Pemahaman Teori Relativitas

Albert Einstein


Teori tersebut juga menjelaskan perilaku objek di dalam ruang dan waktu, yang juga bisa digunakan untuk memprediksi banyak hal, mulai dari eksistensi lubang hitam (black hole), melengkungnya cahaya oleh pengaruh gravitasi, hingga sifat planet Merkurius pada orbitnya.

IndoCropCircles akan membantu anda, dan membuat teori tersebut bisa dipahami secara sederhana. Meski sejatinya sangat rumit dan bikin mumet. Untuk itu mari kita awali untuk mengetahui tiga pemahaman tentang Teori Relativitas:

• Pemahaman Pertama, bahwa tidak ada kerangka acuan ‘mutlak’. Setiap saat ketika kita mengukur kecepatan, momentum atau pengalaman terhadap waktu pada sebuah objek, semua itu selalu dalam kaitannya dengan sesuatu yang lain.

• Pemahaman Kedua, cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa ke segala arah adalah sama untuk semua pengamat, tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamat.

• Pemahaman Ketiga, bahwa tak ada yang melampaui kecepatan cahaya.

Implikasi dari teori tersebut sangat besar. Jika kecepatan cahaya selalu sama, yaitu 300.000.000 m/detik, maka artinya pesawat yang membawa astronot bergerak sangat cepat relatif terhadap Bumi.

Sedangkan dari sudut pandang pengamat di Bumi, waktu astronot lebih melambat. Efek itu adalah sebuah fenomena yang disebut ‘dilatasi waktu‘.




Selain fenomena yang disebut ‘dilatasi waktu‘, juga akan terjadi ‘kontraksi panjang‘ di mana pesawat yang membawa para penjelajah angkasa terlihat seperti memanjang bagi para pengamat di Bumi. Sementara, bagi astronot yang ada di dalamnya, semua berjalan normal dan tak ada yang berbeda.

Jadi, tak perlu jauh-jauh ke luar orbit Bumi atau membuat pesawat yang bisa melaju dengan kecepatan nyaris menyamai kecepatan cahaya untuk melihat efek relativitas.

Nyatanya sejumlah instrumen yang bisa kita lihat dalam kehidupan sehari-hari, telah membuktikan bahwa teori Einstein si genius adalah benar adanya. Berikut ini adalah 8 bukti Teori Relativitas Einstein yang ada dalam kehidupan nyata:
1. Global Positioning System (GPS)



how gps works Triangulate

Agar navigasi GPS dalam mobil berfungsi secara akurat, satelit yang menjadi pusat informasinya, harus menggunakan relativitas dalam cara kerjanya. Sebab, meski tak bergerak secepat kecepatan cahaya, namun satelit bergerak sangat cepat.

Satelit juga mengirimkan sinyal ke stasiun Bumi. Stasiun-stasiun tersebut, juga GPS dalam mobil Anda, akan mengalami percepatan yang lebih tinggi akibat pengaruh gravitasi dari satelit yang berada di orbit.

Agar akurat, maka satelit menggunakan jam dengan akurasi hingga beberapa miliar detik (nanodetik). Karena satelit mengorbit pada ketinggian 12.600 mil atau 20.300 km di atas Bumi dan bergerak dengan kecepatan 6.000 mil/jam atau 10 ribu km/jam, maka akan terjadi “dilatasi waktu relatif” sekitar 4 mikrodetik per hari. Ditambah efek gravitasi, dilatasi bisa bertambah sekitar 7 mikrodetik atau 7000 nanodetik.

Meski terlihat sepele, perbedaannya sangat nyata. Seandainya tak ada efek relativistik, maka informasi GPS yang menyebut jarak ke SPBU atau tempat pengisian BBM adalah 0,8 km dari tempat anda. Namun pada hari berikutnya, di titik yang sama, GPS akan menyebut jaraknya menjadi 5 mil atau 8 km!
2. Elektromagnet


motor kumparan generator magnet

Magnet adalah “efek relativistik”. Dan kerja generator yang menghasilkan listrik adalah bukti nyata dari Teori Relativitas.

Kumparan kawat yang bergerak pada medan magnet bisa menghasilkan arus listrik. Partikel bermuatan dalam kawat dipengaruhi perubahan medan magnet yang memaksanya bergerak, dan menghasilkan arus listrik.

Namun, tahukah anda bahwa pada saat kawat diam pada medan magnet, ternyata arus listrik masih timbul, bukan sebaliknya. Itu membuktikan tak ada kerangka acuan yang ‘mutlak’.

Thomas Moore, dosen Fisika dari Pomona College di Claremont, California menggunakan prinsip relativitas untuk mendemonstrasikan Hukum Faraday, yang menyebut bahwa medan magnet yang berubah menimbulkan arus listrik, adalah benar.

“Karena itu adalah prinsip dasar trafo dan generator listrik, siapapun yang menggunakan listrik akan mengalami efek relativitas,” kata dia.
3. Warna Kuning Emas


Gold biji emas

Tahukah anda, bahwa kebanyakan logam mengkilap karena elektron-elektron pada atomnya melompat dari tingkat energi atau ‘orbital’ yang berbeda? Sejumlah partikel cahaya atau foton yang mengenai logam akan terserap, dan sisanya akan dipancarkan kembali dengan gelombang yang lebih panjang.

Emas memiliki atom yang berat. Jadi, elektronnya bergerak cukup cepat dan membuat peningkatan massa relativistik yang signifikan. Sehingga, elektron berputar di sekitar inti atom atau nukleus dengan jalur yang lebih pendek, namun dengan momentum yang lebih besar.

Maka, elektron dalam orbital akan membawa energi yang lebih dekat dengan energi elektron terluar, dan beda panjang gelombang yang bisa diserap lebih pendek jika dibandingkan dengan yang dipantulkan akan lebih panjang.

Panjang gelombang cahaya yang lebih panjang artinya adalah: bahwa sejumlah cahaya yang terlihat – yang biasanya hanya terefleksi – juga terserap diujung spektrum biru.

Kita semua tahu bahwa cahaya putih adalah percampuran semua warna pembentuk pelangi. Namun dalam kasus emas, saat cahaya terserap, maka akan terpancar kembali dengan gelombang cahaya yang biasanya lebih panjang.

Itu berarti percampuran cahaya yang kita lihat memiliki warna biru dan ungu sangat kurang. Maka hal itulah yang membuat emas berwarna kuning, sebab warna kuning, oranye dan merah memiliki gelombang lebih panjang dari warna biru.
4. Emas tak mudah berkarat


koin emas di Aceh header

Tahukah anda, mengapa emas tak berkarat? Hal itu terjadi karena adanya efek relativistik pada elektron emas sebagai salah satu alasan mengapa logam itu tak berkarat dan tidak gampang bereaksi terhadap segala sesuatu.

Semua itu disebabkan karena emas hanya memiliki 1 elektron di kulit terluarnya, namun tak sereaktif kalsium atau lithium. Dan sebaliknya, elektron pada emas lebih ‘berat’ dari yang seharusnya, dan lebih dekat pula dengan inti atomnya.
5. Merkuri atau ‘Air Raksa’ berbentuk cair


mercury-metal merkuri

Meski ‘air raksa” di dalam ilmu kimia berstatus sebagai ‘logam’, namun merkuri atau ‘air raksa’ terlihat bentuknya adalah cairan. Unsur kimia yang memiliki simbol Hg itu juga punya atom yang berat seperti halnya emas dengan elektron yang berada dekat inti atau nucleus, karena penambahan kecepatan dan massa.

Namun pada merkuri atau air raksa, ternyata ikatan antar atomnya sangat lemah, sehingga zat tersebut gampang meleleh pada temperatur yang lebih rendah. Oleh sebab itu, maka kita akan melihat merkuri atau air raksa sebagai cairan, dan bukan logam.
6. Televisi Tabung


alien mesengas on tv in england gif anim animation

Beberapa tahun lalu, kebanyakan televisi dan monitor memiliki layar tabung sinar katoda yang bekerja dengan cara menempatkan elektron pada permukaan fosfor dengan magnet besar.

Masing-masing elektron menyalakan pixel saat mengenai belakang layar dan memunculkan gambar bergerak hingga 30 persen dari kecepatan cahaya. Dalam kasus tersebut, efek relativistik terlihat jelas adanya.
7. Cahaya


kecepatan cahaya light speed warp-drive2 animated

Jika teori Isaac Newton benar, maka niscaya penjelasan tentang cahaya yang kita miliki akan berbeda sama sekali.

Thomas Moore, dosen Fisika dari Pomona College di Claremont, California juga mengemukakan, “Tak hanya magnetik, cahaya pun tak akan ada. Sementara relativitas mengharuskan adanya perubahan medan elektromagnetis pada kecepatan yang terbatas, bukan seketika.”

Jika persyaratan itu tak ada, maka perubahan pada medan listrik akan terjadi seketika, dan bukan melalui gelombang elektromagnetik di mana magnetik dan cahaya tak akan diperlukan.
8. Pembangkit Tenaga Nuklir dan Supernova


supernovae

Relativitas adalah salah satu alasan dimana massa dan energi bisa dikonversi menjadi satu sama lain yang menjelaskan bagaimana Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) beroperasi, juga mengapa Matahari menyinari siang. Efek lain yang tak kalah penting adalah ledakan supernova, yaitu: sinyal kematian sebuah bintang.

“Supernova ada karena efek relativistik melampaui efek kuantum dalam inti bintang yang besar, dan memungkinkan bintang itu meledak secara tiba-tiba lalu menjadi bintang neutron yang jauh lebih kecil dan lebih keras,” kata Thomas Moore, dosen Fisika dari Pomona College di Claremont, California.

blackhole lubang htam sinar gamma raySaat terjadi supernova, lapisan luar bintang merangsek masuk ke inti bintang dan memicu ledakan raksasa yang menciptakan elemen yang lebih berat dari besi.

Jika tak ada relativitas, bintang-bintang raksasa yang menua tak akan meledak dan akan menjadi bintang “katai putih” atau biasa disebut sebagai “white dwarf”.



Katai putih dianggap sebagai titik akhir dari evolusi suatu bintang dan merupakan inti bintang di mana reaksi fusi berlangsung. Atau dengan kata lain, bentuk akhir bintang setelah terbakar habis alias mati.

Nah itulah kedelapan bukti bahwa ada kaitan dan kebenaran, bahwa Teori Relativitas Einstein di dalam kehidupan nyata kita. Hebat ya!?

Padahal masih banyak yang menganggap bahwa teori ini belum bisa dibuktikan, namun beberapa diantaranya justru ada di depan mata dan di dalam kehidupan kita.

Oleh sebabnya, jangan lupa untuk berbagai ilmu pengetahuan ini kepada kerabat anda agar mengetahuiya. Sampai jumpa lagi pada artikel-artikel berkelas selanjutnya. Salam. ^_^