7 Karya Albert Einstein yang Memberi Perubahan Besar Bagi Dunia

Pada 1905, Einstein yang saat itu berusia 26 tahun mencetuskan teori relativitas khusus, kondisi gerak relatif dalam kasus tertentu di mana gaya gravitasi diabaikan. Teori ini mengubah pandangan para fisikawan terhadap konsep ruang waktu. Einstein kemudian memasukkan teori ini ke dalam kontinum ruang waktu tunggal.

Salah satu penyebab kenapa manusia menganggap ruang dan waktu terpisah adalah karena selama ini, manusia mengukurnya dalam satuan yang berbeda. Dalam teori tersebut, Einstein memperlihatkan bahwa sebenarnya konsep ruang waktu dapat saling dipertukarkan dengan kecepatan cahaya, yaitu 300.000 km/detik.

Hasilnya, muncullah anggapan bahwa tak ada satu pun benda yang bergerak lebih cepat daripada cahaya. Akan tetapi, berarti segala sesuatu akan menunjukkan perilaku aneh saat mendekati kecepatan cahaya.

Sebagai contoh, jika manusia dapat melihat pesawat ruang angkasa melaju dengan 80 persen kecepatan cahaya, maka pesawat tersebut akan terlihat 40 persen lebih pendek dibandingkan saat tidak bergerak.

Selain itu, jika manusia berada dalam pesawat tersebut, maka segalanya akan tampak lebih lambat, seperti jam butuh 100 detik untuk mencapai 1 menit. Diterapkan di luar angkasa, semakin cepat para astronaut bepergian di luar angkasa, maka semakin lambat juga proses penuaan yang mereka jalani.

Rumus "E = mc^2" adalah percabangan dari teori relativitas khusus yang juga menjadi ciri khas Einstein di mata dunia. Rumus ini menunjukkan kesamaan massa (m) dan energi (E), dua tolok ukur yang diyakini benar-benar terpisah.

Menurut definisi fisika tradisional, massa mengukur jumlah materi yang terkandung dalam suatu objek, sedangkan energi adalah sifat yang dimiliki sebuah objek berdasarkan gerakan dan gayanya. Energi dapat hadir di tengah absensi materi, seperti gelombang cahaya atau radio.

Akan tetapi, dengan rumus E = mc^2, Einstein mengatakan bahwa massa dan energi adalah dua unit yang sama. Syaratnya, massa harus dikalikan dengan c^2 atau kecepatan cahaya kuadrat.

Dengan kata lain, semakin cepat sebuah objek bergerak, maka massanya juga ikut bertambah. Selain itu, rumus ini juga membuktikan kalau objek yang diam memiliki energi besar yang terkunci di dalam.

Selain terkenal di dunia hiburan, E = mc^2 digunakan di praktik bidang fisika partikel berenergi tinggi. Menurut European Council for Nuclear Research (CERN), Swiss, jika partikel dengan energi yang cukup saling ditubrukkan, energi dari tubrikan tersebut menghasilkan materi baru dalam bentuk partikel tambahan.

Dari produksi teknologi hingga membaca barcode di supermarket, laser adalah salah satu inovasi vital dalam kehidupan manusia. Apa hubungannya dengan Einstein?

Kata "emisi yang terstimulasi" dari akronim Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER) adalah konsep yang dikembangkan oleh Einstein pada 1917. Saat itu, Einstein menulis makalah "Physikalische Zeitschrift" yang menjelaskan bagaimana foton cahaya yang melewati sebuah zat dapat merangsang emisi foton lanjutan.

Einstein melihat bahwa foton baru bergerak ke arah yang sama dengan frekuensi yang sama dan fase yang sama seperti foton asli. Kejadian ini menghasilkan efek kaskade karena jumlah produksi foton yang hampir identik semakin banyak.

Akan tetapi, sebagai ahli fisika teori, Einstein tidak mengembangkan aplikasi gagasan emisi yang terstimulasi lebih jauh. Sayangnya, ilmuwan dunia butuh waktu mengenali potensi aplikasi emisi terstimulasi. Saat ini, laser terus dikembangkan untuk memproduksi berbagai teknologi canggih.

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, teori relativitas khusus Einstein menunjukkan bahwa ruang waktu dapat menciptakan fenomena aneh, bahkan tanpa adanya medan gravitasi. Setelah dijabarkan lebih dalam, hasilnya adalah teori relativitas umum pada 1915.

Melalui teori relativitas umum, Einstein menemukan bahwa objek besar seperti planet dan bintang sebenarnya mengakibatkan distorsi pada struktur ruang waktu. Distorsi ini menghasilkan efek yang saat ini kita kenal sebagai gaya tarik atau gravitasi.

Einstein menjelaskan teori relativitas umum melalui serangkaian persamaan dan rumus yang rumit, tetapi memiliki jangkauan aplikasi yang amat luas. Salah satu solusi untuk persamaan teori relativitas umum dicetuskan oleh pakar astrofisika Jerman, Karl Schwarzschild, pada 2016, yang menjadi dasar deskripsi lubang hitam (black hole).

Pada 1935, Einstein sendiri mengembangkan teori relativitas umum dan solusi Schwarzschild bersama dengan fisikawan Amerika, Nathan Rosen. Hasilnya adalah kemungkinan jalan pintas dari satu titik ruang waktu ke titik lain. Awalnya dikenal sebagai "jembatan Einstein-Rosen", yang sekarang disebut "lubang cacing" (wormhole).

Dengan teori relativitas umum pada 1915, Einstein menerapkannya untuk mengerti alam semesta. Akan tetapi, Einstein tidak yakin kalau hasilnya benar. Muncul solusi bahwa struktur ruang berada dalam keadaan ekspansi secara terus-menerus dan menarik galaksi bersamanya, sehingga jarak antar galaksi pun terus bertambah.

Einstein menganggap bahwa konsep ini salah. Oleh karena itu, pada 1917, Einstein menambahkan "konstanta kosmologis" (Λ) ke teori persamaan umum agar mengimbangi pengaruh gravitasi dan solusinya menunjukkan alam semesta yang statis dan berperilaku stabil.

Sekitar 12 tahun kemudian, berdasarkan observasi astronom Amerika, Edwin Hubble, keraguan Einstein terbukti benar, yaitu alam semesta benar-benar berekspansi! Oleh karena itu, Einstein mengatakan bahwa konstanta kosmologis adalah kesalahan terbesarnya.

Namun, ini bukan akhir dari konstanta kosmologis. Berdasarkan perhitungan yang lebih maju terhadap ekspansi alam semesta, manusia pun tahu bahwa ekspansi alam semesta semakin cepat, bukan melambat sebagaimana mestinya tanpa ada konstanta kosmologis. Dengan kata lain, kesalahan Einstein sebenarnya terbukti benar.

Sejarah umum mengaitkan Einstein dengan penemuan bom nuklir. Meski sebenarnya Einstein tidak berkontribusi pada penemuan bom nuklir, bahan utama nuklir, fisi nuklir, sebenarnya ada karena kontribusi Einstein.

Pada 1939 atau awal Perang Dunia II (PD2), Einstein dan fisikawan Hongaria, Leo Szilard, menuliskan sebuah surat untuk Presiden ke-32 AS, Franklin D. Roosevelt, mengenai bahaya nuklir bila sampai jatuh ke tangan partai Nazi Jerman.

Berbekal surat Einstein-Szilard, Presiden FDR membentuk Proyek Manhattan (1942–1946). Hasilnya adalah bom atom Fat Man dan Little Boy yang dijatuhkan atas Hiroshima dan Nagasaki pada 1945.

Meski surat Einstein-Szilard menjadi fondasi Proyek Manhattan, Einstein tidak tergabung dalamnya. Konon, hal ini dikarenakan pandangan politik Einstein yang lebih condong ke sayap kiri. Akan tetapi, pada 1940, Einstein resmi menjadi warga negara AS.

Kendati pun begitu, Einstein tidak merasa rugi karena ia lebih khawatir jika nuklir jatuh ke tangan yang salah. Enam tahun setelah akhirnya PD2, Einstein mengakui penyesalannya karena telah memperingatkan AS mengenai bom nuklir. Sebelum wafat pada 1955, ia dan 10 ilmuwan lainnya telah menandatangani manifesto akan bahayanya nuklir.

Meski telah wafat pada 1955 di AS, warisan Albert Einstein tak lekang oleh waktu, bahkan hingga ke abad ke-21. Tepatnya, pada Februari 2016, fondasi teori relativitas umum dari Einstein mengantarkan manusia menemukan gelombang gravitasi.

Gelombang gravitasi adalah sebuah efek riak kecil yang merambat melalui struktur ruang waktu. Anggapan umum adalah Einstein sudah meramalkan keberadaannya pada 1916. Namun, sebenarnya Einstein ragu apakah teorinya dapat memprediksi atau malah mengeliminasi gelombang gravitasi.

Butuh waktu bagi para ilmuwan dunia untuk memecahkan keraguan Einstein. Satu abad kemudian, para ilmuwan berhasil memecahkan teka-teki tersebut dengan fasilitas Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatories (LIGO) di AS dan teori relativitas umum.

Selain membuktikan kebenaran prediksi Einstein terhadap gelombang gravitasi dengan teori relativitas umum, penemuan gelombang gravitasi memberikan cara baru untuk para astronom untuk mengamati alam semesta, dari penggabungan black hole hingga mengetahui formasi awal dari Ledakan Dahsyat (Big Bang).

Itulah berbagai karya Albert Einstein yang memberikan kontribusi besar bagi dunia. Meski sudah 66 tahun sejak wafatnya, warisan ilmu pengetahuan tetap mengharumkan namanya hingga saat ini. Menurutmu, mana temuan Einstein yang paling berharga?