Yuk Belajar Sains! Mengenal Lebih Dekat dengan Teori Relativitas

2. Secara mendasar ada dua jenis konsep mengenai relativitas

Einstein mengembangkan gagasannya menjadi dua jenis konsep relativitas, yakni relativitas khusus dan relativitas umum. Dicatat dalam laman Science How Stuff Works, teori relativitas khusus menjabarkan tentang universalitas dari semua hukum fisika. Misalnya, kecepatan cahaya, yang akan bergerak dengan kecepatan yang sama (konstan) bagi semua pengamat.

Tidak peduli apakah kamu sedang berada di rumah atau di dalam pesawat terbang, kecepatan cahaya akan selalu sama di mana pun. Ini membuktikan bahwa hukum fisika juga ternyata berlaku konstan di mana saja. Dalam relativitas khusus, segala konsep alam dijabarkan melalui sebuah kerangka model yang dinamakan inersia, yakni sebuah kerangka acuan yang akan menganggap hukum fisika bekerja secara konstan di mana saja.

Lalu Einstein menggagas konsep relativitas yang kedua, yakni relativitas umum. Dalam gagasan inilah dijabarkan mengenai perbedaan sudut pandang dan juga gravitasi dari semua partikel yang memiliki massa. Nah, rupanya gravitasi dapat memengaruhi keadaan ruang dan waktu. Dalam relativitas umum, ruang dan waktu itu juga bersifat relatif alias bisa dipengaruhi oleh faktor gravitasi tadi.

Masih bingung? Gini deh, anggap saja ruang dan waktu itu layaknya selembar kain yang kamu bentangkan pada empat titik. Lalu, taruhlah bola basket di atas kain tersebut. Apa yang terjadi? Pastinya kain akan melengkung akibat tekanan dari bola tersebut, kan? Jadi, ruang dan waktu (kain) dapat melengkung akibat gaya gravitasi (bola basket). Cukup mudah, kan memahaminya?

Secara keseluruhan memang relativitas umum lebih maju dan dapat melengkapi relativitas khusus. Namun, nyatanya keduanya sangat berkaitan erat dan tak dapat dipisahkan. Oh ya, teori relativitas secara keseluruhan juga telah melengkapi gagasan Isaac Newton mengenai hukum gravitasi. Relativitas umum mengajukan gagasan yang lebih detail bagaimana gravitasi dapat memengaruhi keadaan ruang dan waktu.

3. Bukti teori relativitas di sekitar kita

Relativitas sebetulnya sangat mudah untuk dibuktikan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh sederhananya adalah perbedaan sudut pandang mengenai waktu. Kamu yang melakukan hobi kesukaanmu tentu saja akan merasakan waktu berjalan cepat. Padahal, orang di sekitar kamu akan menganggap waktu itu sama. Hal ini merupakan contoh relativitas paling sederhana.

Bukti lainnya bisa juga mengacu pada kondisi yang dihadapi oleh astronaut di luar angkasa. Astronaut yang berada dalam stasiun luar angkasa ISS dalam jangka waktu lama, jika usianya diukur secara detail, maka seharusnya usianya lebih muda dari saudara kembarnya di Bumi. Hal ini dapat terjadi karena wahana antariksa ISS bergerak dengan kecepatan hingga 27.000 km per jam.

Jika satuan kecepatan ISS tersebut diukur secara relatif dengan waktu Bumi, maka astronaut yang berada di ISS akan menjalani hidup 28 mikrodetik lebih lama setiap harinya jika dibandingkan dengan manusia di Bumi. Bayangkan saja jika suatu saat ada wahana antariksa yang kecepatannya bisa jauh melampaui kecepatan stasiun ISS, pasti perbedaan waktu atau usia bisa jadi lebih lebar.

Fenomena ini dikenal dengan istilah dilatasi waktu. Ditulis dalam laman Britannica, dilatasi waktu dapat terjadi manakala ada pengaruh besar dari gravitasi dan kecepatan gerak konstan. Namun, jika pergerakan yang dilakukan hanya ratusan sampai ribuan kilometer per jam, maka perbedaan waktu (dilatasi waktu) yang terjadi juga tidak akan signifikan.

Supaya konsep dilatasi waktu dapat menghasilkan perbedaan waktu yang signifikan, dibutuhkan kecepatan yang sangat cepat, bahkan nyaris menyamai kecepatan cahaya. Misalnya, kalau kamu bergerak dengan setengah kecepatan cahaya saja, maka kamu akan lebih muda setengah usia dibandingkan dengan waktu Bumi. Waktu Bumi sudah menginjak 100 tahun, namun usiamu hanya bertambah 50 tahun.

4. Penemuan-penemuan yang didasarkan pada teori relativitas Einstein

Tentunya kamu sering menggunakan GPS dan map online, bukan? Ternyata, perangkat dan sistem kerja yang kamu gunakan tersebut merupakan hasil dari teori relativitas Einstein, lho. Physics Central dalam lamannya menjelaskan bahwa dibutuhkan satelit di orbit Bumi yang harus bergerak dengan kecepatan tinggi dan konstan, untuk menghasilkan map digital dengan titik lokasi yang presisi dan akurat.

Ini membuktikan bahwa ada perbedaan waktu relatif antara luar angkasa dengan Bumi secara umum. Jika ilmuwan tidak memasukkan relativitas sebagai pertimbangan utama, sudah pasti GPS atau map online tidak akan bekerja dengan baik. GPS dan navigasi tentu sangat dibutuhkan oleh pesawat, kapal, dan segala hal yang berkaitan dengan transportasi.

Tidak bisa dibayangkan jika navigasi atau GPS salah dalam menentukan titik lokasi. Pastinya akan meningkatkan risiko kecelakaan fatal yang membahayakan nyawa banyak orang. Bukan hanya GPS dan navigasi, hampir semua hal yang berkaitan dengan ilmu kimia juga tak bisa lepas dari konsep relativitas, misalnya pembentuk unsur-unsur merkuri. Relativitas ada di sana sebagai konsep logis akibat massa dan percepatan unsur kimia.

Selain itu, teknologi berbasis nuklir juga merupakan salah satu penemuan yang didasarkan pada teori relativitas. Sayangnya, teori hebat ini juga membuka jalan bagi banyak negara untuk menciptakan senjata nuklir dan bom atom. Hiroshima dan Nagasaki adalah dua kota yang luluh lantak akibat bom atom pada era Perang Dunia II lalu.