Stephen Hawking : Teori Segala Sesuatu (Theory of Everything)

Oleh: Soegianto, Fakultas Sain dan Teknologi UNAIR

Soegianto

Stephen Hawking, melalui serangkaian kuliah yang mendalam, mengajak kita memahami asal usul dan takdir alam semesta, dari Big Bang hingga pembentukan lubang hitam. Dalam usahanya menjelaskan fenomena ini, ia juga mengeksplorasi konsep yang dikenal sebagai “Theory of Everything” atau Teori Segala Sesuatu, sebuah upaya untuk menyatukan semua hukum fisika dalam satu kerangka kerja yang koheren.

Teori Segala Sesuatu: Definisi dan Tujuan

Teori Segala Sesuatu (Theory of Everything) adalah teori hipotetis dalam fisika teoretis yang bertujuan untuk menjelaskan dan menghubungkan semua fenomena fisika yang dikenal dalam satu kerangka kerja yang menyeluruh. Ini mencakup integrasi dari dua pilar utama fisika modern: relativitas umum dan mekanika kuantum, serta teori medan kuantum.

Relativitas Umum: Dikembangkan oleh Albert Einstein, teori ini menjelaskan kelengkungan ruang-waktu yang disebabkan oleh massa dan energi. Dalam relativitas umum, objek mengikuti jalur yang melengkung di ruang-waktu yang terdistorsi, bukan ditarik oleh gaya gravitasi seperti yang dijelaskan oleh Newton.

Mekanika Kuantum: Teori ini menjelaskan perilaku partikel subatomik dengan probabilitas dan ketidakpastian, berbeda dengan determinisme klasik. Mekanika kuantum telah berhasil menjelaskan fenomena fisika pada skala mikroskopis, seperti interaksi partikel dan radiasi.

Teori Medan Kuantum: Ini adalah kerangka kerja yang menggabungkan mekanika kuantum dengan relativitas khusus untuk mendeskripsikan interaksi antara partikel fundamental melalui medan. Teori ini mencakup Elektrodinamika Kuantum (QED) dan Kromodinamika Kuantum (QCD) yang menjelaskan interaksi elektromagnetik dan interaksi kuat pada tingkat partikel subatomik.

Paradoks dan Tantangan

Integrasi ketiga teori ini menghadapi banyak tantangan, salah satunya adalah konsep singularitas dan lubang hitam. Dalam relativitas umum, singularitas adalah titik di mana kelengkungan ruang-waktu menjadi tak terhingga dan hukum fisika konvensional tidak berlaku. Di sisi lain, mekanika kuantum dan teori medan kuantum menuntut deskripsi yang tidak deterministik dan probabilistik dari fenomena fisika.

Lubang Hitam dan Radiasi Hawking

Salah satu hasil dari usaha ini adalah teori lubang hitam yang memancarkan radiasi, yang dikenal sebagai Radiasi Hawking. Hawking menunjukkan bahwa lubang hitam memancarkan radiasi seperti benda panas, yang menggabungkan prinsip-prinsip relativitas umum dan mekanika kuantum. Ini berarti bahwa lubang hitam kehilangan massa dan akhirnya bisa menguap sepenuhnya, yang memiliki implikasi besar terhadap hukum kedua termodinamika dan konsep entropi dalam fisika.

Upaya Menuju Teori Kesatuan

Hawking dan para ilmuwan lainnya bekerja untuk menggabungkan relativitas umum, mekanika kuantum, dan teori medan kuantum melalui berbagai pendekatan, seperti:

Teori String: Mengusulkan bahwa partikel fundamental bukanlah titik tetapi “string” satu dimensi yang bergetar pada frekuensi tertentu. Teori ini berpotensi menyatukan kelengkungan ruang-waktu dan gaya-gaya dasar lainnya dalam satu kerangka matematis.

Loop Kuantum Ruang-Waktu: Pendekatan ini mencoba mendeskripsikan struktur ruang-waktu pada skala terkecil dengan menggunakan jaringan loop kuantum, berbeda dari konsep kontinu dalam relativitas umum.

Korelasi dengan Teori Medan Kuantum

Teori medan kuantum memainkan peran penting dalam upaya menciptakan Teori Segala Sesuatu. Dalam teori medan kuantum, medan dianggap sebagai entitas dasar yang meresapi ruang-waktu dan partikel muncul sebagai eksitasi dari medan ini. Dengan menyatukan konsep medan kuantum dengan kelengkungan ruang-waktu, para fisikawan berharap dapat menjelaskan bagaimana medan gravitasi dapat dijelaskan secara kuantum.

Partikel Tuhan (Higgs Boson) dan Implikasinya

Penemuan Higgs Boson atau yang dikenal sebagai “Partikel Tuhan” pada tahun 2012 di Large Hadron Collider (LHC) di CERN merupakan pencapaian besar dalam fisika partikel. Higgs Boson adalah partikel yang memberikan massa kepada partikel fundamental lainnya melalui mekanisme Higgs. Ini merupakan elemen kunci dalam Model Standar fisika partikel, yang menjelaskan tiga dari empat gaya dasar alam semesta: elektromagnetik, kuat, dan lemah (kecuali gravitasi).

Korelasi dengan Teori Segala Sesuatu

Higgs Boson menguatkan kerangka kerja teori medan kuantum dan membuka jalan untuk pemahaman yang lebih dalam tentang massa dan interaksi partikel fundamental. Namun, Model Standar tidak mencakup kelengkungan ruang-waktu. Oleh karena itu, penggabungan Model Standar dengan relativitas umum untuk menciptakan Teori Segala Sesuatu masih menjadi tantangan besar.

Dengan mengintegrasikan Higgs Boson ke dalam upaya menciptakan Teori Segala Sesuatu, para ilmuwan berharap dapat menghubungkan mekanisme yang memberikan massa dengan kerangka gravitasi kuantum. Ini adalah langkah penting untuk memahami bagaimana empat gaya dasar alam semesta dapat disatukan dalam satu teori yang koheren.

Status Terkini Teori Segala Sesuatu

Saat ini, Teori Segala Sesuatu belum ditemukan dan masih dalam tahap penelitian dan pengembangan oleh para ilmuwan di seluruh dunia. Meskipun ada banyak kemajuan yang signifikan, seperti teori string dan loop kuantum ruang-waktu, belum ada teori yang secara penuh menyatukan semua interaksi dasar dalam satu kerangka kerja yang koheren. Para ilmuwan terus bekerja untuk memahami dan menyatukan berbagai aspek fisika untuk mencapai tujuan ini.

Implikasi dan Masa Depan

Teori Segala Sesuatu, jika ditemukan, akan memungkinkan pemahaman mendalam tentang semua aspek alam semesta, dari interaksi subatomik hingga struktur kosmik. Ini tidak hanya akan merevolusi fisika teoretis tetapi juga membuka pintu bagi teknologi baru dan pemahaman yang lebih dalam tentang eksistensi kita.

Melalui karya dan pemikiran Stephen Hawking, kita didorong untuk terus mencari jawaban atas pertanyaan mendasar tentang alam semesta. Teori Segala Sesuatu bukan hanya tujuan akhir dalam fisika tetapi juga simbol dari perjalanan manusia untuk memahami dunia di sekitar kita secara lebih utuh, dengan memadukan relativitas umum, mekanika kuantum, teori medan kuantum, dan konsep-konsep yang dipertegas oleh penemuan Partikel Tuhan (Higgs Boson). Kelengkungan ruang-waktu, dalam konteks relativitas umum, bukan lagi sekadar gaya tarik menarik oleh massa, melainkan distorsi ruang-waktu yang dihasilkan oleh keberadaan massa dan energi. Inilah landasan yang menyatukan konsep Kelengkungan ruang-waktu dengan teori medan kuantum dalam pencarian Teori Segala Sesuatu.

EDITOR: REYNA

Related Posts