selasar-loader

Bagaimana menjelaskan dengan mudah teori relativitas Einstein?

Last Updated Nov 27, 2016

1 answer

Sort by Date | Votes
Naufan Nurrosyid P
Pernah menjadi tukang bebersih di Lab TheoComp ITB

om0reiL7KjjIZWUTT5VGDTxZwc1UWX5u.gif

Teori relativitas Einstein menjadi sangat menarik untuk dibicarakan mengingat teori inilah yang menggantikan pandangan klasik terhadap ruang dan waktu milik Newton. Teori relativitas Einstein mempunyai daya magis tersendiri.

Begitu indah, tetapi juga tabu untuk dibicarakan oleh mayoritas pelajar muda di berbagai belahan dunia, tidak hanya di Indonesia. Seperti kebanyakan promosi dalam mempelajari ilmu Fisika, teori relativitas Einstein juga merupakan jawaban dari fenomena-fenomena yang terlihat tidak jelas di alam semesta.

Fisika selalu menjadi jawaban atas fenomena alam yang dapat diterjemahkan melalui bahasa paling universal di dunia, Matematika. Itulah mengapa kita diwajibkan untuk menghitung kecepatan bola dengan berat jenis 20 gram/m3 dan diameter 1.52 mm  yang menggelinding pada "selorotan" licin sempurna dengan sudut 30 derajat. Ya, agar kita bisa menyamakan jawaban dengan teman sebelah. Haha!

Kembali pada teori relativitas Einstein dan bagaimana cara termudah untuk mengajarkannya, itu tergantung pada teman diskusi kita. Jika kita ingin mengajarkannya kepada anak-anak kita yang baru belajar tentang alat reproduksi tumbuhan, teman sebaya yang sekedar ingin tahu, atau pada diri sendiri agar tampak beberapa tingkat lebih keren, maka sampaikan terlebih dahulu teori Relativitas khusus Einstein.

Sangat tidak dianjurkan untuk langsung menginjakkan kaki pada teori relativitas umum Einstein, karena sejatinya teori tersebut adalah generalisasi dari teori relativitas khusus. Itu berarti akan lebih kompleks.

Namun, ketika teman diskusi kita adalah pecinta fisika yang telah menjadi anggota pelatnas sejak SMA dan kini sedang menjalankan program PhD di bidang astrofisika, maka Anda tidak perlu membaca tulisan ini.

Okay, saya asumsikan kita sedang berada pada kasus pertama, cara terbaik untuk menjelaskan teori relativitas khusus Einstein pada teman diskusi kita adalah dengan imajinasi. Ya, Imajinasi!

Pernahkah terbayangkan bagaimana ilmuwan fisika saat itu melahirkan ide-ide gila untuk fisika modern? Orang-orang macam Lorentz, Maxwell, ataupun Schroodinger, tidak hanya bereksperimen melalui alat-alat listrik sederhana, susunan kapasitor dan resistor dalam sebuah sirkuit kecil, sinar infra merah dan batu beradiasi.

Mereka juga menggunakan laboratorium ultra-canggih miliknya yang terus dibawa dan diasah dengan baik. Mereka menggunakan imajinasi mereka sebagai laboratorium tempat mereka bertanya dan mencari jawabnya, sangat menarik bukan? Bahkan Albert Einstein pernah mengabadikannya dengan ungkapan, "The true sign of Intellegence isn't knowledge, but imagination"

Oleh sebab itu, kita akan coba ilustrasikan dalam benak kita bagaimana imajinasi bisa mempermudah penjelasan teori relativitas Einstein. Here we go!

Pengukuran Gerak Bersifat Relatif

Relatif berarti tidak absolut. Einstein melahirkan konsep cantik ini untuk menjelaskan berbagai hal mengagumkan, yang biasanya dipakai dalam film fiksi ilmiah kekinian.
Untuk menjelaskan konsep ini, bayangkan teman kita yang bernama Madrid dan Barca sedang bermain tenis meja di dalam kereta api yang bergerak ke arah timur dengan kecepatan 20 m/s.

Madrid dan Barca saling memukul bola tersebut dengan kecepatan yang sama persis, yaitu 2 m/s. Madrid berada di barat meja, sedangkan Barca ada di sebelah timur meja. Di luar kereta, berdirilah Celsi yang sedang mengamati gerakan bola tersebut. Saat kereta melewatinya (dari arah barat ke timur), Celsi melihat bola yang mengarah ke Madrid memiliki kecepatan 18 m/s, sedangkan bola yang menuju Barca sebesar 22 m/s. Padahal di dalam kereta, baik Madrid dan Barca melihat bola dengan kecepatan hanya 2 m/s.

Fenomena tersebut terjadi karena Celsi melihat bola yang bergerak di dalam kereta, sedangkan dua temannya menganggap kereta diam, karena mereka sedang di dalam sistem pengukuran, yaitu di dalam kereta. Dengan demikian gerak suatu benda bersifat relatif tergantung pada kecepatan dan arah gerak pengamat.

Cahaya Bergerak dengan Kecepatan Konstan

Berikutnya, fakta menarik tentang kecepatan cahaya yang bersifat konstan.
Dahulu kala, dua orang ilmuwan bernama Michelsen dan Morley ingin mengetahui seberapa cepat bumi bergerak di ruang angkasa dengan cara mengukur kecepatan cahaya. Bagaimana bisa?

Coba bayangkan kita sedang berada di tengah hujan yang bergerak menuju timur. Kemudian Anda memutuskan untuk berlari membelakangi badai, menuju arah timur. Maka tumbukan hujan yang mengenai tubuh Anda tidak akan sesakit saat Anda berlari menuju arah datangnya badai. Mirip dengan kasus Celsi sebelumnya, ketika Anda berlari membelakangi hujan, laju hujan yang menumbuk badan Anda relatif lebih lambat terhadap Anda. Dan tentu ketika Anda lari menuju hujan, kecepatannya menjadi relatif lebih cepat terhadap Anda. 

Saat itu, ilmuwan berpikir bahwa cahaya bertindak layaknya hujan. Mereka berpikir jika bumi bergerak melingkari matahari, dan matahari juga bergerak dalam galaksi, maka kecepatan bumi dapat ditentukan dengan mengamati perubahan kecepatan cahaya dari bumi.

Setelah melakukan pengamatan, mereka mendapatkan hasil yang sangat mengejutkan, bahwa tidak ada perubahan kecepatan cahaya yang berhasil diamati, itu berarti cahaya bergerak dengan kecepatan tetap. 

Sangat aneh bila kita kembailkan konsep tersebut seperti saat Anda berada di tengah hujan. Sangat aneh bila rasa sakit akibat tumbukan hujan akan tetap, saat Anda bergerak secepat yang Anda bisa, entah saat bergerak searah hujan atau berlawanan.

Saat itu para ilmuwan kita bersimpulan bahwa cahaya berbeda dengan hujan, cahaya akan bergerak dengan kecepatan tetap tidak peduli arah dan kecepatan pengamat. Sekali lagi, kecepatan cahaya akan selalu tetap. Light the Badass!

Melambatnya Waktu

Einstein dan Lorentz akhirnya menemukan satu satunya cara agar fakta bahwa kecepatan cahaya yang bersifat konstan dapat dijelaskan. Hal tersebut hanya mungkin terjadi ketika waktu melambat. Menarik bukan? Mari kita berimajinasi lagi.

Bayangkan ketika waktu kita diperlambat. kita tidak akan merasakannya dan kita tidak akan...(more)

Answered Apr 30, 2017

Question Overview


3 Followers
3176 Views
Last Asked 2 years ago

Related Questions


Adakah kehidupan selain di bumi?

Mengapa permukaan bulan yang kita lihat di sini, selalu sama?

Mengapa pesawat tetap bisa terbang di atas bumi dan tidak terpengaruh dengan rotasi bumi?

Apakah mungkin jika pesawat terbang di suatu titik akan sampai lebih cepat di titik lain dengan menunggu bumi berotasi?

Mengapa nyamuk atau lalat tetap bisa terbang bebas meski ia di dalam mobil yang bergerak?

Berapa banyak sel yang dimiliki manusia sepanjang hidupnya?

Apa yang membuat sains di dunia Islam begitu maju di tahun 700-1100?

Mengapa jumlah jurnal ilmiah yang dilahirkan di Indonesia kalah jauh bila dibandingkan dengan negara lain?

Apa saja perusahaan besar di Indonesia yang memiliki banyak insinyur-insinyur dan ilmuwan-ilmuwan hebat Indonesia?

Apa saja prestasi ilmuan atau insinyur Indonesia yang diakui oleh dunia?

Bagaimana proses pembinaan tim Olimpiade Fisika Indonesia sehingga sering berada di puncak klasemen dunia?

Mengapa ada gravitasi di alam semesta ini?

Bagaimana Anda memahami waktu dalam buku 'Mimpi-Mimpi Einstein'?

Bagaimana menjelaskan secara ilmiah tentang konsep perbandingan waktu antara dunia dan akhirat?

Jika akhirat bersifat kekal, apakah artinya di sana tidak ada waktu?

Bagaimana cara yang paling efektif untuk memotivasi anak belajar fisika?

Seberapa jauh jarak antara dua objek sampai cahaya yang berasal dari objek A tak mungkin sampai ke objek B akibat percepatan pengembangan alam semesta lebih besar daripada kecepatan cahaya?

Mengapa kabel earphone ketika disimpan di saku selalu kusut?

Bagaimana memahami cahaya sebagai gelombang sekaligus sebagai partikel?

Bagaimana menjelaskan dengan mudah Game Theory John Nash?

Siapa itu Albert Einstein?

Bagaimana kisah cinta Albert Einstein?

Apa maksud di balik foto Albert Einstein yang menjulurkan lidahnya?