Big Bang

Bisakah ledakan menciptakan keteraturan?

Seperti telah dikatakan, Big Bang bukanlah ledakan dalam artian sehari-hari. Faktanya, ia bukan ledakan sama sekali.
Saat kita secara normal membayangkan sebuah ledakan, kita membayangkan materi yang ada lepas, dengan suatu cara, sebagian darinya menyimpan energi. Mesiu melakukan ini lewat pembakaran, bom nuklir lewat fisi atau fusi. Secara teknis, mengisi balon dengan udara sampai ia meletus juga merupakan ledakan. Apa yang terjadi adalah materi dan energi terlontar keluar dan sebuah gelombang kejut tercipta.

Big bang di sisi lain, adalah pengembangan ruang itu sendiri. Ruang mulai mengembang dari volume sangat kecil menjadi volume sangat besar, dan masih terjadi sampai sekarang. Itu bukan ledakan sama sekali, dan memakai kata ‘ledakan’ untuk menjelaskannya hanyalah mengaburkan arti sesungguhnya.

Apakah kosmologi Big Bang membuktikan alam semesta memiliki awal?

Mark I. Vuletic
21 Maret 2008
Ada sejumlah argumen atas keberadaan sang maha pencipta yang tergantung, paling tidak sebagian, pada pemahaman bahwa alam semesta memiliki awal. Sebagian theist merujuk kosmologi big bang untuk mendukung pendapat itu. Misalnya, menurut apologis kristen,
Phil Fernandes:
Model big bang juga mengajarkan bahwa alam semesta memiliki awal. Tahun 1929, astronom Edwin Hubble menemukan bahwa alam semesta mengembang dalam tingkat yang sama kesegala arah. Saat waktu maju, alam semesta membesar. Ini artinya bila seseorang mundsur dalam waktu alam semesta akan semakin kecil dan kecil. Pada akhirnya, bila kita cukup jauh ke masa lalu, seluruh alam semesta akan menjadi apa yang ilmuan sebut "titik dengan kepadatan tak terhingga." Ini menandai awal alam semesta, big bang.(Fernandes 1997:96)
Dapat dipahami sekali bahwa Fernandes dan banyak orang lain akan membuat argumen demikian: sejauh yang saya dapat beritahu, ekspresi yang sama terjadi di antara para ilmuan dan penulis sains jauh sebelum apologis agama mengangkatnya. Walau demikian, argumen ini pada kenyataannya tidak dapat bekerja. Dengan mengatakan demikian, saya tidak mengatakan sesuatu yang baru atau tidak orthodox; tapi, saya hanya mengulang apa yang ahli kosmologi telah lama ketahui namun entah bagaimana gagal di komunikasikan secara pantas pada publik, sejauh yang emreka telah usahakan. Saya akan mencoba menjelaskan nya dalam paper ini. Detilnya mungkin terdengar teknis pada awalnya, karena saya akan merujuk pada relativitas umum dan mekanika kuantum, namun saya pinta pembaca tetap dengan saya: pointnya adalah cukup sistematis, dan saya yakin ini dapat dipahami siapa saja.
Jadi apa yang diberitahu oleh kosmologi Big Bang?
Seperti yang telah dicatat Fernandes dengan benar, alamn semesta mengembang. Memakai teori relativitas umum, kita kemudian dapat menarik kesimpulan dari data ini bahwa alam semesta akan menjadi semakin kecil dan kecil ke masa lalu. Namun ini bekerja hanya pada satu titik.1 Ada satu titik dalam waktu yang disebut 'waktu Planck' (dari nama Max Planck, salah satu perintis mekanika kuantum), sebelum kemampuan kita menarik kesimpulan perilaku alam semesta pada dasar relativitas umum sendiri hancur. Masalahnya ada pada waktu Planck, dimana alam semesta begitu kecil sehingga efek mekanika kuantum menjadi sangat penting. Maka, sebuah deskripsi yang benar dari perilaku alam semesta pada waktu planck membutuhkan sintesis dari mekanika kuantum dan relativitas umum, yang dikenal dengan nama gravitasi kuantum. Sayangnya, hingga saat ini, tidak ada teori gravitasi kuantum yang mendapat status konsensus yang dapat di nikmati oleh teori Big Bang pasca waktu-Planck-time nikamti. Tanpa teori demikian, kita tidak dapat menarik kesimpulan dari kosmologi apakah alam semesta ada awalnya atau tidak.2
Fisikawan University of Chicago, Robert M. Wald mengatakan hal ini dengan baik tahun 1977, walau itu sudah pasti dipahami jauh sebelum itu:
Apakah kita mengira teori relativitas umum akan runtuh pada kondisi ekstrim di dekat singularitas ruang waktu? Jawabannya adalah ya. Kita tahu bahwa pada skala mikroskopis, alam diatur oleh hukum teori kuantum. Walaubegitu, prinsip mekanika kuantum tidak selaras dengan relativitas umum. Maka, kita tidak dapat yakin bahwa relativitas umum dapat merupakan teori alam final. Mekanika klasik (yaitu hukum gerak newton) memberi kita penjelasan akurat mengenai gerakan benda makroskopis, namun ia gagal saat akan diterapkan pada skala jarak atomik. Dalam hal yang sama, kita percaya bahwa relativitas umum memberi kita gambaran yang tepat mengenai alam semesta kita kecuali pada keadaan paling ekstrim. Walau begitu, di dekat singularitas big bang saat faktor skala menjadi nol dan kepadatan dan kjelengkungan menjadi tak hingga, kita tahu relativitas umum akan gagal. Apakah teori baru yang mendasar yang memuat prinsip baik relativitas umum dan teori kuantum? Apa teori ini akan katakan mengenai singularitas ruang waktu? Bahkan teoritikus paling optimis hanya dapat berharap kalau awal dari jawaban atas pertanyaan ini akan muncul di masa depan yang dekat. (Wald 1977:53)
Kemajuan telah pastinya muncul sejak Wald menulis kutipan di atas, namun belum juga, ada teori pasti gravitas kuantum. Walau begitu, kita masih bisa bertanya apa yang kuantum gravitasi mungkin katakan tentang asal usul alam semesta. Menurut fisikawan Penn state,Lee Smolin, ada tiga skenario yang mungkin:

  • [A] Ada momen pertama dalam waktu, bahkan saat mekanika kuantum di pertimbangkan.
  • [B] Singularitas dimusnahkan oleh semacam efek kuantum. Hasilnya, saat kita menghidupkan jam kembali mundur, alam semesta tidak mencapai kepadatan tak hingga. Sesuatu yang lain terjadi saat alam semesta mencapai kepadatan sangat tinggi yang memungkinkan waktu terus mundur tak tentu kemasa lalu.
  • [C] Sesuatu yang baru dan aneh dan bersifat mekanikan kuantum terjadi pada waktu, yang bukan kemungkinan A ataupun B. Sebagi contoh, mungkin kita mencapai keadaan dimana tidak lagi pantas untuk memikirkan bahwa kenyataan disusun oleh sederetan saat yang saling berurutan ke depan, satu setelah yang lain. Dalam kasus ini mungkin tidak ada singularitas, namun mungkin juga tidak masuk akal untuk menanyakan apa yang terjadi sebelum alam semesta menjadi sangat padat. (Smolin 1997: 82; format di ubah)3

Jadi amsih mungkin bahwa saat teori gravitasi kuantum menjadi kokoh, Fernandes dan apologis lainnya mampu merujuk pada kosmologi sebagai bukti ilmiah bahwa alam semesta memiliki awal. Dalam ketiadaan teori demikan, walau begitu, argumen demikian mestilah di tahan. 4
Catatan
1 Untuk siapaun yang mencoba mengantisipasi argumen saya, saya menekankan bahwa keberatan yangsaya ajukan tidak berpegang pada ketidak cukupan istilah sebagai 'masa lalu' dalam bingkai relativistik.
2 Salah satu sumber kebingungan publik mengenai teori big bang mengatakan bahwa asasl usul alam semesta kenyataannya adalah bahwa waktu planck di rujuk sebagai sesuatu seperti "10^-43 detik pertama setelah alam semesta ada". Bila waktu planck benar2 memuat 10^-43 detik alam semesta, maka adanya waktu planck itu sendiri menunjukkan bahwa alam semesta memiliki awal. Saya rasa itu yang kosmolog coba katakan sesungguhnya saat mengatakan ini adalah bila anda mengabaikan efek mekanika kuantum, dan dapat diramalkan awal alam semesta kapan dari relativitas umum itu sendiri, maka waktu planck adalah 10^-43 detik setelah awal hipotesis. Ini memberikan cara yang wajar untuk memberi waktu pada segalanya, namun tidak memberi kita apapun mengenai apakah alam semesta benar2 punya awal.
3 Nicholas Huggett (Filsuf Fisika di University of Illinois at Chicago) memberi tahu saya bahwa ada skenario ke empat. Ia bertopang apda pertimbangan teknis, namun bila ini terlalu memusingkan anda bisa mengabaikannya, karena keberadaan skenario [B] dan [C] sendiri cukup membangun tesis paper ini. Dalam kasus apapun, skenario keempat adalah adanya [D] sebuah singularitas awal, namun ini sebuah pemotongan dari garis waktu, sehingga sementara alam semesta memiliki usia yang terhingga, tidak ada saat pertama dan sehingga tidak ada awal — yaitu himpunan waktu adalah himpunan separuh terbuka, seperti himpunan (0, 1] pada garis bilangan riil. Mengejutkannya, skenario ini tersedia bahkan lewat gambaran relativitas umum yang murni — sebuah penekanan yang dibuat oleh Adolf Grünbaum (see Grünbaum 1989: 391). Jadi bahkan bila gravitasi kuantum tidak berperan, kosmologi big bang tampaknya tidak akan menunjukkan dengan pasti bahwa alam semesta memiliki awal.
4 Saya ingin berterima kasih pada Matt Lund, Nick Huggett, dan Jon Jarrett untuk mereview paper ini.
Referensi
Fernandes P. 1997. The god who sits enthroned: evidence for God's existence. Bremerton, WA: IBD Press.
Grünbaum A. 1989. The pseudo-problem of creation. Philosophy of science 56(3).
Smolin L. 1997. The life of the cosmos. Oxford: Oxford University Press.
Wald RM. 1977. Space, time, and gravity: the theory of the Big Bang and black holes. Chicago: University of Chicago Press.

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License