Apakah Gravitasi Itu Ada?

Berawal dari sebuah pertanyaan menggelitik dari mulut seseorang justru memicu rasa penasaran.

Dia bertanya....

Gaya gravitasi itu asalnya dari mana sih?

Yah, pertanyaan itu entah mengapa sampai di telinga.

Sebenarnya itu pertanyaan yang sudah cukup lama sih.

Entah mengapa baru merasa ingin menuangkannya dalam bentuk tulisan akhir-akhir ini.

Eh, nggak penting juga yah..

Mau dilihat bagaimanapun jawabanya udah tertulis di jidat layaknya sebuah stampel raksasa.

Lagi M (Males Mengakar Membuat Menunda Menjadi Menyenangkan)   :D

Mame5

Mames...

Eh, wow...

Kayaknya ane sukses buat istilah baru. (bodo amat lah mau bilang apa juga)

Btw, mungkin juga sudah banyak yang menulis tentang hal ini.

So, disini mungkin cuma akan menyediakan kulit kacang. Jika mau makan kacangnya, coba cari referensi di tempat lain.

Kulit kacang!! Kulit kacang!! Kulit kacang !!

Serebu dapet satu plastik!! Wkwkwk..

Oke, mari kita mulai....

Introduction

Fenomena gravitasi ada di sekitar kita. Hal yang paling klasik adalah, mengapa sebuah benda jatuh kebawah? Sebuah layang-layang jatuh kebawah. Sebuah batu jatuh kebawah. Bahkan air hujan pun jatuh kebawah. Fenomena ini sudah lama teramati oleh manusia hingga ribuan hingga jutaan tahun silam. Mungkin sejak manusia pertama kali ada, manusia sudah pernah melihat fenomena benda jatuh. Abad demi abad berlalu hingga seorang ilmuan jenius akhirnya mampu merumuskan sebuah gerak benda dalam kerangka berfikir matematis. Lalu, dimulailah era dimana manusia mulai bisa menjelaskan benda jatuh kebawah dengan suatu kerangka berpikir matematis untuk menyebabkan sebab dan akibat. Sang penemunya kemudian menamainya dengan istilah Gaya Gravitasi sebagai gaya yang menjadi penyebab sebuah benda jatuh kebawah. Lalu, darimana asalnya gaya gravitasi ini?

Teori Gravitasi Newton.

Sebelum menginjak jauh kesana, mungkin akan lebih baik membahas secara singkat mengenai hukum newton yang sangat terkenal yaitu Hukum Newton I dan Hukum Newton II

Hukum Newton I

Hukum ini disebut juga hukum kelembaman. Suatu benda yang diam akan terus diam sampai ada gaya yang mengubahnya. Sebuah benda yang bergerak beraturan akan terus bergerak beraturan sampai ada gaya yang mengubahnya. Dengan kata lain sebuah benda berusaha mempertahankan kondisi awalnya. Lalu, apa yang terjadi jika ada gaya yang mengubahnya? Jika ada gaya yang bekerja pada suatu benda yang konstan (diam atau bergerak beraturan) maka benda tersebut akan mengalami dua kemungkinan yaitu percepatan, atau perlambatan. Nah, keadaan ini diakomodir pada hukum kedua.

Hukum Newton II

Jika sebuah gaya mengenai sebuah benda diam maupun bergerak beraturan, maka akan timbul percepatan yang besarnya adalah resultan gaya yang bekerja pada gaya tersebut dibagi dengan massanya. Mengapa ada percepatan disini? Karena resultan gaya yang bekerja pada suatu sistem tidak bernilai nol. Mengapa massa berpengaruh disini? Karena dalam suatu sistem gerak sederhana (gerak lurus) yang mempengaruhi kelembaman suatu benda hanyalah massanya. Akan berbeda jika sudah membahas gerak yang lebih kompleks seperti gerak melingkar.

Sekarang, bagaimana Newton memformulasikan persamaan gravitasinya?

Gaya gravitasi yang bekerja pada suatu massa dipengaruhi oleh massa dua benda yang semakin berinteraksi. Semakin besar massa-nya maka akan semakin kuat pula gaya gravitasinya. Hal kedua yang mempengaruhi gaya gravitasi adalah jarak. Semakin jauh jarak benda, maka akan semakin lemah pula gaya gravitasinya. Sebaliknya, semakin dekat jarak kedua benda, maka akan semakin besar pula gaya gravitasinya.

Menurut newton, semua partikel di alam semesta mengalami gaya tarik menarik satu sama lain. Dengan anggapan sebuah partikel sebagai sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang.

Nah, selanjutnya apa itu ruang menurut Newton?

Menengok kebelakang, terjadi sebuah perdebatan yang cukup sengit antara Newton dan Leibniz (Gottfried Leibniz). Bukan hanya tentang kalkulus, tetapi juga dengan konsep ruang. Newton menganggap ruang sebagai sesuatu yang absolut yang berdiri sendiri lalu kemudian benda/materi berada dalam ruang tersebut. Layaknya sebuah mangkok. Ruang adalah magkoknya sedangkan apa yang ada di dalam magkok adalah materi. Dengan demikian, sebuah ruang akan tercipta lebih dahulu sebelum “isian” nya. Sedangkan Leibniz memiliki pendapat berbeda. Ia menganggap ruang sebagai interaksi spasial antar materi. Contohnya jika ada sebuah materi maka ruang itu bisa di atas materi, dibawah materi, disamping materi dan sebagainya. Dengan demikian ruang tercipta bersamaan dengan terciptanya materi.

Lalu, apa konsekwensi dari pendapat Newton tentang ruang dan waktu absolut?

Ruang tidak akan bisa dipengaruhi oleh gejala-gejala fisis. Misalnya kita mengukur panjang suatu kereta. Tidak peduli dimanapun kita berada, kita akan mendapatkan hasil yang sama. Orang yang mengukur panjang kereta dari dalam kereta akan menghasilkan hasil yang sama dengan orang yang mengukur dari luar kereta. Lalu bagaimana dengan waktu? Sama saja....

Waktu absolut memiliki arti setiap orang memiliki waktu yang sama tidak peduli dimanapun orang itu berada. Orang yang berada di bumi dengan orang yang sedang berada di luar angkasa memiliki aliran waktu yang sama. Dengan kata lain, satu jam di bumi sama dengan satu jam di luar angkasa.

Mudahnya, ruang dan waktu adalah sesuatu yang tidak bisa diganggu gugat. Ia adalah sesuatu yang absolut dan tidak bisa dipengaruhi oleh peristiwa-peristiwa fisis.

Hal kedua yang patut dilihat adalah adanya The Principle of the Equivalence of Gravitation and Inertia yang menganggap massa gravitasi serupa dengan massa inersia.

Nah, sampai disini seharusnya sudah terlihat dengan jelas mengenai pendapat Newton mengenai gravitasi

Semuanya masuk akal kan?

Tetapi ternyata semuanya tidak berhenti hanya sampai disitu.

Dimulai dengan rentetan hasil pengamatan yang tidak sesuai dengan perhitungan menggunakan kerangka berpikir Newton membuat sebagian ilmuan mulai meragukan kesahihan dari teori gravitasi newton. Hingga akhirnya teori itupun ditumbangkan oleh Albert Einstein.

Lalu apa yang sebenarnya dilakukan oleh Einstein?

Gravitasi Menurut Einstein

Pernahkan berpikir bahwa apa yang akan terjadi pada sebuah benda apabila benda tersebut terus menerus diberi tambahan gaya? Benda akan bergerak semakin cepat dan cepat.

Sampai berapa cepat? Tak terhingga?

Yap, ada perbedaan antara cara berpikir Newton dengan cara berpikir Einstein.

Dimulai dengan pendapat mengenai ruang dan waktu.

Menurut newton, ruang dan waktu adalah sesuatu yang terpisah dan masing-masing bersifat absolut. Tidak ada fenomena fisis yang mampu menggoyahkan keduanya. Sedangkan Einstein memiliki pendapat yang berbeda. Ia menganggap ruang bersifat relatif yang bisa dipengaruhi oleh besaran fisis seperti kecepatan dan gravitasi. Sama halnya dengan waktu. Waktu adalah sesuatu yang bisa dipengaruhi oleh fisis. Keduanya berhubungan, tidak seperti Newton yang mengatakan ruang dan waktu adalah sesuatu yang terpisah.

Teori Relativitas Khusus

Teori relativitas khusus diperkenalkan oleh Albert Einstein. Dalam mekanika klasik, dikenal Prinsip Relativitas Galileo dimana ia mengatakan bahwa hukum-hukum haruslah berbentuk sama menurut semua kerangka acuan inersial.

Kerangka acuan inersial adalah sebuah sebuah kerangka acuan yang tidak mengalami percepatan. Ada dua kemungkinan yang bisa memenuhi kriteria itu. Pertama, kerangka acuan itu dalam keadaan diam atau kerangka acuan itu dalam keadaan kecepatan konstan.

Misalnya seorang menggantungkan benda pada seutas tali di dalam kereta. Jika kereta diam atau bergerak beraturan, maka tali akan terlihat berdiri vertikal. Lalu apa yang terjadi apabila kereta mengalami percepatan? Tali tersebut akan terlihat sedikit miring.

Lalu, bagaimana dengan konsep percepatan dalam kerangka berpikir mekanika klasik?

Anggap saja A adalah sebuah pohon, B adalah kereta, C adalah manusia dan D juga manusia.

Sekarang, kereta sedang bergerak ke arah kanan dengan kecepatan . Maka menurut pengamat yang sedang berdiri di dekat pohon akan mengatakan bahwa kereta bergerak dengan kecepatan X(kereta). Setelah itu C bergerak (di dalam kereta) ke arah kanan.

Maka berapa jarak D ke C’ ?

Maka akan didapatkan jarak D ke C’ = Jarak D ke C ditambah jarak C ke C’.

Misalkan saja jarak C ke C’ sebagai X(orang) , jarak D ke C sebagai X(kereta) dan jarak D ke C’ sebagai X(seluruhnya)

Dari persamaan tersebut, dapat dilihat bahwa nilai kecepatan sama sekali tak memiliki batasan. Sebuah benda bisa memiliki kecepatan dengan nilai tak berhingga.

Andaikan saja kereta itu bergerak dengan kecepatan cahaya (Bayangkan saja, jangan tanya ada atau tidak karena jawabannya sudah jelas nggak ada, wkwkwk....). Lalu orang berjalan di dalam kereta. Dalam pandangan mekanika klasik artinya orang tersebut sudah berjalan melebihi kecepatan cahaya!

Teori Relativitas Einstein

Konsep kecepatan Newton menemui banyak masalah. Menurut kerangka berpikir newton, kecepatan suatu benda bergantung pada titik pengamat. Untuk benda yang bergerak dengan kecepatan rendah, hal itu mungkin dapat diterima. Akan tetapi pendapat itu menyelisihi teori Maxwell tentang gelombang elektromagnet yang menyatakan bahwa kecepatan cahaya adalah tetap dimanapun titik pengamat berada dan hanya dipengaruhi oleh permitivitas dan permeabilitas magnetik dalam ruang.

Artinya, nilai pengukuran kecepatan cahaya dalam ruang dengan permitivitas dan permeabilitas magnetik yang sama akan menghasilkan hasil yang sama tidak peduli dimanapun letak pengamat berbeda.

Hal lain yang menarik adalah asal mula gaya gravitasi. Bagaimana interaksi antara dua benda bisa terjadi begitu saja? Benda memiliki massa kemudian terjadi interaksi instant?

Dalam mekanika, semua gaya dihantarkan melalui perantara. Menariknya, apa yang menjadi perantara gaya gravitasi? Lalu, jika menganggap cahaya sebagai gelombang, bagaimana cahaya merambat melalui ruang hampa? Padahal dalam mekanika juga disebutkan bahwa gelombang merambat melalui medium.

Apakah ada sebuah partikel yang mampu menghantarkan sebuah gelombang elektromagnetik?

Sampai sekarang, partikel yang bisa menghantarkan gaya gravitasi tidak pernah ditemukan.

Lalu, Einstein mengajukan prostulatnya.

Pertama, prinsip relativitas. Hukum-hukum fisika haruslah berbentuk sama di semua kerangka acuan inersial

Kedua, laju kecepatan cahaya adalah konstan dan tidak bergantung pada letak acuan pengamat.

Dengan kedua hal itu, akan ada konsekwensi dari aturan tersebut. Hal yang menjadi semakin membingungkan.

1. Setiap apapun yang patuh pada hukum mekanika, kecepatannya tidak akan melebihi konstanta elektromagnetika. Atau biasa diterjemahkan “di dalam ruang hampa, tidak ada benda yang kecepatannya melebihi kecepatan cahaya”

2. Karena tidak ada benda yang melebihi kecepatan cahaya, maka setiap benda yang mengalami penambahan kecepatan akan mengalami penambahan massa.

(ingat persamaan momentum p = mv)

3. Benda yang mengalami penambahan enegi akan mengalami penambahan massa. Hal ini karena nilai energi tidak mungkin tak terbatas. Jadi, apa ada korelasi antara energi dan massa?

Oke, sepertinya sudah agak terlalu melebar.

Kembali ke konsep gravitasi....

Nah sampai disini sudah jelas bahwa teori gravitasi newton menyelisihi teori relativitas einstein. Maka, enstein membuat sebuah gebrakan cara pandang baru mengenai gravitasi yang tidak menyelisihi teori relativitasnya. Ia menganggap gravitasi bukanlah sebagai sebuah gaya. Ia menganggap gravitasi sebagi semacam “manifestasi” kelengkungan ruang dan waktu.

 

Source :https://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/28mar_gamma.html

Shhhh.... semakin membingungkan, wkwkwk....

Setiap benda bermassa akan menyebabkan efek lengkungan pada ruang dan waktu. Semakin besar massanya, semakin besar pula lengkungannya. Jika menurut pendapat newton sebuah apel jatuh “menuju” ke inti bumi. Dengan kata lain diasumsikan bahwa apel tersebut telah mengetahui dimana inti bumi.

Sedangkan pendapat eistein berbeda. Karena gravitasi ada karena interaksi massa, maka apel tersebut hanya bergerak mengikuti lengkungan ruang waktu tanpa mengetahui arah tujuannya.

So, apakah gravitasi ada?
Newton memang tidak pernah menjelaskan dari mana asal gravitasi. Ia hanya menjelaskan bahwa semua benda bermassa akan menghasilkan gaya gravitasi. Tetapi, tidak adannya penjelasan gravitasi lalu menentukan bahwa gravitasi itu tidak ada adalah pemikiran yang terlalu sederhana.

Jadi...
Yah, gravitasi itu ada setidaknya sampai saat ini karena belum ada teori lain yang cukup kuat untuk menumbangkannya. Hanya saja, setidaknya gravitasi sudah tidak dianggap sebagai gaya.

Seperti biasa, jika ada kritik dan saran atau juga koreksi, silahkan tulis komentar atau kirim melalui e-mail :D
Terima Kasih...