Hukum Termodinamika II dan Evolusi : Part 1

0

[Penjelasan Istilah Sistem Dalam Termodinamika]

1. Open System     :  Bahwa adanya pertukaran materi dan energi
2. Closed System   : Bahwa adanya pertukaran energi tetapi tidak dengan materi
3. Isolated System  : Bahwa tidak adanya pertukaran energi ataupun materi

[Entropi]

Entropi ialah tingkat penyebaran energi di dalam suatu sistem. Sering kali dikasih definisi sebagai derajat ‘kekacauan dalam suatu sistem’.
Sebenarnya entropi itu sedikit lebih absrak dan hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa alam semesta akan meningkat keseragamanya, dalam hal apa? Dalam hal panas, atau transfer ‘heat energy ‘ dimana panas dalam alam semesta akan menyebar hingga keseluruhan bagian di alam semesta memiliki termprature dan tingkatan energi yang sama (dalam prosedur pertukaran panas, panas selalu ditransferkan dari objek/wilayah yang memiliki temprature yang tinggi ke temprature yang lebih rendah, hingga keseimbangan termprature dari kedua objek/wilayah seimbang atau mencapai keseimbangan.

Dengan kata lain, semuanya yang dalam sistem terisolasi/isolated system cenderung menjadi seimbang. Ketika alam semesta telah mencapai titik ‘equilibriumnya’ maka hilanglah semua daya dukung alam semesta untuk mensupport kehidupan dimanapun, atau tidak ada tempat yang ramah bagi kehidupan. : http://bigthink.com/dr-kakus-universe/the-big-freezehttp://www.spaceanswers.com/deep-space/what-is-heat-death/
Atau simpelnya : seiring dengan waktu, sebuah ruang akan menjadi ‘disorder’, menjadi lebih ‘kacau’ (bahwa materi akan terdistribusikan secara rata diseluruh tempat, bukan sebaliknya hanya terkonsentrasi di beberapa tempat saja).

Jadi gini analoginya, semua energi, entah itu dari tubuh kita, atau dari mesin akan dikonversi menjadi energi panas (menghasilkan panas – bekerja menghasilkan panas), dan panas itu akan menyebar secara merata diseluruh alam semesta hingga alam semesta mencapai titik ‘equilibriumnya’. Ketika alam semesta mencapai titik keseimbanganya maka tidak ada aktivitas/gerakan lagi di alam semesta, karena aktivitas ialah dimana energi seharusnya terkonsentrasikan dalam suatu tempat/tidak ada lagi energi yang dapat terkonversi.

—–
Apakah evolusi melanggar hukum termodinamika kedua?

Seperti yang telah kita ketahui bahwa hukum alam tidak bisa dilanggar, salah satunya hukum termodinamika kedua yang menyatakan bahwa kekacuan selalu meningkat, sayangnya beberapa orang berfikir bahwa ini merupakan masalah bagi evolusi yang memfalsifikasi datangnya asal muasal kehidupan secara natural. Tapi pada dasarnya kehidupan mematuhi ‘scientific law’.

Apa sih hukum kedua dari thermodynamics? Itu mengatakan bahwa dalam sebuah ‘isolated system’ bahwa entropy akan cenderung meningkat. Tapi kerasionist suka memutar balikan arti dari hukum termodinamika ini dalam agenda mempromosikan agama dan propaganda mereka, sangat benar-benar kacau, mereka tidak perduli apa itu science sebenarnya tapi mereka hanya memandang science ialah sesuatu bidang yang harusnya mendukung posisi iman mereka, ya bisa dibilang ‘cherry-picking’.

Mereka selalu menyamakan kata ‘entropy’ dengan ‘disorder’, dan mereka bilang ‘disorder’ selalu meningkat seiring waktu, oleh karena itu maka ini membantah evolusi yang menyiratkan bertambahnya kompleksitas/susunan dari organisme entah bagaimana melanggar hukum termodinamika kedua yang menjadikan ‘more order then disorder’. Ini ialah ironi, bagaimana mereka menggunakan science untuk membantah science. Hilarious! Creationists are so funny!

Ada sebuah ide yang selalu digunakan banyak orang yang anti evolusi untuk membuktikan membantah) ‘biological evolution’ itu tidak mungkin. Yaitu ide yang mencoba mempertentangkan hukum termodinamika II dengan evolusi. Bagaimana pun ide tersebut berasal dari ‘a flawed understanding’ mengenai hukum termodinamika II, faktanya teori evolusi tidaklah bertentangan dengan hukum-hukum fisika yang ada (read: Hukum termodinamika II).
Bagaimanapun juga hukum termodinamika II tidak mencegah adanya keteraturan ‘order’ di suatu bagian wilayah dari sistem yang terutup selama ada suatu bagian/wilayah lain dari sistem tersebut yang ‘disordered’. Disorder > order = sesuai dengan hukum termodinamika II bahwa entropi selalu meningkat seiring waktu.

Contohnya ada banyak dari kejadian sehari-hari kita yang membuktikan bahwa mungkin kok untuk membuat ‘order’ keteraturan, misalnya bahwa ada orang yang menebang beberapa pohon, membentuk menjadi tiang kayu, dan membangun rumah dari bahan baku pohon-pohon tersebut. Tetapi kan dalam proses pengkerjaanya seorang tersebut telah mengeluarkan panas, dari tubuhnya, mesin, aktivitas kegiatanya yang mana panas akan meningkat seiring meningkatnya entropi dari keseluruhan alam semesta.

Bayangkan ada 2 batttery yang menyimpang energi, itu tidak harus battery tapi bisa juga medium apapun yang dapat  menyimpan energi, hukum kedua termodinamika menyatakan kapanpun elu melakukan transfer energi dari suatu sistem ke sistem lainya, elu tidak akan mendapatkan 100 % efficiency, ketika elu mencharge battery A dari battery B, elu tidak mendapatkan full efficiency. Nah lalu kemana sisa energynya pergi, itu lepas menuju kesekeliling, ini juga menjadi alasan kenapa ketika elu mencharge HP, itu akan menjadi panas karena energi terlepas (tidak efficient).

Ketika energi lepas-terbuang-hilang itu akan menjadi sulit untuk digunakan, dan ketika tidak ada energi yang dapat dikonvert menjadi susuatu energi yang dapat digunakan maka itu akan menjadikan ‘state of equilibrium’. Jadi pada ‘isolated system’ dimana elu punya energi yang sedang ditransferkan dari sekeliling elu, elu akan tetap kehilangan energi sebagai panas dan ini akan menjadikan entropi meningkat. Dalam suatu sistem ketika energi dapat disimpan/tidak digunakan maka entropy akan rendah, sebaliknya apabila energi yang disimpan sedikit maka banyak yang dilepaskan menjadi ‘useless heat’ yang menyebabkan entropi meningkat. Dalam sistem terisolasi dimana tidak adanya intervensi dari sistem lainya akan menyebabkan entropi meningkat.

Atau contoh lain, misalnya coba bayangkan ketka cucah berubah dan di luar menjadi dingin, udara dingin memiliki entropi yang sedikit daripada udara hangat pada umumnya, dan itu terhitung sebagai ‘ordered’ karena molekul-molekul tidaklah bergesekan satu sama lain atau tidak bergerak cepat ke sekitar dan cenderung tenang – terkumpul di beberapa tempat. Itu menyiratkan bahwa entropi di tempat kita local place) cenderung ‘more ordered’ – turun, tetapi selama ditemani peningkatan entropi ditempat lain, maka hukum termodinamika II tidaklah terlanggar. Dengan kata lain untuk hal tertentu, entropi memang bisa menurun (semakin teratur). Tapi ini bukan tanpa pengorbanan. Untuk menurunkan entropi diperlukan energy. Dan bumi yang memiliki kehidupan yang memiliki entropi relatif rendah ini berkat energi dari matahari.

Tapi kalo dilihat lagi dari grand schemenya seluruh jagat raya, entropi memang akan terus meningkat. Keteraturan akan berubah menjadi ketidak-teraturan.

Itu ialah gambaran umum bahwa alam memungkinkan ‘generating order out of disorder’ di area lokal – tempat tertentu tanpa melanggar hukum termodinamika II, dan itulah hal yang sama yang terjadi pada teori evolusi – abiogenesis.

Disisi lain ada orang yang mengatakan bahwa kita yang berasal dari bakteri telah melanggar hukum termodinamika II : “Teori evolusi menyatakan bahwa atom-atom dan molekul-molekul tidak hidup yang tak teratur dan tersebar, sejalan dengan waktu menyatu dengan spontan dalam urutan dan rencana tertentu membentuk molekul-molekul kompleks seperti protein, DNA dan RNA. Molekul-molekul ini lambat laun kemudian menghasilkan jutaan spesies makhluk hidup, bahkan dengan struktur yang lebih kompleks lagi. Menurut teori evolusi, pada kondisi normal, proses yang menghasilkan struktur yang lebih terencana, lebih teratur, lebih kompleks dan lebih terorganisir ini terbentuk dengan sendirinya pada tiap tahapnya dalam kondisi alamiah. Proses yang disebut alami ini jelas bertentangan dengan Hukum Termodinamika II – Entropi.

TAPI ‘complexity in living organisme’ disatu sisi menaikan ‘amount of order’. Contohnya amino acids akan tersusun/berubah menjadi polupeptide yang mana jauh lebih besar serta lebih kompleks secara protein. TAPI disisi lainya ‘living organisme’ juga menaikan ‘disorder’, misal organisme kompleks mengambil suatu energi dari sekitarnya seperti menyerap sinar matahari yang nyatanya menguras hidrogen dan helium matahari.

Bagaimana dengan bumi, mari kita ‘flashback’ mengenai argument kerasionist yang menyatakan bahwa hewan terlah berevolusi menjadi struktur yang lebih kompleks, tapi ini melawan hukum kedua termodinamika karena terkesan lebih menjadi ‘ordered’ which supposed to be more ‘disordered’, nah disini kita memakai analogi bahwa ‘living organism’ di bumi sebenarnya ialah medium penyimpanan energi, ‘living organism’ menyimpan energi dari matahari. Itu akan membuat suatu pelanggaran terhadap hukum termodinamika kedua APABILA energi yang makhluk hidup dapat dari matahari entah bagaimana lebih besar atau menjadi seimbang dari energi yang dikeluarkan matahari terhadap kita (high efficiency). Tapi kan engga, lebih banyak sinar matahari yang terubuang sia-sia yang kita tidak dapat manfaatkan atau contoh lainya tumbuhan menyerap sinar matahari, rusa memakan tumbuhan, ini seperti analogi transfer energi pada battery, kita tidak bisa mendapatkan ‘high efficiency’, begitu juga yang terjadi pada evolusi yang mengarah ke kompleksitas, itu tidak akan melanggar hukum termodinamika kedua selama ‘ADANYA ENERGI YANG TERBUANG’.

– Slave

Sambungan : http://line.me/R/home/public/post?id=hao1445q&postId=1147736251809030862

SAINS DAN AGAMA (SCIENCE AND RELIGION)

0

Tulisan ini memberikan pembetulan atas beberapa miskonsepsi orang awam terhadap sains dan posisi sains terhadap agama.

Beberapa orang mencoba menghubung-hubungkan sains dengan agama, atau sains dengan mitos atau yang terbaru, mengatakan kalau sains hanyalah budaya barat. Karena itu, kita harusnya paham apa saja sifat sains sesungguhnya. Berikut saya sertakan sembilan sifat sains yang telah diterima luas di kalangan ilmuan.

1. Sains menuntut Bukti

Semua penjelasan ilmiah pada akhirnya harus berdasarkan pada bukti yang sah. Tanpa bukti, penjelasan yang diajukan tidak lebih dari spekulasi saja. Saat anda mengatakan bahwa keimanan anda di dukung bukti yang kuat, maka anda sebenarnya tidak beriman, karena anda memerlukan bukti. Dengan mengatakan hal yang demikian pula, anda telah memposisikan sains sebagai keimanan. Anda mengalami miskonsepsi. Sains menuntut bukti, jadi sains bukan keimanan.

2. Sains memakai landasan berpikir kritis

Kemajuan sains tidak akan terjadi seandainya ilmuan tidak mempertanyakan asumsi lama, memeriksa dan menguji kembali data lama, dan mencari kesalahan teori lama sehingga membawa pada penjelasan yang baru dan lebih baik. Bila anda mengatakan keyakinan anda didukung sains modern, anda menempatkan keyakinan anda pada posisi berbahaya. Keyakinan anda akan mengalami proses pemikiran kritis seperti dipertanyakan, diperiksa dan dicari kesalahannya. Selain itu, hal ini membawa pada posisi bahaya seandainya dukungan sains modern tersebut di kemudian hari terbukti salah akibat proses berpikir kritis sains.

3. Penjelasan sains bersifat sementara

Tidak peduli seberapa kuatnya bukti dan hasil eksperimen, semua penjelasan ilmiah bersifat sementara. Ia diterima untuk masa kini namun dapat ditolak atau diperluas bila ada bukti baru yang berhasil menyangkalnya. Dalam hal ini, sains menatap ke masa depan. Bila anda memasukkan keyakinan anda dengan dukungan sains, anda membuat sifat keyakinan anda menjadi sementara dan anda harus siap suatu saat mengakui kalau keyakinan anda salah.

4. Sains tidak relevan dengan tradisi

Dalam sains, fakta yang disediakan tradisi adat istiadat tidaklah relevan. Sains tidak peduli dengan tradisi. Bila anda punya tradisi makan harus di tanah, dan sains menemukan kalau tradisi makan di tanah itu berbahaya, maka sains tidak akan menerima tradisi tersebut sebagai sesuatu yang benar untuk dilakukan. Sejarah sains penuh dengan tradisi dari berbagai suku bangsa yang berserakan karena telah terbukti gagal dan salah. Bila anda mencoba mempertahankan tradisi anda, jangan mencoba mengkaitkannya dengan sains. Karena hal demikian, akan membawa pada penilaian ilmiah. Tradisi anda berada dalam posisi bahaya. Bila penilaian ilmiah ternyata menemukan kalau tradisi anda salah, anda mau tidak mau harus menerima kalau dunia ilmiah tidak mendukung tradisi anda.

5. Sains berlandaskan pada matematika

Matematika adalah alat berpikir yang dibangun oleh logika. Matematika independen terhadap realitas. Ada matematika yang sesuai realitas, ada yang tidak sesuai realitas. Matematika yang sesuai realitas inilah yang digunakan oleh sains. Dan sains terus mengamati perkembangan matematika dan bila ada yang dapat diambil untuk penjelasan ilmiah, maka sains akan memakainya. Sebagai contoh, sebelumnya orang mengira kalau aljabar linier adalah matematika yang tidak sesuai realitas. Tapi kemudian dengan mencobakan aljabar linier dalam teka-teki fisika kuantum, para ilmuan berhasil meramalkan berbagai hal dan menunjukkan kalau aljabar linier ternyata dapat digunakan untuk menjelaskan realitas. Semua rumus dibangun dari definisi yang jelas. Matematika bukanlah permainan angka seperti numerologi. Matematika adalah sistem bernalar yang melibatkan persamaan-persamaan yang saling terikat dalam aksioma, definisi, teorema, lemma, konjektur dan postulat. Bila anda mencoba menerapkan matematika dalam keyakinan anda, maka anda membuatnya rentan terhadap analisa. Sedikit saja ditemukan tidak adanya konsistensi, maka keyakinan anda dapat runtuh.

6. Sains bersifat sekuler

Sains tidak memandang ras, agama, budaya, gender maupun bahasa. Sains dapat dilakukan oleh siapapun tanpa mengalami diskriminasi. Tidak ada yang namanya sains yunani, sains islam, sains china, sains perempuan, sain…s kulit putih, sains barat dan sebagainya. Prinsip-prinsip sains diturunkan murni dari daya intelektual manusia, bukan berdasarkan ras dll yang disebutkan di atas. Beberapa negara tampak lebih baik dalam sains, karena mereka lebih menghormati dan menyuburkan sains dalam masyarakatnya, bukan karena mereka kulit putih, atau karena mereka ateis. Sains mungkin dapat disamakan dengan olahraga. Setiap orang berhak untuk berolah raga. Singkatnya, sains adalah salah satu Hak Asasi Manusia.

7. Sains bukan agama

Kekuatan sains terletak pada berpikir kreatif dan kritis secara selaras. Satu pihak mengajukan sesuatu yang baru, yang lain mengkritik. Agama sebaliknya, bebas dari kritik dan bertopang sepenuhnya pada ketetapan masa lalu yang tidak boleh diubah.

8. Sains bertujuan memajukan kesejahteraan umat manusia

Sepanjang sejarah, sains telah menghasilkan begitu banyak kemajuan bagi umat manusia. Sains dapat dibagi dua menjadi sains dasar dan sains terapan. Dalam fisika misalnya, sains dasar mempelajari elektromagnetik dan membawa pada terapannya yaitu radio, televisi, ponsel, internet dsb. Dalam kimia, sains murni mempelajari sifat-sifat molekul metana, terapannya mencoba menjadikan metana sebagai bahan bakar untuk memasak. Dalam biologi, sains murni mempelajari evolusi virus, terapannya mencoba menemukan obat yang mampu menghancurkan rantai evolusi virus tersebut. Beberapa pihak dapat saja memanfaatkan sains untuk membuat bom seperti bom bunuh diri atau menabrakkan produk sains, seperti pesawat terbang, ke gedung bertingkat. Tapi sains tidak akan pernah mau menerima tujuan jahat ini. Semua paper ilmiah tidak akan menulis dalam bagian Manfaat Penelitiannya yaitu untuk menghancurkan negara/agama/ras/gender tertentu. Tapi akan hampir selalu ditemukan kalau bagian Manfaat Penulisan bertujuan untuk memajukan kesejahteraan, baik dalam penemuan obat baru, teknologi baru atau hal lainnya. Sisanya kadang menambahkan ajakan untuk melakukan penelitian lebih lanjut.

9. Tuhan bukan bagian dari Sains

Sains bersifat materialistik dan naturalistik. Sesuatu yang tidak dapat dibuktikan ada atau tidak ada secara prinsip, seperti tuhan, tidak dapat digunakan sebagai penjelasan. Sebagai contoh, saat hujan turun, sains tidak akan menerima penjelasan kalau hujan turun disebabkan oleh rahmat tuhan. Sains akan mempelajari proses turunnya hujan tersebut, kenapa bisa turun dsb. Saat terjadi bencana alam, sains tidak menerima pernyataan kalau bencana disebabkan oleh amarah tuhan, tapi sains akan mencari penjelasan kenapa itu bisa terjadi secara alami seperti proses kejadiannya, sebab-sebab terjadinya dan kemudian memberikan saran untuk menghindari kejadian yang serupa terulang kembali.

Dengan adanya pemahaman sifat-sifat sains ini, saya harap pembaca dapat memposisikan dengan tepat antara keyakinan, mitos, otoritas, ramalan tokoh kharismatik dan sebagainya sebagai sumber pengetahuan. Sains adalah salah satu sumber pengetahuan manusia, dan selama ini, merupakan sumber yang terbaik.

Bibliografi
———–
Angier, N. 2007. The Canon: A Whirligig Tour of the Beautiful Basics of Science. Houghton Miffin Harcourt
Banner, M.C. 1990. The Justification of Science and The Rationality of Religious Belief. Clarendon Press.
Brooke, J. H. 1991. Science and Religion : Some Historical Perspectives. Cambridge University Press
Chemla, K. 2004. History of Science, History of Text.
Gregorios, P. 1992. A Little Too Bright: The Enlightenment Today, An Assessment of the values of the European Enlightenment and a search for new foundations. SUNY Press
Griffin, D. R. 2000. Religion and Scientific Naturalism: Overcoming the Conflicts. SUNY Press.
Jevons, W.S. 1913. The Principles of Science: A treatise on logic and Scientific Method. Macmillan.
Korzybski, A. 1994. Science and Sanity: An Introduction to Non-Aristotelian Systems and General Semantics. Institute of General Semantics.
Starr, C., McMillan, B. 2008. Human Biology. Cengage Learning.
Sudarminta, J. 2002. Epistemologi Dasar, Pengantar ke Beberapa Masalah Filsafat dan Pengetahuan. Kanisius.
Wattimena, R.A.A. 2003. Filsafat dan Sains: Sebuah Pengantar. Grasindo.
Weyl, H., Wilczek, F. 2009. Philosophy of Mathematics and Natural Science. Princeton University Press.

MENGAPA LANGIT MALAM TERLIHAT GELAP ?

0

Kita tahu, ruang angkasa berisi milyaran bintang dan galaksi,- katakanlah rata-rata semua bintang kira-kira seterang matahari (sebenarnya ada yg lebih terang dan ada yang lebih redup), dan di langit yang luas, titik manapun yang anda pilih untuk dipandang, maka seharusnya pandangan anda akan bertemu dengan sebuah bintang atau galaksi. Jadi, langit seharusnya terang, siang ataupun malam! Dan karena kenyataannya tidak seperti itu, apakah kegelapan langit itu berarti ada ruang dimana bintang dan galaksi.. sama sekali tidak ada? Sebuah perbatasan antara ada dan ketiadaan? Atau “tepi” ruang angkasa?

Tidak tepat begitu- semua bukti sepertinya menunjukan bahwa ruang angkasa tidak bertepi. Tetapi alam semesta kita berhingga (dalam dua dimensi ini analog dg kulit bola yang tiada tepi namun berhingga). Alam semesta berhingga dalam ruang-waktu: alam semesta mempunyai awal. Setidaknya sekitar 13.7 milyar tahun yang lalu, ketika alam semesta sangatlah kecil dan terbelut dengan dirinya, dimana pengertian kita tentang ruang dan waktu pun menjadi kabur. Dan karena waktu telah berjalan sejak “awal semesta”, ini berarti bahwa bintang yang diperlukan untuk mengisi “cahaya disegala arah” sangatlah jauh, sehingga cahaya mereka belum memiliki cukup waktu untuk mencapai kita…

Jika alam semesta adalah badai, maka saat ini kita sedang menunggu untuk mendengar suara petir dari bintang-bintang yang sangat jauh. Luarbiasanya lagi – karena cahaya membutuhkan waktu untuk melintasi ruang, ketika kita mengarahkan teleskop pada objek yang sangat jauh, kita sebenarnya melihat bagian alam semesta ketika cahaya sedang dipancarkan. Jadi, ketika kita melihat cahaya yang berusia 13.5 milyar tahun, bukan berarti kita tidak bisa melihat bintang karena sinar mereka belum mencapai kita, tetapi kita tidak bisa melihat bintang karena kita sedang melihat awal alam semesta sebelum bintang-bintang terbentuk! alam semesta tanpa bintang! Sekarang, itu terdengar seperti alasan yang bagus mengapa kita melihat langit itu gelap.

Meskipun kita bisa mencari tempat di angkasa yang tidak ada bintang dengan melihat jauh kedalam waktu. Tetapi ketika kita mengarahkan teleskop kita kesana, kita tetap melihat cahaya. Bukan cahaya bintang, tetapi cahaya yang tersisa dari ledakan dashyat (Big Bang). Dan kita menemukan “radiasi latar belakang kosmik” yang dipancarkan kurang lebih dari segala arah, membuat latar belakang untuk para bintang. Jadi, sebenarnya langit TIDAK benar-benar gelap di saat-saat awalnya.

Tapi mengapa teleskop kita berkata bahwa langit tidak gelap, sedangkan kita melihat langit gelap? Inilah sebuah petunjuk untuk jawaban sebenarnya: ketika teleskop Hubble memotret bintang dari wilayah ekstrim Hubble yang sangat indah, ia mengambil gambarnya dengan kamera infrmerah. Mengapa? Bintang dan galaksi yang jauh terus menjauh dari kita karena semesta terus membesar  dan mengembang. Ini analog dengan ketika sebuah piringan hitam melambat, dan menurunkan nada suara. Efek Doppler menyebabkan bintang yang menjauh dari kita terlihat merah, dan semakin jauh bintangnya, semakin cepat mereka menjauh maka akan semakin merah mereka menjadi, sampai mereka menjadi… inframerah. Saat itu, kita tidak bisa melihat mereka lagi. setidaknya dengan mata telanjang- dan itulah mengapa langit malam terlihat gelap!

USIA ALAM SEMESTA 13,82 MILIYAR TAHUN

0

Usia Alam Semesta 13,82 Milyar Tahun

Alam semesta ternyata  sedikit lebih tua dari yang kita duga. Bukan hanya itu, ternyata bahan bahan penyusunnya sedikit berbeda juga. Dan bukan hanya itu, cara bahan-bahan tersebut bercampur juga tidak persis seperti yang kita harapkan. Dan sekali lagi bukan hanya itu, ada petunjuk yang ‘membisikkan’ sesuatu yang jauh lebih besar juga terjadi.

Jadi apa yang terjadi?

Planck

Misi pesawat ruang angkasa Planck dari Badan Antariksa Eropa adalah untuk mengetahui apa yang terjadi. Planck telah memindai seluruh langit, berulang-ulang, mengintip pada gelombang radio dan gelombang mikro yang tersebar di alam semesta. Beberapa dari cahaya ini berasal dari bintang, beberapa dari gumpalan debu dingin, beberapa dari ledakan bintang dan galaksi. Namun sebagian datang dari jauh … jauh dan lebih jauh. Miliaran tahun cahaya, dan bahkan pada kenyataannya, berasal dari tepi alam semesta yang teramati.

Cahaya ini pertama kali dipancarkan ketika alam semesta masih sangat muda, sekitar 380.000 tahun usianya. Saat itu cahaya ini sangat terang menyilaukan, tetapi setelah menempuh perjalanan waktu yang sangat sangat panjang, saat ini cahaya tersebut telah redup dan memerah. Melawan perluasan alam semesta itu sendiri, panjang gelombang cahaya tersebut telah sangat terulur hingga sampai ke kita dalam bentuk gelombang mikro. Planck mengumpulkan cahaya ini selama lebih dari 15 bulan, dengan menggunakan instrumen yang jauh lebih sensitif daripada sebelumnya.

Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik nya Planck

Cahaya dari alam semesta awal menunjukkan itu tidak mulus. Jika kita perbesar kontrasnya, kita bisa melihat bintik-bintik yang sedikit lebih terang dan sedikit lebih redup. Ini sesuai dengan perubahan suhu alam semesta pada skala 1 bagian dalam 100.000. Itu sangat kecil, namun memiliki implikasi yang mendalam. Kita mungkin berpikir bahwa fluktuasi-fluktuasi ini adalah sesuatu yang telah ‘tertulis’ atau yang dicantumkan pada alam semesta ketika alam semesta baru berusia seper triliun triliun detik, dan mereka tumbuh dengan mengembangnya alam semesta. Mereka juga adalah benih-benih dari kluster galaksi dan galaksi yang kita lihat sekarang.

Apa yang dimulai sebagai fluktuasi kuantum ketika alam semesta lebih kecil dari proton sekarang telah berkembang menjadi struktur terbesar di alam semesta, ratusan juta tahun cahaya besarnya. Biarkan hal ini mengendap di otak Anda sejenak.

Dan fluktuasi-fluktuasi ini adalah kunci untuk pengamatan Planck. Dengan melihat perubahan-perubahan kecil dalam cahaya, kita dapat mengetahui banyak tentang alam semesta. Para ilmuwan menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk mendapatkan data Planck, dan kemudian mereka menganalisanya. Dan apa yang mereka temukan adalah menakjubkan.

  1. Alam Semesta berusia 13820000000 tahun.
  2. Alam Semesta mengembang sedikit lebih lambat dari yang kita harapkan.
  3. Alam Semesta terdiri dari 4,9% materi normal, 26,8% materi gelap, dan 68,3% energi gelap.
  4. Alam Semesta sedikit ‘tidak simetris’ (lopsided). Meskipun hanya sedikit, tapi yang sedikit itu memiliki implikasi yang mendalam.

Apa artinya semua ini? Mari kita lihat, satu per satu, dibawah ini.

Alam Semesta Berusia 13820000000 Tahun
Usia alam semesta adalah sedikit lebih tua dari yang kami harapkan. Beberapa tahun yang lalu, pesawat ruang angkasa WMAP mengamati alam semesta seperti yang Planck lakukan, dan mendapatkan estimasi terbaik untuk usia kosmik adalah: 13.73 +/- 0.12 miliar tahun.

Planck telah menemukan bahwa alam semesta berusia hampir 100 juta tahun lebih tua dari yang didapatkan WMAP, yaitu: 13820000000 tahun.

Secara sekilas Anda mungkin berpikir ini adalah angka yang benar-benar berbeda. Tapi lihatlah lagi. Ketidakpastian di usia WMAP adalah 120 juta tahun. Itu berarti perkiraan terbaik adalah 13730000000 tahun, tetapi dengan mudah bisa menjadi 13,85 atau 13,61. Angka berapapun dalam kisaran itu pada dasarnya tak terbedakan dalam data WMAP, dan 13.73 hanyalah nilai tengah dari kisaran tersebut.

Dan angka 13820000000 juga masuk dalam kisaran. Meskipun berada diujung yang tinggi, tapi ini bukan masalah besar. Ini benar-benar konsisten dengan perkiraan WMAP, tetapi pengukuran Planck dianggap lebih akurat, dan akan menjadi tolok ukur baru bagi para astronom.

Alam Semesta Mengembang Sedikit Lebih Lambat dari yang Diharapkan
Alam Semesta kita terus mengembang, dan telah mengembang sejak saat dia dilahirkan. Kita dapat mengukur laju pengembangan dengan berbagai cara, misalnya, melihat ledakan bintang jauh. Kita dapat mengukur seberapa cepat mereka bergerak menjauhi kita, tersapu bersama dengan perluasan ruang, dengan melihat seberapa banyak cahaya mereka bergeser ke spektrum merah. Kita juga bisa mengukur jarak mereka, dengan menggunakan berbagai metode, termasuk seberapa cerah mereka terlihat, dan dengan mengetahui kecepatan dan jarak mereka, kita dapat menghitung seberapa cepat alam semesta mengembang.

Semakin jauh Anda berada, semakin cepat Semesta mengembang, dan Planck menemukan bahwa alam semesta semakin besar pada laju 67,3 kilometer per detik per megaparsec. Megaparsec adalah unit dari jarak yang sama dengan 3,26 juta tahun cahaya (angka yang nyaman untuk para astronom). Itu berarti bahwa jika Anda melihat sebuah galaksi yang jauhnya satu megaparsec, maka galaksi tersebut akan tampak menjauh dari Anda dengan laju 67,3 km/detik. Galaksi yang jauhnya dua megaparsecs akan menjauh dengan laju dua kali kecepatan itu, yaitu 134,6 km/detik, dan seterusnya.

Ini disebut konstanta Hubble. Berbagai metode telah digunakan untuk mengukur besarnya konstanta ini selama satu abad terakhir ini, dan beberapa yang terbaik menemukan bahwa besarnya sekitar 74,2 km/s/ Mpc. Pengukuran Planck lebih kecil dari itu, sehingga alam semesta tampaknya mengembang sedikit lebih lambat dari yang kita duga, itulah sebabnya mengapa usia alam semesta juga sedikit lebih tinggi daripada yang pernah diukur sebelumnya.

Karena dua angka ini cukup berbeda, hal ini dapat berarti bahwa konstanta Hubble telah berubah dari waktu ke waktu, meskipun ini terlalu awal untuk menyimpulkannya. AMJG menuliskannya di sini hanya sebagai perkembangan yang menarik. Konstanta Hubble ini sangat sulit untuk diukur, dan AMJG membayangkan para astronom akan berdebat tentang hal ini untuk beberapa waktu yang akan datang.

Alam Semesta Terdiri dari  4,9% Materi Normal, 26,8% Materi Gelap, 68,3% Energi Gelap
Peta Planck yang menunjukkan lokasi seluruh materi di alam semesta kita. Strip di tengah adalah karena cahaya terang dari galaksi kita yang berinterferens dengan latar belakang yang lebih redup

 

 

Fluktuasi- fluktuasi cahaya dari alam semesta awal serta bagaimana mereka didistribusikan dapat digunakan untuk mencari tahu dari apa alam semesta terbuat. Bahan-bahan dan jumlah unsur-unsur penyusun alam semesta adalah:

4,9%   Materi Normal
26,8% Materi Gelap
68,3% Energi Gelap

Materi normal adalah apa yang kita sebut proton, neutron, elektron dll, yang pada dasarnya semua yang dapat kita lihat. Bintang, kacang mete, serat rambut, dan buku-buku, semuanya terbuat dari materi normal. Begitu juga dengan Anda.

Materi gelap adalah zat yang kita tahu ada, tapi itu tak terlihat. Kita melihat efeknya melalui gravitasi, yang mengatur bagaimana galaksi berputar dan kelompok galaksi berperilaku. Di alam semesta, materi gelap lebih dari lima kali lebih banyak dari materi normal.

Energi gelap baru ditemukan pada tahun 1998. Enegi ini sangat misterius, namun bertindak seperti tekanan, meningkatkan laju ekspansi alam semesta. Kita baru tahu sedikit tentang energi ini selain fakta bahwa energi gelap ini ada, dan energi gelap adalah komponen terbesar penyusun alam semesta kita, lebih besar dari materi normal dan gelap digabungkan.

Perkiraan terbaik untuk angka-angka penyusun alam semesta sebelum Planck sedikit berbeda, yaitu:
4,6%   Materi Normal
24%    Materi Gelap
71,4% Energi Gelap

Ini berarti: jumlah energi gelap lebih sedikit dari yang kita duga, sehingga alam semesta memiliki sedikit kurang hal-hal aneh seperti energi gelap, jika itu membuat Anda merasa lebih baik. Tapi masih ada cukup banyak energi gelap!

Kabar baiknya adalah bahwa dengan memiliki angka-angka yang lebih akurat, para astronom berarti dapat menyempurnakan model mereka sedikit lebih baik, dan pemahaman kita tentang alam semesta juga akan sedikit lebih baik. Model yang berbeda tentang bagaimana alam semesta berperilaku memprediksi rasio yang berbeda untuk bahan-bahan penyusun alam semesta ini, sehingga dengan mendapatkan angka-angkan yang lebih akurat berarti kita dapat melihat model mana yang bekerja lebih baik. Kita telah sedang dan akan terus belajar!

Alam Semesta Sedikit Tidak Simetris
(Hanya sedikit, namun memiliki implikasi yang mendalam)
Peta ini menunjukkan peta semua-langit nya Planck dari latar belakang gelombang mikro kosmik, sedangkan peta bawah menunjukkan skala terbesar fitur peta. Salah satu anomali diamati oleh Planck, dan dan telah diisyaratkan sebelumnya oleh misi sebelumnya, yaitu asimetris dalam fluktuasi suhu cahaya kuno di dua bagian dari langit kita. Variasi suhu yang diwakili oleh warna yang berbeda, dengan warna merah yang hangat dan biru yang dingin. Luasnya variasi lebih besar di belahan sebelah kanan daripada yang di sebelah kiri. Ini bertentangan dengan model sederhana diterima dari alam semesta kita, yang menyatakan bahwa langit adalah sama di semua arah.

Dari semua hasil yang diumumkan sejauh ini, yang ini mungkin adalah yang paling provokatif. Kita berharap alam semesta akan cukup halus (smooth) dalam skala besar. Fluktuasi-fluktuasi awal haruslah acak, jadi jika Anda melihat cahaya kuno ini, polanya harus cukup acak.

Dan memang demikian! Distribusi fluktuasi-fluktuasinya memang cukup acak. Mungkin di mata anda akan terlihat bahwa cahaya kuno ini memiliki pola, namun otak kita akan sengsara jika melihat sesuatu yang benar-benar acak, karena kita selalu cenderung memaksakan adanya keteraturan padanya. Anda harus menggunakan komputer, matematika, dan statistik untuk mengukur distribusinya dan untuk menguji keacakan nya, dan Alam Semesta lulus dari ujian itu tes.

Meskipun distribusi fluktuasinya acak, tetapi amplitudo fluktuasi tidak. Amplitudo disini adalah seberapa cerah mereka, seperti tinggi gelombang. Sulit untuk melihat dengan mata, tetapi dalam peta besar yang dibuat oleh Planck, fluktuasi terlihat sedikit lebih terang di satu sisi, dan sedikit lebih gelap di sisi lain. Ini adalah efek yang sangat kecil, tetapi terlihat nyata. Hal ini juga terlihat dalam data WMAP sebelumnya dan saat ini dikonfirmasi oleh Planck. Sebuah model yang sederhana dari alam semesta mengatakan bahwa hal ini seharusnya tidak terjadi.


Alam semesta asimetri (lopsided) pada skala yang luas! Apa artinya ini?

Saat ini, kita tidak tahu, meskipun ada banyak ide-ide yang berusaha menjelaskan mengapa hal ini terjadi, jauh lebih banyak daripada data yang kita memiliki untuk mengujinya. Bisa saja ini berarti energi gelap berubah dari waktu ke waktu, misalnya. Gagasan lain, dan salah satu yang sangat menarik, adalah bahwa kita melihat beberapa pola yang dicantumkan (imprinted) pada alam semesta kita sebelum Big Bang. Ya, kedengarannya gila, tapi ide ini tidak benar-benar gila. Kosmolog terkenal Sean Carroll memiliki beberapa detail tentang ini.

Kita mungkin akan melihat sesuatu yang begitu besar diluar batas skala yang bisa kita lihat. Ini seperti memiliki sebuah rumah besar yang dibangun sedikit miring di lereng bukit. Dengan berdiri didalam satu ruangan, Anda mungkin tidak menyadari kemiringannya, tetapi dengan mengukur elevasi di sebuah kamar di salah satu sisi rumah versus salah satu kamar di sisi lain mungkin akan menunjukkan perbedaan tersebut. Dan itu hanya akan memberi Anda rasa, seberapa besar bukit dimana rumah itu dibangun

Jika kita lihat pada skala kosmik, alam semesta itu sendiri tampak sedikit lopsided, dan kita baru mendapatkan petunjuk itu ketika kita mengukur seluruh alam semesta.

EKSPANSI ALAM SEMESTA – INFLATION THEORY (INFLASI)

0

Teori yang diterima secara luas tentang asal-usul dan evolusi alam semesta kita adalah model Big Bang, yang menyatakan bahwa alam semesta berawal dari sebuah titik yang sangat padat dan sangat panas sekitar 13,82 miliar tahun yang lalu. Jadi, bagaimana alam semesta menjadi sangat besar seperti saat ini dari keadaannya yang hanya sebuah fraksi yang sangat kecil (beberapa milimeter) di masa lalunya?

 
Big Bang bukanlah ledakan dalam ruang! Inilah yang harus kita camkan. Sebaliknya, Big Bang adalah awal dari ruang dan bahkan waktu yang ada di alam semesta.

Kosmolog tidak yakin apa yang terjadi sebelum Big Bang, tapi dengan misi teleskop ruang angkasa yang canggih, bersama teleskop-teleskop yang ada di bumi serta perhitungan yang rumit, para ilmuwan telah bekerja untuk melukis gambaran yang lebih jelas dari alam semesta awal dan pembentukannya.

 
Bagian penting dari usaha ini berasal dari pengamatan latar belakang gelombang mikro kosmik, yang berisi sisa-sisa cahaya dan radiasi yang tersisa dari Big Bang. Peninggalan Big Bang ini meliputi alam semesta dan terlihat oleh detektor microwave, yang memungkinkan para ilmuwan untuk menyusun petunjuk dari alam semesta awal. Pada tahun 2001, NASA meluncurkan Microwave Anisotropy Probe misi Wilkinson (WMAP) untuk mempelajari kondisi saat mereka ada di alam semesta awal dengan mengukur radiasi dari latar belakang gelombang mikro kosmik. Di antara penemuan lainnya, WMAP mampu menentukan umur alam semesta – berusia sekitar 13,7 miliar tahun. Sedangkan Planck yang diluncurkan ESA tahun 2009 memberikan hasil yang lebih rinci yaitu umur alam semesta sekitar 13,82 miliar tahun

Alam Semesta Awal Pertumbuhannya sangat sangat Cepat
Ketika alam semesta masih sangat muda – sekitar 10-35 detik  – ia mengalami percepatan pertumbuhan yang luar biasa, sehingga digambarkan seperti ledakan yang sangat besar atau big bang. Selama ekspansi ledakan ini, yang dikenal sebagai inflasi, alam semesta tumbuh secara eksponensial dan melipat-gandakan ukurannya setidaknya 90 kali. “Alam semesta terus mengembang, dan karena pengembangannya ini, alam semesta mendingin dan menjadi kurang padat. Setelah inflasi, alam semesta terus tumbuh, tetapi pada tingkat yang lebih lambat. Seiring mengembangnya ruang, alam semesta mendingin dan materi terbentuk.
 
Terlalu Panas untuk Bersinar
Unsur-unsur ringan mulai tercipta dalam tiga menit pertama pembentukan alam semesta. Ketika alam semesta mengembang, suhu terdinginkan, dan proton serta neutron bertabrakan membentuk deuterium, yang merupakan isotop hidrogen. Sebagian besar deuterium ini bergabung untuk membentuk helium. Selama 380.000 tahun pertama setelah Big Bang, bagaimanapun, panas yang intens dari penciptaan alam semesta membuatnya terlalu panas bagi cahaya untuk bersinar. Atom-atom saling bertabrakan dengan kekuatan yang cukup untuk memecah menjadi plasma buram proton, neutron dan elektron yang tersebar ringan seperti kabut.

Dan Terciptalah Cahaya
Sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang, materi telah cukup terdinginkan bagi elektron untuk bergabung dengan inti membentuk atom netral. Fase ini dikenal sebagai “rekombinasi” dan penyerapan elektron bebas menyebabkan alam semesta menjadi transparan. Cahaya yang dilepaskan pada saat ini dapat dideteksi saat ini dalam bentuk radiasi dari latar belakang gelombang mikro kosmik. Namun, era rekombinasi diikuti oleh periode kegelapan sebelum bintang-bintang dan benda-benda terang lainnya terbentuk.

Era Kegelapan Kosmik
Setelah emisi Microwave Cosmic Background, atau CMB, alam semesta utamanya terdiri dari gas netral.
 
Ada daerah padat, dengan tarikan gravitasi sedikit lebih daripada daerah kurang padat. Tarikan gravitasi ekstra ini berarti bahwa wilayah tersebut lebih banyak materi, dan menjadi semakin padat. Seiring daerah ini menjadi lebih padat, maka daerah ini juga mendapat sedikit panas, tetapi belum cukup panas untuk memulai membentuk apapun. Selain ini, alam semesta pada era ini adalah tempat yang cukup membosankan, dengan tidak ada yang sangat menarik terjadi. Hidrogen netral hanya bersinar sangat samar-samar dalam gelombang radio. Percobaan berikutnya akan berharap untuk memetakan hidrogen netral di alam semesta awal.

Muncul dari Era Kegelapan Kosmik
 Sekitar 400 juta tahun setelah Big Bang, alam semesta mulai keluar dari kegelapan. Periode ini dalam evolusi alam semesta disebut era re-ionisasi.

Fase dinamis ini dianggap berlangsung lebih dari setengah miliar tahun, namun berdasarkan pengamatan baru, ilmuwan berpikir ulang ionisasi mungkin terjadi lebih cepat daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Selama masa ini, gumpalan gas yang runtuh cukup untuk membentuk bintang-bintang pertama dan galaksi. Cahaya ultraviolet yang dipancarkan dari peristiwa energetik ini menghapus dan menghancurkan sebagian besar gas hidrogen netral sekitarnya. Proses re-ionisasi, ditambah pembersihan kabut gas hidrogen, menyebabkan alam semesta menjadi transparan terhadap sinar ultraviolet untuk pertama kalinya.

Lebih Banyak Bintang dan Lebih Banyak Galaksi

Para astronom menyisir alam semesta mencari galaksi yang paling jauh dan paling tua untuk membantu mereka memahami sifat-sifat alam semesta awal. Demikian pula, dengan mempelajari latar belakang gelombang mikro kosmik, para astronom dapat menyusun kronologi peristiwa-peristiwa yang terjadi sebelumnya.

Data dari misi yang lebih tua seperti WMAP dan Cosmic Background Explorer (COBE), yang diluncurkan pada tahun 1989, dan misi yang masih beroperasi, seperti Hubble Space Telescope, yang diluncurkan pada tahun 1990, serta yang terbaru dari Planck yang diluncurkan tahun 2009, semuanya membantu ilmuwan untuk mencoba memecahkan misteri yang paling abadi dan menjawab pertanyaan yang paling diperdebatkan dalam kosmologi.

Kelahiran Tata Surya Kita

Tata surya kita diperkirakan telah lahir sedikitnya setelah 9 miliar tahun setelah Big Bang, sehingga berusia sekitar 4,6 miliar tahun. Menurut perkiraan saat ini, matahari adalah salah satu dari lebih 100 miliar bintang di Galaksi Bima Sakti, galaksi kita sendiri, dan mengorbit sekitar 25.000 tahun cahaya jauhnya dari inti galaksi.

Banyak ilmuwan berpikir bahwa matahari dan tata surya kita terbentuk dari awan gas dan debu raksasa yang berputar yang dikenal sebagai nebula surya. Seiring gravitasi membuat nebula menuju keruntuhan, awan gas dan debu raksasa itupun berputar lebih cepat dan ter-ratakan menjadi berbentuk cakram/disk. Selama fase ini, sebagian besar material ditarik ke tengah disk untuk membentuk matahari.

Yang Tak Terlihat di Alam Semesta

Pada tahun 1960 dan 1970-an, astronom mulai berpikir bahwa mungkin ada lebih banyak massa di alam semesta daripada apa yang terlihat. Vera Rubin, seorang astronom di Carnegie Institution of Washington, mengamati kecepatan bintang di berbagai lokasi di galaksi.

Berdasarkan Fisika nya Newton, seharusnya bintang-bintang yang berada di pinggiran galaksi akan mengorbit lebih lambat daripada bintang-bintang yang berada di dekat pusat galaksi. Namun Rubin tidak menemukan perbedaan kecepatan bintang yang signifikan antara bintang-bintang yang berada di tepi dan di dekat pusat galaksi. Bahkan, ia menemukan bahwa semua bintang di galaksi tampaknya mengelilingi pusat galaksi dengan kecepatan yang kurang lebih sama.

Massa misterius tak terlihat ini kemudian dikenal sebagai materi gelap. Materi gelap diperkirakan keberadaannya karena tarikan efek gravitasinya dapat dilihat pada material normal. Satu hipotesis menyatakan materi gelap dibentuk oleh partikel-partikel eksotis yang tidak berinteraksi dengan materi normal selain lewat gravitasi, yang membuatnya begitu sulit untuk dideteksi.

Materi gelap diduga membentuk 24 persen dari alam semesta. Sebagai perbandingan, materi normal hanya kurang dari 5 persen di alam semesta, yang meliputi bintang, planet dan obyek-obyek ruang angkasa yang dapat dilihat lainnya.

Alam Semesta yang Mengembang dan Dipercepat
 Pada tahun 1920, astronom Edwin Hubble membuat penemuan revolusioner tentang alam semesta. Menggunakan teleskop yang baru dibangun di Observatorium Mount Wilson di Los Angeles, Hubble mengamati bahwa alam semesta tidak statis, melainkan mengembang.

Puluhan tahun kemudian, pada tahun 1998, teleskop ruang angkasa yang diberi nama sesuai dengan nama astronom terkenal, Teleskop Ruang Angkasa Hubble, mempelajari supernova yang sangat jauh dan menemukan bahwa, dimasa lalu, alam semesta mengembang lebih lambat dari saat ini. Penemuan ini mengejutkan karena selama ini (sebelum penemuan) diperkirakan bahwa gravitasi dari materi-materi di alam semesta akan memperlambat ekspansi, atau bahkan menyebabkan alam semesta mengerut atau berkontraksi.

Energi gelap diperkirakan menjadi kekuatan aneh yang menarik kosmos terpisah dengan kecepatan yang terus meningkat, tetapi energi ini tetap tidak terdeteksi dan masih diselimuti misteri. Keberadaan energi ini sulit dipahami, namun penyusun alam semesta 73 persennya adalah energi gelap, sehingga menyebabkannya menjadi salah satu topik yang paling hangat diperdebatkan dalam kosmologi.

Masih Banyak Yang Belum Diketahui

meskipun banyak yang telah ditemukan tentang penciptaan dan evolusi alam semesta, ada pertanyaan abadi yang tetap belum terjawab. Materi gelap dan energi gelap tetap menjadi dua misteri terbesar, tapi kosmolog terus menyelidiki alam semesta dengan harapan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana semuanya dimulai.