SEJARAH TEORI STRING


Teori string (dan Teori-M sebagai perluasannya) menganggap bahwa fenomena partikel dapat dijelaskan dari string, dimana frekuensi harmoniknya adalah energi partikel. Teori string merupakan salah satu kandidat utama dari theory of everityhing, yaitu sebuah teori unifikasi yang dapat memadukan seluruh interaksi di alam semesta. Kedua teori ini konsisten hanya jika dirumuskan pada ruangwaktu yang berdimensi tinggi (10 dimensi untuk teori string dan 11 dimensi untuk teori-M).

Teori relativitas umum membahas penerapan geometri diferensial untuk menjelaskan fenomena interaksi gravitasi. Teori ini pertama kali diusulkan oleh Albert Einstein pada 1916. Teori ini berusaha menjelaskan fenomena fisis mulai dari gerak partikel dalam medan gravitasi hingga kosmologi, yaitu ilmu tentang asal-usul dan perkembangan alam semesta.

Komputasi kuantum adalah teori komputasi yang dibangun berdasarkan prinsip-prinsip mekanika kuantum. Algoritma kuantum memiliki efisiensi yang jauh lebih baik dibanding algoritma klasik yang dipakai pada komputer saat ini. Sebuah komputer kuantum juga diyakini memiliki kemampuan proses yang jauh lebih baik dibanding komputer klasik. Riset bidang komputasi kuantum masih terus berkembang.

Strings Theory

Agak kembali sedikit ke masa lampau, saat hampir semua fisikawan berbondong-bondong menyelidiki fisika quantum, ada sebagian kecil, mungkin boleh dikatakan, satu atau dua orang saja yang tersisa dari seluruh ilmuwan yang ada di dunia ini yang tidak mengikuti jejak rekan-rekan yang lainnya.

Saat semua orang beranggapan bahwa wujud atom dan partikel berbentuk menyerupai titik atau bola, maka sebagian kecil ilmuwan ini menemukan kemungkinan lain dari persamaan matematis yang membawa mereka pada ide liar bahwa kesalahan fisika selama ini terletak pada ‘bentuk’. Kita telah keliru memandang partikel berbentuk bola. Mereka menemukan bahwa pertikel berbentuk tali atau string.

Lalu apa implikasinya jika pertikel fundamental berbentuk string?

String berukuran sangat kecil, yaitu berjuta-juta kali lebih kecil dari quark. Untuk membayangkan ukuran string yang sangat kecil ini, bayangkanlah bila sebuah atom adalah tata surya kita, maka sebuah string berukuran sebuah pohon di bumi. String super kecil ini yang saking kecilnya dianggap hanya memiliki panjang saja (satu dimensi-ruang) bergetar dan variasi getarannya itulah yang menghasilkan apa yang kita amati sebagai partikel-partikel. Para pengusung teori string ini mengatakan bahwa string adalah satu-satu nya bahan dasar pembentuk ruang dan waktu. Yang kita amati sebagai beraneka ragam partikel itu sebenarnya adalah hasil variasi getar string-string yang sama.

Dengan demikian maka perhitungan atau persamaan matematikanya menjadi berubah sama sekali. Alam fisika quantum yang tadinya mengabaikan forsa gravitasi sekarang dapat menerima forsa gravitasi tersebut sebagai bagian dari persamaan matematisnya. Atau boleh dikatakan telah ditemukan forsa gravitasi di alam quantum. Fisika relativitas dan fisika quantum berhasil disatukan. Teori string diduga kuat sebagai teori pamungkas yang dicari, sebuah teori tunggal yang mampu menjelaskan perilaku alam semesta ini; sebuah teori segala hal.

Bagaimana hal ini bisa terjadi? Bagaimana forsa gravitasi ditemukan dalam persamaan matematika fisika quantum? Untuk menyinggung ini, perlu kita kilas balik sedikit sekelumit sejarah panjang perkembangan teori string.

Teori string tidak terjadi dalam semalam saja. Diawali di tahun 1968, oleh seorang fisikawan muda asal Italy, Gabriele Veneziano, sekarang bekerja untuk CERN, yang mempelajari persamaan matematis yang menjelaskan forsa nuklir kuat. Ditemukannya persamaan ini membuka jalan pada penelitian forsa tersembunyi di inti atom. Kemudian penelitian menggugah ilmuwan lainnya, Leonard Suskind dari Stanford University yang melihat bahwa persamaan tersebut mengindikasikan sesuatu yang tersembunyi, sebuah partikel yang memiliki struktur internal yang bisa melendut dan meragang. Partikel ini bukan berbentuk titik atau bola, namun berbentuk string yang secara alami bergerak lentur. Temuannya ini sempat tidak mendapat tanggapan dari fisikawan lainnya.

Adalah seorang fisikawan yang melanjutkan penelitian mengenai string ini, di tahun 1973, yaitu John H. Schwarz dari California Institute of Technology, mengemukakan bahwa jika string ini benar, maka string akan mampu menjelaskan banyak misteri alam ini. Schwarz berhasil menarik perhatian para ilmuwan dunia dan orang mulai banyak bergabung mendalami teori radikal ini.

Namun teori string mengalami kendala besar. Yaitu terdapat beberapa anomali pada perhitungan atau persamaan matematisnya. Pertama, teori string melibatkan sebuah partikel bermassa nol dan partikel tachyon, yaitu partikel yang bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. Telah disinggung sebelumnya bahwa Teori Relativitas tidak membenarkan adanya obyek yang bergerak melebihi kecepatan cahaya. Teori string sekali lagi nyaris turun pamor.

Michael B. Green dari Cambridge University bergabung dengan Schwarz untuk mengkaji dan membedah persamaan matematis teori string ini lebih dalam. Di tahun 1984 Mereka berhasil meniadakan anomali tersebut. Mereka menemukan bahwa partikel aneh yang menjadi momok teori ini sebenarnya adalah “graviton” yaitu partikel untuk forsa gravitasi. Peristiwa sangat bersejarah ini dikenal sebagai salah satu yang menggemparkan dunia. Schwarz dan Green menemukan forsa gravitasi dalam persamaan mereka. Mereka berhasil gemilang meniadakan anomali.

Lebih banyak lagi orang ikut bergabung melanjutkan perjuangan Schwarz dan Green hingga kemudian sebuah kendala besar dihadapi mereka kembali, yaitu:

1. Teori string melibatkan dimensi extra.

Seperti yang kita kenali bersama bahwa kita hidup di alam dengan 3 dimensi-ruang yaitu panjang, lebar, dan tinggi ditambah 1 dimensi waktu menjadikan total = 4 dimensi ruang-waktu. Namun string harus bergerak di lebih dari 3 dimensi ruang itu. String harus bergerak di 9 dimensi ruang. Sehingga menurut teori string, alam yang kita tempati ini sebenarnya memiliki 10 dimensi ruang waktu.

Lalu dimana ke-enam dimensi ruang lainnya? Mengapa kita tidak bisa melihat atau merasakannya? Sekali lagi Kaluza dan Klein mengajukan bahwa 6 dimensi ruang ini berukuran sangat kecil sehingga tidak bisa teramati.

Namun kemudian orang mulai menerima kehadiran dimensi ektra ini karena memang HARUS ada dimensi extra di alam ini bagi string untuk wujud. Dimensi extra adalah sebuah temuan fenomenal.

2. Terdapat 5 teori string.

Ini merupakan masalah besar. Bagaimana sebuah teori segala hal hadir dalam 5 variasi? Setiap teori sama-sama benar namun memiliki perbedaan mendasar pada persamaan matematisnya.

Strings / M-Theory

Barulah Pada tahun 1995, pada konvensi fisika sedunia, seorang fisikawan yang kemudian menjadi sangat terkenal, yaitu Edward Witten, dari Institute for Advance Study, mempublikasikan papernya. Edward Witten dijuluki sebagai orang tercerdas di planet bumi ini dan mendapat julukan “the true successor of Einstein”, ia berhasil menggabungkan ke-lima teori string menjadi sebuah teori tunggal yaitu M-Theory.

Witten mengemukakan bahwa kelima teori string itu sebenarnya hanyalah ragam cara melihat suatu hal yang sama. Kita bagaikan berada dalam ruangan gelap gulita dan saling meraba seekor gajah yang sama di depan kita. Sebagian meraba kepalanya, sebagian meraba kakinya, sebagian meraba belalainya dan sebagian meraba badannya, begitu Edward Witten memberikan penerangan di dalam ruangan, barulah orang menyadari bahwa sebenarnya mereka semua meraba seekor gajah yang sama.

Penerangan yang dibawa oleh Witten dalam M-Theory nya ini adalah dengan menghadirkan sebuah dimensi ruang tambahan ke dalam hitungan matematis teori string. Seluruh persamaan menjadi klop dan semuanya mejadi masuk akal. Kini alam kita diyakini oleh string/M-theory memiliki 10 dimensi ruang menjadikannya total 11 dimensi ruang-waktu.

Edward Witten tidak menyebutkan kepanjangan dari “M” itu.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s