Para filsuf telah membahas sifat "ketiadaan", "tidak ada", "tidak ada", "kekosongan" selama ribuan tahun, tetapi apa yang dapat dikatakan sains modern tentang ini? Pertanyaan ini akan dijawab oleh Martin Rees, Astronomer of the Royal Society dan Professor Emeritus of Cosmology and Astrophysics di University of Cambridge. Dia menjelaskan bahwa ketika fisikawan membahas "tidak ada", yang mereka maksud adalah ruang kosong (vakum). Ini mungkin tampak biasa saja, tetapi eksperimen menunjukkan bahwa ruang kosong tidaklah benar-benar kosong - ia mengandung energi misterius yang dapat memberi tahu kita sesuatu tentang nasib alam semesta.
Wawancara dengan Martin Rees disajikan oleh majalah The Conversation.
Apakah ruang kosong sama dengan tidak ada?
Ruang kosong sepertinya bukan apa-apa bagi kami. Dengan analogi, air mungkin tampak "tidak ada" bagi ikan - itu adalah air yang tersisa saat Anda membuang semua yang mengapung di laut. Dengan cara yang sama, ruang kosong ternyata cukup sulit dalam praktiknya.
Kita tahu bahwa alam semesta sangat kosong. Kepadatan rata-rata ruang adalah sekitar satu atom untuk setiap sepuluh meter kubik - lingkungan jauh lebih dijernihkan daripada ruang hampa apa pun yang bisa kita dapatkan di Bumi. Tetapi bahkan dengan semua materi dihilangkan, ruang memiliki semacam elastisitas yang (seperti yang baru-baru ini dikonfirmasi) memungkinkan gelombang gravitasi - riak ruang itu sendiri - merambat melaluinya. Selain itu, kami belajar bahwa di ruang hampa itu sendiri terdapat bentuk energi yang eksotik.
Kami pertama kali mempelajari energi vakum ini pada abad ke-20 dengan munculnya mekanika kuantum, yang menjelaskan perilaku atom dan partikel pada skala terkecil. Maka dari itu, ruang kosong terdiri dari medan fluktuasi energi latar belakang - yang memberi kehidupan pada gelombang dan partikel virtual, kadang-kadang muncul dan menghilang entah kemana. Mereka bahkan bisa menciptakan kekuatan kecil. Tapi bagaimana dengan white space dalam skala besar?
Fakta bahwa ruang kosong menciptakan kekuatan skala besar ditemukan 20 tahun lalu. Para astronom telah menemukan bahwa perluasan alam semesta semakin cepat. Ini kejutan. Ekspansi telah diketahui selama lebih dari 50 tahun, tetapi semua orang mengira ekspansi akan melambat karena tarikan gravitasi yang diberikan galaksi dan struktur lain satu sama lain. Jadi, sangat mengejutkan semua orang bahwa perlambatan akibat gravitasi diimbangi oleh sesuatu yang "mendorong" ekspansi. Ternyata di ruang hampa itu sendiri, ada energi yang menciptakan semacam tolakan yang melebihi tarikan gravitasi pada skala besar tersebut. Fenomena ini - energi gelap - adalah perwujudan paling luar biasa dari fakta bahwa ruang kosong tidak berkerut atau kosong. Selanjutnya,fakta ini menentukan nasib selanjutnya dari Alam Semesta kita.
Video promosi:
Apakah ada batasan untuk apa yang dapat kita pelajari? Dalam skala satu triliun triliun kali lebih kecil dari atom, fluktuasi kuantum dalam ruang-waktu tidak hanya dapat melahirkan partikel virtual, tetapi juga lubang hitam virtual. Ini berada dalam batas yang tidak dapat kita amati dan untuk memahami yang mana, setidaknya hipotetis, kita perlu menggabungkan teori gravitasi dengan mekanika kuantum - dan ini sangat sulit.
Ada beberapa teori untuk memahami hal ini, salah satunya yang paling terkenal adalah teori string. Tetapi tidak satupun dari teori-teori ini yang terkait dengan dunia nyata - jadi teori-teori itu masih tidak berdasar. Saya pikir hampir semua orang akan mengenali bahwa ruang angkasa itu sendiri memiliki struktur kompleks dalam skala kecil di mana efek gravitasi dan kuantum bertemu.
Kita tahu bahwa alam semesta kita memiliki tiga dimensi spasial: Anda dapat bergerak ke kiri dan kanan, maju dan mundur, atas dan bawah. Waktu seperti dimensi keempat. Namun, ada kecurigaan kuat bahwa jika Anda memperbesar titik kecil di ruang angkasa sampai Anda merasakan skala kecil itu, Anda akan menemukan bahwa itu adalah origami padat lima dimensi tambahan, yang tidak dapat kita lihat. Seolah-olah Anda melihat selang dari jauh dan mengira itu hanya garis. Lebih dekat lagi, Anda akan melihat bahwa satu dimensi pada dasarnya adalah tiga. Teori string mencakup matematika kompleks - seperti halnya teori yang bersaing. Tapi inilah teori yang kita butuhkan jika kita ingin memahami pada tingkat terdalam yang paling dekat dengan kekosongan yang dapat dibayangkan: ruang kosong, jelas.
Dalam pemahaman kita saat ini, bagaimana kita bisa menjelaskan bahwa seluruh alam semesta kita mengembang dari ketiadaan? Mungkinkah itu benar-benar dimulai dengan fluktuasi kecil dalam energi vakum?
Beberapa transisi atau fluktuasi misterius dapat tiba-tiba mengarah pada fakta bahwa sebagian dari ruang itu mulai meluas, seperti yang diyakini beberapa ahli teori. Fluktuasi yang melekat dalam teori kuantum dapat mengguncang seluruh alam semesta jika dikompresi ke skala yang cukup kecil. Ini seharusnya terjadi dalam waktu sekitar 10 (hingga -44) detik - inilah waktu Planck. Pada skala ini, waktu dan ruang saling terkait, jadi gagasan tentang jam yang berdetak tidak masuk akal. Kita dapat mengekstrapolasi alam semesta kita dengan tingkat kepastian yang tinggi kembali ke nanodetik dan dengan tingkat kemungkinan yang tinggi kita akan kembali mendekati waktu Planck. Tetapi setelah itu tebakan kami tidak lagi valid - fisika pada skala ini digantikan oleh beberapa teori lain yang lebih kompleks.
Jika bisa jadi fluktuasi di beberapa bagian acak dari ruang kosong memberi kehidupan pada alam semesta, mengapa hal yang sama tidak dapat terjadi pada bagian lain dari ruang kosong - dan memberi kehidupan pada alam semesta paralel di multiverse tak terbatas?
Gagasan bahwa Big Bang kita bukanlah satu-satunya, dan bahwa apa yang kita lihat melalui teleskop kita adalah bagian kecil dari realitas fisik, cukup populer di kalangan fisikawan. Dan ada banyak versi dari siklus alam semesta. Hanya 50 tahun yang lalu, bukti kuat muncul bahwa Big Bang bahkan terjadi. Tapi sejak itu muncul spekulasi bahwa dia hanya bisa menjadi sebuah episode dalam siklus alam semesta. Ada juga kecenderungan untuk memahami bahwa realitas fisik lebih dari sekadar volume ruang dan waktu yang dapat kita rasakan, bahkan dengan bantuan teleskop yang paling canggih sekalipun.
Oleh karena itu, kami tidak tahu apakah ada satu Big Bang atau ada banyak - ada skenario yang memprediksi banyak Big Bang dan skenario yang memprediksi satu Big Bang. Saya pikir kita harus mempelajari semuanya.
Apa akhir dari alam semesta?
Ramalan paling sederhana untuk masa depan yang jauh adalah bahwa alam semesta akan terus berkembang lebih cepat dan lebih cepat, menjadi lebih dingin dan lebih kosong. Partikel di dalamnya dapat hancur, larut tanpa henti dalam kehampaan. Kita mungkin menemukan diri kita dalam volume ruang yang sangat besar, tetapi itu akan menjadi lebih kosong daripada ruang sekarang. Ini adalah salah satu skenario. Ada orang lain yang memprediksi "pembalikan" arah energi gelap, dari tolakan ke tarikan, akibatnya kita akan dipadatkan menjadi titik padat.
Ada juga gagasan Roger Penrose bahwa alam semesta akan terus mengembang, menjadi semakin encer, tetapi entah bagaimana - ketika tidak mengandung apa-apa selain foton, partikel cahaya - objek di dalamnya akan dikalibrasi ulang dan ruang angkasa akan menjadi generator Big Bang baru. … Ini akan menjadi versi yang sangat eksotis dari siklus alam semesta lama - tapi tolong jangan tanya saya untuk menjelaskan ide Penrose.
Seberapa yakin Anda bahwa sains suatu hari akan mengungkap misteri tentang "ketiadaan" ini? Bahkan jika kita dapat membuktikan bahwa alam semesta muncul dari fluktuasi aneh dalam medan vakum, bukankah seharusnya kita bertanya-tanya dari mana asal medan vakum ini?
Sains mencoba memberikan jawaban, tetapi setiap kali kita menemukannya, pertanyaan baru muncul - kita tidak akan pernah memiliki gambaran yang lengkap. Ketika saya mulai melakukan penelitian di akhir 1960-an, ada keraguan bahwa ada Big Bang sama sekali. Sekarang tidak ada lagi keraguan dan kita dapat mengatakan dengan akurasi sekitar 2% bahwa alam semesta itu sama selama 13,8 miliar tahun, hingga nanodetik pertama. Ini kemajuan yang luar biasa. Sungguh optimis yang menggelikan untuk percaya bahwa dalam 50 tahun mendatang kita akan menyelesaikan pertanyaan sulit tentang apa yang terjadi di era kuantum atau "inflasi".
Tetapi, tentu saja, pertanyaan lain muncul: seberapa jauh sains dapat dipahami oleh otak manusia? Mungkin saja matematika teori string, dalam arti tertentu, merupakan deskripsi yang benar tentang realitas, tetapi kita tidak pernah dapat memahaminya dengan cukup baik untuk mengujinya terhadap pengamatan asli apa pun. Kemudian kita mungkin harus menunggu beberapa post-human muncul untuk mendapatkan pemahaman yang lebih lengkap.
Ilya Khel
