FAQ : RELATIVITAS & METODE RELATIVITAS

ane masih kurang paham gan
ente bilang orang yang tinggal Diapartemen tinggi akan cepat tua.,
yang ane tanyain kenapa orang yang tinggal diapartemen tinggi memiliki waktu yang cepat?
jika kita melihat biologis sel-sel tubuh yang bekerja manusia yang tinggal di apartemen tinggi juga akan sama dengan sel-sel tubuh yang bekerja pada manusia yang tinggal didaerah yang lebih rendah, jadi pertanyaan kedua ane apakah teori relativitas ini juga akan mempengaruhi sistem kerja sel-sel tubuh dimanusia?
mohon pencerahannya

Lebih cepat karena orang yang tinggal di apartemen tinggi jaraknya semakin jauh dari pusat gravitasi bumi. Pada gravitational dilation, semakin jauh dekat objek ke pusat gravitasi, semakin lambat waktu berjalan dan sebaliknya.

Kalau kita hitung kecepatan sel tubuh manusia bekerja yang di dekat permukaan bumi dan jauh dari prmukaan bumi, hasilnya akan “kelihatan” sama karena selisihnya sangat sedikit. Satelit GPS yang sangat jauh dari permukaan bumi aja selisih waktunya dengan yang di bumi hanya satu per tujuh juta detik.

Soal dilasi waktu ini mempengaruhi kecepatan kerja atau tidak, kalau kita “menerima” teori Relativitas Einstein ini jawabannya adalah YA.

Misalkan sekarang yang mengelilingi disk bukan cahaya tapi ente. Ente yang berada di dalam disk tidak tahu bahwa disk sedang berputar karena disk berputar dalam kecepatan tetap (tidak ada akselerasi), seperti halnya kita di bumi tidak sadar bahwa bumi yang kita tinggali saat ini sedang berputar sangat kencang.

Coba ente berlari berlawanan arah putaran disk menuju titik finish dan hitung waktunya, kemudian ente berlari searah putaran disk menuju titik finish dan hitung waktunya juga. Apa hasilnya? WAKTUNYA SAMA!

Seperti halnya jika si A berlari sejauh 1000 m ke arah timur dan si B berlari sejauh 1000 m ke arah barat dengan kecepatan sama, maka mereka akan tiba di tujuan pada waktu yang sama meskipun bumi berotasi dari barat ke timur dengan sangat cepat seperti pada percobaan sagnac.

Jadi menurut fisika klasik seharusnya baik cahaya yang bergerak searah perputaran disk maupun cahaya yang bergerak berlawanan arah perputaran disk akan tiba di titik tujuan pada waktu bersamaan. Kenyataan bahwa cahaya tersebut tidak tiba di titik tujuan pada waktu bersamaan menunjukkan bahwa pada cahaya tidak berlaku fisika klasik dan perhitungannya harus menggunakan fisika relativistik. Sehingga efek sagnac justru membuktikan teori relativitas khusus Einstein.

Paham?

Medium yang bergerak, menyebabkan kecepatan cahaya di dalam medium berubah menurut fisika klasik, tapi tidak menurut fisika relativistik. Ibaratnya tawon bergerak 1 cm/jam ke depan mobil di dalam mobil yang bergerak 100 km/jam (Medium), maka kecepatan si tawon menjadi sangat tinggi yaitu 100 km/jam + 1 cm/jam. Tapi cahaya berbeda, jika sinar ditembakkan ke depan mobil di dalam mobil yang bergerak 100 km/jam maka kecepatan sinar tersebut tetap 300.000 m/s bukan 300.000 km/s + 100 km/jam.

Tidak berbedanya kecepatan cahaya yang berputar searah putaran disk (Medium) dengan cahaya yang berputar berlawanan arah disk menyebabkan cahaya tiba pada waktu yang berbeda, karena faktanya kedua cahaya tersebut menempuh jarak yang berbeda.

Ibaratnya ente mau ketemu seseorang yang jaraknya 100 km dari lokasi ente, tapi orang tersebut juga berjalan menuju lokasi ente dengan kecepatan 50 km/jam. Jika satu jam kemudian ente ketemu orang tersebut di tengah jalan, ente gak menempuh jarak 100 km tapi menempuh jarak 50 km. Begitu pula halnya dengan cahaya yang bergerak berlawanan arah putaran disk menuju titik tujuan.

Gak ada bedanya sedikitpun pada citra yang dihasilkan Hubble jika bintang berwarna hijau di atas ente ganti dengan lensa raksasa untuk membiaskan cahaya dari bintang biru di belakangnya.

Lihat video ini untuk penjelasan bagaimana terbentuknya Einstein ring dan Einstein cross.

Titik – titik itu beda posisinya? Maksudnya karena pergerakan bintang tersebut? Bintang tersebut jaraknya super jauh dari bumi, pergerakan bintang sejauh satu tahun cahaya pun hanya akan terlihat bergerak sejauh kurang dari 1 milimeter kalau dilihat dari bumi.

Memang benar posisi titik2 tersebut berubah setiap saat karena pergerakan bintang tersebut, tapi perubahannya sulit diamati dari gambar tersebut karena terlalu kecil.

Itu metode ilmiah apaan? Ente sebenernya ngerti metode ilmiah gak sih?

RELATIVITAS

Metode ilmiah itu urutannya seperti ini:
1.) Perumusan masalah:
– mengapa orbit merkuri tidak sesuai dengan teori gravitasi newton
– mengapa kecepatan cahaya konstan pada percobaan michelson-morrey
– mengapa menurut perhitungan maxwell dan eksperimen cahaya memiliki momentum tapi tidak memiliki massa
2.) Menyusun Hipotesis:
– orbit merkuri tidak sesuai perhitungan karena ada kesalahan pada teori gravitasi newton (teori relativitas umum)
– kecepatan cahaya konstan karena kecepatan cahaya di ruang hampa adalah konstanta batas limit atas dan tidak ada yang bisa lebih cepat dari kecepatan cahaya (teori relativitas khusus)
– cahaya memiliki momentum karena ada hubungan massa dengan energi (E=mc2)
3.) Menyusun Prediksi:
– teori relativitas umum ini menyebabkan cahaya dari bintang dibelokkan oleh gravitasi matahari, adanya gravitational red shift, dan dilatasi waktu karena gravitasi
– teori relativitas khusus ini menyebabkan dilatasi waktu karena kecepatan, pertambahan massa karena kecepatan, dan perubahan panjang karena kecepatan.
– rumus E=mc2 menyebabkan dapat diubahnya massa menjadi energi, dan dapat diubahnya energi menjadi massa.
4.) Pengetesan:
– pembelokan cahaya karena gravitasi (gravitational lensing) terbukti oleh eksperimen http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_e…f_May_29,_1919
– gravitational red shift terbukti oleh eksperimen: http://en.wikipedia.org/wiki/Pound%E…bka_experiment
– dilatasi waktu karena gravitasi terbukti oleh eksperimen: http://en.wikipedia.org/wiki/Gravita…l_confirmation
– dilatasi waktu karena kecepatan terbukti oleh eksperimen: http://en.wikipedia.org/wiki/Hafele%…ing_experiment
– perubahan massa karena kecepatan terbukt oleh eksperimeni: http://en.wikipedia.org/wiki/Tests_o…zzi_experiment
– perubahan panjang karena kecepatan terbukti oleh eksperimen: http://en.wikipedia.org/wiki/Trouton…ine_experiment
– konversi massa menjadi energi terbukti oleh eksperimen peluruhan radioaktif, reaksi fusi nuklir, reaksi fisi nuklir, dan electron-positron annihilation
– konversi energi menjadi massa terbukti oleh eksperimen pair production, dan reaksi fisi pada atom yang lebih ringan dari besi & reaksi fusi pada atom yang lebih berat dari besi (sumber)
5.) Analisis:
teori relativitas einstein lebih sesuai dengan bukti eksperimen dibandingkan teori gravitasi newton dan teori aether

Ini paper-paper Einstein ketika dia pertama kali menerbitkan teori special relativity & general relativity:

Special Relativity: www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/specrel.pdf
General Relativity: http://jvr.freewebpage.org/TableOfCo…/Einstein2.pdf

Special relativity matematikanya sederhana dan bisa dipahami lulusan S1 matematika/fisika,

General relativity matematikanya sangat intensif dan butuh prasyarat PhD matematika untuk memahaminya.

Hebatnya hasil dari perhitungan2 ribet tersebut selalu sesuai dengan eksperimen.

URUTAN METODE ILMIAH:

Formulation of a question: The question can refer to the explanation of a specific observation, as in “Why is the sky blue?”, but can also be open-ended, as in “How can I design a drug to cure this particular disease?” This stage also involves looking up and evaluating previous evidence from other scientists, including experience. If the answer is already known, a different question that builds on the previous evidence can be posed. When applying the scientific method to scientific research, determining a good question can be very difficult and affects the final outcome of the investigation.[19]

Hypothesis: An hypothesis is a conjecture, based on the knowledge obtained while formulating the question, that may explain the observed behavior of a part of our universe. The hypothesis might be very specific, e.g., Einstein’s equivalence principle or Francis Crick’s “DNA makes RNA makes protein”,[20] or it might be broad, e.g., unknown species of life dwell in the unexplored depths of the oceans. A statistical hypothesis is a conjecture about some population. For example, the population might be people with a particular disease. The conjecture might be that a new drug will cure the disease in some of those people. Terms commonly associated with statistical hypotheses are null hypothesis and alternative hypothesis. A null hypothesis is the conjecture that the statistical hypothesis is false, e.g., that the new drug does nothing and that any cures are due to chance effects. Researchers normally want to show that the null hypothesis is false. The alternative hypothesis is the desired outcome, e.g., that the drug does better than chance. A final point: a scientific hypothesis must be falsifiable, meaning that one can identify a possible outcome of an experiment that conflicts with predictions deduced from the hypothesis; otherwise, it cannot be meaningfully tested.

Prediction: This step involves determining the logical consequences of the hypothesis. One or more predictions are then selected for further testing. The less likely that the prediction would be correct simply by coincidence, the stronger evidence it would be if the prediction were fulfilled; evidence is also stronger if the answer to the prediction is not already known, due to the effects of hindsight bias (see also postdiction). Ideally, the prediction must also distinguish the hypothesis from likely alternatives; if two hypotheses make the same prediction, observing the prediction to be correct is not evidence for either one over the other. (These statements about the relative strength of evidence can be mathematically derived using Bayes’ Theorem.)

Testing: This is an investigation of whether the real world behaves as predicted by the hypothesis. Scientists (and other people) test hypotheses by conducting experiments. The purpose of an experiment is to determine whether observations of the real world agree with or conflict with the predictions derived from an hypothesis. If they agree, confidence in the hypothesis increases; otherwise, it decreases. Agreement does not assure that the hypothesis is true; future experiments may reveal problems. Karl Popper advised scientists to try to falsify hypotheses, i.e., to search for and test those experiments that seem most doubtful. Large numbers of successful confirmations are not convincing if they arise from experiments that avoid risk.[21] Experiments should be designed to minimize possible errors, especially through the use of appropriate scientific controls. For example, tests of medical treatments are commonly run as double-blind tests. Test personnel, who might unwittingly reveal to test subjects which samples are the desired test drugs and which are placebos, are kept ignorant of which are which. Such hints can bias the responses of the test subjects. Failure of an experiment does not necessarily mean the hypothesis is false. Experiments always depend on several hypotheses, e.g., that the test equipment is working properly, and a failure may be a failure of one of the auxiliary hypotheses. (See the Duhem-Quine thesis.) Experiments can be conducted in a college lab, on a kitchen table, at CERN’s Large Hadron Collider, at the bottom of an ocean, on Mars (using one of the working rovers), and so on. Astronomers do experiments, searching for planets around distant stars. Finally, most individual experiments address highly specific topics for reasons of practicality. As a result, evidence about broader topics is usually accumulated gradually.

Analysis: This involves determining what the results of the experiment show and deciding on the next actions to take. The predictions of the hypothesis are compared to those of the null hypothesis, to determine which is better able to explain the data. In cases where an experiment is repeated many times, a statistical analysis such as a chi-squared test may be required. If the evidence has falsified the hypothesis, a new hypothesis is required; if the experiment supports the hypothesis but the evidence is not strong enough for high confidence, other predictions from the hypothesis must be tested. Once a hypothesis is strongly supported by evidence, a new question can be asked to provide further insight on the same topic. Evidence from other scientists and experience are frequently incorporated at any stage in the process. Many iterations may be required to gather sufficient evidence to answer a question with confidence, or to build up many answers to highly specific questions in order to answer a single broader question.

sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Scientific_method