox-internet.com/hermital/index.htm
Sumber lain yang menarik, essay-essay dari Alan T. Williams

Materi dan Anti-Materi

Tulisan dari HMNA, dari www.freewebs.com/hmnur/nur20.htm

Dalam Seri 168 yang berjudul Jaringan Elektrik dalam Tubuh Manusia telah dibahas sebuah ayat Qawliyah yang memberikan isyarat tentang sesuatu yang ada dalam diri manusia, yaitu Firman Allah SWT:

Subhana Lladziy Khalaqa lAzwa-ja Kullaha mimmma- Tunbitu lArdhu wa min Anfusihim wa mimma- la- Ya'lamuwna (S.Yasin, 36), Maha Suci Yang telah menciptakan pasangan-pasangan semuanya, baik dari apa yang ditumbuhkan oleh bumi, dan dari dalam diri mereka dan dari apa yang tidak mereka ketahui (36:36).

Yang dibahas tentang isyarat dalam Seri 168 tersebut adalah pasangan-pasangan min Anfusihim (dari dalam diri mereka). Mineral yang terlarut dalam cairan tubuh kita, terurai dalam pasangan ion positif dan ion negatif yang disebut larutan elektrolit.

Seri ini merupakan bahasan lanjutan dari Seri 168, yaitu bahasan lanjutan isyarat S. Yasin pada bagian akhir ayat wa mimma- la- Ya'lamuwna, dan dari apa yang tidak mereka ketahui. Ini mengisyaratkan bahwa manusia dapat mendeteksi dalam ayat Kawniyah kenyataan tentang tumbuh-tumbuhan yang berpasangan, dan dalam diri manusiapun ada yang berpasangan. Namun ada pula yang berpasangan yang tidak dapat dideteksi oleh manusia.

Adapun pasangan yang tak mungkin dapat dideteksi dalam pengkajian ayat Kawniyah ialah dalam bidang ilmu anti-materi yang hanya dikenal secara teoretis dalam pernyataan matematis, akan tetapi tidak mungkin dapat dideteksi, oleh karena jika materi yang memiliki energi positif bertemu dengan anti-materi yang memiliki energi negatif, maka keduanya akan lenyap.

Untuk dapat sedikit mendapatkan gambaran tentang anti-materi yang mempunyai energi negatif ini, kita akan melanglang buana sejenak mengikuti sejarah penelusuran ayat Kawniyah dalam bidang mikro-kosmos.

Teori relativitas, teori quantum dan mekanika gelombang mengantar ilmu fisika ke arah cakrawala baru dalam pengkajian mikro-kosmos, khususnya mengenai inti atom. Sedikit sekali diketahui tentang atom sebelum didapatkannya ketiga ilmu di atas itu, kecuali tentang hipotesa Prout (1815) yang mengatakan bahwa inti atom hidrogen merupakan bahan dasar bagi unsur-unsur yang lain, dan sekitar 1880 para pakar fisika sepakat tentang sebuah postulat: muatan elektrik elementer. Ini kemudian mengantar pada hipotesa elektron.

Pada sisi lain yaitu di bidang fisika eksperimental, Pierre dan Maria Curie berhasil mengungkapkan zat radio-aktif alamiyah. Pengkajian zat radio-aktif terhadap unsur berat (heavy elements) bertujuan untuk mendapatkan data penting tentang struktur dan organisasi inti atom. Eksperimen Rutherford (1919) menunjukkan bahwa dengan menembakkan partikel alpha pada nitrogen, maka nitrogen itu pecah menjadi oksigen dan suatu zarrah (partikel) yang disebut proton.

Dalam tahun 1920 orang sudah puas dengan anggapan bahwa bahan dasar atom hanya dibentuk oleh unsur proton dan elektron yang bermuatan masing-masing positif dan negatif. Waktu itu eksperimen Rutherford diulang-ulang dalam banyak sekali laboratorium, dan lahirlah ilmu baru yang disebut ilmu kimia nuklir. Boron, fluorin, natrium dan aluminium ditembak dengan partikel alpha, dan eksperimen ini membuahkan pengungkapan sejenis zarrah yang baru dikenal pula, yaitu neutron, atas jasa Chadwick (1932) dan didapatkannya zat radio-aktif buatan atas jasa Irene dan Frederic Joliot Curie (1934).

Dalam bidang fisika eksperimental, Anderson dan Milikan dapat mengungkapkan suatu zarrah secara eksperimen yaitu anti-elektron (1932), yang disebutkan pula dengan positron atau elektron positif. Anti elektron ini telah diprediksikan secara matematis oleh Dirac sebelumnya (1931).

Apabila elektron bertemu dengan anti-elektron, keduanya lenyap dan berubah wujud menjadi sinar gamma, suatu zarrah energi, zarrah tanpa massa hanya berupa kantong-kantong energi. Dan sebaliknya sinar gamma dapat lenyap yang kemudian akan muncul pasangan elektron dan anti-elektron. Pembuktiannya dilakukan secara eksperimental oleh suami isteri Irene & F.J.Curie bersama-sama dengan Thilbaud (1933). Inilah pembuktian eksperimental dari rumus Einstein yang terkenal, E = mc2.

Zarrah neutron dapat bertransformasi menjadi proton dan elektron dan sebuah zarrah yang baru dikenal pula yang dinamakan netrino yang mempunyai momen magnetik positif. Sebaliknya proton dapat bertransformasi menjadi neutron dan anti-elektron dan anti-netrino yang mempunyai momen magnetik negatif. Selanjutnya netrino dengan anti netrino akan menjadi identik jika momen magnetiknya = 0.

Yukawa memprediksikan sebuah zarrah pula yang disebut meson (1935). Zarrah hipothetik ini yang bertanggung jawab terhadap stabilitas zarrah-zarrah dalam inti atom. Dua tahun kemudian (1937) zarrah yang mulanya hipothetik ini dapat dideteksi secara eksperimental. Meson terdiri atas jenis mu-meson dan pi-meson, yang masing-masing mempunyai pasangan pula berupa anti-mu meson dan anti-pi-meson.

Setelah melanglang buana belumlah kita bertemu dengan anti-proton dan anti-neutron. Secara teoretis-matematis diprediksikan adanya kedua anti-zarrah itu. Diharapkan dalam bidang fisika energi-tinggi (high-energy physics) orang akan dapat mendeteksinya. Andaikan kedua anti-zarrah anti-proton dan anti-neutron itu dapat dideteksi, maka akan lengkaplah bangunan anti-materi itu: anti-neutron, anti-proton, anti-neutrino, anti-meson dan anti-elektron. Kalau materi mempunyai energi positif maka anti materi mempunyai energi negatif, sesuai dengan rumus relativitas:

E = + V(p2+moc2) dan - V(p2+moc2).

Apabila materi dan anti-materi itu bertemu, maka keduanya akan lenyap, sehingga tidak mungkin dapat dideteksi, tambahan pula yang mendeteksi sendiri yaitu manusia akan lenyap, maka: Wa Yabqay Wajhu Rabbika DzulJalali walIkram (S.Ar Rahman, 27). Dan tinggallah Wajah Maha Pengaturmu yang mempunyai Kebesaran dan Kemurahan (55:27). Wa Llahu A'lamu bi shShawab.

*** Makassar, 27 Agustus 1995 [H.Muh.Nur Abdurrahman]

Catatan:
Saya suka pembahasan dari HMNA, karena 2 hal beliau penuhi : hasrat akal terpenuhi, logika terjawab, agama terhayati. Tulisannya menjadi bernas dan penuh inspirasi.
Kumpulan tulisan beliau ada di http://wahyu-akal.co.nr/

Misteri Kue Dadar Galaktik Terpecahkan

Sumber : KCM (10 April 2005)

Para astronom telah memecahkan teka-teki mengapa sekelompok galaksi kecil yang berada di sekitar Bima Sakti tersebar membentuk kue dadar (panekuk).

Secara teori, sebelas galaksi yang menemani galaksi kita itu seharusnya memiliki tatanan berbentuk lingkaran tersebar ke segala arah. Namun kenyataannya, mereka pipih seperti kue dadar.

Nah, sebuah tim peneliti dari Universitas Durham menggunakan superkomputer untuk menunjukkan bagaimana galaksi-galaksi itu bisa tersusun demikian tanpa harus mengubah teori kosmis. Hasil penelitian dipresentasikan dalam Pertemuan Astronomi Nasional Inggris.

Menurut teori kosmis, setelah Big Bang, materi-materi gelap yang dingin membentuk struktur besar yang pertama di jagad raya. Struktur ini kemudian runtuh karena beratnya sendiri, dan membentuk lingkaran bola yang luas.

Gaya tarik gravitasi lingkaran yang disebut halo ini menyedot materi normal dan menyediakan bahan untuk pembentukan galaksi-galaksi. Galaksi terbentuk dari potongan-potongan materi yang bertumbukan dan menyatu.

Proses ini - secara teori - akan membentuk kumpulan atau ikatan galaksi di bagian pusat, yang dikelilingi galaksi-galaksi satelit yang tersebar membentuk lingkaran bola, walau kenyataannya tidak.

Bagaimana galaksi-galaksi satelit di sekitar Bima Sakti tersusun menjadi lingkaran pipih, bukan bola, telah lama menjadi teka-teki di kalangan astronom sejak Donald Lynden Bell dari Universitas Cambridge mempublikasikan fenomena ini tahun 1982.

Teka-teki tersebut sangat membingungkan sehingga seorang astronom bernama Pavel Kroupa, dari Universitas Bonn, Jerman, sampai menanyakan apakah proses pembentukan galaksi yang dipicu gerakan materi gelap merupakan teori yang benar.

Kini jawaban itu muncul setelah Noam Libeskind dan Carlos Frenk, dari Universitas Durham, menggunakan superkomputer bernama Cosmology Machine, untuk mensimulasikan pembentukan galaksi dari bahan-bahannya.

Enam simulasi yang dilakukan pada mesin tersebut menunjukkan bagaimana galaksi-galaksi mulai muncul hingga menjadi bentuk seperti saat ini. Hasilnya, bukan hanya jumlah galaksi satelit yang sesuai dengan sebenarnya, namun juga muncul bentuk kue dadar seperti yang terlihat di Bima Sakti.

"Ini menjelaskan teka-teki itu," ujar Profesor Frenk. "Bila Anda hanya duduk dan memikirkan bagaimana galaksi terbentuk, Anda tidak akan muncul dengan bentuk kue dadar itu."

Menyusul keberhasilan itu, Noam Libeskind kini berencana untuk melakukan lebih banyak simulasi guna menyelidiki seberapa banyak formasi kue dadar kosmis ini di jagad raya. (bbc.co.uk/wsn)

Kronologi Alam Semesta Dari Kacamata Sains

(Dr. Terry Mart, staf pengajar dan peneliti pada Jurusan Fisika FMIPA UI)
Sumber http://www.fisika.ui.ac.id/staf/tmart/universe.html

Penemuan radiasi latar belakang kosmik dalam bentuk gelombang mikro (Cosmic Microwave Background atau CMB) merupakan salah satu penemuan terpenting abad ini. Betapa tidak, penemuan ini telah mengubah pandangan modern manusia tentang alam semesta yang dihuninya. Meski fenomena pengembangan alam semesta telah lebih dulu diungkap oleh Edwin Hubble pada tahun 1929, penemuan CMB memperkuat dukungan pada teori Big Bang, suatu teori penciptaan alam semesta melalui ledakan maha dahsyat dari titik berukuran nol dengan kerapatan serta suhu tak berhingga tingginya. Ledakan ini telah menciptakan suatu kesetimbangan termal benda hitam (black body) di masa lampau yang fosilnya ternyata masih dapat teramati saat ini.

Benda hitam merupakan suatu idealisasi sistem tertutup yang memiliki kesetimbangan termal dengan distribusi intensitas radiasi berbentuk unik dan universal serta hanya bergantung pada temperatur sistem. Benda hitam sempurna tidak pernah eksis di permukaan bumi, namun karena diperkirakan hanya ada satu alam semesta (paling tidak yang berhasil diamati), maka alam semesta yang kita huni ini logis dianggap sebagai benda hitam sempurna.

Adalah Arno Penzias dan Robert Wilson yang telah berjasa menemukan CMB pertamakali pada tahun 1964 dalam bentuk derau (noise) radio yang pada saat itu sangat membingungkan mereka. Kedua ilmuwan tersebut bekerja di laboratorium Bell di New Jersey dengan sebuah teleskop radio ultrasensitif (dipandang saat itu) yang dirancang untuk menerima sinyal dari satelit. Teleskop tersebut menangkap derau yang berasal jauh dari luar angkasa dan, yang paling membingungkan kedua ilmuwan, sinyal tersebut tidak bergantung pada arah fokus teleskop serta tidak bergantung pada waktu pengamatan. Pengukuran yang mereka lakukan mengantar pada kesimpulan bahwa derau tersebut adalah radiasi gelombang mikro dengan panjang gelombang 7 centimeter yang sebenarnya (saat ini) dapat ditangkap oleh televisi biasa jika ditala pada kanal kosong. Untuk penemuan yang sangat menghebohkan ini Penzias dan Wilson dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 1978.

Dari sifat isotropiknya wajar jika diyakini bahwa radiasi CMB berasal dari tempat yang sangat jauh di jagad raya. Namun bagaimana para ilmuwan dapat yakin bahwa radiasi ini merupakan fosil dari ledakan maha dahsyat di masa lampau saat alam semesta tercipta?

Lebih dari duapuluh tahun sebelum penemuan CMB, George Gamow, seorang profesor fisika pada George Washington University di Washington D.C., bersama dengan mahasiswanya mengusulkan teori penciptaan alam semesta melalui ledakan yang sangat dahsyat yang mereka sebut sebagai teori Big Bang. Dua orang mahasiswanya, Ralph Alpher dan Robert Herman, pada tahun 1949 kemudian memperkirakan bahwa temperatur rata-rata alam semesta saat ini sebagai konsekuensi dari ledakan besar di masa lalu serta berkembangnya alam semesta pada kisaran 5 derajat Kelvin (minus 268 derajat Celsius). Sayangnya mereka tidak sempat mengusulkan eksperimen dengan menggunakan teleskop radio, meski pada tahun 1963 dua ilmuwan Rusia sempat menanyakan penemuan Ed Ohm yang melaporkan pengukuran derau statik pada tingkat 3 Kelvin. Ohm sendiri tidak mampu memisahkan derau tadi dengan derau yang berasal dari peralatannya.

Lalu bagaimana hubungan antara derau statik gelombang mikro dengan temperatur alam semesta? Inilah kisah sukses fisika selain mekanika kuantum dan mekanika relativistik. Di dalam termodinamika, salah satu cabang fisika yang banyak membahas hubungan antara temperatur dan sifat suatu zat, dikenal hukum Wien yang menyatakan bahwa untuk distribusi radiasi benda hitam perkalian antara panjang gelombang radiasi berintensitas maksimum dengan temperaturnya ekivalen dengan bilangan 0,3. Pengukuran yang dilakukan oleh Penzias dan Wilson tidak persis tepat pada puncak distribusi, namun karena kegigihan dan keyakinan para ilmuwan, pengukuran-pengukuran yang dilakukan selama lebih dari dua dekade, hingga tahun 1991 dengan menggunakan satelit COBE, berhasil mengkonfirmasi distribusi radiasi benda hitam dari CMB dengan akurasi yang sangat mengesankan (lihat gambar 2). Dari distribusi tersebut diperoleh kesimpulan bahwa temperatur alam semesta saat ini, lebih dari 10 milyar tahun setelah Big Bang, adalah 2,726 Kelvin.

Kronologi Alam Semesta

Distribusi radiasi CMB meyakinkan ilmuwan bahwa jauh di masa lampau telah terjadi kesetimbangan termal di alam semesta. Karena alam semesta terus berkembang hingga kini, masuk akal jika temperatur saat itu diperkirakan sangat tinggi. Para ilmuwan menggunakan hukum-hukum fisika untuk memperkirakan sifat-sifat alam semesta di awal terciptanya, bahkan ekstrapolasi dapat dilakukan hingga mendekati Big Bang. Meski demikian, karena temperatur saat ledakan (pada usia 0 detik) sangat tinggi, menuju nilai tak berhingga, hukum-hukum fisika tidak lagi valid di sini. Dalam matematika keadaan seperti ini dinamakan keadaan singular. Karena matematika tidak dapat sepenuhnya berurusan dengan bilangan tak berhingga, hukum-hukum fisika yang diformulasikan dalam matematika tidak lagi memiliki arti pada kondisi singularitas. Pada awal terciptanya, alam semesta memiliki ukuran tak berhingga kecil (menuju nol) namun kerapatan materinya sangat tinggi. Baru setelah 10-43 detik (satu per sepuluh juta triliun triliun triliun detik) dari ledakan situasi jagad raya dapat diakses dengan menggunakan teori-teori fisika mutakhir. Diperkirakan pada saat itu temperatur jagad raya mencapai 1032 K atau sepuluh triliun triliun kali lebih tinggi dari temperatur inti matahari. Periode yang dimulai pada usia 0 hingga 10-43 detik dikenal sebagai periode (masa) Planck yang hingga saat ini masih merupakan misteri bagi sains. Para ilmuwan mengimpikan sebuah teori yang dapat menggabungkan teori kuantum dengan teori gravitasi yang diharapkan dapat menguak apa yang terjadi pada masa Planck. Teori yang dinamakan teori gravitasi kuantum ini tentulah sangat sulit mengingat bahwa domain kuantum (daerah dimana efek kuantum dominan) berukuran mikroskopik maksimal sebesar atom atau molekul, sedangkan gaya gravitasi terlihat superior pada skala planet atau galaksi. Meski demikian, usaha ke arah sana sudah banyak dilakukan, misalnya melalui gagasan teori Superstring yang mempostulasikan ruang dengan dimensi 10 atau 26 pada masa Planck. Dimensi-dimensi tersebut berkontraksi setelah masa Planck dan menyisakan hanya 3 dimensi ruang serta satu dimensi waktu saat ini.

Setelah masa Planck alam semesta memasuki masa Penggabungan Agung (Grand Unification). Pada masa ini semua gaya fundamental kecuali gaya gravitasi sama kuatnya. Saat itu alam semesta masih belum berisi apa-apa kecuali sup plasma dengan temperatur lebih dari seratus ribu triliun triliun Kelvin. Periode ini tidak berlangsung lama dan alam semesta mengalami inflasi (pengembangan secara cepat) yang diakhiri dengan pemisahan gaya lemah dan gaya elektromagnetik. Setelah kedua macam gaya tersebut terbedakan, sup plasma panas berubah menjadi sup elektron-quark beserta partikel-partikel pembawa gaya elektrolemah yaitu partikel W dan Z. Partikel-partikel tersebut eksis di alam semesta bersama anti partikel mereka yang jika bergabung akan bertransformasi menjadi radiasi dan sebaliknya radiasi yang ada dapat segera berubah menjadi partikel dan anti-partikel.

Seperseratus ribu detik setelah ledakan temperatur alam semesta turun menjadi 10 triliun Kelvin atau sekitar seribu kali lebih panas dari temperatur pusat matahari. Pada saat ini sup quark berkondensasi menjadi proton dan netron yang merupakan komponen dasar dari nukleus atau inti atom.

Sekitar tiga menit kemudian temperatur terus menurun menjadi satu milyar Kelvin. Energi kinetik yang dihasilkan temperatur sebesar ini sudah tidak mampu lagi menahan gaya nuklir kuat antara proton dan netron yang selanjutnya bergabung menjadi nucleus-nukleus ringan. Proses ini dinamakan sebagai proses nukleosintesis. Proton dan netron bergabung menjadi nukleus deuterium. Deuterium kemudian menangkap sebuah netron membentuk inti tritium. Selanjutnya Tritium bergabung dengan sebuah proton menjadi inti Helium. Proses ini berlanjut terus hingga mencapai inti atom Lithium, namun dengan peluang yang semakin kecil. Dengan demikian teori Big Bang meramalkan kelimpahan Hidrogen dan Helium di dalam alam ini. Konfirmasi ramalan ini diperoleh melalui spektrum bintang-bintang serta galaksi yang dapat diamati dari bumi.

Setelah 3 menit pertama berlalu tidak banyak perubahan yang terjadi kecuali temperatur terus menurun dan alam semesta semakin besar hingga usia jagad raya mencapai 300.000 tahun. Di usia ini alam semesta telah mendingin menjadi 3000 Kelvin, suatu kondisi temperatur yang masih mampu melelehkan kebanyakan logam yang kita kenal. Walaupun temperatur ini masih sangat tinggi, energi kinetik yang dimiliki oleh elektron tidak mampu lagi menahan gaya tarik menarik Coulomb antara elektron dan nukleus. Elektron kemudian bergabung dengan nukleus membentuk atom sehingga seluruh sup plasma tadi akhirnya berubah menjadi atom-atom. Mulai saat ini radiasi tidak lagi bertransformasi menjadi partikel dan anti-partikel, sehingga dikatakan bahwa alam semesta mulai terlihat transparan oleh radiasi. Radiasi foton selanjutnya dapat bergerak bebas bersama mengembangnya alam semesta. Dengan demikian, radiasi CMB yang teramati oleh para ilmuwan adalah fosil radiasi yang berasal dari 300.000 tahun setelah terjadinya Big Bang.

Dalam beberapa jam setelah Big Bang pembentukan Helium serta elemen-elemen ringan lainnya berhenti. Alam semesta terus berkembang dan mendingin, namun dibeberapa lokasi yang memiliki kerapatan jauh lebih besar dibandingkan di tempat lain proses pengembangan tersebut agak lambat akibat gaya tarik menarik gravitasi yang relatif lebih besar. Bahkan di tempat-tempat tertentu di alam semesta proses pengembangan berhenti sama sekali dan elemen-elemen yang ada di tempat itu mulai merapat. Karena gaya gravitasi semakin bertambah, gas-gas Hidrogen dan Helium mulai berrotasi untuk mengimbangi tarikan gravitasi. Proses ini selanjutnya melahirkan galaksi-galaksi yang berputar dan memiliki berbagai macam bentuk seperti cakram dan elips, bergantung pada kecepatan rotasi serta gaya gravitasinya.

Selanjutnya gas-gas Hidrogen dan Helium dalam galaksi akan pecah menjadi awan-awan yang lebih kecil dan juga mengalami proses kontraksi karena masing-masing memiliki gaya gravitasi sendiri. Karena atom-atom di dalam awan-awan tersebut saling bertumbukan, tarikan gravitasi mengakibatkan tekanan bertambah dan temperatur terus meningkat yang pada akhirnya sanggup untuk menyulut reaksi nuklir fusi. Reaksi ini akan mengubah Hidrogen menjadi Helium dan berlangsung relatif lama karena persediaan Hidrogen yang berlimpah dan terjadi keseimbangan antara gaya gravitasi dengan gaya ledakan nuklir. Helium kemudian diubah menjadi elemen-elemen yang lebih berat melalui proses fusi hingga menjadi Karbon dan Oksigen. Tahapan selanjutnya menghasilkan bintang-bintang di dalam galaksi yang sebagian meledak sambil melemparkan bahan bakar untuk membentuk bintang-bintang generasi baru. Matahari kita adalah salah satu contoh dari bintang jenis generasi baru ini. Sebagian kecil pecahan ledakan yang mengandung element-elemen lebih berat tidak lagi sanggup untuk menyalakan reaksi fusi nuklir karena elemen-elemennya relatif sudah stabil dan temperaturnya tidak cukup tinggi. Bagian ini akhirnya membentuk planet-planet yang mengorbit bintang seperti bumi kita yang mengorbit matahari.

Pada saat bumi terbentuk, sekitar 5 milyar tahun yang lalu, temperaturnya sangat tinggi dan tidak memiliki atmosfir. Setelah agak lama barulah temperatur bumi menurun dan atmosfir mulai terbentuk karena adanya emisi gas dari batu-batuan di atas permukaan bumi. Namun, atmosfir pertama ini bukanlah atmosfir yang dapat mendukung kehidupan seperti saat ini, karena atmosfir bumi mula-mula terdiri dari gas-gas beracun seperti Hidrogen Sulfida. Untungnya beberapa makhluk primitif yang ada saat itu membutuhkan gas-gas tersebut untuk bernafas dan menghasilkan Oksigen sebagai gas buangan ke permukaan bumi, sehingga permukaan bumi akhirnya dipenuhi oleh gas Oksigen. Karena gas Oksigen sendiri merupakan racun bagi makhluk primitif ini, sebagian besar dari mereka akhirnya punah secara alami, sedangkan sebagian lagi dapat menyesuaikan diri dengan mengkonsumsi Oksigen sebagai kebutuhan hidupnya.

Masalah yang Dihadapi Teori Big Bang

Teori Big Bang standar (Standard Big Bang atau SBB) berhasil membangun hubungan antara jarak bintang dengan besar pergesaran merah yang teramati, serta dapat menjelaskan berlimpahnya elemen-elemen ringan seperti Helium, Deuterium, dan Lithium. Untuk menjelaskan fenomena-fenomena tersebut SBB hanya memerlukan satu konstanta sebagai input yaitu rasio antara kerapatan baryon dengan kerapatan foton di alam semesta saat ini. Namun yang paling penting sekali adalah SBB berhasil meramalkan keberadaan distribusi radiasi benda hitam dari CMB yang berhasil dikonfirmasi dengan akurasi yang sangat tinggi.

Di balik semua kesuksesan itu teori SBB ternyata memiliki cacat. Teori SBB tidak dapat menjelaskan mengapa radiasi CMB sangat isotropik. SBB juga menghadapi masalah yang dikenal sebagai problem horizon, yaitu jarak maksimal yang dapat ditempuh cahaya setelah ledakan jauh lebih kecil dibandingkan dengan jarak gelombang mikro dari foton yang teramati pada temperatur yang sama (dengan kata lain, ukuran alam semesta pada saat itu yang terlihat dari masa sekarang jauh lebih besar dari ukuran yang dapat ditempuh cahaya setelah terjadinya Big Bang). Disamping itu, bagi teori SBB fenomena alam semesta yang cenderung flat (fenomena yang memperlihatkan kecenderungan alam semesta untuk terus berkembang) juga masih merupakan misteri. Problem lain adalah SBB secara internal tidak konsisten karena SBB bersandar pada asumsi bahwa materi merupakan zat alir ideal atau fluida klasik, padahal semua ilmuwan tahu bahwa pada temperatur sangat tinggi penjelasan materi sebagai gas ideal klasik tidak lagi valid.

Karena Teori Medan Quantum (Quantum Field Theory atau QFT) merupakan satu-satunya teori yang berlaku pada energi (temperatur) sangat tinggi, maka solusi problem terakhir adalah melalui modifikasi SBB dengan QFT. Masuknya QFT pada kosmologi Big Bang ternyata memberi jalan pada penemuan skenario inflasi alam semesta yang mempostulatkan bahwa pada suatu masa alam semesta mengalami pengembangan secara eksponensial. Pada masa ini energi materi disimpan dalam bentuk lain dan dilepas sebagai energi termal di akhir proses inflasi.

Skenario inflasi tentu saja dapat menyelesaikan problem horizon karena ukuran alam semesta setelah inflasi konsisten dengan kerucut cahaya masa lampau (ukuran alam semesta di masa lampau dilihat dari masa sekarang). Selain itu skenario inflasi juga dapat menyelesaikan masalah flatness karena pada masa inflasi entropi semesta bertambah dengan faktor yang sangat besar yang pada akhirnya mendorong alam semesta untuk mengambil bentuk flat. Pembuktian secara akurat diperoleh dengan menggunakan persamaan Friedmann-Robertson-Walker, yang merupakan kasus khusus dari persamaan Einstein dalam teori relativitas umum.

Masalah Pada Saat Penciptaan

Mungkin, masalah yang paling fundamental dalam teori Big Bang adalah masalah penciptaan atau pada saat alam semesta berusia 0 detik. Seperti sudah dijelaskan di atas, pada saat itu teori Big Bang meramalkan kondisi singularitas yang tidak dapat diakses dengan teori fisika semutakhir apa pun. Namun, kalau pun kita mengabaikan kondisi ini, teori penciptaan alam semesta tampaknya tidak dapat diterima oleh fisika karena menyalahi aturan fisika yang paling fundamental, kekekalan energi. Hukum kekekalan energi merupakan dasar fisika dan belum pernah ada bukti-bukti eksperimen eksplisit bahwa hukum kekekalan energi ini dilanggar. Jika pada saat sebelum alam semesta tercipta tidak terdapat apa-apa sedangkan saat ini kita dapat mengamati alam semesta yang maha luas, maka hukum kekekalan energi telah dilanggar sebesar massa semesta dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya, E = mc2 , sesuai dengan teori Einstein. Di manakah letak solusinya?

Sebagian ilmuwan berpendapat bahwa energi total alam semesta tetap nol. Energi yang berasal dari massa alam semesta adalah energi positif, sedangkan energi yang mengikat alam semesta akibat gaya tarik menarik gravitasi yang dialami oleh setiap partikel merupakan energi negatif. Kedua jenis energi tersebut saling menghilangkan, sehingga energi total semesta tetap nol sesuai dengan kondisi sebelum alam semesta diciptakan. Pendapat ini juga mendukung adanya materi yang tidak terdeteksi yang tersebar di alam semesta yang disebut materi gelap (dark matter).

Untuk menjawab masalah penciptaan materi dari keadaan 'tidak ada' menjadi 'ada' ilmuwan berpaling pada teori kuantum. Di dalam teori kuantum keadaan 'tidak ada' ini dikenal dengan istilah vacuum, suatu keadaan yang ternyata tidak kosong sama sekali namun terdiri dari dinamika penciptaan dan pemusnahan partikel serta anti-partikel dalam waktu yang sangat singkat. Mengapa partikel dan anti-partikel dapat diciptakan dari sesuatu yang tidak ada dan keduanya dapat dimusnahkan tanpa ada bukti sisa radiasi anihilasi? Jawabannya adalah melalui ketidakpastian Heisenberg yang menyatakan bahwa ketidakpastian pengukuran energi berbanding terbalik terhadap ketidakpastian waktu pengukuran dengan konstanta Planck sebagai konstanta pembanding. Ketidakpastian Heisenberg secara implisit memperbolehkan pelanggaran energi dalam suatu sistem asalkan waktu pelanggaran sangat singkat, semakin besar pelanggaran energi semakin singkat waktu yang diperbolehkan. Dengan demikian keadaan vacuum terdiri dari lautan partikel dan anti-partikel yang eksis dan musnah dalam waktu sangat singkat. Fluktuasi vacuum ini juga mengakibatkan black hole (lubang hitam) bersifat tidak 'benar-benar hitam' karena ia dapat menarik partikel sambil meradiasikan anti-partikel dari dalam vacuum.

Setelah terjadinya Big Bang jumlah partikel dan anti-partikel sama banyaknya. Keduanya dapat bergabung menjadi radiasi dan sebaliknya radiasi dapat menghasilkan pasangan partikel dan anti-partikel. Mengapa saat ini yang teramati di alam semesta hanyalah materi, atau dengan kata lain ke mana perginya anti-materi?

Eksperimen dan teori fisika telah berhasil membuktikan bahwa alam semesta beserta isinya memperlihatkan sifat simetri dengan cacat yang sangat kecil. Pada saat terjadi kesetimbangan termal antara pasangan partikel dan anti-partikel dengan radiasi, tidak semua proton beranihilasi dengan anti-proton dan sebaliknya tidak semua radiasi menghasilkan pasangan partikel dan anti-partikel. Cacat simetri yang sangat kecil ini akhirnya meninggalkan lebih banyak materi dibandingkan dengan anti-materi, sehingga alam semesta yang terlihat sekarang disusun sepenuhnya oleh materi. Beberapa jenis anti-partikel yang teramati di ruang angkasa diperkirakan berasal dari reaksi nuklir yang berasal dari bintang-bintang tertentu.


Nasib Alam Semesta di Masa Mendatang

Jauh sebelum CMB terdeteksi oleh Penzias dan Wilson, seorang ilmuwan Rusia bernama Alexander Friedmann mencatat kekeliruan Einstein pada persamaan relativitas umumnya. Sementara Einstein dan para fisikawan lain sibuk memodifikasi persamaan gravitasi untuk membuat alam semesta bersifat statik, Friedmann mengajukan dua asumsi sederhana tentang alam semesta. Pertama: alam semesta terlihat sama ke arah mana pun kita memandang. Kedua: hal tersebut benar dari mana pun kita memandang alam semesta. Untuk skala manusia tentu saja asumsi ini terlihat terlalu ceroboh, namun untuk skala milyaran galaksi simulasi-simulasi komputer saat ini memperlihatkan kebenarannya. Dari kedua asumsi tersebut Friedmann memperlihatkan bahwa alam semesta haruslah berkembang. Bahkan pada tahun 1922 ia dapat meramalkan secara akurat apa yang akhirnya ditemukan oleh Hubble pada tahun 1928.

Dalam pemikiran Friedmann ada tiga kemungkinan (model) yang akan terjadi pada alam semesta di masa mendatang. Kemungkinan pertama adalah alam semesta bersifat tertutup (closed universe). Kemungkinan ini terjadi jika gaya gravitasi yang dihimpun oleh semua galaksi relatif sangat kuat, sehingga mampu untuk menekuk ruang (space) menjadi bentuk seperti permukaan sebuah bola jika kita bayangkan alam semesta hanya terdiri dari dua dimensi. Untuk model ini alam semesta akan berhenti berkembang pada suatu masa dan gaya gravitasi akan kembali menyatukan semua galaksi menuju ke satu titik. Apa yang terjadi kemudian adalah kehancuran semesta yang dikenal dengan istilah Big Crunch atau kebalikan dari Big Bang.

Kemungkinan kedua adalah gaya gravitasi terlalu lemah untuk mengatasi proses pengembangan alam semesta sehingga alam semesta akan terus menerus berkembang dengan cepat dan selamanya.

Kemungkinan yang terakhir akan terjadi jika proses pengembangan alam semesta tidak terlalu cepat namun hanya cukup untuk mengeliminasi gaya gravitasi, sehingga alam semesta berkembang menuju ukuran tertentu dan kecepatan pengembangannya berkurang sedikit demi sedikit menuju nol. Pada kasus ini alam semesta dikatakan bersifat flat.

Dari ketida model tersebut mana yang paling mungkin menurut para ilmuwan? Karena peluang untuk setiap model sangat bergantung pada laju berkembangnya semesta serta besar gaya gravitasi yang dimilikinya, maka informasi tentang kerapatan rata-rata alam semesta sangat menentukan. Jika kerapatan rata-rata ini lebih kecil dari suatu nilai kritis maka alam semesta akan terus berkembang untuk selamanya. Namun jika sebaliknya maka kehancuran alam semesta akan terjadi melalui proses Big Crunch.

Hingga saat ini hasil pengukuran dan perhitungan kebanyakan mengarah pada nilai kritis yang berarti bahwa alam semesta cenderung untuk bersifat flat. Meski demikian, banyak ketidakpastian yang harus diperhitungkan para ilmuwan. Salah satu dari yang paling membingungkan para ilmuwan adalah pada pengukuran konstanta Hubble, suatu konstanta yang menghubungkan antara jarak bumi-bintang dengan pergeseran merah (red shift) bintang tersebut. Konstanta Hubble yang banyak diyakini oleh para astronom saat ini menghasilkan usia alam semesta pada kerapatan kritis sekitar 10 milyar tahun. Kontrasnya, pengukuran memperlihatkan bahwa usia bintang tertua dalam galaksi kita paling tidak telah 14 milyar tahun. Wajar saja jika perdebatan yang sangat sengit masih mewarnai masalah ini.

Bagi kita sendiri, sebagai manusia yang hidup di masa kini, model mana yang mungkin terjadi tidak akan menjadi masalah. Meski alam semesta keesokan hari mulai mengkerut menuju kehancuran, waktu yang dibutuhkan tentulah paling tidak 10 milyar tahun lagi. Pada saat itu tentu saja seluruh manusia dan peradabannya di permukaan bumi telah lama punah karena matahari sudah kehabisan bahan bakar. Kecuali, seperti kata Stephen Hawking dalam bukunya A Brief History of Time, jika manusia sudah mengkoloni tatasurya atau galaksi-galaksi lain yang masih memungkinkan berjalannya kehidupan. Jika kasus terakhir ini terjadi maka manusia-manusia di akhir zaman akan dapat "menikmati" perubahan warna langit menjadi merah lalu membara dan terang benderang karena peningkatan temperatur menuju ke tak hingga.

Apa yang akan terjadi setelah Big Crunch tidak ada yang tahu, karena apa yang terjadi setelah keadaan singularitas tidak dapat diprediksi dengan menggunakan pengetahuan manusia saat ini. Namun jika alam semesta ini terus berkembang, maka ia akan menuju ke temperatur nol absolut. Alam semesta akan terus menerus mendingin dan mati karena tidak ada lagi proses transfer energi yang merupakan prinsip dasar dari kehidupan

Bukti Kebenaran Teori Evolusi

Kompas, 26 Juni 2006 memberitakan pembuktian teori evolusi. Perkiraan yang disampaikan pada berita Kompas tersebut, berasal dari sekitar 70 juta tahun yang lalu, dan mulai hidup sekitar 400 juta tahun lalu.
Dalam konteks beberapa tulisan sebelumnya, penelitian adanya fosil hidup dengan umur awal sampai jutaan tahun lalu, benar-benar membuktikan bahwa teori evolusi (hipotesis) atau neo-darwinisme atau lompatan evolusi tidak berlaku pada hewan yang bernama Coelacanth. Namun, seperti biasa dan menjadi selalu biasa, penemuan ikan yang berusia jutaan tahun yang lalu, karena tidak menjelaskan adanya pentahapan teori evolusi, maka kemungkinan besar beritanya menjadi bohong. Kemungkinan kedua, ya teori evolusinya yang bohong.
Namun, saya yakin juga, selalu ada pendekatan baru untuk mempertahankan teori evolusi, misalnya ikan Coelacanth memang benar ikan purba, itu induknya. Jadi ada yang berevolusi, ada juga yang tidak. Nah jenis ikan ini tidak berevolusi. Karena ia ada dari sejak fosil sampai hidup di abad ke 20, sementara saudara-saudara lainnya telah berubah, ada juga yang dari darat ke laut atau sebaliknya, bahkan mungkin sudah menjadi ikan Paus.

Wikipedia.com menjelaskan begini:Seekor ikan purba yang dikenal sebagai Coelacanth. Coelacanth (artinya "duri yang berongga", dari perkataan Yunani coelia, "κοιλιά" (berongga) dan acanthos, "άκανθος" (duri), merujuk pada duri siripnya yang berongga) adalah nama ordo (bangsa) ikan yang tergolong ikan purba. Di Indonesia, khususnya di sekitar Manado, Sulawesi Utara di mana ikan ini ditemukan, dikenal sebagai ikan raja laut.
Fosil hidup
Hingga tahun 1938, ikan yang berkerabat dekat dengan ikan paru-paru ini dianggap telah punah semenjak akhir Masa Kretaseus, sekitar 65 juta tahun yang silam. Sampai ketika seekor coelacanth hidup tertangkap oleh jaring hiu di muka kuala Sungai Chalumna, Afrika Selatan pada bulan Desember tahun tersebut. Kapten kapal pukat yang tertarik melihat ikan aneh tersebut, mengirimkannya ke museum di kota East London, yang ketika itu dipimpin oleh nona Marjorie Courtney-Latimer. Seorang iktiologis (ahli ikan) setempat, Dr J.L.B. Smith kemudian mendeskripsi ikan tersebut dan menerbitkan artikelnya di jurnal Nature pada tahun 1939. Ia memberi nama Latimeria chalumnae kepada ikan jenis baru tersebut, untuk mengenang sang kurator museum dan lokasi penemuan ikan itu.

Coelacanth pertama yang ditemukan di Afrika Selatan, di hadapan nona Courtenay-Latimer, kurator museum East London.Pencarian lokasi tempat tinggal ikan purba itu selama belasan tahun berikutnya kemudian mendapatkan perairan Kepulauan Komoro di Samudera Hindia sebelah barat sebagai habitatnya, di mana beberapa ratus individu diperkirakan hidup pada kedalaman laut lebih dari 150 m. Di luar kepulauan itu, sampai tahun 1990an beberapa individu juga tertangkap di perairan Mozambique, Madagaskar, dan juga Afrika Selatan. Namun semuanya masih dianggap sebagai bagian dari populasi yang kurang lebih sama.

Pada tahun 1998, enampuluh tahun setelah ditemukannya fosil hidup coelacanth Komoro, seekor ikan raja laut tertangkap jaring nelayan di perairan Pulau Manado Tua, Sulawesi Utara. Ikan ini sudah dikenal lama oleh para nelayan setempat, namun belum diketahui keberadaannya di sana oleh dunia ilmu pengetahuan. Ikan raja laut secara fisik mirip coelacanth Komoro, dengan perbedaan pada warnanya. Yakni raja laut berwarna coklat, sementara coelacanth Komoro berwarna biru baja.

Ikan raja laut tersebut kemudian dikirimkan kepada seorang peneliti Amerika yang tinggal di Manado, Mark Erdmann, yang kemudian bersama dua koleganya, R.L. Caldwell dan Moh. Kasim Moosa dari LIPI, menerbitkan temuannya di Nature, 1998. Maka kini orang mengetahui bahwa ada populasi coelacanth yang kedua, yang terpisah menyeberangi Samudera Hindia dan pulau-pulau di Indonesia barat sejauh kurang-lebih 10.000 km. Belakangan, berdasarkan analisis DNA-mitokondria dan isolasi populasi, beberapa peneliti Indonesia dan Prancis mengusulkan ikan raja laut sebagai spesies baru Latimeria menadoensis.

Dua tahun kemudian ditemukan pula sekelompok coelacanth yang hidup di perairan Kawasan Lindung Laut (Marine Protected Areas) St. Lucia di Afrika Selatan. Orang kemudian menyadari bahwa kemungkinan masih terdapat populasi-populasi coelacanth yang lain di dunia, termasuk pula di bagian lain Nusantara, mengingat bahwa ikan ini hidup terisolir di kedalaman laut, terutama di sekitar pulau-pulau vulkanik. Hingga saat ini status taksonomi coelacanth yang baru ini masih diperdebatkan.

Catatan lain
Coelacanth memiliki ciri khas ikan-ikan purba, ekornya berbentuk seperti sebuah kipas, matanya yang besar, dan sisiknya yang terlihat tidak sempurna (seperti batu). Baru-baru ini, di Bunaken ditemukan seekor coelacanth hidup berenang dengan bebasnya. Ukurannya kira-kira 2/3 tubuh orang dewasa dan tubuhnya berwarna ungu gelap.

Teori Evolusi -- Kegalauan Ilmu terhadap agama 2

Kompas, Kamis, 08 Mei 2003 (diambil dari site Kompas.com)

Mengapa Ada Penolakan terhadap Teori Evolusi Darwin?
(Tanggapan untuk Wildan Yatim)

Taufikurahman

WILDAN Yatim dalam tulisannya di Kompas (23/4/2003) berjudul Ada Bantahan terhadap Teori Evolusi? mempermasalahkan pernyataan yang dikemukakan oleh seorang dosen Biologi Institut Teknologi Bandung (ITB) dalam sebuah seminar di Semarang yang diberitakan di Kompas (8/10/2002).

DOSEN Biologi ITB yang dimaksud dan menyarankan dilakukannya revisi terhadap silabus pelajaran biologi, khususnya menyangkut pembahasan tentang teori evolusi, adalah saya. Pandangan tersebut saya sampaikan dalam kapasitas pribadi (bukan institusi Departemen Biologi ITB).

Penolakan saya terhadap teori evolusi Darwin bukan seperti yang ditulis Wildan Yatim, yaitu semata karena telah membaca buku-buku Harun Yahya. Sudah lama saya meragukan keabsahan teori Darwin, dan saya yakin tidak sedikit orang yang berpendirian seperti saya.

Komentar Wildan Yatim tersebut memancing diskusi lebih lanjut, dan tentunya akan semakin menarik dan bernas bila banyak pakar biologi, paleontologi, dan ilmu-ilmu yang terkait juga turut memberikan pendapatnya dalam suasana diskusi yang sehat, dengan menjunjung tinggi semangat ilmiah.

Istilah evolusi memang telah banyak digunakan oleh berbagai cabang ilmu pengetahuan, apalagi bila menggunakan definisi umum seperti yang digunakan Wildan Yatim bahwa "evolusi artinya perubahan berangsur-angsur sesuai dengan perubahan zaman", maka makna evolusi menjadi sangat luas, padahal itu sudah di luar konteks teori evolusi Darwin.

Bahkan, sering terjadi kesalahpahaman di mana tahapan-tahapan embriologis seperti yang ditulis Wildan Yatim dipandang sebagai proses evolusi pada manusia, padahal proses tersebut dalam biologi disebut sebagai proses perkembangan biologis, bukan merupakan proses evolusi.

Dalam bidang geologi, buku The Principle of Geology karya Charles Lyell (1830) yang banyak menginspirasi Darwin mengungkapkan konsep tentang perubahan geologis. Dalam bidang fisika atau astronomi juga dikenal konsep evolusi alam semesta yang bermula dari peristiwa big-bang, kemudian menjadi benda-benda angkasa berupa planet, bintang, bulan, dan sebagainya. Demikian juga dalam bidang sosial ada konsep evolusi sosial-budaya. Konsep evolusi geologis, evolusi alam semesta, dan evolusi sistem sosial-budaya bukan merupakan konsep yang dipermasalahkan baik oleh Harun Yahya maupun saya.

Walaupun demikian, patut direnungkan bahwa teori evolusi Darwin juga ternyata berimplikasi terhadap ideologi. Ernst Haeckel (1863), seorang ahli zoologi Jerman, yang sangat termotivasi oleh teori evolusi Darwin, meyakini bahwa Darwinisme dapat digunakan menjadi alat ideologis yang akan membentuk masa depan kemanusiaan dengan suatu reformasi sosial.

Pandangan Haeckel ini memberi kontribusi atas ulah Hitler yang menyalahgunakan konsep survival of the fittest-nya Darwin untuk tujuan pemurnian ras Aria dan pemusnahan ras manusia lain yang dianggapnya berkualitas rendah.

Karl Marx menilai The Origin sebagai buku yang berisi landasan sejarah alam bagi pandangan komunisme. Marx bahkan mendedikasikan "Das kapital"-nya dengan ungkapan from a devoted admirer to Charles Darwin. Teori evolusi Darwinisme juga telah digunakan sebagai senjata untuk melawan agama, khususnya Kristen.

Beberapa dasar penolakan

Dalam konteks agama, debat mengenai benar atau tidaknya teori ini memang sangat terkait dengan keyakinan agama bahwa Tuhan adalah pencipta semua makhluk hidup di dunia ini, sementara teori evolusi menyangkal terjadinya fenomena penciptaan tersebut dan menggantikannya dengan suatu konsep evolusi. Perdebatan antara Bishop Wilberforce dan Thomas Huxley (yang menamakan dirinya sebagai bulldog-nya Darwin) tahun 1860 di Oxford merupakan perdebatan sengit pertama mengenai teori ini.

Tahun 1860 terjadi perdebatan antara Louis Agassiz (ilmuwan yang dianggap banyak berjasa dalam membangun ilmu pengetahuan Amerika) yang menentang validitas dari argumentasi Darwin dan Asa Gray yang mencoba menemukan rekonsiliasi antara Darwinisme dengan ajaran agama Kristen. Agassiz meyakini bahwa makhluk hidup (spesies) diciptakan oleh Tuhan dan tidak berubah menjadi spesies lain.

Menurut dia, teori Darwin hanya merupakan suatu conjecture atau dugaan belaka tanpa dukungan fakta, dan adanya tingkatan kemajuan bentuk hidup dari pengamatan fosil dari suatu strata ke strata berikutnya menunjukkan adanya perencanaan dalam penciptaan makhluk hidup dan bukan merupakan perubahan alami akibat adanya tekanan dari lingkungan.

Sementara itu, Asa Gray berpandangan bahwa teori seleksi alam yang diajukan Darwin merupakan instrumen Tuhan dalam penciptaan. Pandangan Gray ini sendiri sebetulnya bertentangan dengan pandangan Darwin yang tidak mempercayai adanya peran Tuhan dalam pembentukan makhluk hidup.

Beberapa argumentasi lain yang telah dikemukakan para ilmuwan sehingga menolak konsep evolusi Darwin, di antaranya adalah dipertanyakan apakah variasi dapat terakumulasi sebagaimana yang dikatakan Darwin.

Jangankan di alam, bahkan pada penyilangan buatan, yang merupakan dasar dari argumen Darwin, ada batasan derajat perubahan yang mungkin terjadi. Selanjutnya banyak yang meragukan apakah usia Bumi cukup lama untuk memungkinkan seleksi alam terjadi sehingga menghasilkan demikian beranekanya makhluk hidup. Selain itu beberapa ahli geologi mempertanyakan karena bukti-bukti fosil tidak mendukung gambaran terjadinya evolusi yang bertahap (gradual).

Sebenarnya Darwin sendiri menyadari bahwa teori evolusinya itu sulit untuk dibuktikan. Dalam bab Difficulties of the theory, Darwin menulis: Jika suatu spesies memang berasal dari spesies lain melalui perubahan sedikit demi sedikit, mengapa kita tidak melihat sejumlah besar bentuk transisi di mana pun?

Mengapa alam tidak berada dalam keadaan kacau balau, tetapi justru seperti kita lihat, spesies-spesies hidup dengan bentuk sebaik-baiknya? Menurut teori ini harus ada bentuk-bentuk peralihan dalam jumlah besar, tetapi mengapa kita tidak menemukan mereka terkubur di kerak bumi dalam jumlah tak terhitung? Dan, pada daerah peralihan yang memiliki kondisi hidup peralihan, mengapa sekarang tidak kita temukan jenis-jenis peralihan dengan kekerabatan yang erat ? Telah lama kesulitan ini sangat membingungkan saya.

Contoh populer evolusi kuda, yang mengemukakan perubahan bertahap dari makhluk seukuran rubah dengan kaki berjari empat yang hidup 50 juta tahun lalu menjadi kuda masa kini yang lebih besar dengan kaki berjari satu, telah lama diketahui keliru.

Bertentangan dengan perubahan secara bertahap, fosil setiap spesies peralihan tampak sama sekali berbeda, tidak berubah dan kemudian menjadi punah. Bentuk-bentuk transisi tidak diketahui.

Selanjutnya, tahun 1981 The British Museum mengganti penggambaran hubungan kekerabatan antarmakhluk hidup (filogeni)-nya menjadi kladogram yang tidak memberikan indikasi tentang pola evolusi sama sekali. Direktur museum tersebut, Colin Patterson, berujar: "As it turns out, all one can learn about the history of life is learned from systematics, from the groupings one finds in nature. The rest is storytelling of one sort and another."

Baginya, cerita tentang asal- usul makhluk hidup yang satu dari yang lain (evolusi) adalah dongeng belaka. (Vernon Blackmore dan Andrew Page. 1989. Evolution the great debate).

Dua orang ahli paleontologi Amerika, Stephen Jay Gould (profesor Harvard University) dan Niles Eldredge, membuat suatu model atau teori punctuated equilibrium. Model ini menolak gagasan terjadinya evolusi secara kumulatif dan sedikit demi sedikit, sebaliknya menawarkan konsep yang diskontinu dan tiba-tiba.

Penolakan lebih lanjut

Di dalam masyarakat Amerika sendiri, sejak awal abad ke-20 terjadi perlawanan sengit terhadap pengajaran teori evolusi di sekolah-sekolah.

Tahun 1924, Komisi Pendidikan Carolina Utara mengumumkan bahwa mereka tidak akan menggunakan buku-buku pelajaran Biologi yang bertentangan dengan Genesis. Di Tennessee, pada tahun 1925 legislatif atas upaya para orangtua murid melarang diajarkannya teori yang menolak penciptaan makhluk hidup oleh Tuhan sebagaimana yang diajarkan oleh Bible.

Di Oklahoma juga telah dibuat aturan mengenai teks book (text book bill) yang melarang setiap "konsepsi materialistik dari sejarah, yaitu teori evolusi Darwin". Tahun 1981 Gubernur Arkansas menandatangani Act 590 yang membolehkan pengajaran creation science sebagai alternatif dari evolusi, namun Act tersebut digugat oleh the American Civil Liberties Union yang menganggap bahwa creation science bukan sains, tetapi agama. Gugatan tersebut dikabulkan dalam persidangan.

Saat ini sudah banyak buku ditulis oleh para ilmuwan untuk menentang teori evolusi tersebut, jauh sebelum Harun Yahya menuliskan buku-bukunya. Beberapa di antaranya: Norman Macbeth (1971, Darwin retried: an appeal to reason), Michael Denton (1985, Evolution: a theory in crisis), Robert Saphiro (1986, Origins: a sceptics guide to the creation of life on earth), Michael J Behe (1996, Darwin’s black box), WR Bird (1991, The origin of species revisited), Elaine Morgan (1994, The scars of evolution), dan lain-lain.

Diterjemahkannya buku-buku Harun boleh jadi merupakan langkah awal untuk meramaikan perdebatan tentang teori evolusi ini, dan kita berharap buku-buku dari penulis lain juga dapat dinikmati masyarakat kita, sebagai bagian dari proses pencerdasan (dan bukan pembodohan) masyarakat.

Saya menaruh harapan bahwa penyampaian mengenai teori evolusi dalam silabus di sekolah dari sekolah dasar hingga perguruan tinggi berkenaan dengan pengajaran mengenai teori evolusi perlu ditinjau kembali.

Hal ini tidak berarti bahwa teori evolusi Darwin itu dihapuskan sama sekali, tetapi pengajarannya tidak boleh dogmatis bahwa itu sebagai sesuatu yang dianggap benar. Perlu ditumbuhkan sikap kritis siswa dalam membahas asal-usul makhluk hidup.Pandangan alternatif yang memberi penjelasan tentang hal tersebut yakni kreasionisme atau adanya Supreme atau Creative Designer untuk menjelaskan fenomena beranekaragamnya makhluk hidup di dunia ini harus juga disampaikan. kepada siswa secara proporsional.

Taufikurahman Staf Pengajar Departemen Biologi FMIPA-ITB.

Banyak sekali tulisan-tulisan sejenis. Ini menurut, ketidakmengertian saya, cukup proposional.....

Teori Evolusi -- Kegalauan Ilmu terhadap agama 1

Memang tidak perlu heran, mengapa para ilmuwan bela-bela terus teori evolusi (meskipun tidak pernah ada pembuktian), tapi berdasarkan bukti palaentologis, biologi kimiawi, dan sebagainya maka "kebenaran" bahwa telah terjadi evolusi. Ini menimbulkan kesimpulan bahwa ini menunjukkan informasi bahwa asal-usul mahluk-mahluk hidup itu dari sumber yang sama. Hal ini ditegaskan oleh seorang prof dan perkumpulan saintis. Pemb(Kompas, 25 Juni 2006). Ilmu memang harus bebas nilai (benarkah?). Pembahasan yang berkenaan dengan pembentukan (terjadinya) spesies baru memang menarik diperbincangkan karena bukan sekedar survival of the fittest tapi juga menyangkut "perang" untuk menjauhkan agama ke dalam sains (pengalaman Eropa di abad kegelapan layak dijadikan acuan/pertimbangan). Misalnya, bagaimana Gallileo mati....

Saya sendiri, dapat menyimpulkan bahwa seluruh unsur-unsur kimia (lihat saja dalam susunan berkala unsur-unsur) semua berasal dari H (hidrogen). Mengapa?, ya karena prosentase kemiripan yang terjadi. Mula-mula H terus berevolusi, sedikit demi sedikit menjadi He, terus begitu bermilyar-milyar tahun sehigga menjadi Ra (Radium) yang bernomor atom 88. Ya... kira-kira seperti mahluk bersel tunggal, lalu berevolusi menjadi kuda, gajah, atau jadi Chu Pat Kai atau jadi, boleh jadi Anda....
Coba saja, berapa persen perbedaan antara atom bernomor 88 dengan atom bernomor 87 (Fr - Fransium).
Karena teori evolusi begitu rasanya aneh, nggak match, dan "maaf" rada-rada konyol. Maka pembahasan dilanjutkan di bagian 2. Menurut kami, penjelasannya rasional dan seimbang.

Fermion dan Boson

Alam terbentuk atau tersusun dari atom yang telah dijelaskan melalui pendekatan fisika (fisika kuantum). Semua partikel bersifat gelombang dan juga sebaliknya. Kita biasanya atau gampangnya memikirkan dunia tersusun atas partikel dan membahas interaksinya dengan medan, seperti medan elektromagnetik. Yang kita anggap partikel, misalnya elektron. Elektron berjumlah tetap, sedangkan kuanta medan, seperti foton berjumlah tidak tetap. Ketika lampu dinyalakan maka terbentuk milyaran foton. Partikel jenis pertama disebut Fermion dan yang bersifat partikel bersifat foton disebut Boson. Kuanta medan dalam fisika modern menjelaskan bahwa partikel ''diangkut'' oleh partikel lain yang disebut ''kuanta medan''. Di Fisika klasik, partikel-partikel tersebut diangkut oleh gelombang gelombang yang berada pada medan gaya.

Dalam Wikipedia (http://id.wikipedia.org/wiki/Boson) dijelaskan :
Boson adalah partikel-partikel yang membentuk keadaan kuantum komposit simetrik-total. Sebagai hasilnya, mereka menaati statistik Bose-Einstein. Teorema spin-statistik menyatakan bahwa boson memiliki spin "integer". Boson juga satu-satunya partikel yang dapat menempati keadaan yang sama dengan lainnya.

Seluruh partikel dasar adalah boson atau fermion.

Gauge boson adalah partikel dasar yang beraksi sebagai pembawa gaya fundamental seperti boson vektor W dari gaya lemah, gluon dari gaya kuat, foton dari gaya elektromagnetik, dan graviton dari gaya gravitasi.

Partikel terdiri dari sejumlah partikel lain (seperti proton atau nuklei) dapat berupa fermion atau boson, tergantung dari spin totalnya. Oleh karena itu, banyak nuklei merupakan boson.


Contoh boson:

atom Helium-4
atom Sodium-23
Nulei dengan spin "integer"
photon, yang menengahi gaya elektromagnetik
boson W dan Z, yang menengahi gaya nuklir lemah
gluon
boson Higgs
phonon

Hawking Ralat Teori Black Hole-nya

Setelah berpikir tanpa henti selama 29 tahun, pakar astrofisika ternama, Stephen Hawking, menyatakan dia telah keliru tentang lubang hitam (black hole). "Lubang hitam tidak menghancurkan segala yang diisapnya, namun mengeluarkan kembali materi dan energi dalam bentuk yang telah tercerai-berai," terang Hawking dalam Konferensi Internasional Gravitasi dan Relativitas ke-17 di Dublin, Irlandia, Rabu (21 Juli) lalu.
Pada 1976, Hawking pernah mengemukakan teori bahwa lubang hitam terbentuk dari bintang raksasa yang tekanan gravitasinya luar biasa besar sehingga menarik energi dan materi di dekatnya. Energi dan materi itu diyakininya akan musnah ditelan lubang hitam. Teori ini berlawanan dengan teori fisika kuantum yang menyatakan bahwa materi dan energi tidak bisa dihancurkan, namun hanya berganti wujud.
Hawking sempat menyatakan kalau sejatinya materi yang terisap lubang hitam akan mengalir menuju jagad raya baru. Pemikiran ini banyak dipakai dalam cerita-cerita fiksi ilmiah.
Namun, dalam pertemuan yang dihadiri 800 ahli fisika dari 50-an negara itu, Hawking mengubah keyakinan yang pernah dikemukakannya dalam tulisan berjudul The Information Paradox for Black Holes. Sekarang Hawking berkeyakinan kalau lubang hitam menyimpan apa yang diisapnya dalam waktu lama. Setelah lubang hitam rusak dan mati, apa yang pernah diisapnya dipancarkan kembali ke jagad raya dalam keadaan tercerai-berai.
"Tidak ada bagian jagad raya baru seperti yang saya pikirkan. Materi, energi, dan informasi yang terisap lubang hitam tetap berada di jagad raya," kata ilmuwan 62 tahun ini.
"Saya menyesal telah mengecewakan para penggemar science fiction. Materi yang diisap black hole masih tersimpan sehingga lubang hitam tidak bisa dipakai untuk menuju jagad lain. Bila seseorang diisap ke lubang hitam, massa dan energinya akan kembali ke jagad raya dalam keadaan terurai. Materi tersebut masih mengandung informasi yang sama, namun dalam bentuk yang tidak dikenali lagi," papar Hawking.
"Saya merasa lega karena telah memecahkan masalah yang menghantui saya selama hampir 30 tahun. Meskipun jawaban (tentang teori lubang hitam) tidak fantastis dibanding teori yang saya utarakan sebelumnya," kata profesor matematika di Universitas Cambridge ini.
Sumber : Jawa Pos (27 Juli 2004)

Entropi dan Hukum Kedua Termodinamika

Miftachul Hadi (Fisika LIPI)
Pengalaman sehari-hari menunjukkan bahwa sebuah kolam tidak membeku di musim panas. Jika sebuah benda panas berinteraksi dengan benda dingin, maka tak terjadi bahwa benda panas tersebut semakin panas dan benda dingin semakin dingin, meskipun proses-proses tersebut tidaklah melanggar hukum kekekalan energi yang dinyatakan sebagai hukum pertama termodinamika.
Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan apakah proses-proses yang dianggap taat azas dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua termodinamika seperti yang diungkapkan oleh Clausius mengatakan, “Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".
Bila ditinjau siklus Carnot, yakni siklus hipotesis yang terdiri dari empat proses terbalikkan: pemuaian isotermal dengan penambahan kalor, pemuaian adiabatik, pemampatan isotermal dengan pelepasan kalor dan pemampatan adiabatik; jika integral sebuah kuantitas mengitari setiap lintasan tertutup adalah nol, maka kuantitas tersebut yakni variabel keadaan, mempunyai sebuah nilai yang hanya merupakan ciri dari keadaan sistem tersebut, tak peduli bagaimana keadaan tersebut dicapai. Variabel keadaan dalam hal ini adalah entropi. Perubahan entropi hanya gayut keadaan awal dan keadaan akhir dan tak gayut proses yang menghubungkan keadaan awal dan keadaan akhir sistem tersebut.
Hukum kedua termodinamika dalam konsep entropi mengatakan, "Sebuah proses alami yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di dalam satu keadaan kesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang menyebabkan entropi dari sistem dan lingkungannya semakin besar".
Jika entropi diasosiasikan dengan kekacauan maka pernyataan hukum kedua termodinamika di dalam proses-proses alami cenderung bertambah ekivalen dengan menyatakan, kekacauan dari sistem dan lingkungan cenderung semakin besar.
Di dalam ekspansi bebas, molekul-molekul gas yang menempati keseluruhan ruang kotak adalah lebih kacau dibandingkan bila molekul-molekul gas tersebut menempati setengah ruang kotak. Jika dua benda yang memiliki temperatur berbeda T1 dan T2 berinteraksi, sehingga mencapai temperatur yang serba sama T, maka dapat dikatakan bahwa sistem tersebut menjadi lebih kacau, dalam arti, pernyataan "semua molekul dalam sistem tersebut bersesuaian dengan temperatur T adalah lebih lemah bila dibandingkan dengan pernyataan semua molekul di dalam benda A bersesuaian dengan temperatur T1 dan benda B bersesuaian dengan temperatur T2".
Di dalam mekanika statistik, hubungan antara entropi dan parameter kekacauan adalah, pers. (1):
S = k log w
dimana k adalah konstanta Boltzmann, S adalah entropi sistem, w adalah parameter kekacauan, yakni kemungkinan beradanya sistem tersebut relatif terhadap semua keadaan yang mungkin ditempati.
Jika ditinjau perubahan entropi suatu gas ideal di dalam ekspansi isotermal, dimana banyaknya molekul dan temperatur tak berubah sedangkan volumenya semakin besar, maka kemungkinan sebuah molekul dapat ditemukan dalam suatu daerah bervolume V adalah sebanding dengan V; yakni semakin besar V maka semakin besar pula peluang untuk menemukan molekul tersebut di dalam V. Kemungkinan untuk menemukan sebuah molekul tunggal di dalam V adalah, pers. (2):
W1 = c V
dimana c adalah konstanta. Kemungkinan menemukan N molekul secara serempak di dalam volume V adalah hasil kali lipat N dari w. Yakni, kemungkinan dari sebuah keadaan yang terdiri dari N molekul berada di dalam volume V adalah, pers.(3):
w = w1N = (cV)N.
Jika persamaan (3) disubstitusikan ke (1), maka perbedaan entropi gas ideal dalam proses ekspansi isotermal dimana temperatur dan banyaknya molekul tak berubah, adalah bernilai positip. Ini berarti entropi gas ideal dalam proses ekspansi isotermal tersebut bertambah besar.
Definisi statistik mengenai entropi, yakni persamaan (1), menghubungkan gambaran termodinamika dan gambaran mekanika statistik yang memungkinkan untuk meletakkan hukum kedua termodinamika pada landasan statistik. Arah dimana proses alami akan terjadi menuju entropi yang lebih tinggi ditentukan oleh hukum kemungkinan, yakni menuju sebuah keadaan yang lebih mungkin. Dalam hal ini, keadaan kesetimbangan adalah keadaan dimana entropi maksimum secara termodinamika dan keadaan yang paling mungkin secara statistik. Akan tetapi fluktuasi, misal gerak Brown, dapat terjadi di sekitar distribusi kesetimbangan. Dari sudut pandang ini, tidaklah mutlak bahwa entropi akan semakin besar di dalam tiap-tiap proses spontan. Entropi kadang-kadang dapat berkurang. Jika cukup lama ditunggu, keadaan yang paling tidak mungkin sekali pun dapat terjadi: air di dalam kolam tiba-tiba membeku pada suatu hari musim panas yang panas atau suatu vakum setempat terjadi secara tiba-tiba dalam suatu ruangan. Hukum kedua termodinamika memperlihatkan arah peristiwa-peristiwa yang paling mungkin, bukan hanya peristiwa-peristiwa yang mungkin.

Diambil dari Halliday-Resnick, Fisika, alih bahasa Silaban-Sucipto, Erlangga, Jakarta, 1990.

Berkenalan dengan Soliton

sumber dari www.fisika.net.lipi.go.id

Miftachul Hadi (Puslit Fisika LIPI)

Apa itu soliton ?
Sederhananya, soliton adalah gelombang nonlinier, gelombang soliter, dalam medium nonlinier. Dapat pula dibilang, soliton adalah 'gundukan' energi berhingga, stabil, menempati ruang terbatas dan tidak menyebar. Ide fisika soliton seringkali dikatakan bermula di bulan Agustus 1934 ketika seorang John Scott Russel (1808-1882), fisikawan Skotlandia, mengamati fenomena gelombang air di kanal Edinburg-Glasgow. Russel menyebut fenomena ini sebagai ''gelombang besar translasi''. Gelombang air tersebut menjalar dengan bentuk tak berubah, dalam rentang waktu relatif lama sepanjang kanal. Dalam kata-kata alih bahasa bebas, Russel menggambarkannya sebagai berikut :
Saya yakin akan lebih baik memperkenalkan fenomena ini dengan mendeskripsikan keadaan dari pengenalan pertama saya dengannya. Saya sedang mengamati gerak kapal yang ditarik dengan cepat sepanjang kanal sempit oleh sepasang kuda, ketika kapalnya tiba-tiba berhenti - tidak demikian halnya dengan massa air pada kanal yang telah digerakkannya; gelombang itu berakumulasi mengelilingi haluan kapal dalam keadaan golakan dahsyat, dan kemudian dengan tiba-tiba meninggalkan haluan kapal, menjalar ke depan dengan kecepatan besar, dalam bentuk gundukan air yang melanjutkan penjalarannya sepanjang kanal tanpa mengalami perubahan bentuk atau pengurangan kecepatan. Saya mengikuti gelombang itu di punggung kuda, dan setelah menyusuli, gelombang itu terus menjalar pada laju sekitar delapan atau sembilan mil per jam, dengan tetap mempertahankan bentuk awalnya, panjangnya sekitar tiga puluh kaki dan tingginya sekitar satu kaki setengah. Tingginya secara berangsur menurun, dan setelah pengejaran satu atau dua mil saya kehilangannya pada belokan kanal.
Russel juga melakukan beberapa percobaan laboratorium untuk mereproduksi gelombang soliter atau gelombang soliton ini, dalam suatu tangki gelombang, dengan cara menjatuhkan sebuah benda pada salah satu ujung tangki. Ia mendeduksi secara empirik, volume air di gelombang sama dengan volume air yang dipindahkan.
Sains soliton
Dalam kaitan dengan pekerjaan Stokes, Boussinesq, Rayleigh, Korteweg, de Vries, dan banyak yang lain, kita tahu bahwa ''gelombang besar translasi'' adalah bentuk khusus gelombang air permukaan. Persamaan yang mendeskripsikan penjalaran gelombang satu arah pada permukaan kanal yang dangkal diturunkan oleh Korteweg dan de Vries pada tahun 1895.
Dalam istilah yang lebih teknis, dapat dikatakan bahwa soliton adalah solusi klasik persamaan diferensial parsial nonlinier, yang memiliki energi berhingga, terlokalisasi dalam ruang, bersifat stabil dan nondispersif. Setelah interaksi nonlinier, soliton muncul kembali, mempertahankan cirinya dengan kecepatan dan bentuk yang sama, yakni bersifat stabil.
Gejala nonlinear adalah fenomena umum dalam fisika, yakni semua fenomena alam semesta bersifat nonlinear. Benda jatuh bebas, jika interaksi dengan udara diperhitungkan maka ia adalah fenomena nonlinear.
Aplikasi soliton dalam bidang sains muncul di banyak bidang. Mulai dari fisika partikel, zat padat hingga kosmologi. Dalam tinjauan partikel, dapat dibayangkan, soliton adalah rotasi-rotasi lokal, atau vorteks-vorteks dari suatu fluida yang berotasi. Semua anggota keluarga partikel yang kita kenal, semisal elektron, proton, neutron, kuark, dan anggota keluarga partikel lainnya adalah soliton, yakni vorteks-vorteks fluida. Black holes sebagai solusi persamaan nonlinear Einstein dalam teori relativitas umum yang menjelaskan struktur skala besar alam semesta adalah soliton. Dinamika elektron dalam zat padat yang menentukan sifat konduktivitas listrik, sehingga zat padat bersifat, misalnya sebagai konduktor, semikonduktor maupun isolator, dipahami sebagai dinamika soliton.
Teknologi soliton
Dalam bidang teknologi, soliton dimanfaatkan antara lain dalam bidang teknologi informasi. Pelebaran sinyal sepanjang jalur transmisi akan memperoleh manfaat dari penggunaan pulsa nondispersif. Berikut tertera tabel soliton, sains dan aplikasi:
• Persamaan Burger dengan aplikasi di bidang akustik nonlinear dan turbulensi.
• Persamaan Kadomtshev-Petviashvilli dan persamaan Korteweg-de Vries dengan aplikasi di bidang gelombang laut dangkal, gelombang Rossby atmosfer, jaringan transmisi listrik.
• Persamaan Schrodinger nonlinear untuk aplikasi di bidang komunikasi serat optik tanpa repeater.
• Persamaan medan Affine-Toda dan persamaan sine-Gordon untuk aplikasi di bidang switching superkonduktor, pulsa optik ultra pendek.
• Persamaan Ernst untuk aplikasi di bidang kosmologi, black holes, monopol.
• Chiral/model sigma, persamaan Skyrme untuk aplikasi di bidang partikel elementer, skyrmion, instanton.
Dalam tahun 1973, Akira Hasegawa dari Lab AT&T Bell menyarankan, soliton dapat berada dalam optik fiber. Akira juga mengajukan ide sistem transmisi berbasis soliton untuk meningkatkan performa telekomunikasi optik.
Dalam tahun 1988, Linn Mollenauer dan timnya berhasil mentransmisikan pulsa soliton sejauh lebih dari 4.000 kilometer dengan menggunakan fenomena yang disebut efek Raman untuk menyediakan bati optik dalam fiber. Dinamakan efek Raman, untuk menghargai ilmuwan India yang pertama-tama mendeskripsikan efek yang disebut dengan namanya pada tahun 1920-an.
Dalam tahun 1991, Tim Riset Lab Bell mentransmisikan soliton dengan kapasitas 2,5 gigabit sejauh lebih dari 14.000 kilometer, menggunakan penguat optik fiber erbium. Laser pompa digandeng dengan penguat optik, mengaktifkan erbium, memberi tenaga pulsa cahaya.
Dalam tahun 1998, Thierry Georges dan timnya pada France Telecom R&D Center, mengkombinasikan soliton optik dari panjang gelombang berbeda, yakni terdiri dari banyak bagian panjang gelombang, menunjukkan transmisi data 1 terabit per detik (1.000.000.000.000 satuan informasi per detik).
Dalam tahun 2001, Algety Telecom berhasil mendistribusikan perangkat telekomunikasi submarine di Eropa menggunakan gelombang soliton John Scott Russel.
Stabilitas soliton
Sebagai suatu istilah "soliton", menyiratkan gelombang ini berperilaku seperti "partikel". Ketika soliton ditempatkan terpisah satu sama lain, masing-masing soliton menjalar dengan bentuk dan kecepatan konstan. Sebagaimana dua gelombang soliton semakin mendekat, mereka secara berangsur-angsur berubah bentuk, kemudian bergabung menjadi paket gelombang tunggal; lalu segera berpisah menjadi dua gelombang soliton dengan bentuk dan kecepatan yang sama dengan sebelum terjadinya ''tumbukan''.
Stabilitas soliton berfungsi menyeimbangkan efek 'nonlinieritas' dan 'dispersi'. Nonlinieritas memandu gelombang soliton untuk terlokalisasi, sedangkan dispersi menyebarkan gelombang terlokalisasi tersebut. Jika salah satu dari dua efek tersebut hilang, soliton menjadi tidak stabil dan secepatnya juga ''menghilang''. Dalam kaitan ini, soliton sepenuhnya berbeda dengan gelombang linier, misal, gelombang sinusoidal. Faktanya, gelombang sinusoidal bersifat tak stabil. Simulasi komputer menunjukkan bahwa gelombang sinusoidal segera ''pecah'' menjadi rangkaian soliton.
Soliton tiga dimensi (soliton topologi):
Skyrmion
Skyrmion adalah kandidat untuk deskripsi soliton dari inti, jumlah soliton diidentifikasi dengan bilangan baryon. Model Skyrme adalah model sigma nonlinier termodifikasi dan solusi klasiknya dikenal hanya melalui komputasi numerik. Meskipun demikian, dimungkinkan untuk menggunakan aproksimasi dimana skyrmion dapat dikonstruksi dari pemetaan rasional antara bola Riemann. Pendekatan ini bermanfaat untuk memahami struktur skyrmion. Dengan meninjau isopermukaan rapat baryon untuk berbagai muatan, terlihat beberapa skyrmion bersifat simetri. Ini dapat dipahami dalam kaitannya dengan keberadaan pemetaan rasional simetri khusus.
Monopol
Monopol muncul dalam teori gauge Yang-Mills-Higgs, sebagai soliton yang membawa muatan magnetik. Teori ini menggunakan dualitas listrik-magnetik, dimana partikel fundamental membawa muatan listrik merangkap monopol muatan magnetik. Persamaan yang mendeskripsikan monopol BPS statik dapat diintegralkan dan persamaan ini memperkenankan berbagai metode twistor untuk diterapkan dalam studi monopol. Dinamika monopol bukanlah sistem yang dapat diintegralkan, tetapi untuk monopol yang bergerak lambat dinamikanya dapat diaproksimasi dengan gerak geodesik pada ruang solusi statik moduli hyperkaler. Monopol seringkali menyerupai skyrmion dan meskipun hal ini belum dipahami dengan baik, monopol dapat juga dideskripsikan dengan menggunakan pemetaan rasional.
Simpul Soliton
Soliton distabilisasi dengan invariansi Hopf, muncul dalam model sigma termodifikasi yang dikenal sebagai model Skyrme-Faddeev. Dapat ditinjau medan tertentu untuk soliton dengan satu hingga delapan muatan Hopf. Dapat ditinjau pula beberapa soliton awal yang terdiri dari loop tunggal dimana dalam beberapa kasus dibelit, tetapi untuk soliton di atas muatan lima, kaitan dan simpul muncul. Konfigurasi muatan tujuh adalah simpul daun semanggi. Diharapkan, banyak kaitan dan simpul lain bermunculan pada muatan yang lebih tinggi.
Instanton
Instanton adalah solusi persamaan medan nonlinier yang muncul dalam teori medan Yang-Mills; sebuah generalisasi nonlinier dari teori elektromagnetik Maxwell yang diyakini memberikan deskripsi fundamental dari interaksi dan partikel elementer. Solusi instanton membawa informasi tentang quantum tunneling. Pada awalnya, instanton disebut pseudopartikel.
Dalam teori medan kuantum, instanton adalah konfigurasi medan nontrivial topologi dalam ruang Euclidean empat dimensi (sebagai rotasi Wick dari ruang-waktu Minkowski).
Secara spesifik, instanton merujuk kepada medan gauge Yang-Mills yang secara lokal mendekati gauge murni pada ketakhinggaan ruang. Hal ini berarti, kuat medan ''lenyap'' pada ketakhinggaan. Nama instanton diturunkan dari kenyataan, untuk sesaat medan ini terlokalisasi dalam ruang-waktu Euclidean.

Dunia yang Serba Semu, 'tipuan'

Realitas bukanlah dunia yang sesungguhnya. Dunia sesungguhnya adalah ’’dunia ide’’, begitulah Tuan Plato yang lahir sekitar 427 tahun sebelum Masehi memikirkan tentang dunia. Sejumput kulit daun menyajikan informasi ’’dunia ide’’ tentang keseluruhan mengenai pohon ini secara lengkap. Rekayasa genetika berusaha menguraikan secara cerdas mengenai keberadaan pohon besar dalam sepotong sel mahluk hidup yang memiliki sejumlah informasi lengkap tentang pohon besar itu. Sperma mengandung sejumlah informasi tentang manusia dan kombinasinya dengan sebuah sel telur juga mewujudkan realitas fisik dari kombinasi keduanya. Sepotong barcode yang disinari memberikan informasi yang mengidentifikasi tentang produknya. Sepotong barcode yang robek membelah tapi masih bisa dibaca scanner, juga tetap memiliki sejumlah informasi yang sama dengan barcode yang utuh. Realitas pada informasi keseluruhan ditampakkan pada setiap bagian dari perkara besarnya. Seperti jagat cilik, seperti itulah jagat rayanya. Michael Talbot, dalam tulisannya menjelaskan ’universes as a hologram’. Sifat holografis ini menjelaskan bahwa pada sebuah hologram, dalam penampakan bagian dari hologram, juga memberikan informasi keseluruhan dari gambar hologram itu sendiri. Jadi gambar hologram bunga mawar, ketika dibelah, maka belahannya juga memberikan gambar hologram utuh lagi, tapi lebih kecil. Realitas sejati adalah superhologram. Barangkali, mirip yang dipikirkan oleh Plato Begitu juga yang diyakini oleh Karl Pibram yang bekerja secara independen di bidang penelitian otak, pakar neurofisiologi Universitas stanford, ini juga menerima sifat holografik dari realitas. Pribram tertarik kepada model holografik oleh teka-teki bagaimana dan di mana ingatan tersimpan di dalam otak. Selama puluhan tahun berbagai penelitian menunjukkan bahwa ingatan tersebar di seluruh bagian otak, bukan tersimpan dalam suatu lokasi tertentu. Masalahnya, saat itu tidak seorang pun dapat menjelaskan mekanisme penyimpanan ingatan yang bersifat “semua di dalam setiap bagian”.
1960, Pribram membaca konsep holografi dan menyadari bahwa ia telah menemukan penjelasannya. Pribram yakin bahwa ingatan terekam bukan di dalam neuron-neuron (sel-sel otak), melainkan di dalam pola-pola impuls saraf yang merambah seluruh otak, seperti pola-pola interferensi sinar laser yang merambah seluruh wilayah pelat film yang mengandung suatu gambar holografik. Dengan kata lain, Pribram yakin bahwa otak itu sendiri merupakan sebuah hologram. Dalam dunia sufi terjelaskan jalin menjalin, tiada permulaan yang terjelaskan, tiada akhir pula yang teruraikan…….

Baryogenesis - Anti Materi

Agus Purwanto (Fisika ITS)
Pada tahun 1930 untuk pertama kalinya PAM Dirac memprediksi keberadaan antimateri tepatnya antielektron yakni partikel yang sifatnya persis elektron kecuali muatan listriknya. Setelah prediksi ini dibuktikan secara eksperimental oleh Anderson, maka wacana antimateri terus berkembang dan di kalangan ahli fisika mulai terbangun opini bahwa setiap materi mempunyai pasangan berupa antimateri, misalnya proton mempunyai pasangan antiproton, neutrino dengan antineutrino dan seterusnya.
Sifat menarik dari materi dan antimateri ini adalah tatkala keduanya bertemu terjadilah yang disebut pair annihilation (pemusnahan pasangan) dan muncul foton seperti dalam kasus anihilasi elektron-positron. Singkatnya materi akan dimusnahkan oleh antimaterinya dan sebagai gantinya adalah munculnya gelombang elektromagnetik.
Namun antimateri hanya sedikit dibumi dan keberadaannya dalam jumlah besar hanya di akumulator antiproton di Fermilab dan CERN. Antimateri juga sedikit dalam sistem tatasurya matahari kita. Kenyataan bahwa Neil Amstrong bertahan hidup setelah mengarungi ruang angkasa dan keluyuran di permukaan bulan adalah indikasi bahwa bulan terbuat dari materi dan bukan antimateri.
Memang berbagai pengamatan kosmologis sampai pada kesimpulan bahwa materi lebih dominan atas antimateri. Perkiraan perbandingannya untuk setiap tiga puluh juta satu (30.000.001) kuark (partikel elementer pembentuk hadron) terdapat tigapuluh juta (30.000.000) antikuark. Dengan kata lain saat ini terdapat asimetri antara materi-antimateri. Terdapat kelebihan proton atas antiproton, terdapat kelebihan barion -fermion dengan spin tengahan 1/2, 3/2 ...yang berinteraksi kuat- atas antibarion. Jumlah akhir barion-antibarion yang bukan nol inilah yang dikenal sebagai asimetri barion.
Di satu sisi teori kosmologi tidak memberikan alasan mendasar untuk menyatakan bahwa saat awal penciptaan jagat memang tidak simetri. Artinya, alam semesta kita ini pada mulanya simetri sempurna, sebelum kemudian mengalami berbagai perusakan simetri saat suhu jagat menurun sesuai alam semesta yang terus berkembang bahkan sampai kini. Ibarat jabang bayi yang baru lahir, postur tubuhnya relatif simetri antara bagian kanan dan kirinya. Rambut acaknya justru menggambarkan kesimetrian. Namun sesuai perjalanan waktu, kepala sang anak jadi agak benjol sebelah karena saat tiga bulan pertama sang ibu lalai dan membiarkan sang bayi terus menoleh ke arah tertentu begitu bangun tidur. Demikian pula rambutnya yang disisir ke arah kanan telah mengurangi kesimetrian left-right pattern dari rambutnya. Kita pun banyak menyaksikan orang dewasa yang terpaksa diamputasi salah satu anggota badannya sehingga makin menurunkan derajat kesimetrian fisiknya. Sang bayi pun masih belum berfikir apapun, masih suci dan mungkin bisa dimatematiskan bahwa pikiran buruk dan baiknya sama sehingga resultannya nol alias tidak berpikir mana yang baik maupun yang buruk. Setelah dewasa, banyak orang yang berpikirnya menjadi miring alias tidak simetri ! Yang jelas, alam semesta awal tidak simetrik serta tidak memenuhi persyaratan kondisi alam saat inflasi.
Pertanyaannya, bila alam semesta mulanya simetri termasuk materi-antimateri bagaimana fenomena asimetri barion ini bisa dijelaskan? Nah, teori yang menjelaskan terjadinya asimetri barion ini disebut baryogenesis, yakni lahirnya (netto) bilangan barion yang tidak nol. Banyak teori atau mekanisme diperkenalkan orang, namun demikian semua mekanisme itu harus memenuhi tiga persyaratan yang dikemukakan oleh fisikawan pemberontak asal Rusia Andrei Shakarov. Kondisi yang harus dipenuhi untuk terjadinya baryogenesis yang dikenal sebagai Kriteria Shakarov ini adalah :
1. Penyimpangan simetri bilangan barion.
2. Penyimpangan simetri konjugasi muatan listrik (charge violation) dan penyimpangan konjugasi muatan paritas (P violation, atau keduanya disebut sebagai CP violation.
3. Proses harus terjadi dalam keadaan out-of equlibrium.
Syarat penyimpangan simetri bilangan barion cukup jelas adanya, sebab bila bilangan barion tidak berubah maka jagat awal yang simetrik atas barion juga akan menghasilkan kesimetrian sampai saat ini. Syarat berikutnya mengatakan bila konjugasi muatan kekal, maka bilangan barion yang dihasilkan oleh suatu interaksi akan dihapus oleh antibarion dari interaksi antipartikelnya. Syarat terakhir bisa dijelaskan sebagai berikut. Kondisi kesetimbangan termal berarti sistem dalam keadaan stasioner yakni tidak ada kebergantungan terhadap waktu. Karenanya jika alam semesta mulanya adalah simetri maka selamanya juga akan simetri. Kondisi Shakarov yang diajukan tahun 1967 ini saat itu merupakan gagasan berani. Pasalnya, saat itu tidak teori yang mengisyaratkan adanya baryon number violation sampai kurang lebih tujuh tahun kemudian ketika teori kemanunggalan agung (GUT) dikemukakan oleh H.Georgi dan S.L. Glashow.
Ada beberapa teori baryogenesis, sebut saja baryogenesis GUT, elektrolemah, spontan, charge condensate, penguapan black hole, dan baryogenesis topogical defects serta baryogenesis via leptogenesis. Baryogenesis GUT adalah teori baryogenesis yang pertama kali diperkenalkan orang karena GUT secara alamiah memberi penyimpangan bilangan barion sebagai akibat dari unifikasi partikel kuark dan lepton. Selanjutnya, karena fermion dalam representasi chiral maka konjugasi muatan menyimpang secara maksimal. Penyimpangan CP didapatkan jika konstanta kopling kompleks serta ada tree level dan diagram satu loop yang berinterferensi.
Penyimpangan dari kesetimbangan termal juga secara alamiah dipenuhi karena skala unifikasi yang sangat tinggi karenanya laju peluruhan partikel Higgs maupun boson gauge lebih kecil dibanding ekspansi jagat raya saat itu.

Keajaiban Siklus Matahari

Bachtiar Anwar (LAPAN-Watukosek)
MATAHARI dalam perjalanan evolusinya sebagai sebuah bintang menunjukkan sifat-sifat dinamis, baik di lapisan luar (fotosfer, kromosfer, korona) maupun lapisan dalam. Salah satu keajaiban perilaku evolusi matahari adalah fenomena siklus aktivitas 11 tahun.
Siklus merupakan perulangan peristiwa yang biasa terjadi di alam. Siang berganti malam, akibat rotasi bumi pada porosnya. Musim silih berganti akibat kemiringan poros rotasi bumi terhadap bidang orbitnya mengitari matahari (ekuator bumi membentuk sudut 23,5 derajat terhadap bidang ekliptika). Dan matahari ternyata juga memiliki siklus aktivitas.
Berbagai perioda siklus matahari telah diidentifikasi, baik dalam jangka puluhan maupun ratusan tahun. Salah satu yang mudah diamati adalah siklus aktivitas 11 tahun. Fenomena ini bahkan sudah diketahui oleh para pengamat matahari sejak abad ke-17, mengingat metoda yang digunakan sangatlah sederhana, yaitu menghitung jumlah bintik secara rutin setiap hari.
Adalah seorang Galileo Galilei yang membuat terobosan besar dalam sejarah pengamatan astronomi. Setelah merampungkan teleskop buatan sendiri tahun 1610, salah satu benda langit yang menjadi sasaran adalah matahari. Ia takjub lantaran permukaan matahari dihiasi bintik-bintik hitam secara acak dan berkelompok. Bila diamati dari hari ke hari ternyata jumlah bintik dalam suatu kelompok berubah, demikian pula jumlah kelompok bintik secara keseluruhan.
Sayangnya, Galileo tidak melakukan observasi setiap hari dalam kurun waktu panjang. Karena itu ia bukanlah penemu salah satu misteri akbar yang menjadi bagian dari evolusi Matahari, yaitu pemunculan bintik mengikuti suatu pola tertentu atau siklus. Entah secara kebetulan, dalam kurun waktu tahun 1645 - 1715, pemunculan bintik sangat sedikit. Rentang waktu matahari dalam kondisi 'tidak aktif' ini disebut sebagai Mauder Minimum. Hal ini pula yang mungkin menyebabkan fenomena siklus aktivitas matahari tidak diketahui sebelum tahun 1715.
Satu hal yang menarik, aktivitas matahari minimum itu ternyata menyebabkan suhu seluruh muka bumi sangat dingin sepanjang tahun. Sungai di kawasan lintang rendah yang biasanya tidak membeku pun jadi beku, dan salju menutupi di berbagai belahan dunia. Tak berlebihan bila masa itu disebut Little Ice Age. Ada bukti-bukti abad es ini pernah terjadi jauh di masa lampau. Akankah bumi mengalami abad es kembali di masa yang akan datang? Pemahaman perilaku siklus matahari diharapkan dapat menjawab teka-teki ini.
Siklus matahari
Pengamatan matahari secara sistematis mulai dilakukan di Observatorium Zurich tahun 1749, atau lebih dari seabad setelah pengamatan Galileo. Selama berpuluh-puluh tahun observatorium ini menjadi pelopor dalam pengamatan Matahari. Dari ketekunan dan jerih payah selama puluhan tahun ini, akhirnya terungkap pemunculan bintik mengikuti suatu siklus dengan perioda sekira 11 tahun.
Meski fenomena itu sudah diketahui ratusan tahun silam, perilaku atau sifat-sifat siklus aktivitas matahari 11 tahun masih merupakan topik penelitian yang relevan dilakukan oleh para peneliti pada saat ini. Entah dalam upaya untuk memahami fisika matahari maupun mengaji pengaruhnya bagi lingkungan tata surya. Khususnya, pengaruh aktivitas itu terhadap lingkungan bumi, yang lebih pupuler dengan sebutan cuaca antariksa (space weather).
Satu abad kemudian, yaitu tahun 1849, observatorium lainnya (Royal Greenwich Observatory, Inggris) memulai pengamatan Matahari secara rutin. Dengan demikian, data dari kedua observatorium tersebut saling melengkapi. Ada kalanya sebuah observatorium tidak mungkin melakukan pengamatan karena kondisi cuaca ataupun teleskop dalam perawatan.
Siklus 11 tahun aktivitas matahari merupakan suatu keajaiban alam. Bagaimana sebenarnya proses pembangkitan siklus 11 tahun itu, hingga kini masih menjadi topik penelitian menarik bagi para ahli. Dari berbagai studi yang telah dilakukan, terungkap pembangkitan siklus itu berkaitan dengan proses internal matahari. Terjadi pada suatu lapisan di bawah fotosfer yang disebut lapisan konvektif.
Lapisan konvektif mempunyai ketebalan sekira 30 jari jari-jari matahari. Namun, lapisan ini mempunyai peranan penting dalam proses penjalaran energi yang dibangkitkan oleh inti matahari sebelum dipancarkan keluar dari fotosfer. Di antara inti dan lapisan konvektif terdapat lapisan radiatif.
Satu-satunya teori yang bisa menjelaskan fenomena siklus 11 tahun secara tepat adalah teori "Dinamo Matahari" (Solar Dynamo). Seorang pakar bidang ini, Prof. Hirokazu Yoshimura dari Departemen Astronomi, Universitas Tokyo, telah melakukan studi intensif proses dinamo matahari melalui simulasi 3D menggunakan komputer. Begitu ketatnya menjaga kerahasiaan penelitian yang tengah dilakukan, laboratorium tempat ia bekerja senantiasa tertutup rapat. Salah seorang staf Matahari Watukosek-LAPAN, Maspul Aini Kambry, boleh jadi satu-satunya orang Indonesia yang sering berdiskusi di dalam laboratoriumnya ketika ia mengambil program doktor.
Melalui kerja sama penelitian, mereka berhasil membuktikan adanya siklus 55 tahun (55 years grand cycle) berdasarkan hasil simulasi dinamo matahari, yang dikonfirmasi melalui analisis observasi bintik menggunakan data dari National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Penemuan yang dituangkan dalam tesis doktor M.A. Kambry, sempat diekspos salah satu koran terkemuka Jepang, Yomiuri Shimbun, setelah dipresentasikan dalam suatu simposium astronomi (tenmon gakkai) di Jepang, 13 tahun silam.
Diagram kupu-kupu
Salah satu perilaku menarik dari siklus 11 tahun adalah pemunculan bintik ternyata dimulai dari lintang tinggi (antara 30 - 50 derajat) pada awal siklus. Secara perlahan, rentang kawasan pemunculan bintik ini bergeser ke arah lintang lebih rendah dan melebar pada 0 - 40 derajat dalam tahun-tahun menuju tahapan maksimum. Selama beberapa tahun setelah maksimum pemunculan bintik terdistribusi pada lintang 0 - 25 derajat. Dan pada akhir siklus (fase minimum), pemunculan bintik matahari lebih terkonsentrasi pada daerah ekuator (0 - 20 derajat).
Perilaku tersebut muncul pada belahan utara maupun selatan. Dan bila kita petakan posisi lintang bintik itu terhadap waktu, maka akan tampak suatu bentuk sayap kupu-kupu kurang lebih simetris terhadap ekuator matahari. Karena itulah pola posisi pemunculan bintik ini disebut sebagai "diagram kupu-kupu" (butterfly diagram).
Diagram kupu-kupu itu tidak hanya tampak dari pengamatan optik, tetapi juga sinar-X. Pemantauan satelit sinar-X Yohkoh selama 11 tahun (1991-2002) juga menampakkan pola diagram kupu-kupu. Ini menunjukkan adanya keterkaitan fenomena bintik di fotosfer dengan pola distribusi suhu sangat tinggi (jutaan derajat Celsius) di korona sebagai sumber pemancar sinar-X.
Bila diagram kupu-kupu diperhatikan lebih seksama, ketika siklus menuju tahapan minimum, pemunculan bintik di daerah ekuator dibarengi dengan pemunculan bintik di lintang tinggi. Pemunculan bintik di lintang tinggi ini menjadi pertanda awal dari siklus aktivitas baru, sementara pemunculan bintik di daerah ekuator adalah pertanda akhir dari siklus lama.
Selain siklus aktivitas 11 tahun, para ahli juga telah menemukan siklus pembalikan polaritas kutub matahari sekali dalam 22 tahun. Juga siklus-siklus lain yang memodulasi atau 'menumpang' siklus 11 tahun, yaitu siklus 55 tahun, 110 tahun, 220 tahun dan bahkan 1.100 tahun.
Hipotesis adanya siklus 1.100 tahun berdasarkan hasil simulasi telah dikemukakan oleh Prof. H. Yoshimura dalam beberapa simposium di Jepang. Namun, konfirmasi melalui observasi masih sulit dilakukan, karena diperlukan data kontinu dalam rentang ribuan tahun.
Kini, matahari tengah menuju fase minimum dari siklus ke-23, yang diperkirakan titik minimumnya akan jatuh pada pertengahan tahun 2006. Foto dari pesawat antariksa SOHO yang diambil pada 12/3/2004 memperlihatkan munculnya bintik di lintang tinggi (sekira 30 derajat). Ini boleh jadi merupakan indikasi awal dari siklus baru (siklus ke-24). Namun, hal ini masih perlu dikonfirmasikan pada bulan-bulan mendatang. Para peneliti di Observatorium Matahari Watukosek secara antusias memantau fase peralihan siklus ini.
Pemahaman perilaku siklus Matahari secara mendalam akan meningkatkan ketepatan dalam melakukan prediksi (prediction) maupun prakiraan (forecast) aktivitas matahari beberapa tahun ke depan. Hal ini dilakukan untuk mengurangi bahaya atau dampak aktivitas matahari bagi lingkungan bumi.***
Sumber : Pikiran Rakyat (9 September 2004)

Dentuman Besar: Awal Kelahiran Alam Semesta

Mimbar Koran Kampus Universitas Brawijaya, No. 243, Th. XXII, 1993
Miftachul Hadi (Pusat Penelitian Fisika LIPI)
MENAKJUBKAN! Alam semesta yang maha luas dan selalu bertambah luas (khususnya pada saat ini) bermula dari suatu "gumpalan", dimana semua materi lumat dalam kerapatan tak hingga. Dapatkah dibayangkan, berapa besar kerapatan materi dalam sebuah "titik" yang volumenya nol, jika seluruh massa alam semesta yang terdiri dari sekitar 100 milyar kali 100 milyar bintang yang massa tiap-tiap bintang sebesar kira-kira massa matahari dalam tata surya kita dipaksakan masuk ke dalamnya? Titik ini dalam kajian kosmologi, yakni bahasan alam semesta skala besar, disebut singularitas. Materi yang sekian banyak tersebut berkumpul menjadi neutron (partikel netral, tak bermuatan listrik). Sebab, elektron-elektron (partikel bermuatan listrik negatip) yang berasal dari masing-masing atom telah "menyatu" dengan proton (partikel bermuatan listrik positip) "pasangan"-nya dalam atom. Keberadaan alam semesta dari "gumpalan maha padat" yang mempunyai interaksi gravitasi (interaksi gravitasi disebabkan oleh adanya massa) yang luar biasa besar, memiliki efek remasan yang juga luar biasa besar sehingga gumpalan alam semesta mengkerut, berukuran lebih kecil dari bintang pulsar yang berjejari sekitar dua hingga tiga kali jari-jari matahari. Bahkan gumpalan ini mengkerut sehingga ia berukuran lebih kecil dari black holes, memiliki massa jauh lebih besar dibandingkan dengan massa pulsar dan terus mengkerut hingga berjejari mendekati ukuran titik.
Menurut Prof. Baiquni, alam semesta yang berawal dari "ketiadaan" sebagai guncangan vakum yang membuatnya memiliki energi yang sangat tinggi dalam singularitas bertekanan negatip. Vakum yang mempunyai kandungan energi luar biasa besar dan tekanan gravitasi negatip ini menimbulkan suatu dorongan eksplosif yang luar biasa besar keluar dari singularitas.
Seiring dengan mengembangnya alam semesta, materi dan radiasi di alam semesta menjadi semakin dingin. Karena suhu merupakan ukuran energi rerata (atau kelajuan rerata) partikel, pendinginan semesta memiliki pengaruh terhadap materi yang dikandungnya. Ketika alam semesta mendingin, karena ekspansi yang super cepat, suhunya merendah melewati 1.000 trilyun-trilyun derajat (coba bandingkan, misal, dengan suhu reaksi fusi di matahari yang "hanya" sekitar 5.500 derajat celcius), pada umur 10 pangkat minus 35 detik, terjadilah gejala 'lewat dingin'. Pada saat pengembunan tersentak, keluarlah materi dari bentuk energi yang memanaskan kosmos kembali menjadi 1.000 trilyun-trilyun (1 dengan 27 nol dibelakangnya) derajat. Namun, seluruh kosmos terdorong membesar dengan kecepatan luar biasa selama waktu 10 pangkat minus 32 detik. Ekspansi alam semesta yang luar biasa, menggelembung dengan tiupan dahsyat yang dikenal sebagai gejala inflasi.
Selama proses inflasi ini, terdapat kemungkinan tak hanya satu alam saja yang muncul, tetapi beberapa alam, berapa jumlahnya? Dan masing-masing alam dapat memiliki hukum-hukumnya sendiri yang tidak perlu sama dengan hukum alam semesta yang kita tempati. Karena materialisasi dari energi yang tersedia yang pada akhirnya berakibat terhentinya inflasi tak terjadi secara serentak, maka di lokasi-lokasi tertentu terdapat konsentrasi materi yang merupakan benih galaksi-galaksi yang tersebar di seluruh kosmos. Jenis materi apa yang muncul pertama-tama di alam ini? Saat umum alam semesta mendekati seperseratus detik, isinya adalah radiasi dan partikel-partikel subnuklir. Pada saat itu, suhu kosmos sekitar 100 milyar derajat celcius. Campuran partikel dan radiasi yang sangat rapat serta bersuhu sangat tinggi itu lebih menyerupai "fluida" daripada zat padat, sehingga kosmolog menamainya "sop kosmos".
Antara umur satu detik hingga tiga menit terjadi proses yang dinamai proses nukleosintesis (proses penggabungan inti-inti atom). Dalam periode ini, inti atom-atom ringan terbentuk sebagai hasil rekasi fusi nuklir. Saat, setelah umur alam semesta mencapai 700.000 tahun, elektron-elektron masuk dalam orbit mereka di sekitar inti dan bersama-sama inti membentuk atom sembil melepaskan energi radiasi; pada saat itu seluruh langit bercahaya terang-benderang dan hingga kini "cahaya" ini masih dapat diamati sebagai radiasi gelombang mikro.
Menurut perhitungan para ilmuwan kosmologi, alam semesta mempunyai sekitar sepuluh dimensi; yaitu, empat dimensi ruang-waktu yang kita hayati, dan enam dimensi lainnya yang tak kita sadari, karena "tergulung" dengan jari-jari 10 pangkat minus 32 sentimeter yang berujud sebagai muatan listrik dan muatan nuklir.
Dimensi yang kita hayati adalah dimensi yang, katakanlah, "terentang" sebagai ruang-waktu. Jika semua yang telah dirintis secara matematika ini memperoleh dukungan dari hasil ekperimen atau observasi, maka ada kemungkinan bahwa alam semesta yang kita huni ini mempunyai "dunia kembaran"(shadow world) yang sebenarnya keberadaannya di sekeliling kita, ia hanya dapat kita hubungi melalui medan gravitasi.

The Butterfly Effect

dikutip dari artikel pada http://www.fisika.ui.ac.id/

Edward Norton Lorenz, yang menjadi Profesor di MIT tahun 1962 dalam bidang meteorologi ini menemukan butterfly effect atau apa yang menjadi landasan teori chaos pada tahun 1961 di tengah-tengah pekerjaan rutinnya sebagai peneliti meteorologi. Ia dilahirkan pada 23 Mei 1917 di USA memiliki latar belakang pendidikan di bidang matematika dan meteorologi dari MIT. Dalam usahanya melakukan peramalan cuaca, dia menyelesaikan 12 persamaan diferensial non-linear dengan komputer (kuliah Fisika Matematika dan komputasi). Pada awalnya dia mencetak hasil perhitungannya di atas sehelai kertas dengan format enam angka di belakang koma (...,506127). Kemudian, untuk menghemat waktu dan kertas, ia memasukkan hanya tiga angka di belakang koma (...,506) dan cetakan berikutnya diulangi pada kertas sama yang sudah berisi hasil cetakan tadi. Sejam kemudian, ia dikagetkan dengan hasil yang sangat berbeda dengan yang diharapkan. Pada awalnya kedua kurva tersebut memang berimpitan, tetapi sedikit demi sedikit bergeser sampai membentuk corak yang lain sama sekali. Inilah yang disebut butterfly effect, yaitu kepakan sayap kupu-kupu di hutan belantara Brazil (pengabaian angka sekecil 0.000127) menghasilkan tornado di Texas beberapa bulan kemudian. Fenomena ini, akhirnya melahirkan teori chaos , yang juga dikenal sebagai sistem yang ketergantungannya sangat peka terhadap kondisi awal. Hanya sedikit perubahan pada kondisi awal, dapat mengubah secara drastis kelakuan sistem pada jangka panjang. Jika suatu sistem dimulai dengan kondisi awal dua maka hasil akhir dari sistem yang sama akan jauh berbeda jika dimulai dengan 2,000001 di mana 0,000001 sangat kecil sekali dan wajar untuk diabaikan. Dengan kata lain: kesalahan yang sangat kecil akan menyebabkan bencana di kemudian hari.

Untung ada "anomali air"

Kita lebih beruntung dengan adanya anomali air. Air yang mendingin atau membeku, mulai pada suhu 0-4 derajat celcius akan mengembang (volume membesar). Sifat termal air ini dikenal sebagai anomali air. Meskipun namanya anomali (menyimpang), namun karena sifat inilah maka kehidupan mahluk hidup lebih sempurna. Berikut ini beberapa catatan "keuntungan adanya anomali air", Air yang membeku dalam bebatuan, karena volumenya membesar maka mampu memecahkan bebatuan, dengan begitu mineral dalam batuan bisa keluar dan memberikan manfaat bagi kehidupan (tumbuhan dan lain-lain). Jadi kemampuan air untuk masuk pada celah-celah bebatuan. Pada suhu 4 derajat, ukuran air (volume) paling kecil, kemudian akan membesar sampai ke titik beku.
Kemampuan air ini, memungkinkan proses penghancuran batuan terjadi secara alamiah dan terbentuklah tanah untuk kehidupan. Air yang membeku, menjadi gunungan es akan mengapung di permukaan laut. Tentu akan kehidupan akan lebih sulit terjadi di laut, jika volume air ketika membeku sama saja berat massanya dengan cair.
Air pada kondisi dingin mendekati titik beku, membesar karena setiap 6 molekul air membentuk heksagonal dan dapat menangkap molekul udara lebih banyak. Karena itu pula, air dalam kondisi ini membuat :"dingin lebih nikmat", kandungan oksigen dalam air lebih banyak dari pada temperatur kamar. Sifat "anomali air" juga mempengaruhi cuaca, keseimbangan iklim sehingga cuaca di muka bumi tidak terlalu panas, tidak terlalu dingin.
Tentu pula kita harus memperhatikan sifat lainnya dari air seperti tegangan air (yang memungkinkan tanaman "minum" air). Pengetahuan tentang ini dibahas lebih mendalam pada kondisi anomali air hangat/panas (warm water anomaly).
23. Al Mu'minuun 18. Dan Kami turunkan air dari langit menurut suatu ukuran; lalu Kami jadikan air itu menetap di bumi, dan sesungguhnya Kami benar-benar berkuasa menghilangkannya.
Ukuran-ukuran inilah yang menarik... yang membangun kemungkinan lahirnya mahluk yang khas di planet ini....

Berkomunikasi dengan Air

Air memiliki sifat dialektrik

http://www.masaru-emoto.net/english/ephoto.html
Lebih jelas, kunjungi saja site di atas atau :
http://www.0disease.com/0watercrystal.html

"Jika hendak air itu merasa manis maka masukkanlah gula, jika hendak air itu berwarna maka masukkanlah pewarna dan jika hendak air itu mulia maka masukanlah ayat-ayat yang mulia kepadanya".

Karakteristik molekul air : sifat molekul, ternyata dan ternyata dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan. Air bereaksi terhadap keadaan sekitarnya, terhadap suara, bahkan emosi. Karena itu, air yang "baik" akan membentuk segi enam yang indah dipandang mata, sedangkan air yang kotor, air yang dimaki-maki berbeda dengan air do'a atau air hasil meditasi. Air yang membentuk kristal indah, baik untuk dikonsumsi, sedangkan bentuk lainnya menjadi tidak baik untuk diminum, walaupun wujud nyatanya (pandangan mata) tetap jernih.
Ini bukan perdukunan, tapi ilmiah. Penelitian ini memberikan informasi, sesuatu yang tidak terbayangkan (dan mungkin tidak terpikirkan selama ini), ternyata memberikan "warna" tersendiri pada bentuk-bentuk molekul air (yang menguasai/mengisi hampir seluruh fenomena kehidupan). Jadi tidakkah kita pahami, kenapa kita berdoa, sebelum makanan dan minuman mengalir dan diolah dalam tubuh kita....

Sejarah Sehelai Rambut Yang Memutih

Sehelai rambut dari yang mulai memutih pada seseorang, setidaknya harus memiliki sejumlah informasi dan urutan peristiwa yang "maha" hebat. Register data saling bergantian dari waktu ke waktu untuk menetapkan posisi dan waktu kejadian.

Informasi-informasi yang tersimpan sejak dari pertemuan dua sel calon anak manusia setidaknya harus ada di sperma dan ovum untuk kemudian berkembang menjadi manusia. Sehelai rambut putih dari seseorang harus dipastikan :

lokasinya rambut akan tumbuh (tentu rambut di hidung atau di bibir harus berbeda dengan yang di kulit kepala), berapa panjang akan tumbuh, warnanya seperti apa, ukurannya, sifat dan karakter rambut tersebut, kapan (kondisi apa) dia akan menjadi uban, lalu jatuh ke tanah. Oh jangan salah, kalau menjadi putih di usia muda, atau helai rambut di kumis tumbuhnya di kaki, kalau yang seharusnya jadi bulu hidung, tapi tumbuh di dahi karena kacaunya sistem registrasi data, maka sejarah sehelai rambut akan menimbulkan ketidaknyamanan luar biasa bagi pemiliknya.

Menjadi sehelai rambut, dalam sistem komputasi, jelas merupakan keputusan-keputusan logis yang rumit dan tentu pula pemogramannya teramat sangat rumit. Sejarah perjalanannya harus terukur sempurna agar semua reposisi terhadap perubahan-perubahan selama perjalanan manusia itu tetap terukur dengan baik. Sistem itu, "katanya sih" ada pada genom manusia. DNA segala macamnya yang jumlah totalnya --"ngkali" hampir 2,5 milyar lebih yang jalin menjalin tersusun. Pokoknya ribetlah....

Maksudnya, Subhanallah, Sang Pengatur yang Maha Teliti telah menetapkan segala sesuatu dalam ukuran-ukurannya.

Ampunilah hambamu ini, hindarkanlah dari siksa api neraka.

Evolusi Darwin (hipotesis darwin)

Teori Evolusi Darwin (sebenarnya lebih pantas disebut hipotesis saja) selalu menarik untuk disimak.  Bukan karena "The Origin of Species" membahas bahwa nenek moyang manusia itu keturunan monyet, atau bahwa mahluk tingkat tinggi itu berasal dari mahluk tingkat rendah atau kemampuan untuk survive di alam ini mempengaruhi bentuk kehidupan, leher jerapah semakin panjang, mahluk darat pindah ke air (atau sebaliknya), dan ada kesesuaian-kesesuaian tertentu antara mahluk hidup satu dengan lainnya dengan melihat bentuk tulang belulangnya (?)

Buat saya (yang juga begok), teori evolusi dengan mempercayai kepingan-kepingan tulang berjuta atau berabad yang lalu dengan mempercayai pada kemiripan bentuk, kesesuaian bentuk itu sudah tidak relevan lagi dengan pengetahuan genetika yang memerikan begitu tajam rincian genom manusia dan mahluk hidup lainnya.  Kemiripan bentuk tidak relevan dijadikan ukuran.  Kemiripan dna, kesamaan sekian-sekian persen juga sebenarnya tidak relevan.  Peta genetika babi juga banyak kemiripannya dengan manusia, tapi tampilannya jelas beda, kecuali pada chu pat kai saja... si manusia babi yang jadi kawan sun go kong dalam "Perjalanan ke Barat".....

Kenapa?

Ambil contoh, apa beda arang potlot dan intan, yang satu hitam legam yang satu cemerlang dan tembus pandang.  Arang "tak berharga" senilai intan.  Namun, kalau ditelusuri unsurnya, perbedaan hanya pada posisi molekulnya yang rapih dan kusut.  Jelas perbedaan wujud fisik dan kekuatan tersebut tidak mewakili sebuah perbedaan mendasar dari atom-atomnya.  Namun, setidaknya mengisyaratkan bahwa kesimpulan terhadap mahluk arang dan intan, tidak bisa dilihat dari sekedar perbedaan wujud fisik.  Kemiripan pun, tidak mewakili sebuah persamaan ketika kita masuk ke kedalaman unsur-unsurnya.  Apalagi melalui tahapan perubahan mahluk tingkat rendah ke tingkat tinggi.

Jadi jelas, wujud fisik itu, tidak mewakili penjelasan asal-usul.  Harusnya jauh lebih ke dalam lagi untuk mendapatkan informasi asal usul.

Tapi, kenapa sains selalu berusaha mengajarkan "kebenaran" hipotesis Darwin.

Sebenarnya, kali saja, yang sebenarnya, ogah mengakui adanya penciptaan seketika. Artinya, mengakui keberadaan yang Maha Pencipta.

Nah lu.

Dua Garis Sejajar yang Saling Berpotongan

Tidak ada penjelasan yang cukup enak untuk menjelaskan bahwa dua garis sejajar pada satu bidang datar khayal, jika diteruskan tanpa batas akan berpotongan di tengah-tengah. Apakah perpotongan itu di masa lalu atau di masa depan, tak tahulah.

Dalam "ilusi" paling sederhana, misalnya kita berdiri di tengah jalan raya yang lurus dan melihat arah jalan raya itu. Maka jelas, kedua tepi jalan raya itu berpotongan tepat pada titik di depan pengamatnya. Ya, memang harus begitu, karena mata kita memang berbentuk selinder dan fokus pada satu titik (cermin cekung dan cembung).

Tapi ini belum menjelaskan bahwa dua garis sejajar memang berpotongan di satu titik.

Dahulunya, teori sains yang diakui. Sepuluh atau dua puluh milyar lalu, bumi diciptakan, -- eh maksudnya alam semesta. Dahulunya itu satu, kemudian terjadi ledakan besar (awal mula penciptaan - dimulainya hukum alam, teori big bang), dan mengembang terus sampai kini. Jadi yang dahulunya satu titik, kemudian menebar (seperti balon ditiup), dan tak terdefinisikan batasnya.

Kalau ada dua garis sejajar, terus dan menabrak "balon semesta itu". Nggak bisa, tidak pernah ada dua garis sejajar yang akan benar-benar sejajar melewati batasan alam semesta. Bahkan pada khayalan sekalipun. Contoh sederhananya, Kalau cahaya saja, kena black hole (masa super padat yang volumenya super kecil) itu akan melengkung atau terhisap, maka memang tidak akan pernah ada dua garis yang akan benar-benar sejajar.

Jadi, dua garis sejajar itu, bukan ilusi, memang akan berpotongan di tengah-tengah. Masalahnya, bagaimana merumuskannya?. Kalau merumuskan bahwa jarak dari A ke B itu tidak sama dengan jarak dari B ke A, segitiga itu tidak 180 derajat, dan waktu pun demikian (dilasi waktu), atau tinggi satu benda tergantung dimana benda itu berada sudah dipelajari (biarpun kagak ngarti) waktu mahasiswa dulu, tapi kalau dua garis sejajar akan berpotongan di tengah-tengah kali memang lebih banyak ilusinya dari pada ilmunya.