Home
News
Internasional
8 Bukti Teori Relativitas Einstein dalam
Kehidupan Nyata
Sains
By Elin Yunita Kristanti
on 03 Des 2014 at 15:45 WIB
Share
Comment (2)
Albert Einsten
terpampang nyata dalam kehidupan sehari-hari.
Teori Relativitas adalah buah pikiran manusia cerdas, ilmuwan Fisika teoretis jenius, Albert Einstein pada tahun 1905. Pada prinsipnya merupakan gagasan bahwa hukum fisika adalah sama di mana pun.
Hukum fisika yang berlaku di Bumi, berlaku juga di seluruh jagat raya.
Teori tersebut juga menjelaskan perilaku objek dalam ruang dan waktu, yang juga bisa digunakan untuk memprediksi banyak hal -- dari eksistensi lubang hitam (black hole), melengkungnya cahaya oleh pengaruh gravitasi, hingga sifat Planet Merkurius pada orbitnya.
Teori tersebut bisa dipahami secara sederhana. Meski sejatinya sangat rumit dan bikin mumet. Pemahaman pertama, bahwa tidak ada kerangka acuan 'mutlak'. Setiap saat ketika kita
mengukur kecepatan, momentum, atau pengalaman terhadap waktu sebuah objek, itu selalu dalam kaitannya dengan sesuatu yang lain.
Kedua, cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa ke segala arah adalah sama untuk semua pengamat, tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamat. Yang ketiga, bahwa tak ada yang melampaui kecepatan cahaya.
Implikasi dari teori tersebut sangat besar. Jika kecepatan cahaya selalu sama, 300.000.000 m/detik, itu berarti pesawat yang membawa astronot bergerak sangat cepat relatif terhadap Bumi. Dari sudut pandang pengamat di Bumi, waktu astronot melambat. Sebuah fenomena yang disebut 'dilatasi waktu'.
Juga akan terjadi 'kontraksi panjang' di mana pesawat yang membawa para penjelajah angkasa terlihat seperti memanjang bagi para pengamat di Bumi. Sementara, bagi astronot yang ada di dalamnya, semua berjalan normal. Tak ada yang berbeda.
Tak perlu jauh-jauh ke luar orbit Bumi atau membuat pesawat yang bisa melaju dengan kecepatan nyaris menyamai kecepatan cahaya untukl melihat efek relativitas. Nyatanya sejumlah instrumen yang bisa kita lihat dalam kehidupan sehari-hari membuktikan teori Einstein benar adanya.
1. Global Positioning System (GPS)
Agar navigasi GPS dalam mobil berfungsi secara akurat, satelit -- yang menjadi pusat informasinya -- harus menggunakan relativitas dalam kerjanya.
Sebab, meski tak bergerak secepat kecepatan cahaya, namun satelit bergerak sangat cepat. Satelit juga mengirimkan sinyal ke stasiun Bumi. Stasiun-stasiun tersebut -- juga GPS dalam mobil Anda -- mengalami percepatan yang lebih tinggi akibat pengaruh gravitasi dari satelit di orbit.
bertambah sekitar 7 mikrodetik atau 7000 nanodetik.
Meski terlihat sepele, perbedaannya sangat nyata. Seandainya tak ada efek relativistik, informasi GPS yang menyebut jarak ke SPBU atau tempat pengisian BBM adalah 0,8 km. Pada hari berikutnya, di titik yang sama, GPS akan menyebut jaraknya menjadi 5 mil atau 8 km!
Mengenal Konsep Dasar Teori Relativitas
Teori relativitas merupakan hasil pemikiran Albert Einstein yang merevisi pandangan fisika terhadap teori gravitasi. Kita mungkin mengenal Einstein dengan berbagai hal menarik, namun teori relativitas sepertinya menjadi pemikiran yang paling menarik dari Einstein. Tanpa relativitas, bisa jadi dunia fisika memandang ruang dan waktu dalam perspektif berbeda.
Teori relativitas merupakan hukum fisika yang sejauh ini bersifat universal. Dengan teori relativitas, cahaya dan gravitasi di bumi menjadi dapat dipahami dan kita bisa
memperkirakan seperti apa keduanya berperilaku di hampir seluruh ruang alam semesta. Teori relativitas berhasil mengubah landasan teori dari fisika dan astronomi sepanjang abad ke 20. Keberadaan teori relativitas mampu mengakhiri era 200 tahun teori mekanika yang pertama kali diciptakan oleh Isaac Newton.
Teori Relativitas Khusus
Teori relativitas dari Einstein dibagi menjadi relativitas khusus dan umum. Relativitas khusus muncul pertama kali dan membahas tentang kecepatan cahaya yang bersifat konstan bagi setiap orang. Teori ini terlihat sederhana, namun ternyata menimbulkan konsekuensi yang mendalam.
Einstein menyimpulkan teori ini pada 1905 setelah munculnya bukti eksperimental yang menunjukkan bahwa kecepatan cahaya tidak berubah saat Bumi mengitari Matahari. Hasil ini cukup mengejutkan Saat itu, dunia fisika masih menganggap kecepatan bagi hampir seluruh objek bergantung pada arah yang diamati pengamat. Jika kita mengendarai mobil di sebelah jalur kereta api, kita akan menyadari bahwa kereta akan bergerak jauh lebih cepat jika mobil bergerak berlawanan dibanding jika mobil bergerak searah dengan kereta api.
Menurut Einstein, setiap pengamat akan mengukur kecepatan cahaya pada 299.792.458 m/s terlepas dari seberapa cepat pengamat bergerak atau kemana arah gerak pengamat. Namun muncul pertanyaan, jika kita berada pada pesawat luar angkasa yang bergerak pada kecepatan cahaya, dan kita menyalakan lampu, apa yang akan terjadi?
Beberapa ahli fisika menjawab bahwa lampu akan tetap menyala seperti biasa, tapi hanya dari sudut pandang kita yang berada di dalam pesawat. Jika seseorang diluar mengamati
seperti yang disampaikan Einstein, berarti ruang dan waktu tidak bersifat mutlak. Keduanya mesti bersifat relatif.
Pada kasus lainnya, terdapat pesawat luar angkasa raksasa dengan kecepatan 99,99 persen kecepatan cahaya. Pesawat akan hanya terlihat kecil sekali bagi pengamat diluar pesawat, sementara pesawat akan tetap terlihat sesuai ukuran normal bagi mereka yang berada di dalam pesawat. Selain itu, teori relativitas dapat membuat waktu melambat saat suatu objek bergerak semakin cepat. Jika sepasang kembar dipisahkan, dimana salah seorang menjelajah menggunakan pesawat luar angkasa dan kemudian kembali lagi ke bumi, ia akan menjadi lebih muda dibanding saudaranya yang tetap di bumi.
Selain ruang dan waktu, massa juga akan berubah. Semakin cepat suatu objek bergerak, semakin berat massa suatu objek. Faktanya, tidak ada objek pesawat luar angkasa yang dapat mencapai 100 persen dari kecepatan cahaya. Jika hal ini terjadi, maka massa pesawat tersebut akan melonjak menjadi menuju tak hingga.
Hubungan antara massa dan kecepatan seringkali ditampilkan dalam rumus terkenal yaitu E = mc², dimana E merupakan energi, m adalah massa, dan c adalah kecepatan cahaya.
Teori Relativitas Umum
Saat menyampaikan teori relativitas khusus, Einstein belum sepenuhnya memahami
Dengan segenap usaha, Einstein berusaha mengembangkan persamaan matematika kompleks untuk menjawab masalah ini. Butuh waktu sekitar 10 tahun untuk menyelesaikannya.
Einstein menemukan bahwa ruang dan waktu akan melengkung pada sebuah objek raksasa, dan lengkungan tersebut merupakan sesuatu yang kini kita kenal sebagai gaya gravitasi. Sulit untuk menggambarkan bagaimana geometri lengkungan dari relativitas umum, tapi kita dapat membayangkannya sebagai sebuah kain yang terbentang dengan beberapa benda ringan. Jika terdapat benda berat yang diletakkan pada kain tersebut, maka kain akan menjadi melengkung dan membuat objek yang berada disekitarnya tidak lagi bergerak pada lintasan lurus.
Persamaan relativitas umum ini berhasil memprediksi sejumlah fenomena, dimana beberapa diantaranya telah terbukti, seperti:
Pembengkokan cahaya pada sebuah objek raksasa.
Evolusi dari orbit planet Merkurius.
Percepatan periode rotasi dari bintang biner dan pulsar.
Gelombang gravitasi yang disebabkan ledakan kosmik.
Keberadaan lubang hitam yang dapat menarik segala sesuatu tanpa bisa keluar, termasuk cahaya.
Pembengkokan ruang-waktu disekitar lubang hitam yang jauh lebih besar dibanding lokasi manapun.
Menurut Einstein, kedua teori relativitas ini merupakan sebuah teori dasar. Teori ini
dikembangkan melalui metode analitis. Itu berarti bahwa setiap elemen yang bekerja menurut teori ini bukanlah sesuatu yang bersifat hipotesis, melainkan berdasarkan temuan empiris. Model matematis yang dikembangkan adalah sesuatu yang terpisah dengan proses natural yang terjadi. Oleh karena itu, terdapat persyaratan kondisional yang mesti dipenuhi agar teori ini dapat disimpulkan.
Dalam penerapannya, teori relativitas kini digunakan pada perangkat elektronik modern seperti Global Positioning System (GPS). Cara kerja GPS membuat perangkat sering
mengalami efek relativitas. Seluruh efek relativitas ini perlu disesuaikan sehingga GPS dapat bekerja secara presisi. Jam yang digunakan pada sistem GPS juga perlu untuk disesuaikan. Dengan kata lain, hasil akurat dari sistem GPS mampu dicapai setelah perancangan sistem ini melibatkan konsep teori relativitas.
Meski teori relativitas dianggap hasil pemikiran Einstein, teori ini juga tidak terlepas dari peran para ilmuwan lainnya. Beberapa menganggap teori ini mestinya tidak hanya
Berikut merupakan 6 (Enam) hal yang memperlihatkan teori relativitas dalam kegiatan manusia sehari-hari di muka
bumi:
1. GPS (Global Positioning System)
pencitraan lokasi oleh GPS, gambar: mnn.com
GPS nampaknya sudah tak asing lagi bagi pengguna smartphone. Penggunaanya bisa ditemukan pada beragam aplikasi, mulai dari facebook, twitter hingga yang paling populer foursquare dan Google Maps.
Tak hanya itu, kendaraan seperti mobil dan pesawat menggunakan GPS untuk mengetahui jalur navigasi secara akurat. Satelit sebagai pusat informasi GPS menggunakan relativitas sebagai dasar teorinya. Meskipun satelit tidak bisa mengikuti kecepatan cahaya, namun ia sangat cepat dalam teknologi yang diciptakan manusia untuk memberikan sinyal ke stasiun di bumi.
