Bukan ke Atas, Kenapa Gravitasi Menarik Kita ke Bawah?

22 Apr 2023, 05:07 WIB

ilustrasi gravitasi Bumi yang menarik semua benda dan makhluk (unsplash.com/Raul Varzar)

Konon katanya, pada abad ke-17, ilmuwan terkemuka Inggris, Sir Isaac Newton, tengah melihat apel jatuh dari pohonnya. Peristiwa itu membuat Newton berpikir. Hasilnya, pada 1687, Newton menetapkan hukum gravitasi secara komprehensif lewat Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica.

Gravitasi adalah gaya tarik yang menyebabkan benda dengan massa atau energi tertarik satu sama lain. Selain Bumi, berbagai objek langit pun memiliki gravitasi. Itulah mengapa benda di bumi jatuh ke permukaan Bumi atau planet di tata surya mengitari sang Mentari.

Sifat gravitasi juga ditunjukkan oleh magnet yang bisa menarik benda logam atau magnet lain (yang kutubnya berlawanan) atau mendorongnya. Lalu, kenapa kita hanya merasakan tarikan gravitasi? Kenapa gravitasi juga tidak mendorong?

1. Menurut Einstein, lengkungan dalam ruang waktu adalah gravitasi

ilustrasi gravitasi pada tiap objek di alam semesta (universetoday.com)

Pada 1915, ilmuwan Jerman legendaris, Albert Einstein, pertama kali menemukan jawabannya. Saat itu, ia tengah menerbitkan teori relativitas umumnya.

Einstein mengatakan kalau gaya tarik gravitasi disebabkan karena semua benda yang memiliki massa (seperti Bumi yang kita huni), sebenarnya melengkungkan struktur ruang waktu alam semesta. Lengkungan inilah yang kita rasakan sebagai gaya gravitasi.

2. Apa itu konsep "ruang dan waktu"

ilustrasi lengkungan ruang waktu (esa.int)

Apa itu konsep ruang waktu? Sesuai namanya, ini adalah kombinasi dari tiga dimensi ruang (panjang, lebar dan tinggi) yang digabungkan dengan dimensi ke-4, waktu. Einstein adalah manusia pertama menyadari kalau hukum fisika bekerja di mana pun di alam semesta saat ruang dan waktu bergabung.

Dengan kata lain, ruang dan waktu saling terhubung. Jika satu objek bergerak sangat cepat, maka waktu berjalan lebih lambat bagi objek tersebut. Inilah alasan mengapa astronaut/kosmonaut - yang bergerak amat cepat di luar angkasa - mengalami proses penuaan yang sedikit lebih lambat dibandingkan di Bumi.

3. Bagaimana cara kerja gravitasi pada ruang waktu? Coba ilustrasi trampolin

Perlu diingat, gravitasi adalah gagasan bahwa benda di alam semesta saling menarik satu sama lain akibat lengkungan dalam ruang waktu. Saat Einstein mencetuskan teori relativitas umum, ia menunjukkan kalau semua benda dengan massa dan energi dapat melengkungkan ruang waktu. Sulit membayangkan teori gravitasi ruang waktu?

Coba bayangkan sebuah trampolin. Saat tak ada apa pun di permukaannya, maka trampolin tetap datar. Saat kamu berdiri di atasnya, maka permukaan trampolin ikut masuk ke dalam mengikuti berat tubuhmu. Letakkan bola di dekat kakimu, maka bola akan menggelinding masuk ke lengkungan trampolin, ke kakimu.

Nah, massa tubuhmu meregangkan permukaan trampolin, menciptakan "lengkungan gravitasi" yang membuat bola menggelinding menuju kakimu. Kurang lebih, inilah cara kerja gravitasi pada objek masif (seperti planet atau bintang) yang menarik objek di dalamnya atau benda-benda lain di sekitarnya ke arahnya.

4. Regangan waktu akibat gravitasi besar

ilustrasi lubang hitam Cygnus X-1 menyerap bintang berwarna biru (nasa.gov)

Selain itu, karena ruang dan waktu saling terhubung, ternyata waktu juga ikut meregang akibat gravitasi dari objek masif. Kembali ke ilustrasi trampolin, semakin berat tubuhmu, maka permukaan trampolin semakin masuk ke dalam, kan? Hal ini membuat bola menggelinding lebih cepat ke kakimu.

Itulah mengapa objek besar seperti bintang atau lubang hitam memiliki gravitasi yang beberapa kali lipat lebih kuat dibandingkan Bumi. Dalam kasus gravitasi lubang hitam yang bahkan cahaya pun tidak bisa lolos, saat sebuah objek tertarik gravitasinya, maka waktu pun jadi terasa lebih lambat atau bahkan tidak relevan lagi.

5. Jadi, kenapa gravitasi tidak mendorong kita ke atas?

ilustrasi skydiving (unsplash.com/KamilPietrzak)

Kembali lagi ke pertanyaan tersebut, maka kita pun harus kembali ke ilustrasi trampolin. Coba seseorang menyelinap ke kolong trampolin dan mendorong permukaannya ke atas. Permukaan trampolin akan terlihat menonjol ke atas dan bola akan menggelinding menjauh, bukan? Hal yang sama berlaku dengan gravitasi.

Yang para ilmuwan tahu, materi akan selalu membuat "lengkungan gravitasi", bukan "tonjolan gravitasi". Dengan kata lain, memang sudah hukum alam kalau lengkungan ruang waktu di Bumi membuat gaya tarik, bukan gaya dorong.

Para ilmuwan bisa saja membayangkan benda atau energi imajiner yang dapat menyebabkan gravitasi Bumi berbalik menolak dan mendorong ke atas hingga luar angkasa. Akan tetapi, di dunia nyata, gravitasi hanya menarik kita ke bawah, kembali ke Bumi.