Selasa, 30 Juni 2009

Big Bang VS Cyclic Universe

Physics before the Big Bang?



Big Bang & Inflation Universe

Anda pasti sudah sangat familiar dengan peristiwa Big Bang. Yaitu sebuah ledakan dahsyat sebagai awal terciptanya ruang dan waktu. The moment of creation. Namun ada satu kenyataan yang sangat menggangu. Bila kita runut balik kondisi alam semesta kita sekarang hingga ke Big Bang, maka runutan itu tidak membawa kita sampai ke Big Bang.

Bagaimana maksudnya?

Ketika Big Bang terjadi, alam semesta mulai memuai dengan laju kritis. Artinya, alam semesta kita memuai dengan laju hampir sama dengan kecepatan cahaya. Bila memang demikian, maka alam semesta kita tidak mungkin seperti sekarang ini. Karena dengan laju kritis, Alam semesta kita memerlukan waktu lebih lama untuk bisa seperti saat ini.

Lalu apa yang terjadi sebenarnya?

Alan Guth dan Paul Steinhardt
Alan Guth memikirkan jawabannya dengan mengajukan teorinya yaitu "Inflasi alam semesta". Menurut Alan Guth, sesaat setelah Big Bang, untuk beberapa saat alam semesta kita memuai dengan laju lebih dari kecepatan cahaya hingga mencapai kondisi seragam ke segala arah. Barulah kemudian alam semesta kita kembali melanjutkan pemuaiannya dengan laju kritis.

Teori ini disebut Inflasi alam semesta. Teori ini banyak diterima oleh publik karena satu-satu nya yang bisa menjelaskan bagaimana alam semesta bisa memuai dan mencapai kondisi seperti saat ini sejak Big Bang.

Namun benarkah demikian? Coba anda pikirkan lagi.
Mengapa harus alih-alih mencari teori yang dipaksakan seperti itu? Alan Guth dan kebanyakan fisikawan teoretis senang dengan teori ini karena keyakinan mereka bahwa Big Bang adalah awal dari segalanya, bahwa Big Bang adalah peristiwa unik, sebuah peristiwa penciptaan (moment of creation). Menurut saya, teori ini terlalu dipaksakan. Mari kita berpikir sebaliknya. Dan mari kita terima keanehan yang terjadi ini.

Postulat 1: Big Bang adalah peristiwa penciptaan alam semesta.
OK, kita tampung dulu pernyataan ini.

Postulat 2: Tidak ada yang lebih cepat dari laju kecepaan cahaya.
OK, kita memahami betul teori Relativitas khusus ini.

Postulat 3: Alam semesta memuai dengan laju kritis.
"Laju Kritis" adalah laju sedikit lebih lambat dari kecepatan cahaya. Bila alam semesta memuai dengan laju kritis sejak Big Bang, maka terdapat keanehan, yaitu alam semesta yang kita amati sekarang terlalu luas dan kondisi ini tidak mungkin tercapai. Seharusnya alam semesta kita jauh lebih kecil.

Postulat 2 dan Postulat 3 benar, maka tanpa harus memaksakan sebuah teori (yang bersifat alih-alih), maka Kondisi alam semesta yang kita amati saat ini berumur lebih tua dari Big Bang yang disinggung pada Postulat 1. Alam semesta yang mengembang dengan laju kritis ini sudah harus ada sebelum Big Bang terjadi. Ini berarti Postulat 1 adalah SALAH.


Big Bang & Membrane

Dalam bukunya, "Endless Universe", Paul Steinhardt dan Neil Turok menjelaskan bahwa Big Bang bukanlah peristiwa unik. Mereka mengarahkan pandangan kita akan suatu kemungkinan dimana Big Bang terjadi berkali kali di masa lalu dan akan terjadi berkali-kali pula di masa depan. Big Bang diduga sebagai peristiwa tabrakan antara dua buah membrane atau braneworld. (Silahkan baca artikel "Braneworlds" untuk lebih mengerti mengenai membrane/braneworlds dan M-Theory)

Teori ini berhasil menjelaskan beberapa misteri.
Salah satunya adalah; dari mana asalnya partikel materi? apakah dari suatu ketiadaan atau nothingness? Bukan. Tabrakan dua buah membrane menghasilkan energi yang sangat besar. Energi itu harus pergi ke suatu tempat. Energi itu adalah Big Bang, yang kemudian menjadikan partikel materi yang kita ketahui sebagai sebuah proses penciptaan materi dan obyek-obyek di alam semesta.


Big Bang VS Cyclic Universe

Dengan diperkenalkannya M-Theory maka orang harus menghadapi tantangan baru, yaitu sebuah model alam semesta tanpa awal dan tanpa akhir; "Cyclic Universe". Alam semesta tidak akan kehabisan energy, tidak akan kekurangan materi walaupun mengembang. Dan alam semesta kita akan terus mengembang tanpa ada kemungkin menciut dan menjadi Big Crunch. Ini adalah benar berdasarkan pengamatan.

Kita sudah harus mulai menerima kemungkinan untuk meninggalkan Teori penciptaan dan kehancuran (Big Bang dan Big Crunch).

Cylic Universe menjelaskan bahwa ketika alam semesta mengembang dimana galaxy-galaxy sudah sangat saling berjauhan, maka alam semesta ini akan menarik alam semesta paralelnya (membrane) untuk mendekat yang kemudian terjadilah singgungan atau tabakan. Tabrakan ini akan menghasilkan ledakan maha dahsyat, yaitu Big Bang. Dari Big Bang akan dihasilkan materi baru pengisi alam semesta. Dan kejadian ini terjadi berulang di masa lalu dan akan terjadi lagi berulang di masa depan.

Jadi kapan moment of creation yang sebenarnya? Apa bentuknya?
Tidak ada yang tau. Alan Guth berkata bahwa alam semesta harus berawal. Dan mungkin anda pun meyakini hal yang sama. Tuhan harus mengawali alam semesta ini dengan sebuah awal penciptaan. OK, tapi BUKAN Big Bang.

Sepertinya manusia baru saja merayakan sebuah moment of creation, yaitu Big Bang, namun ternyata harus menemukan/menghadapi threshold baru, bahwa Big Bang bukanlah moment of creation. Alam semesta menjadi jauh lebih luas dari bayangan kita. Dan TUHAN menjadi jauh lebih besar.

Mengapa Cyclic Universe menjadi teori yang serius?
Teori ini berawal dari M-Theory. M-Theory sangat baik dalam menggabungkan Quantum Mechanic dan Relativitas (kalau boleh dikatakan sebuah Theory of Everything). Banyak yang mampu dijelaskan oleh teori ini. Walaupun konsekuensinya orang harus menerima 10 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu. Tidak hanya sampai di situ, orang juga harus menerima struktur alam semesta berlapis dengan membrane - membrane -nya. Dan sekarang, sebuah kemungkinan serius lainnya, yaitu Cyclic Universe.

Silahkan anda pikirkan dan kaji sendiri.



llustrasi Cyclic Universe Model (click to enlarge)

Sir Roger Penrose - About Cyclic Universe Model
Sir Roger Penrose adalah seorang Cosmologist terkemuka dari Cambridge. Ia penggelut fisika singularitas dan Big Bang bersama Stephen Hawking. Penrose adalah dosen pembimbing thesis Stephen Hawking. Roger Penrose pendukung teori Big Bang pun harus mengakui adanya kemungkinan fisika sebelum Big Bang.


18 komentar:

Anonim mengatakan...

Good publish.Such fascinating read and details, thanks for sharing this submit, I??ve already bookmarked your weblog. I can see that you might be putting lots of time and effort into your weblog and detailed articles!

Kakek wijen mengatakan...

Saya masih gak mudeng dengan cerita 3 Brane yang bersinggungan menghasilkan bigbang ? Apakah itu berarti melahirkan 3 brane baru ?
ataukah menambahkan materi/energi ke dalam 3 brane masing2 yg bersingungan ? Lha ini kan jadinya seperti menciptakan energi, apa iya begitu ? 3 brane dan 4 brane apakah tidak pernah berbenturan ?

Kurniawan mengatakan...

kenapa yg berbenturan itu 3-brane nya ? kenapa bukan brane yg terluar yaitu 10-brane ?

Erianto Rachman mengatakan...

@Kakak Wijen:

Maaf telah lama membiarkan pertanyaan anda tidak terjawab oleh saya.
BigBang yang dihasilkan dari singgungan antara satu brane dengan brane lainya akan menghasilkan ledakan enegi yang sangat besar yang kemudian energi tersebut berubah menjadi materi.
Belum tentu big bang akan menghasilkan brane baru. Saya pikir tidak begitu.
apakah 3 brane dan 4 brane bisa berbenturan? mungkin.

Erianto Rachman mengatakan...

@Krniawan:

Mungkinkah? bertabrakan dengan apa?
:-) Maaf saya agak menggoda anda dengan jawaban saya yang berupa pertanyaan juga.
Silahkan dipikirkan.

Kurniawan mengatakan...

Bukankah brane-brane yg berdimensi rendah berada didalam brane berdimensi tinggi, 3-brane berada didalam 4-brane, 4-brane berada didalam 5-brane, begitu seterusnya sampai 10-brane. Hampir bisa dipastikan semua alam semesta seperti demikian, ketika ada 2 alam semesta bersinggungan maka semua brane pada bersinggungan juga, tp dalam artikel Bapak ini cuma dikatakan 3-brane nya yg bersinggungan antara 3-brane alam semesta yg satu dg yg 3-brane alam semesta lain. Ataukah persepsi saya yg salah, mungkin menurut Anda 3-brane di satu alam semesta ada banyak, sehingga 3-brane tsb bisa saling bersinggungan, apa mungkin dialam semesta kita 3-brane nya banyak ? kalau 3-brane banyak di satu alam semesta berarti brane2 lainnya juga banyak, apakah seperti itu ? apakah yg bersinggungan itu sesama 3-brane dialam semesta yg sama ?
kalau belum tentu big bang menghasilkan brane baru berarti big bang yg terjadi didalam alam semesta, betullah kalau begitu bahwa brane yg bersinggungan tsb sama2 berada dialam semesta yg sama, mohon diperbaiki kalau persepsi saya salah.

Erianto Rachman mengatakan...

@Kurniawan:

Di dalam 4-brane terdapat banyak 3-brane. mereka bisa saling bersinggungan.

Kurniawan mengatakan...

Apakah manusia bisa keluar dari 3-brane lalu masuk ke 3-brane lainnya ?

Erianto Rachman mengatakan...

@Kurniawan:

Silahkan baca "Braneworld".
Hanya string dengan ujung tertaut/tertutup (Closed-Loop String) yang bisa keluar masuk membrane.

Kurniawan mengatakan...

jadi 3-brane semacam dinding kah ?
jadi yg dimaksud 10 pangkat 500 itu adalah jumlah 3-brane ?

Erianto Rachman mengatakan...

@Kurniawan;

Kalau membayangkannya demikian, ya boleh saja. 3-brane boleh dibayangkan seperti lembaran tipis.

10^500 itu jumlah alam semesta paralel keseluruhan. Menurut M-Theory.

Kurniawan mengatakan...

Kalau saya membaca teori M, saya membayangkan kalau 3-brane hanya 1, 4-brane juga 1, dst. 3-brane berada didalam 4-brane, 4-brane didalam 5-brane dst. Ukuran besar atau volume 3-brane, 4-brane sampai 10-brane tsb adalah sama besar.
Ternyata persepsi saya salah.
Jumlah 10-brane tsb ada brp dijagad raya ini ?
Jadi Ukuran 3-brane tsb sebesar apa pak ? sudah adakah manusia yg sudah mendekati batas lembarannya ?
Jika big bang yg terjadi tidak menghasilkan membran baru berarti materi yg terbentuk diluar membran ? apa bisa materi berada di luar membran ? apa bisa materi berada di luar 3-brane ?

Kurniawan mengatakan...

Ada suatu penyelidikan di Eropa, kalau tak salah mereka menabrakkan inti atom, sehingga terpecahlah inti atom tsb dan string2nya pada berserakan dan ternyata ada string yg closed loop yg ternyata adalah graviton, graviton tsb muncul sebentar karena graviton tsb keluar dimensi (keluar dari 3-brane). Skrg yg jadi pertanyaan kenapa kok begitu cepatnya padahal 3-brane kita begitu luasnya, kalau seandainya 3-brane seluas galaksi saja itu kan butuh waktu ribuan tahun cahaya. Adakah pintu keluar yg terdekat dari 3-brane ini ?

Erianto Rachman mengatakan...

@Kurniawan;

Saya tidak tau ada berapa jumlah 10-brane di alam ini.

Ukuran membrane sangat luas. Seluas alam semesta ini. Kita, galaxy, dan alam semesta yang kita amati ini berada dalam satu 3-brane.
Tidak ada yang tau ada apa di luar membrane.

Penelitian yang dimaksud adalah yang dilakukan oleh CERN dengan alat termahal sepanjang zaman dan terbesar, yaitu the Large Hadron Collider (LHC) atau alat penumbuk atom.

Kenapa Graviton hanya muncul sekejap kemudian hilang (meninggalkan membrane) padahal membrane kita seluas alam semesta ini?
Dimana batasnya membrane?

Anda masih berpikir dengan banyak keterbatasan. Dan mungkin belum mengerti konsep ini dengan baik.
Batas membrane itu tepat di depan hidung anda! Tepat di depan pelupuk mata anda! Ada di mana-mana.
Namun tidak ada satu partikel pun yang dapat menyeberang ke luar membrane, (kecuali graviton) maka Anda tidak dapat merasakannya, tidak dapat melihatnya (ingat, photon pun tidak bisa menyeberang membrane). dan dengan alat apapun, manusia tidak dapat mendeteksinya.

Jadi anda tidak mungkin bisa menjamah tepi membrane ini.
jikapun anda terbang di dalam space ship dengan kecepatan jutaan kali kecepatan cahaya, anda tidak akan menemukan batas membrane ini.
Kenapa? karena partikel2 anda tertambat pada membrane ini. partikel2 anda tidak bisa keluar dari membrane ini.

Tapi graviton akan dapat langsung menyelinap pergi ke membrane lain karena ia TIDAK mempunyai tambatan di alam ini. ia adalah string tertutup.

Kurniawan mengatakan...

Jadi tepatnya definisi alam semesta ini adalah alam yg berada di 3-brane atau alam yg berada di 10-brane ?
Mungkinkah ada materi diluar 3-brane ?

Erianto Rachman mengatakan...

@Kurniawan:

Semuanya adalah alam.
Mungkin ada materi di luar membrane kita.
Jika ada materi yang eksis di semisal 4-brane, maka materi tersebut akan mengikuti hukum alam yang sama, namun sedikit berbeda, karena ia harus eksis di alam dengan 4 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu.

Kurniawan mengatakan...

kalau persepsi saya tentang alam semesta seperti ini pak,
Alam semesta adalah alam yg berada di dalam 10-brane (1-brane, 2-brane, 3-brane sampai 9-brane otomatis udah masuk di dalamnya).
Kalau ada 10-brane yg lain itu berarti alam semesta yg lain (dunia paralel). Apakah salah kalau persepsi seperti ini ?

Erianto Rachman mengatakan...

@Kurniawan:

Tidak. Setiap membrane bisa jadi adalah alam semesta sendiri (parallel).