Nasa dan Teori Einsten

Relativitas khusus


Tulisan Einstein tahun 1905, "Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak", memperkenalkan teori relativitas khusus. Relativitas khusus menunjukkan bahwa jika dua pengamat berada dalam kerangka acuan lembam dan bergerak dengan kecepatan sama relatif terhadap pengamat lain, maka kedua pengamat tersebut tidak dapat melakukan percobaan untuk menentukan apakah mereka bergerak atau diam. Bayangkan ini seperti saat Anda berada di dalam sebuah kapal selam yang bergerak dengan kecepatan tetap. Anda tidak akan dapat mengatakan apakah kapal selam tengah bergerak atau diam. Teori relativitas khusus disandarkan pada postulat bahwa kecepatan cahaya akan sama terhadap semua pengamat yang berada dalam kerangka acuan lembam.

Postulat lain yang mendasari teori relativitas khusus adalah bahwa hukum fisika memiliki bentuk matematis yang sama dalam kerangka acuan lembam manapun. Dalam teori relativitas umum, postulat ini diperluas untuk mencakup tidak hanya kerangka acuan lembam, namun menjadi semua kerangka acuan.

Relativitas umum

Relativitas umum diterbitkan oleh Einstein pada 1916 (disampaikan sebagai satu seri pengajaran di hadapan "Prussian Academy of Science" 25 November 1915). Akan tetapi, matematikawan Jerman David Hilbert menulis dan menyebarluaskan persamaan sejenis sebelum Einstein. Ini tidak menyebabkan tuduhan pemalsuan oleh Einstein, tetapi kemungkinan mereka merupakan para pencipta relativitas umum.

Teori relativitas umum menggantikan hukum gravitasi Newton. Teori ini menggunakan matematika geometri diferensial dan tensor untuk menjelaskan gravitasi. Teori ini memiliki bentuk yang sama bagi seluruh pengamat, baik bagi pengamat yang bergerak dalam kerangka acuan lembam ataupun bagi pengamat yang bergerak dalam kerangka acuan yang dipercepat. Dalam relativitas umum, gravitasi bukan lagi sebuah gaya (seperti dalam Hukum gravitasi Newton) tetapi merupakan konsekuensi dari kelengkungan (curvature) ruang-waktu. Relativitas umum menunjukkan bahwa kelengkungan ruang-waktu ini terjadi akibat kehadiran massa.
Dua ramalan Albert Einstein dalam teori relativitas terbukti benar oleh misi Gravity Probe B milik NASA. Sebelumnya, teori Einstein tersebut sulit dikonfirmasi.

"Teori Einstein bertahan," kata Francis Everitt, kepala penelitian dari Stanford University, California, Amerika Serikat, Rabu (4/5/2011) lalu.

Ada dua aspek dalam teori Einstein mengenai gravitasi. Aspek pertama adalah efek geodesi, efek pembelokan ruang dan waktu di sekitar benda bergravitasi, seperti planet. Aspek kedua adalah "frame dragging", yakni jumlah struktur ruang dan waktu yang terbawa oleh objek berputar.

Untuk menguji teori ilmuwan kelahiran Jerman tersebut, NASA mengirim Gravity Probe B untuk mengorbit Bumi. Pesawat itu dilengkapi sebuah alat yang disebut "pelacak bintang" untuk mengikuti sebuah bintang bernama IM Pegasi. Jika efek geodesi dan frame dragging tidak ada, pelacak bintang seharusnya selalu terkunci dengan bintang selamanya.

Jika Einstein benar, arah putaran Gravity Probe B akan berubah sedikit demi sedikit akibat massa dan rotasi Bumi. Everitt menganalogikan efek ini dengan bola berotasi di dalam madu. "Madu dan benda-benda yang juga berada di dalam madu akan terseret," jelas Everitt.

Dengan menganalisis data, tim peneliti menemukan perubahan orientasi sekitar 6.600 miliarcsecond setahun-1 miliarcsecond, kata Everitt, sama dengan lebar sehelah rambut manusia dilihat dari jarak 16 kilometer. Perubahan yang sangat kecil yang mungkin Einsten sendiri pun sulit tunjukkan. Dalam bukunya The Meaning of Relativity, Einstein menuliskan, "Efek frame dragging muncul berdasarkan teori kami, meskipun tingkatannya sangat kecil sehingga pembuktian dengan entah eksperimen laboratorium apa yang harus dilakukan."

Pembuktian ini dapat membuat ilmuwan memahami beberapa kejadian di alam semesta. "Mengukur efek frame dragging akibat rotasi bumi punya implikasi besar," kata ahli fisika Clifford Will dari Washington University di St. Louis yang tidak terlibat dalam penelitian.

Contohnya, kata Will, frame dragging sepertinya punya peranan dalam memicu ledakan energi dari kuarsa, galaksi yang sangat jauh yang secara aktif berperan dalam lubang hitam. (National Geographic Indonesia/Alex Pangestu)