Menantang Warisan Newton

Perdebatan mengenai teori gravitasi Newton pada presentasi ilmiah mahasiswa astronomi 2008 lalu sangat seru. Bagi sebagian yang memahami persoalan, sangat berasalan jika diskusi ini dikatakan seru, sementara bagi sebagian lain yang tidak begitu tertarik mungkin berangapan diskusi ini membosankan dan penuh emosi. Sekarang, saat kita telah berjarak waktu dari diskusi tersebut, (semoga) kita dapat melihat persoalan lebih jernih.

Topik presentasi itu sendiri kira-kira "Komparasi Gravitasi Newton dengan Gravitasi Universal". Judul ini sangat provokatif karena memberi implikasi bahwa teori gravitasi Newton adalah teori gravitasi yang tidak universal. Terlepas dari perbaikan besar yang dilakukan oleh teori relativitas umum, teori gravitasi Newton berlaku secara universal di ruang dan waktu manapun.

Selama pemaparannya, dua orang presenter berusaha menunjukkan banyak keanehan pada teori gravitasi Newton. Beberapa keanehan yang mereka sebutkan adalah: teori gravitasi tidak menjelaskan mengapa benda saling tarik menarik satu sama lain, tidak ada "sumber" penghasil gravitasi, gravitasi melanggar hukum kekekalan energi karena dihasilkan terus menerus tanpa pernah habis.

Mendengar argumen-argumen ini, terlintas di pikiran saya sebuah buku berjudul "The Final Theory of Everything" karya seorang berkebangsaan Kanada yang menyebut dirinya sebagai insinyur elektro bernama Mark McCutcheon. Di dalam bukunya, McCutcheon merinci berbagai kekurangan pada teori gravitasi Newton dan uniknya, daftar kekurangan ini persis sama dengan yang disampaikan oleh presenter. Sayangnya di awal pemaparan, presenter tidak ingat dengan referensi yang telah mereka gunakan. Pada makalah juga tidak terdapat pustaka yang merinci referensi mereka.

Berikut adalah rangkuman dari argumen McCutheon yang mewanti-wanti kekurangan pada teori gravitasi Newton:

1. Newton’s theory of gravity does not explain why objects attract one another; it simply models this observation.
2. There is no known power source supporting the gravitational field that Newton claims to be emanating from our planet and from all objects.
3. Despite the ongoing energy expended by Earth’s gravity to hold objects down and the moon in orbit, this energy never diminishes in strength or drains a power source – in violation of one of our most fundamental laws of physics: the Law of Conservation of Energy.
4. These mysteries and violations are overlooked today because of a flawed explanation that arises from the improper use of an equation known as the Work Function.
5. Every effect explained by Newton’s theory of gravity today is accurately modeled by non-gravitational equations that existed even before Newton.
6. Newton’s gravitational force is actually an entirely redundant and superfluous concept providing no additional usefulness and having no proven existence in nature or scientific support.
   

Adalah benar jika teori gravitasi Newton tidak mampu menjelaskan segalanya. Bahkan, jika kita mau ketat dengan filosofi sains, gravitasi Newton adalah model untuk menjelaskan mekanika benda langit. Namun dengan sangat menakjubkan model ini juga bekerja untuk mekanika benda yang ada di bumi. Dan tentu saja, hingga sekarang masih banyak pertanyaan mendasar yang belum sanggup dijawab oleh teori relativitas umum dan model standar fisika partikel.

Gravitasi Newton kemudian diperbaiki oleh teori relativitas umum Einstein yang mengatakan gravitasi adalah kelengkungan ruang-waktu yang menuntun benda bermassa untuk bergerak. "Matter tell space how to curve, space tells matter how to move".

Fungsi kerja atau kita kenal dalam fisika dasar sebagai usaha, W, dikacau-balaukan dengan energi. Ketika kita mendorong dinding dan dinding tetap diam maka usaha yang dilakukan adalah nol karena tidak terjadi perpindahan namun tetap ada energi yang telah kita keluarkan. Jadi tidak ada hukum fisika yang dilanggar dalam kasus ini.

Prinsip gravitasi Newton memang sudah ada sebelum teori gravitasi ditemukan. Hukum Kepler adalah penjelasan geometris mengenai gerak planet-panet mengelilingi Matahari namun tidak memberikan penjelasan bagaimana hal itu terjadi. Newton yang datang belakangan menambahkan konsep gravitasi sebagai interaksi dua benda bermassa yang membuat planet-planet di tata surya bergerak secara keplerian. Selain itu dengan kalklusnya, teori gravitasi Newton menjadi lebih kaya karena dapat digunakan untuk menurunkan mekanika pada hukum Kepler.

Menjelang akhir pemaparan, presenter menurunkan sebuah rumus yang dapat menjelaskan fenomena gravitasi tanpa perlu menggunakan rumus gravitasi Newton. Rumus baru mereka didapatkan dengan menelaah gerak benda bermassa yang diputar dengan tali sehingga (v^2)R = GM, dengan v adalah kecepatan transversal, R adalah jarak benda dari titik pusat, M adalah massa benda, dan G sebagai konstanta gravitasi. Dengan rumus baru ini kita tidak perlu menggunakan "gaya gravitasi Newton, F" untuk mengetahui dinamika gerak benda.

Tentu saja untuk kasus ini presenter kembali salah kaprah karena rumus yang-mereka-temukan-kembali tentu bisa diturunkan dari rumus gravitasi Newton. Hanya saja rumus yang-mereka-temukan-kembali ini mengandung parameter-parameter yang dapat diukur. Kecepatan gerak dan jarak planet misalnya, bisa dihitung jika kita melakukan observasi gerak planet. Sementara konstanta gravitasi, G, bisa kita dapatkan dengan melakukan percobaan di laboratorium. Di laboratorium fisika dasar digunakan mesin atwood dan konsep potensial gravitasi untuk mengetahui nilai G.

Saya tidak bermaksud menghalangi presenter untuk melakukan kajian mendasar terhadap hukum-hukum mendasar fisika. Namun yang sangat disayangkan adalah, selama melakukan analisis terdapat kesalahan logika yang kemudian menghasilkan kesimpulan yang salah. Untuk ini mungkin kita harus melakukan pembahasan mengenai fallacy dalam berlogika dan berargumen. Lain waktu saja.

»»  read more

Ada Hal Yang Mengejutkan Saat Mengobrol Dengan Stefano Covino

Sepuluh hari yang lalu Saya diminta datang ke Planetarium Jakarta untuk technical meeting AstroParty 2009 oleh HAAJ. Hadir waktu itu adalah Stefano Covino pembicara tamu, astronom Itali yang bekerja di Observatorium Brera, Milan. Covino datang bersama istrinya dan pimpinan Istituto Italiano di Cultura.

Di sela-sela technical meeting, Saya berkesempatan mengobrol masalah Gamma-Ray Burst dengan Covino. Ada hal mengejutkan, selain mengetahui bahwa orang utara Italia tidak banyak bergerak dan lebih terstruktur ketika berbicara dibandingkan dengan orang selatan Italia.

Ilustrasi obrolan Saya tuliskan di bawah. Bahasanya Saya buat tidak formal. Bukan untuk melecehkan Covino, melainkan untuk menggambarkan suasana rileks obrolan.

Anton (A): Oy Covino, gw denger lo meneliti Gamma-Ray Burst. Bener?
Covino (C): Iye.. gw ini peneliti Gamma-Ray Burst. Lo tau ndiri, bintang itu berevolusi kayak manusia. Evolusi bintang ini bergantung massa bintang. Bintang dengan massa kira-kira sama dengan Matahari tu bakal berakhir sebagai bintang katai putih. Jika massa bintang lebih besar dari massa Matahari maka di akhir kehidupannya si bintang bakal meledak jadi supernova sisanya jadi bintang neutron atau lubang hitam.

A: Nah lo tau khan satu bulan yang lalu ada yang nemu Gamma-Ray Burst paling jauh. Gimana menurut lo?
C: Ho oh. Lo lo pada harus tau, jarak benda langit itu bisa dihitung dari pergeseran garis spektrum cahayanya. Ya ini agak susah buat dijelasin. Intinya benda jauh di alam semesta punya pergeseran merah. Benda yang lo maksud itu adalah GRB 260409 punya pergeseran merah sangat tinggi sehingga menjadi objek paling jauh di alam semesta yang pernah diamati manusia. Dalam astronomi kita sebut bendanya memiliki pergeseran merah, z ~ 8.2. Itu artinya setara dengan alam semesta berusia 600 juta tahun.

A: Wah mantap bener!
C: Yoa. Dan asal lo tau aja, yang nemuin benda paling jauh itu tim gw.

A: Wek... Beneran?
C: Ya elah... bener lah...

A: Buseeet.. gw amazed banget. Suer! Lo kerja di manenya cuy?
C: Itu kolaborasi dari banyak astronom. Gw sendiri koordinator tim tersebut.

A: Gile lo, cuy. Kaga nyangka gw.
C: Jangankan elo. Tim gw juga kaga nyangka bakal dapet objek paling jauh ini. Awalnya kita sih biasa aja, maklum kita udah biasa ngamat objek kayak begini. Eh, begitu selesai ngamat dan kita olah datanya, kita dapet pergeseran merah 8.2. Beruntung banget kita.

A: Trus..
C: Ada dua tim yang berkompetisi, kita tim pertama yang ngedapetin jarak objek ini. Tim lain lewat dah...

A: Emang lo pake teleskop apaan?
C: Kita pake teleskop namanya REM, lokasinya di Gunung Paranal, Cile. Lo tau sendiri, sekarang orang berlomba-lomba buat dapetin tempat pengamatan ideal. Salah satu tempat pengamtan yang ideal itu misanya.. Ya, kalau pengetahuan geografi lo cukup bagus, ada tempat di sekitaran Spanyol sono yang bagus. Di Samudra Atlantik.. eeehmm..

A: Maksud lo Pulau Canary?
C: Iye, kok tau?

A: Ya elah itu mah kita juga tau... Lanjut deh, tim lo dapet data komposisi kimia objek ini ga?
C: Kita dapet spektrumnya. Buat ngukur jarak sih datanya bisa dipake, tapi buat ngitung komposisi kimia data kita kaga cukup. Ini objek, energinya yang sampai ke detektor biasa aja besarnya. Maklum aja, jaraknya jauh banget. Jadi kita ngga punya cukup waktu buat ngumpulin data spektrum yang bisa dipakai buat mengetahui komposisi kimia.

A: Sayang banget yak...
C: Ya, lain kali harus lebih baik. Ganbatte!

A: Ada yang unik dari profil Gamma-Ray Burst yang satu ini?
C: Ada! Kalau hasil penyelidikan kita terhadap energinya kemungkinan bintang ini berasal dari collapsar yaitu keruntuhan bintang bermassa besar. Setelah memperhitungkan efek relativistik, durasi semburannya ga sampai 2 detik, boy. Jadi dari segi durasi harusnya Gamma-Ray Burst ini tipe tabrakan objek massif. Kita terus terang aja bingung.

A: Mungkin ga, Gamma-Ray Burst yang lo temuin ini adalah tipe baru? Biasanya khan cuma ada 2 tipe: short-hard-burst dan long-soft-burst.
C: Hemm bisa jadi, tapi kita tinggalin ini buat diskusi aja karena bidang ini masih baru jadi kita masih meraba-raba penjelasannya.

A: Kapan papernya turun cetak?
C: Ya tergantung penerbitnya. Kita sih udah submit papernya, jadi tinggal nunggu peer review aja.

A: Indonesia tu punya teleskop-teleskop optik portabel. Mungkin ga dengan teleskop kek gitu kita bikin penelitian Gamma-Ray Burst?
C: Mungkin banget. Lo bayangin aja, setahun yang liwat ada tim yang berhasil mengamati cahaya tampak dari Gamma-Ray Burst, magnitudo visualnya sekitar 5. Jadi lo bisa pake teleskopnya buat ngamat afterglow pada rezim optik.

A: Oh projek itu, gw tau, Itu khan projek Pi on the Sky khan?
C: Iya, kok tau? FYI, orang-orang projek Pi on the Sky itu kenalan gw semua. Tim gw pernah kerjasama intensif dengan mereka. Jadi kalau lo mau, lo bisa kontak2an sama mereka.

A: Ya, menarik, menarik... BTW lo khan orang Itali, biasanya khan suka bola, seneng klub apaan? Milan, ye?
C: Kaga lah, gw seneng Juventus

A: Beuh.. gw juga juventini cuy, sama kita.
C: Lhaa?

A: Trus tiap taun lo di Milan nonton Juve dong?
C: O iya, tiap tahun selalu rusuh tuh kalau ada Juve sama Milan.

»»  read more

Ketidakpernahselesaian Sains

Science Wars kuliah ke-18 memiliki judul yang ketika pertama kali melihatnya Saya langsung tersenyum puas. Challenging Mainstream Science from Within. Keren ga, tuh?

Mulai dengan pertanyaan ini: jika saya beri tahu bahwa ruangan ini adalah 3 pada sisi panjangnya, 3 pada sisi lebarnya, dan 3 pada sisi tingginya maka dapatkah kamu memberitahu berapa volume bangun ruang ini? Belum bisa.

Kuliahnya sendiri berisikan berbagai teori dalam sains yang berada di luar mainstream. Mavericks. Halton Arp dari astronomi, Thomas Gold dari fisika, Milford Wolpoff dari biologi.

Halton Arp lebih dikenal dengan teori pemuaian cahaya sebagai penyebab pergesaran merah, bukan pengembangan alam semesta seperti yang lazim kita tahu. Arp juga menunjukkan bahwa ada bukti pengamatan yang menunjukkan ada aliran gas yang menghubungan antara galaksi dengan quasar. Dua objek ini berjarak sangat jauh dengan teori alam semesta mengembang aliran gas tersebut tidak mungkin. Beberapa teori Arp tidak bisa dibuktikan karena astronomi lebih banyak berinvestasi di teori alam semesta mengembang.

Thomas Gold, seorang fisikawan dari Universitas Cornell, bersama Fred Hoyle dan Hermann Bondi adalah pendiri teori alam-semesta-mengembang-steady-state. Tidak cukup dengan kontroversi tersebut, ia mengusung teori minyak bumi dan gas alam sebagai hasil proses geologi dan biologi di perut Bumi. Sebagai catatan reputasinya, Gold sukses memprediksi permukaan Bulan dilapisi debu tebal. Gold mengatakan bahwa sistem peer-reviewed pada sains adalah memperkuat apa yang ia sebut "herd-instinct."

Milford Wolpoff, antroplolog dari Universitas Michigan mengusung teori alternatif bahwa Homo Sapiens di Afrika, Neanderthal di Eropa, dan Homo Erektus di Asia mengalami perkawinan silang satu sama lain yang kemudian menghasilkan manusia modern. Dari Wolpoff kita bisa menarik kesimpulan bahwa "bukti kuat" adalah samar dan terbuka untuk (selalu) diinterpretasi, namun kenyataannya teori yang menyatakan Homo Sapiens tidak pernah kawin silang dengan hominid lain menjadi doktrin yang mapan.

Sebagai tambahan mengenai kebolongan sains bisa kita lihat pada teori evolusi, teori yang mampu menjelaskan bagaimana spesies yang ada di Bumi bisa terbentuk. Hingga sekarang, jika kita mau ketat pada konstruksi ilmu pengetahuan, kita tidak pernah tahu apa sebenarnya itu spesies. Apakah spesies itu hanya konstruksi artifisial manusia saja?

Ingat juga ketika kita ingin mempelajari astrobiologi. Ketika kita ingin menemukan bukti kehidupan di luar Bumi dengan "ilmu biologi standar," kita malah bingung dengan apakah sebenarnya "kehidupan" itu?

Artinya, konsep ilmiah tidak lain adalah skema klasifikasi. Dan kita kembali ke pertanyaan manusia Yunani kuno: "apakah ke-manusia-an kita relevan untuk menemukan kebenaran di luar sana?"

Kuliah berlanjut dengan diskusi. Karena tidak ada bu Nana, maka ini menjadi kesempatan untuk bertanya kepada pak Yudi mengenai Matematika. Apakah teori-teori yang tidak lengkap ini berhubugan dengan Teorema Ketidaklengkapan Godel?

Teorema ketidaklengkapan Godel, secara kasar, dapat diartikan bahwa untuk menyelesaikan sebuah permasalahan (himpunan dalam diagram Venn, misalkan) kita akan selalu membutuhkan lingkup permasalahan yang lebih besar (himpunan yang lebih besar lagi). Pada kenyataannya, jika kita ekstrapolasi kenyataan ini maka tidak akan pernah ada solusi final. Bisa kita bayangkan bahwa universe (semesta dalam diagram Venn) adalah sebuah ketakberhinggaan.

Bagi saya, teori logika matematika ini memberi petunjukkan bahwa dalam sains sendiri tidak akan pernah ada solusi final. Jika kita menyelesaikan sebuah permasalahan maka pada saat lain akan ditemukan pula masalah baru. Hal ini akan terjadi terus menerus. Itu menjadi daya tarik sains, menurut pendapat saya lagi.

»»  read more

Atur Jejaring Sosialmu!

Banyak orang mengeluh karena mereka sudah kebanyakan mendaftar di jejaring sosial, blogging, dan micro-blogging, seperti Facebook, Friendster, Multiply, Blogger, Wordpress, Twitter, Plurk, dsb. Mereka tidak sanggup lagi mengingat jejaring sosial mana saja yang mereka ikuti. Kalau pun masih sanggup kemungkinan mereka sudah kewalahan mengikuti perkembangannya.

Sebagian orang mengatasi masalah ini dengan berkonsentrasi pada satu layanan saja. Biasanya layanan yang dipilih adalah yang memiliki jaringan terluas. Pada saat yang sama mereka harus pilih-pilih untuk ikut jejaring sosial baru atau malah tidak mau ikut sama sekali.

Saya dulu juga mengalami masalah yang sama. Tetapi sekarang semua sudah teratasi.

Ping.fm adalah solusinya. Situs ini adalah layanan satu pintu untuk pengguna banyak jejaring sosial. Dengan bergabung dengan ping.fm kamu bisa meng-update status jejaring sosial, mikcro-blogging, atau bahkan menulis tulisan terbaru di blog.

Ping.fm melayani layanan-layanan di antaranya: Facebook, Friendster, Multiply, Blogger, Wordpress, Twitter, Plurk, Digg, Delicious, Flickr, dll. Lebih lengkap lihat gambar sebelah. Semua update secara default dilakukan dari dashboard ping.fm.

Sebagai kemudahan lainnya, dan pasti kamu akan sangat suka ini, update status facebook atau friendster lewat Yahoo Messenger, email, bahkan SMS. Perangkat yang sudah lazim di keseharian ini juga bisa digunakan untuk mengupdate blog dan micro-blogging.

Cara bergabung sangat mudah. Cukup daftarkan diri anda di ping.fm. Setelah selesai, daftarkan jejaring sosial yang ingin kamu hubungkan dengan ping.fm. Proses ini sangat mudah, kamu tinggal mengikuti petunjuk yang diberikan.

Segera setelah mendaftarkan semua jejaring sosial, kamu bisa meng-update status/tulisan di Facebook atau Blogger. Gunakan aplikasi eksternal jika ingin menggunakan ping.fm di perangkat koneksimu. Selamat mencoba! 

»»  read more