Posted in WikiPAWK

Dimensi Keempat

time-is-dimensionsHampir semua paham bahwa ruang tempat kita hidup ini berdimensi tiga. Arah dimensi, atau sumbu, itu dapat dibedakan sebagai depan-belakang, kiri-kanan, dan atas-bawah. Dalam ilmu ukur ruang, dimensi atau sumbu juga disebut kordinat. Biasanya diberi notasi x untuk sumbu  kiri-kanan, y untuk sumbu depan-belakang, dan z untuk sumbu atas-bawah.

Banyak pula yang sudah menyadari bahwa dimensi yang kita alami bukan cuma tiga, tetapi empat. Sumbu yang satu lagi itu adalah waktu. Biasanya notasinya t.

Diantara yang sudah menyadari ini, kebanyakan beranggapan dimensi waktu t terpisah sama sekali dari  dimensi yang tiga (x, y, z). Alasannya, kita tidak memiliki kebebasan pada dimensi t. Waktu t tidak bisa kita jelajahi sesuka hati seperti kita menjelajahi ruang x, y dan z. Kita terperangkap dalam waktu. Kita hanya dapat mengalir bersamanya pada satu arah, menuju masa depan.

Apa itu waktu?

Waktu adalah cara kita mengikuti perkembangan perubahan, perubahan yang terus terjadi di alam semesta. Waktu muncul karena sifat dinamis dari alam semesta atau orang bisa mengatakan, dinamika alam semesta ini dimungkinkan karena ada waktu.

Bisa dibilang waktu harus telah diciptakan agar segala sesuatu tidak terjadi pada saat yang sama. Sedangkan ruang itu dibuat agar segala sesuatu tidak terjadi di tempat yang sama. Sehingga  kita dapat mengartikan waktu sebagai serangkaian perubahan atau kejadian yang terjadi.

Apa yang dimaksud dengan dimensi?

Dimensi adalah derajat kebebasan dari suatu sistem. Dengan kata sederhana, ini berarti jumlah cara atau arah dimana perubahan dapat terjadi dalam suatu sistem. Mari kita memahami apa yang kita maksud dengan dimensi alam semesta kita.

Bayangkan seekor semut berjalan pada benang yang sangat tipis. Lebar benang sedemikian rupa sehingga dapat bergerak maju atau mundur pada benang, tidak dapat bergerak ke samping. Itu adalah ‘kebebasan bergerak’ yang dibatasi untuk ‘satu dimensi’. Ia memiliki satu derajat kebebasan, itulah satu dimensi. Demikian pula, jika semut bergerak pada sebuah meja, ia dapat bergerak lurus ke depan atau ke samping tetapi tidak atas dan bawah, sehingga derajat kebebasannya adalah dua. Oleh karena itu bergerak pada objek dua dimensi. Sekarang bayangkan seekor semut itu terbang, dapat bergerak lurus ke depan atau belakang, samping, serta atas dan bawah. Derajat kebebasan adalah tiga, jadi bergerak seperti yang kita semua lakukan dalam ruang  tiga dimensi , derajat kebebasannya adalah tiga.

Apakah Waktu sebagai Dimensi ke-4?

Sekarang tanyakan pada diri sendiri, bagaimana gerakan di seluruh dimensi ini menjadi mungkin, jika tidak ada konsep waktu? Anda akan menemukan bahwa dinamika dalam ruang tidak akan mungkin jika tidak ada waktu! Ketika semua orang semut bergerak, mereka bergerak ‘dalam waktu yang terlalu! Jadi semut pada benang memiliki bukan hanya satu tapi dua derajat kebebasan! Salah satunya adalah ruang dan waktu, lainnya. Artinya, itu bergerak dalam dua dimensi. Demikian pula di dunia ini, kita bergerak dalam tiga dimensi ruang ditambah ‘dimensi waktu’ satu.Namun, waktu sebagai dimensi adalah unik dan berbeda dari dimensi ruang lainnya. Dalam dimensi ruang, Anda dapat bergerak maju dan mundur, ada batasan pada itu. Namun dalam waktu, Anda hanya bisa bergerak dalam satu arah. Dalam waktu, Anda tidak bisa bergerak mundur, hanya maju! Ini implikasi yang akan kita bicarakan lebih lanjut, tetapi pertama mari kita memahami bagaimana relativitas khusus Einstein mengubah persepsi kita tentang ruang dan waktu.

Albert-Einstein

Teori lengkap Einstein tentang ruang dan waktu disebut teori relativitas umum yang menyatakan konsep empat dimensi ruang waktu dan dikembangkan menjadi ruang waktu yang melengkung ketika berada disekitar massa dan energi. Teori relativitas umum Einstein yang lebih luas, dengan memasukkan gravitasi sebagai fenomena geometris dalam sistem koordinat ruang dan waktu yang melengkung, juga dimasukkan kerangka acuan non inersia (misalnya, percepatan).

Berkat hasil kerja Einstein, fisikawan menyadari bahwa dengan menetapkan kecepatan cahaya sama untuk semua kerangka acuan, teori Maxwell mengenai kelistrikan dan kemagnetan mengajarkan bahwa waktu tak dapat dipisahkan dari ruang tiga dimensi. Alih-alih, waktu dan ruang saling berjalinan. Ini seperti menambahkan arah keempat berupa masa depan/masa lalu pada tiga arah biasa yaitu kiri/kanan, maju/mundur, dan atas/bawah. Fisikawan menyebut perpaduan antara ruang dan waktu dengan “ruang-waktu.” Nah, karena ruang-waktu berisi arah keempat, mereka menyebutnya dimensi keempat. Dalam ruang-waktu, waktu tidak lagi terpisah dari ruang tiga dimensi. Sebagaimana definisi kiri/kanan, maju/mundur atau atas/bawah bergantung pada orientasi pengamat, demikian pula arah waktu juga bervariasi bergantung pada kecepatan pengamat. Pengamat-pengamat yang bergerak dengan kecepatan yang berbeda akan memilih arah waktu yang berbeda pula dalam ruang-waktu. Karena itu teori relativitas khusus Einstein menjadi model baru yang membuang konsep waktu mutlak dan diam mutlak.

Dimensi lain pada “String Theory”

Teori Superstring memungkinkan untuk menyatukan seluruh gaya-gaya fundamental namun teori ini memerlukan 10 dimensi ruang dan waktu atau keadaan kuantum jelek yang disebut hantu yaitu probabilitas negatif (tidak memiliki arti fisis) muncul sebagai bagian dari spektrum.

Sekarang yang menjadi permasalahan pada teori string 10 dimensi ini adalah bagaimana untuk memperoleh dunia 4 dimensi seperti yang kita ketahui diluar dari teori ini?

Sejauh ini ada dua usulan:

Mengabaikan dimensi lain menjadi sesuatu yang sangat kecil namun tidak mempengaruhi ruangnya sendiri. Hal ini disebut penyusutan Kaluza Klein.

Membuat dimensi lain sangat besar tapi memaksa seluruh materi dan gravitasi untuk menyebar ke dalam tiga dimensi sub ruang yang disebut tiga Brane. Sebagai analogi, layar komputer dapat dikatakan dua Brane dari ruang tiga dimensi. Tipe teori ini disebut Braneworlds.

speed-light-wormholeBeberapa penganut Teori String memiliki ide lebih lanjut dalam menjelaskan misteri gravitasi yang telah membingungkan ahli fisika yaitu mengapa gravitasi sangat lemah bila dibandingkan dengan gaya-gaya fundamental lainnya.

Apakah partikel pembawanya, graviton, benar-benar ada? Lalu dimana?.

Idenya adalah kita tidak merasakan efek gravitasi total dalam kehidupan sehari-hari. Gravitasi muncul lemah karena gayanya dibagi dengan dimensi-dimensi lain. Untuk menentukan apakah ide ini hanya imajinasi belaka atau merupakan lompatan pemahaman maka diperlukan bukti-bukti eksperimen. Namun bagaimana melakukannya?

Eksperimen energi tinggi dapat membuka dimensi yang tidak terlihat sehingga cukup untuk memperbolehkan partikel berpindah antara ruang 3 dimesi biasa ke dimensi lainnya.

Hal in dapat menjadi petunjuk mengapa sebuah partikel hilang tiba-tiba ke sebuah dimensi tersembunyi atau kemunculan yang tak terduga sebuah partikel dalam sebuah eksperimen.

space-time

Sumber:

http://edukasi.kompasiana.com/2012/12/14/ruang-waktu-4-dimensi-bukan-imajinasi-510881.html

http://indocropcircles.wordpress.com/2014/10/03/einstein-waktu-adalah-dimensi-keempat/

superstringtheory.com

sciencegraphic.com

unitytheory.info

nonpartisaneducation.org)

Penulis:

Organisasi mahasiswa program studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Tanjungpura, Pontianak, Kalbar.

One thought on “Dimensi Keempat

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