Dalam dunia sains, terutama fisika, matematika, dan keilmuan sains secara umum, tentu kamu sering mendengar tentang teori relativitas. Ya, meskipun mungkin kamu gak paham secara total dengan teori rumit yang satu ini, namun teori ini masih bisa dipahami secara sederhana, lho.
Apa sih teori relativitas itu? Apa saja kontribusinya terhadap dunia sains? Kalau kamu memang penasaran tentang relativitas, kamu bisa memahami teori tersebut secara sederhana melalui artikel ini. Yuk, disimak!
Teori relativitas adalah teori sains yang pernah digagas oleh ilmuwan bernama Albert Einstein pada rentang waktu antara 1905 hingga 1915. Seperti dicatat dalam laman Live Science, secara mendasar teori relativitas dapat dimaknai sebagai sifat-sifat konstan dari hukum fisika yang berlaku universal (di mana saja).
Jika manusia di Bumi mengalami dan menjalani hukum fisika mengenai gravitasi dan kecepatan cahaya, misalnya, maka hukum tersebut akan berlaku sama jika manusia berada di mana pun di alam semesta ini. Nah, universalitas inilah yang diulas secara mendalam dalam sebuah gagasan teori bernama relativitas.
Meskipun hukum fisika tetap berlalu sama, perasaan tiap-tiap orang terhadap hukum-hukum tersebut akan berbeda satu sama lain. Misalnya, jika si A sedang menumpangi sebuah wahana dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka si A akan merasa bahwa waktu yang ada di sekitarnya menjadi lambat. Padahal, orang-orang lain yang berada di luar wahana tersebut merasa waktu berjalan sama saja seperti biasa.
Secara nyata, hukum fisika mengenai waktu sebetulnya tetap. Namun, perbedaan sudut pandang antara si A dengan orang lain inilah yang dapat berbeda atau dianggap relatif. Ada lagi contoh sederhana: Jika si A melakukan sesuatu yang ia senangi, maka waktu seakan bergerak cepat. Sedangkan, jika ia melakukan hal yang tidak disukai, maka ia merasa waktu berjalan sangat lambat.
Nah, di sini kamu mulai paham, kan? Secara mendasar, konsep relativitas menjelaskan tentang universalitas hukum fisika, alias hukum fisika akan berlaku sama di mana pun meskipun kamu berada di ujung alam semesta. Namun, cara pandang kamu terhadap kejadian di sekitarmu yang membuatnya berbeda, itulah yang disebut relatif.
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.
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.
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.
Pertanyaan ini sulit untuk dijawab, bahkan ilmuwan sekaliber mendiang Stephen Hawking pun tidak bisa menjawabnya dengan lugas. Ada ilmuwan yang berpendapat bahwa perjalanan waktu bisa dilakukan, namun ada juga yang menyatakan bahwa hal tersebut mustahil.
Mungkin, secara teori hal tersebut bisa diperhitungkan. Misalnya, kamu menaiki wahana dengan kecepatan nyaris kecepatan cahaya selama 1 tahun. Nah, pada saat kamu selesai melakukannya, kamu akan melihat Bumi dan orang yang kamu kenal tidak akan sama lagi, alias kamu sudah melampaui belasan atau puluhan tahun ke masa depan.
Bagaimana jika wahana tersebut ditingkatkan lagi menjadi setara atau bahkan melebihi kecepatan cahaya? Bisa saja kamu akan kembali ke masa lalu. Namun, jangan gegabah dulu. Pasalnya, hal tersebut mustahil untuk dipraktikkan. Relativitas memang membuka peluang untuk perjalanan waktu, namun di sisi lain relativitas juga membantahnya.
Menurut Einstein, tidak ada satu pun benda di alam semesta yang dapat bergerak setara dan bahkan melebihi kecepatan cahaya, kecuali cahaya itu sendiri yang bergerak dengan 300.000 km per detik. Artinya, secara teoritis, tidak ada yang lebih cepat dari cahaya. Lagi pula, manusia sebagai organisme hidup yang memiliki massa tidak akan dapat mengimbangi gerakan dengan kecepatan yang sangat tinggi, alias akan hancur berkeping-keping.
So, untuk saat ini konsep mengenai perjalanan waktu, terutama kembali ke masa lalu, memang hanya sebatas pada sci fi saja. Perjalanan waktu yang bisa dilakukan secara nyata hanya sebatas pada dilatasi waktu yang terjadi antara astronaut dengan orang Bumi. Namun, perbedaan waktunya sangat amat kecil, hanya berukuran mikrodetik sampai detik.
Itulah beberapa pembahasan sederhana mengenai teori relativitas. Bagaimana? Kamu sudah sedikit paham dengan teori terkenal ini, kan? Semoga dapat menambah wawasan kamu, ya!