Air sangat penting bagi proses kehidupan. Hal itu karena kemampuan air yang unik melarutkan hampir semua unsur dalam jumlah sedikit-sedikit. Selain itu, air penting karena peranannya yang utama di dalam mengendalikan penyebaran panas di Bumi.
Bumi adalah salah satu planet di dalam sistem tatasurya. Di antara planet-planet yang ada di dalam sistem tatasurya Matahari itu, Bumi sangat unik, karena adanya air bebas yang sangat banyak. Air bebas di Bumi bergerak di antara daratan, lautan dan atmosfer dalam suatu siklus yang disebut Siklus Hidrologi.
Molekul Air
Air (H2O) tersusun oleh dua atom hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O). Setiap atom hidrogen itu secara kimiawi terikat pada atom oksigen. Atom oksigen memiliki sifat elektronegatif yang tinggi, karena memiliki tiga pasang elektron bebas pada kulit atomnya. Setiap aton hidrogen yang berikatan dengan atom oksigen, menyumbangkan satu elektron kepada aton oksigen, sehingga terbentuk suatu keseimbangan. Ikatan atom-atom itu membentuk molekul air.
Ujung-ujung atom hidrogen memiliki muatan positif yang kecil, sedang dua pasangan elektron oksigen yang tidak berikanan membuat ujung atom oksigen memiliki muatan negatif. Kemudian, karena muatan itu memiliki penyebaran muatan yang tidak sama, maka disebut “polar covalent bonds” yang bersifat “bipolar”. Dua muatan positif dari atom hidrogen pada satu sisi dan dua muatan negatif ganda dari atom oksigen membuat molekul-molekul air bersifat “bipolar”. Akibatnya adalah, molekul-molekul air yang berdampingan cenderung untuk bergabung bersama, tertahan oleh tarikan dari muatan yang berlawanan yang ada pada molekul yang berdampingan. Muatan positif atom hidrogen dari satu molekul tertarik dengan muatan negatif atom oksigen dari molekul yang lain, membentuk suatu ikatan yang disebut ikatan hidrogen (“hydrogen bonds”).
Ikatan molekul air yang bermuatan itu lebih kuat daripada ikatan molekul tanpa muatan. Keadaan itu membuat molekul air lebih stabil dan sulit terpisah untuk menjadi molekul-molekul air yang terpisah. Susunan molekul air adalah susunan molekul yang sangat stabil.
Sifat-sifat dan Fungsi Air
Air adalah satu-satunya unsur di alam yang dijumpai dalam tiga fase (fase padat, cair dan gas) secara bersamaan. Air dalam bentuk padat mempunyai susunan molekul yang sangat teratur, sedang bila berada dalam bentuk gas susunan molekulnya sangat jarang.
Ikatan hidrogen menyebabkan diperlukan sejumlah energi untuk merubah air dari fase padat menjadi cair dan gas. Ikatan hidrogen ini menyebabkan air meleleh pada temperatur 4oC dan mendidih pada 100oC. Bila tanpa ikatan hidrogen, maka air akan mendidih pada temperatur –68oC dan membeku pada –90oC. Pada pemanasan air, kehadiran ikatan hidrogen menyebabkan panas yang diberikan pada air bukan terpakai untuk menggerakkan molekul air, tetapi diserap oleh ikatan hidrogen. Setelah ikatan hidrogen rusak, maka penambahan panas akan meningkatkan gerakan molekul air. Peningkatan gerakan molekul air itulah yang diukur sebagai peningkatan temperatur oleh termometer. Tingginya titik didih air menyebabkan air dapat menyerap panas dalam jumlah besar.
“Specific heat” (“heat capacity”, kapasitas panas) adalah banyaknya energi panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur suatu unsur dalam jumlah tertentu. Kalori (energi) yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram cairan air sebesar 1oC didefinisikan sebagai 1 kaloC-1g-1. Kapasitas panas es adalah 0,05 kaloC-1g-1 dan kapasitas panas uap air adalah 0,44 kaloC-1g-1. Panas yang tersimpan di dalam sistem (air) disebut sebagai “latent heat” (panas laten). Panas ini bisa dilepaskan ke atmosfer atau ke tubuh air yang lebih dingin.
Arti dari kapasitas panas dapat dipahami dari kasus berikut ini. Bila kita berada di pantai pada siang hari dan memasukkan satu kaki ke air laut sedang kaki yang satunya tetap berada di atas pasir. Kaki yang berada di dalam air akan merasakan air laut yang dingin sementara kaki yang dipasir akan merasakan panas. Mengapa hal itu bisa terjadi, sementara pasir dan air laut menerima energi panas dari sinar matahari dalam jumlah yang sama? Hal itu karena air menyerap panas dengan tanpa mengalami peningkatan temperatur, sedang pasir mengalami peningkatan temperatur.
Tingginya kapasitas panas air penting bagi pengaturan iklim dan kehidupan di Bumi. Bila musim panas, energi panas dapat disimpan oleh laut. Panas yang disimpan itu akan dilepas lagi ke atmosfer pada saat musim dingin. Dengan demikian, samudera berperanan memoderatkan iklim, mengurangi amplitudo variasi temperatur musiman.
Dengan demikian, panas laten yang tersimpan di dalam air laut adalah faktor penting di dalam pertukaran energi yang menciptakan sistem cuaca di seluruh dunia. Pertukaran energi panas antara samudera dan atmosfer juga merubah densitas massa air. Dengan demikian, energi panas juga berperan di dalam sirkulasi air samudera (tentang sirkulasi karena densitas akan dibicarakan kemudian).
Penambahan garam kepada air tawar akan menyebabkan terjadinya perubahan sifat-sifat air. Penambahan ion garam ke dalam air menyebabkan molekul-molekul air terikat dan terbentuk hidrat. Garam adalah material padat yang atom-atomnya terikat satu sama lain dengan ikatan ionik. Ikatan tersebut adalah hasil dari tarikan elektrostatik antara ion-ion bermuatan positif (cation, kation) dan ion-ion bermuatan negatif (anion, anion). Bila garam dimasukkan ke dalam air, seperti natrium klorida (NaCl), akan mengalami pelarutan karena kation-kation dan anion-anion secara elektrostatik menarik molekul-molekul air. Kation-kation menarik kutub oksigen dari molekul air, dan anion-anion menarik kutub hidrogen. Karena dikelilingi oleh molekul-molekul air, ion-ion terlalu jauh untuk dapat saling menarik satu sama lain. Dengan demikian, ikatan ionik rusak dan ion-ion dikatakan terlarut (dissolved) atau terhidrasi (hydrated).
Bisakah Air Menjadi Bahan Bakar?
Secara sederhana dapat kita katakan bahwa senyawa kimia yang sejauh ini dikenal sebagai bahan bakar adalah senyawa kimia yang mengandung unsur karbon (C) disamping unsur hidrogen dan oksigen. Minyak bumi yang merupakan bahan bakar dikenal juga sebagai hidrokarbon. Dengan demikian, bila kita lihat molekul air yang hanya terdiri dari hidrogen dan oksigen, maka dengan mudah dapat disimpulkan air tidak dapat menjadi bahan bakar.
Tulisan ini adalah bagian awal dari tulisan Kartono Mohamad yang berjudul Jadi Kaya karena Orang Miskin. Saya kutip dari Harian Kompas, Sabtu 31 Mei 2008, Rubrik Opini.
Kutipan tulisan ini mengungkapkan suatu ironi. Ternyata orang-orang miskin di Indonesia adalah penyumbang rupiah untuk salah satu dari lima besar orang terkaya di Indonesia. Selain itu, rupiah dari rokok itu juga mengalir ke Amerika Serikat. Bagaimana bisa demikian? Itulah yang diungkapkan oleh tulisan ini.
Semoga bermanfaat.
===================
Pemilik pabrik rokok masuk dalam lima besar orang terkaya di Indonesia. Mereka menjadi kaya karena menjual rokok, yaitu memanfaatkan sifat adiktif nikotin untuk menarik keuntungan meskipun mereka tentu tahu dampak buruk rokok terhadap kesehatan pengisapnya. Ironisnya, sebagian besar perokok terdapat di kalangan rakyat yang berpenghasilan rendah.
Dalam buku Profil Tembakau Indonesia yang diterbitkan oleh Tobacco Control Support Center Ikatan Ahli Kesehatan Masyarakat Indonesia (IAKMI), tahun 2008, jumlah perokok dari kalangan berpengasilan rendah adalah 35,5 persen, sementara dari kelompok penghasilan tinggi sebesar 32,8 persen. Artinya, sebagian besar penghasilan (kekayaan) pemilik pabrik rokok berasal dari rakyat yang berpenghasilan rendah.
Bagi orang miskin dan berpendidikan rendah, merokok mungkin satu-satunya jalan pelepas lelah atau pengalih tekanan kesulitan yang paling terjangkau. Tanpa disadari bahwa dengan demikian ia telah terjerat kepada kecanduan nikotin yang sulit dilepaskan. Untuk memenuhi kecanduan itu, ia rela mengeluarkan uang yang cukup besar. Merelakan uang belanja untuk keluarga dan uang sekolah untuk anak-anaknya. Proporsi uang yang dikeluarkan orang miskin untuk rokok mencapai 11 persen dari penghasilannya, sementara orang berpenghasilan tinggi hanya 9 persen (Susenas 2004).
Semakin miskin seorang perokok, semakin kecil uang yang disishkan untuk kesehatan, gizi, dan sekolah anak-anaknya. Risiko selanjutnya, kemiskinannya akan dilanjutkan oleh keturunannya. Belum lagi biaya yang harus dikeluarkan oleh keluarga miskin itu untuk mengobati penyakit-penyakit yang ditimbulkan oleh rokok.
Penelitian Kosen Suwarna, tahun 2005, menemukan angka Rp 127,7 triliun biaya yang dibelanjakan masyarakat untuk mengobati penyakit-penyakit yang berkaitan dengan rokok dalam setahun, sebagian tentu berdampak pada penghasilan pemerintah karena produktivitas rakyat menurun. Sementara penghasilan pemerintah dari cukai tembakau hanya Rp 16,5 triliun. Namun, karena pengeluaran untuk mengobati penyakit akibat rokok itu berlangsung ”diam-diam”, angka sebesar itu tidak mudah tampak di depan mata. Lain halnya dengan pemasukan cukai yang segera tampak rupiahnya.
Lebih menyedihkan lagi, sebagian dari kekayaan yang diperoleh dari pemanfaatan kecanduan rakyat ini mengalir ke Amerika Serikat dan dinikmati oleh orang-orang Amerika. Dalam koran Kontan (29/5) diberitakan, Phillip Morris meraup keuntungan sebesar Rp 1,6 triliun dari HM Sampoerna. Karena Philiip Morris menguasai saham 97,95 persen, tentulah ia akan memperoleh bagian (dividen) terbesar dan mengalir ke Amerika Serikat.
Di dalam ceramah Stephen Hawking tentang asal usul alam semesta disinggung sedikit persoalan Ujung Dunia (Baca: Ujung Bumi) ketika membicarakan tentang permulaan waktu. Secara singkat dijelaskan bahwa problem ujung dunia terjadi ketika orang mengira bahwa dunia (baca: Bumi) itu datar. Pertanyaannyadalah apakah dunia itu seperti sebuah piring datar, dengan laut tumpah di ujung-ujungnya? Dijelaskan bahwa persoalan ujung dunia itu terpecahkan ketika orang menyadari bahwa dunia itu bulat.
Di sini kita coba melihat bagaimana problem ujung dunia itu terselesaikan.
Bumi Datar
Mari kita berpikir bahwa Bumi itu datar seperti sepotong papan. Pada model Bumi Datar itu kita bisa menunjukkan adanya atas – bawah, dan arah mendatar. Pada arah mendatar ini, dengan mempergunakan refeensi tertentu kita dapat mengatakan adanya arah depan – belakang, dan kiri – kanan. Selanjutnya, bila jarak pada arah-arah bidang datar itu sama semuanya maka kita mendapatkan model Bumi yang datar yang pada bidang mendatarnya berbentuk lingkaran, seperti sebuah cakram.
Pada model Bumi berbentuk cakram, pertnyaan yng dapat muncul adalah dimana batas bawah Bumi?, dan dimana tepi Bumi pada arah mendatar? Terkait dengan pertanyaan-pertanyaan tersebut adalah Bagaimana kondisi tepi Bumi?
Dari pengalaman empiris, batas atas dari laut atau datar adalah kontak antara laut atau darat dengan udara.
Ketika orang-orang mengira bahwa Bumi itu datar dan kemampuan menjelajah manusia masih sangat terbatas baik di darat dan di laut, pertanyaan-pertanyaan tersebut dalah pertanyaan-pertanyaan yang sangat sulit diperoleh jawabannya. Baik ketika di darat maupun di laut, orang hanya mampu melihat Bumi sebatas cakrawala. Dalam kondisi yang demikian itu, orang yang berjalan terus ke suatu arah tertentu di permukaan Bumi akan menemukan bahwa “Bumi tanpa batas” atau “Bumi tak bertepi”. Hal itu karena orang berjalan di permukaan Bumi yang bulat dengan pikiran bahwa Bumi adalah datar.
Bumi Bulat
Pada model Bumi yang berbentuk bulat seperti bola maka, arah-arah yang ada pada model Bumi datar menjadi relatif. Pada model ini, bila kita mengelilingi Bumi pad arah tertentu maka, arah depan bertemu dengan arah belakang, dan arah kiri bertemu dengan arah kanan. Untuk kondisi yang demikian itu, penyebatan suatu arah membutuhkan suatu titik atau bidang referensi buatan. Jadi, pada model Bumi Bulat tidak ada lagi arah mendatar. Konsekuensinya adalah, pada model Bumi Bulat tidak ada tepi atau ujung Bumi pada arah mendatar, karena tidak ada bidang datar. Yang ada adalah bidang melengkung yang membentuk bola.
Bagaimana dengan arah “atas” dan “bawah”? Pada model Bumi Bulat seperti bola, arah “atas” menjadi “arah yang mennjuk ke arah menjauh dari pusat Bumi”, sedang arah “bawah” menjadi “arah yang menunjuk ke arah pusat Bumi”. Dengan demikian, pertanyaannya menjadi: “Bagaimana atau apa yang ada di Pusat Bumi?, dan “Bagaimana atau apa yang da di sisi terluar atau tepi Bumi?”.
Sistem Bumi
Konsep Sistem Bumi memandang Bumi sebagai suatu sistem yang terdiri dari Litosfer, Hidrosfer, Atmosfer, dan Biosfer. Litosfer adalah bagian Bumi yang berupa daratan atau batuan. Hidrosfer adalah bagian Bumi yang merupakan tubuh air, terutama laut. Atmosfer adalah bagian Bumi yang merupakan udara yang menyelubungi litosfer dan hidrosfer. Biosfer adalah makhluk hidup yang ada di Bumi, termasuk manusia.
Sampai sekarang manusia belum dapat mengetahui secara langsung dan pasti apa yang terdapat di pusat Bumi. Pengetahuan manusia tentang pusat Bumi hanyalah hasil interpretasi dari rekaman gelombang seismik. Sementara itu, di sisi lain, batas terluar dari Sistem Bumi dapat diketahui melalui pengamatan terhadap Bumi dari ruang angkasa mealui satelit. Hasil analisis terhadap kondisi atmosfer Bumi menunjukkan bahwa peralihan dari atmosfer ke ruang angkasa terjadi secara bergradasi.
Penggunaan teknologi satelit atau pesawat ruang angkasa untuk dapa melihat Bumi secara menyeluruh, atau untuk dapat melihat bahwa Bumi berbentuk bulat memberikan isyarat bahwa, untuk dapat mengetahui bentuk Bumi kita harus melihat Bumi dari luar Sistem Bumi (dari ruang angkasa). Bila kita tidak keluar dri Sistem Bumi maka pengetahuan kita tentang bentuk Bumi yang bulat adalah hasil dari analisis berbagai data dan fakta tentang Bumi.
Penutup
Uraian d atas memberikan gambaran bahwa pemahaman atas Sistem Bumi dapat diperoleh melalui pemahaman hukum-hukum alam dari dalam Sistem Bumi, atau diperoleh melalui pengamatan visual dari luar Sistem Bumi atau dari ruang angkasa.
Melalui pengamatan dari luar Sistem Bumi (dari satelit atau pesawat ruang angkasa) kita benar-benar melihat langsung secara visual bentuk Bumi yang bulat dan dapat pula mengetahui batas terluar yang membatasinya dengan ruang angkasa.
Selanjutnya, kembali pada pembicaraan tentang alam semesta dan waktu yang dibicarakan di dalam ceramah dari Stephen Hawking; Bagaimana bila pemikiran di atas kita terapkan pada alam semesta? Untuk mengatahui batas alam semesta dan waktu, dapatkan kita mengetahui alam semesta dari dalam dan dari luar sistem alam semesta itu? Demikian pula dengan waktu, dapatkan kita meninggalkan sistem waktu untuk dapat melihat batsa waktu? Atau, dapatkan batas waktu dianalisis dari dalam sistem waktu?
Judul asli tulisan yang panjang ini adalah Origin of the Universe.
Dengan izin terlulis via email tertanggal 20 Mei 2008 dari seseorang rekan yang bernama Raja.Elang, saya memuat terjemahan tulisan yang merupakan ceramah dari Stephen Hawking yang aslinya dalam Bahasa Inggris.
Secara singkat dapat disebutkan bahwa ceramah tersebut memberikan gambaran bagaimana pertarungan pendapat antara orang yang setuju bahwa alam semesta memiliki awal dan yang tidak setuju alam semesta memiliki awal, dan memberikan alasan mengapa alam semesta memiliki awal.
Tanggapan saya atas ceramah ini telah saya kemukakan dalam blog saya ini melalui tulisan yang berjudul “Keterbatasan Sains“.
=============================
Origin of the Universe
Teks kuliah berikut adalah terjemahan raja.elang yang mungkin ada banyak kesalahan di sana-sini. Teks asli dalam bahasa Inggris dari berkeley.edu. Tambahan komentar dari youtube.com dan pemenggalan teks disesuaikan dengan tayangan di situs youtube.com. Sumber saya cantumkan agar terjemahan dapat dibandingkan secara langsung dengan aslinya. Silahkan dikoreksi jika ada kesalahan. Sebagai penggemar fisika yg awam banyak hal yang tidak saya mengerti. Tolong bantu saya jika ada pertanyaan.
Ini adalah teks dari Kuliah Fisika J. Robert Oppenheimer, dibawakan tanggal 13 Maret 2007 oleh Stephen Hawking, professor Lucasian matematika di Universitas Cambridge. Hawking berbicara di Gedung Zellerbach di kampus Universitas California, Berkeley.
Origin of the Universe – Stephen Hawking (1 of 5)
(“Jadi silahkan bergabung dengan saya menyambut Stephen Hawking”)
(Penonton bertepuk tangan meriah.)
(Stephen Hawking didorong di atas kursi roda memasuki panggung.)
Anda bisa mendengar saya? (Stephen Hawking berbicara menggunakan bantuan alat.)
(“Ya”)
(Gambar kartun muncul di layar. Penonton tertawa.)
Menurut orang Boshongo dari Afrika tengah, pada awalnya hanya ada kegelapan, air, dan tuhan maha besar Bumba. Suatu hari Bumba, menderita sakit perut, memuntahkan matahari. Matahari mengeringkan sebagian air, meninggalkan tanah, Masih menderita, Bumba memuntahkan bulan, bintang-bintang, dan kemudian beberapa binatang. Leopard, buaya, kura-kura, dan akhirnya manusia.
Mitos penciptaan ini, seperti yang mitos lainnya, mencoba untuk menjawab pertanyaan yang kita semua tanyakan. Mengapa kita di sini? Dari mana kita berasal? Jawaban secara umum diberikan, adalah bahwa manusia-manusia secara perbandingan asal terbaru, karena tentu sudah jelas, bahkan pada masa-masa awal, bahwa ras manusia sedang meningkatkan pengetahuan dan teknologi. Jadi jawabannya tidak bisa telah berputar selama itu, atau jawabannya akan telah semakin meningkat. Contohnya, menurut Uskup Usher, Kitab KEjadian menempatkan penciptaan dunia pada pukul 9 pagi, tanggal 27 Oktober, 4004 SM. (Penonton tertawa.) Di sisi lain, korong-korong fisik, seperti gunung-gunung dan sungai-sungai, berubah sangat sedikit dalam masa hidup manusia. Mereka karenanya dijadikan latar belakang konstan, dan entah telah mengada selamanya sebagai pemandangan kosong, atau telah diciptakan pada waktu yang sama seperti manusia manusia.
Tidak setiap orang bagaimanapun juga, senang dengan gagasan bahwa alam semesta mempunyai awal. Contohnya, Aristoteles, filosofof paling terkenal Yunani, mempercayai alams semesta telah ada selamanya. Sesuatu yang abadi, adalah lebih sempurna daripada sesuatu yang diciptakan. Dia menyarankan alasan kita melihat kemajuan , entah itu banjir, atau bencana alam lainnya, telah berulangkali menyebabkan alams semesta abadi kembali ke awal. Motivasi mempercayai sebuah alam semesta abadi, adalah hasrat untuk mencegah permohonan bantuan dari campur tangan ilahi, untuk menciptakan alam semesta, dan membuatnya berjalan. Sebaliknya, mereka yang mempercayai alam semesta memiliki awal, menggunakannya sebagai argumen keberadaan Tuhan, sebagai sebab awal, atau penggerak pertama alam semesta.
Jika seorang percaya bahwa alam semesta memiliki permulaan, pertanyaan yang jelas adalah, Apa yang terjadi sebelum permulaan? Apakah yang Tuhan lakukan sebelum Dia menciptakan dunia? Apakah Dia (laki-laki) menyiapkan Neraka untuk orang yang menanyakan pertanyaan demikian? (Penonton tertawa.) Masalah benar atau tidak alam semesta memiliki permulaan, adalah kepedulian besar bagi filosof Jerman, Immanuel Kant. Dia merasakan adanya kontradiksi logika, atau Antimonies, salah satu dari dua. Jika alam semesta memilik permulaan, mengapa ia menunggu waktu tak terbatas sebelum ia bermula? Dia menyebutnya tesis. Di sisi lain, jika alam semesta telah ada selamanya, mengapa membutuhkan waktu tak terbatas untuk mencapai tahap sekarang? Dia menyebutnya anti tesis. Baik tesis, dan anti tesis, bergantung pada asumsi Kant, seiring dengan pendapat hampir setiap orang, bahwa waktu adalah Absolut. Maksudnya, waktu bermula dari masa lalu yang tak terbatas, menuju masa depan tak terbatas, tak tergantung dari alam semesta apapun yang mungkin atau tidak mungkin ada sebagai latar belakangnya.
Ini masih menggambarkan pikiran banyak ilmuwan hari ini. Bagaimanapun tahun 1915, Einstein memperkenalkan Teori Umum Relativitas yang revolutioner. Teorinya, waktu dan ruang tidak lagi Absolut, tidak lagi sebuah latar belakang kaku peristiwa-peristiwa. Sebagai penggantinya, mereka adalah kuantitas-kuantias dinamis yang dibentuk oleh materi dan energi di alam semesta. Mereka didefinisikan hanya di dalam alam semesta, jadi tidak masuk akal membicarakan waktu sebelum alam semesta bermula. Itu seperti menanyakan arah selatan dari Kutub Selatan. Tidak dapat didefinisikan.
Jika alam semesta secara esensial tidak berubah dalam waktu, seperti yang secara umum diasumsikan sebelum tahun 1920an, tidak akan ada alasan bahwa waktu seharusnya tidak secara sewenang-wenang didefinisikan jauh sebelumnya. Apapun yang disebut permulaan alam semesta, akan bersifat palsu, dalam arti seseorang dapat menarik sejarah jauh pada masa-masa yang lebih awal. Dengan demikian mungkin saja alam semesta diciptakan tahun lalu, tapi dengan semua ingatan-ingatan dan bukti fisika, terlihat jauh lebih tua. Ini membangkitkan pertanyaan-pertanyaan filosofis mendalam mengenai makna keberadaan. Saya musti berurusan dengan pertanyaan tersebut dengan mengadopsi apa yang disebut pendekatan positivis. (Foto Karl Popper muncul di layar.) Dalam positivis, gagasannya adalah bahwa kita menafsirkan input dari indera-indera kita dalam kerangka model yang kita buat tentang dunia ini. Seseorang tidak dapat menanyakan apakah model tersebut mewakili realitas, hanya apakah model tersebut berhasil. (bersambung)
Origin of the Universe – Stephen Hawking (2 of 5)
(sambungan dari bagian 1/5) Sebuah model adalah sebuah model yang baik, jika pertama ia menafsirkan sebuah kisaran luas observasi-observasi, dalam kerangka sebuah model yang sederhana dan luwes. Dan kedua, jika model tersebut membuat prediksi-prediksi pasti yang dapat diuji, dan mungkin diputarbalikkan, oleh observasi. (Filosofi Positivis: Sebuah Teori hanyalah sebuah model matematis untuk menjelaskan observasi-observasi.)
Dalam kerangka pendekatan positivis, seseorang dapat membandingkan dua model alam semesta. Yang satu alam semesta diciptakan tahun lalu, dan yang satunya lagi alam semesta mengada jauh lebih lama. Model alam semesta ada lebih lama daripada satu tahun, dapat menjelaskan hal-hal seperti kembar identik, yang mempunyai sebuah sebab umum lebih daripada setahun lalu. Di sisi lain, model alam semesta diciptakan tahun lalu, tidak dapat menjelaskan kejadian demikian. Jadi model pertama lebih baik. Seseorang tidak dapat menanyakan apakah alam semesta benar-benar mengada sebelum setahun yang lalu, atau baru saja kelihatan. Dalam kerangka positivis, keduanya sama saja.
Dalam sebuah alam semesta tak berubah, tidak akan ada titik permulaan alami. Tapi situasi ini berubah secara radikal, ketika Edwin Hubble mulai membuat pengamatan-pengamatan dengan teleskop seratus inchi di Gunung Wilson, pada tahun 1920an.
Hubble menemukan bahwa bintang-bintang tidak secara seragam terdistribusi di seluruh ruang angkasa, tapi dikumpulkan bersama dalam koleksi-koleksi sangat banyak yang disebut galaksi galaksi. (Grafik hubungan kecepatan galaxi-galaxi meninggalkan kita dengan jarak galaxi-galaxi dari kita muncul di layar.)
Dengan mengukur cahaya dari galaksi-galaksi, Hubble dapat menentukan kecepatannya. Dia mengharapkan bahwa galaxi-galaxi yang bergerak menuju kita akan sebanyak yang bergerak menjauh. Ini yang akan didapatkan seseorang sesuai dengan alam semesta yang tidak berubah seiring waktu. Tapi Hubble terkejut menemukan bahwa hampir semua galaxi-galaxi bergerak menjauh dari kita. Lebih-lebih, semakin jauh galaxi-galaxi dari kita, semakin cepat mereka menjauh. Alam semesta tidaklah tak berubah seiring waktu, seperti yang disangka setiap orang sebelumnya. Alam semesta mengembang. Jarak antara galaxi-galaxi, meningkat seiring dengan waktu.
Pengembangan alam semesta, adalah salah satu dari penemuan-penemuan intelektual terpenting dari abad ke 20, atau abad kapan pun. Pengembangan alam semesta mentransformasi perdebatan apakah alam semesta mempunyai sebuah permulaan. Jika galaxi-galaxi bergerak terpisah sekarang, mereka pastilah lebih dekat bersama di masa lalu. Jika kecepatannya konstan, mereka pastilah bertumpukan satu sama lain, kira-kira 15 milyar tahun yang lalu. Apakah ini, permulaan alam semesta?
Banyak ilmuwan tetap tidak senang dengan alam semesta yang memiliki sebuah permulaan, karena sepertinya menyiratkan bahwa ilmu fisika roboh. Seseorang akan harus meminta bantuan seorang perwakilan dari luar, yang untuk gampangnya, dapat disebut Tuhan, untuk menentukan bagaimana alam semesta bermula. Maka dari itu mereka mengajukan teori-teori yang mana alam semesta berkembang saat ini, tapi tidak mempunyai awal. Salah satunya adalah teori Keadaan Kukuh, diusulkan oleh Bondi, Gold, dan Hoyle tahun 1948.
Dalam teori Keadaan Kukuh, ketika galaxi galaxi bergerak terpisah, gagasannya dulu adalah bahwa galaxi-galaxi baru akan terbentuk dari materi yang dianggap secara terus menerus diciptakan di seluruh ruang angkasa. Alam semesta akan telah mengada selamanya, dan akan telah terlihat sama sepanjang masa. Sifat terakhir ini dulu mempunyai jasa luar biasa, dari sudut pandang positivis, dengan menjadi sebuah prediksi pasti, yang dapat diuji dengan observasi. Kelompok astronomi radio Cambridge, di bawah Martin Ryle, melakukan sebuah survey pada sumber-sumber radio lemah di awal tahun 1960an. Sumber-sumber tersebut didistribusikan cukup seragam mengarungi langit, menunjukkan bahwa kebanyakan sumber-sumber tersebut, terletak di luar galaxi kita. Semakin lemah sumber-sumber tersebut akan pergi semakin jauh secara rata-rata.
Teori Keadaan Kukuh memprediksi bentuk dari grafik hubungan sejumlah sumber radio dengan Kekuatan sumber. Tetapi observasi-observasi memperlihatkan sumber-sumber radio yang redup lebih banyak daripada yang diperkirakan, menunjukkan bahwa kepadatan sumber-sumber tersebut lebih tinggi di masa lalu. Ini berlawanan dengan asumsi dasar teori Keadaan Kukuh, bahwa segalanya konstan dalam waktu. Karena inilah, dan berbagai alasan lainnya, teori Keadaan Kukuh ditinggalkan.
Usaha lain untuk menjauhkan diri dari alam semesta yang memiliki sebuah permulaan, adalah saran bahwa dulunya ada sebuah fase menyusut, namun karena rotasi dan ketidakteraturan lokal, materi tidak akan semuanya jatuh pada titik yang sama. Sebagai penggantinya, bagian-bagian berbeda dari materi akan meleset satu sama lain, dan alam semesta akan mengembang lagi dengan kepadatan selalu terbatas. Dua orang Rusia, Lifshitz dan Khalatnikov, sesungguhnya mengklaim telah membuktikan bahwa sebuah penyusutan umum tanpa simetri yang persis, akan selalu menuju pada sebuah pantulan, dengan kepadatan selalu terbatas. (Foto Lifshitz & Khalatnikov bersama kolega-koleganya muncul di layar.) Hasil ini sangat sesuai dengan materialisme dialektik Marx Lenin, karena hasil tersebut menghindari pertanyaan-pertanyaan canggung mengenai penciptaan alam semesta. Karenanya hasil tersebut menjadi sebuah artikel iman bagi ilmuwan Soviet.
Ketika Lifshitz dan Khalatnikov menerbitkan klaim mereka, saya adalah mahasiswa riset berusia 21 tahun, yang sedang mencari sesuatu untuk melengkapi tesis Doktoral saya. Saya tidak mempercayai apa yang mereka sebut sebagai bukti, dan berangkat bersama Roger Penrose untuk mengembangkan teknik matematika baru untuk mempelajari pertanyaan tersebut. Kami memperlihatkan bahwa alam semesta tidak dapat memantul. (Foto Roger Penrose muncul di layar.) Jika Teori Umum Relativitas Einstein benar, akan ada sebuah keganjilan, suatu titik kepadatan tak terbatas dan lengkungan ruang-waktu, di mana waktu mempunyai sebuah permulaan. (Menurut Teori Relativitas Umum, alam semesta akan bermula dengan sebuah Dentuman Besar.)
Bukti pengamatan yang menegaskan gagasan bahwa alam semesta memiliki sebuah permulaan yang sangat padat, datang pada bulan Oktober 1965, beberapa bulan setelah hasil keganjilan saya yang pertama, dengan penemuan dari sebuah latar belakang redup gelombang-gelombang mikro di seluruh ruang angkasa. (Grafik hubungan intensitas dengan frekuensi radiasi latar belakang gelombang mikro, muncul di layar.) Gelombang-gelombang mikro ini sama dengan yang di dalam kompor microwave anda, hanya amat sangat kurang berdaya. Gelombang-gelombang mikro tadi akan memanaskan pizza anda hanya pada suhu min 271,3 derajat Celcius, tidak terlalu baik untuk melumerkan pizza, apalagi untuk memasaknya.
(bersambung ke bagian 3/5)
Origin of the Universe – Stephen Hawking (3 of 5)
(sambungan dari bagian 2/5) Anda sesungguhnya dapat mengamati sendiri gelombang-gelombang mikro ini. Pasang televisi anda pada sebuah saluran kosong. Beberapa persen dari salju yang anda lihat pada layar, akan disebabkan oleh latar belakang gelombang-gelombang mikro. Penafsiran masuk akal satu-satunya dari latar belakang tersebut adalah bahwa itu adalah radiasi yang tersisa dari sebuah keadaan awal yang sangat panas dan padat. Ketika alam semesta mengembang, radiasi akan telah mendingin sampai tinggal ampas redup yang kita amati sekarang.
Walaupun teorema-teorema keganjilan Penrose dan saya sendiri, memprediksi bahwa alam semesta memiliki sebuah permulaan, teorema-teorema tersebut tidak menjelaskan bagaimana alam semesta bermula. Persamaan-persamaan dari Relativitas Umum akan roboh pada keganjilan. Dengan demikian teori milik Einstein tidak dapat memprediksi bagaimana alam semesta akan bermula, tetapi hanya bagaimana alam semesta berevolusi setelah ia bermula. Ada dua sikap yang dapat diambil mengenai hasil-hasil dari Penrose dan saya. Satu adalah bahwa Tuhan memilih bagaimana alam semesta bermula untuk alasan-alasan yang tidak dapat kita pahami. Ini adalah pandangan Paus John Paul. Dalam sebuah konferensi mengenai kosmologi di Vatikan, Paus berkata pada para peserta bahwa OKE saja mempelajari alam semesta setelah ia bermula, tetapi para peserta tidak seharusnya mempertanyakan permulaan itu sendiri, karena itu adalah saat penciptaan dan hasil karya Tuhan. Saya gembira saat itu Paus tidak menyadari bahwa saya telah mempresentasikan sebuah makalah pada konferensi tersebut, menyarankan bagaimana alam semesta bermula. Saya tidak bercita-cita diserahkan pada Inkuisisi, seperti Galileo. (Gambar Stephen Hawking dalam penjara muncul di layar. Penonton tertawa, lalu bertepuk tangan.)
Penafsiran lain dari hasil-hasil kami, yang disukai oleh kebanyakan ilmuwan, adalah bahwa itu menunjukkan bahwa Teori Umum Relativitas, roboh di medan gravitasi yang sangat kuat dalam alam semesta awal. Teori tersebut harus digantikan oleh sebuah teori yang lebih lengkap.. Orang akan berharap demikian memang, karena Relativitas Umum tidak memperhitungkan struktur materi yang berskala kecil, yang diatur oleh teori kuantum. Biasanya hal ini tidak masalah, karena skala alam semesta, yang besar sekali dibandingkan skala mikroskopis dari teori kuantum. Tetapi ketika alam semesta berukuran Planck, seper milyar trilyun trilyun dari satu sentimeter, dua skala tersebut adalah sama, dan teori kuantum harus diperhitungkan.
Untuk memahami Asal usul alam semesta, kita perlu mengkombinasikan Teori Umum Relativitas, dengan teori kuantum. Cara terbaik melakukannya, tampaknya adalah dengan menggunakan gagasan milik Feynman mengenai sebuah jumlah melingkupi sejarah-sejarah. (Foto Richard Feynman dan foto tam-tam muncul di layar.) Richard Feynman adalah orang yang bersemangat, yang memainkan genderang bongo dengan sendi terpisah [saya bingung apa terjemahan yang tepat untuk strip joint, mungkin tayangan ini bisa membantu: http://www.youtube.com/watch?v=qWabhnt91Uc&feature=related ] di Pasadena , dan seorang ahli fisika brilian di California Institute of Technology. Dia mengusulkan bahwa sebuah sistem beralih dari keadaan A, menuju keadaan B, dengan tiap jalur atau sejarah yang mungkin. (A~ e iS[g]/h Jumlah keseluruhan metrika konsisten dengan kondisi-kondisi perbatasan tertentu.) [ Apa artinya rumus A~ e iS[g]/h dalam bahasa awam? Tolong dibantu. ]
Tiap jalur atau sejarah, mempunyai amplitudo atau intensitas tertentu, dan probabilitas dari sistem beralih dari A- menjadi B, ditentukan dengan menambahkan amplitudo-amplitudo tiap jalur. Akan ada sebuah sejarah di mana bulan terbuat dari keju biru, tetapi amplitudonya rendah, yang merupakan berita buruk bagi tikus. (Gambar bulan dimakan tikus muncul di layar. Penonton tertawa.) [ Apa hubungan amplitudo dengan sejarah? Bagaimana menentukan amplitudo sejarah? Tolong dibantu. ]
Probabilitas untuk sebuah keadaan alam semesta di saat sekarang, ditentukan dengan menjumlahkan amplitudo-amplitudo dari semua sejarah yang berakhir dengan keadaan itu. Tetapi bagaimana sejarah-sejarah tadi bermula? Ini adalah pertanyaan Asli dalam penyamaran lain. Apakah membutuhkan sesosok Pencipta untuk menfirmankan bagaimana alam semesta bermula? Atau apakah keadaan awal alam semesta, ditentukan oleh sebuah hukum sains?
Pada kenyataannya, pertanyaan ini akan tetap timbul bahkan jika sejarah-sejarah dari alam semesta kembali ke masa lalu tak terbatas. Tetapi lebih segera jika alam semesta bermula hanya 15 milyar tahun yang lalu. Masalah apa yang terjadi pada permulaan waktu, adalah sedikit mirip dengan apa yang terjadi pada ujung dunia, ketika orang mengira dunia datar. Apakah dunia sebuah piring datar, dengan laut tumpah di ujungnya? Saya telah menguji ini dengan percobaan. Saya telah mengelilingi dunia, dan saya tidak terjatuh. (Gambar Bumi datar & gambar orang jatuh memegang balon muncul di layar.)
Seperti yang kita semua ketahui, masalah apa yang terjadi di ujung dunia, dipecahkan ketika orang menyadari bahwa dunia bukanlah piring datar, tetap permukaan melengkung. Akan tetapi waktu tampaknya berbeda. Tampaknya terpisah dari ruang, dan harus seperti sebuah model rel kereta api. Jika waktu memiliki permulaan, akanlah harus ada seseorang yang menggerakkan kereta api. (Gambar kereta api dan rel kereta api muncul di layar.)
Teori Umum milik Einstein, menggabungkan waktu dan ruang sebagai ruang-waktu, tetapi waktu tetap berbeda dari ruang, dan seperti sebuah koridor, yang bisa memiliki awal dan akhir, maupun berlangsung selamanya. Bagaimanapun juga, ketika mengkombinasikan Relativitas Umum dengan Teori Kuantum, Jim Hartle dan saya, menyadari bahwa waktu dapat berperilaku seperti arah lain dalam ruang angkasa di bawah kondisi-kondisi ekstrim. Ini artinya orang dapat terlepas dari masalah waktu memiliki sebuah permulaan, dalam cara yang sama seperti kita terlepas dari masalah ujung dunia. (bersambung ke bagian 4/5)
Origin of the Universe – Stephen Hawking (4 of 5)
(sambungan dari bagian 3/5) Misalkan permulaan alam semesta, seperti kutub selatan Bumi, dengan derajat-derajat lintang, memainkan peran waktu. Alam semesta bermula sebagai sebuah titik di Kutub Selatan. Ketika seseorang menuju utara, lingkaran-lingkaran dari lintang konstan, mewakili ukuran alam semesta, akan mengembang. Menanyakan apa yang terjadi sebelum awal alam semesta, akan menjadi sebuah pertanyaan tanpa makna, karena tidak ada selatan di Kutub Selatan. (Gambar lingkaran-lingkaran lintang yang tersusun menyerupai setengah bola muncul di layar.)
Waktu, seperti terukur dalam derajat-derajat lintang, akan memiliki sebuah permulaan di Kutub Selatan, tetapi Kutub Selatan adalah seperti titik lain, setidaknya begitulah saya diberitahu. Saya pernah ke Antartika, tetapi belum pernah ke Kutub Selatan. (Foto penguin dan Peta Antartika muncul di layar.)
Hukum-hukum Alam berlaku di Kutub Selatan, seperti di tempat-tempat lain. Ini akan menyingkirkan keberatan setua-abad akan salam semesta yang memiliki sebuah permulaan,bahwa itu akan menjadi sebuah tempat di mana hukum-hukum alam roboh. Permulaan alam semesta, akan diperintah oleh hukum-hukum sains. [ Di mana alam semesta bermula? Tolong dibantu. ]
Gambar yang Jim Hartle dan saya kembangkan, mengenai penciptaan quantum spontan dari alam semesta, akan sedikit menyerupai pembentukan gelembung-gelembung uap dalam air yang sedang mendidih. (Gambar gelembung-gelembung air muncul di layar.) [ Di mana gelembung-gelembung kuantum terjadi? Apa bahan pembentuk gelembung kuantum? Tolong dibantu. ]
Gagasannya adalah bahwa sejarah-sejarah yang paling mungkin dari alam semesta, akan menyerupai permukaan-permukaan gelembung-gelembung. Banyak gelembung-gelembung kecil akan nampak, dan kemudian menghilang lagi. Ini akan berkaitan dengan alam semesta-alam semesta mini yang akan mengembang, tapi kemudian runtuh lagi ketika masih berukuran mikroskopis. Mereka adalah alam semesta-alam semesta alternatif yang mungkin, tetapi mereka tidak menarik karena mereka tidak berumur cukup panjang untuk mengembangkan galaxi-galaxi dan bintang-bintang, apalagi kehidupan cerdas. Sedikit dari gelembung-gelembung kecil tadi, bagaimanapun juga, akan tumbuh sampai seukuran tertentu yang mana mereka aman dari keruntuhan ulang. Mereka akan berkaitan dengan alam semesta-alam semesta yang akan mulai mengembang dengan kecepatan yang semakin meningkat. Ini disebut inflasi, seperti halnya harga-harga naik tiap tahun. (Grafik hubungan harga- waktu & grafik hubungan ukuran alam semesta-waktu muncul di layar. Penonton tertawa.) [ Apakah tidak bertentangan dengan hukum I termodinamika: kelestarian energi? Dari mana energi alam semesta? Berapa besar energi dan materi alam semesta? Tolong dibantu. ]
Rekor dunia untuk inflasi adalah di Jerman setelah Perang Dunia Pertama. Harga-harga membubung dengan faktor sepuluh juta dalam periode 18 bulan. Tetapi itu bukan apa-apa dibandingkan dengan inflasi dari alam semesta awal. Alam semesta dikembangkan dengan faktor juta trilyun trilyun dalam pecahan sangat kecil dari sedetik. Tidak seperti inflasi harga-harga, inflasi dalam alam semesta awal adalah hal yang sangat baik. Inflasi itu memproduksi sebuah alam semesta besar dan seragam, persis seperti yang kita amati. Namun, tidak akan sepenuhnya seragam. Dalam jumlah keseluruhan sejarah-sejarah, sejarah-sejarah yang ketidakteraturannya sangat tipis, akan mempunyai kemungkinan-kemungkinan yang hampir setinggi yang dimiliki sejarah yang tepat seragam dan teratur.. Teori tersebut karenanya memprediksi bahwa alam semesta awal cenderung menjadi sedikit tidak seragam. Ketidakteraturan ini akan memproduksi variasi-variasi kecil dalam intensitas latar belakang gelombang mikro dari arah-arah yang berbeda. Latar belakang gelombang mikro telah diamati oleh satelit Peta, dan ditemukan mempunyai jenis variasi-variasi tepat seperti yang diprediksi. Jadi kita tahu kita telah berada pada jalan yang benar. (Gambar latar belakang gelombang mikro muncul di layar.)
Ketidakteraturan-ketidakteraturan dalam alam semesta awal, akan berarti bahwa beberapa wilayah-wilayah akan mempunyai kepadatan yang lebih tinggi daripada yang lain. Tarikan gravitasi dari kepadatan ekstra, akan memperlambat pengembangan dari wilayah ini, dan pada akhirnya dapat menyebabkan wilayah runtuh membentuk galaxi-galaxi dan bintang-bintang. Jadi lihatlah dengan baik pada peta langit gelombang mikro. Itu adalah cetak biru dari semua struktur dalam alam semesta. Kita adalah produk dari fluktuasi-fluktuasi dalam alam semesta yang sangat awal. Tuhan benar-benar memang bermain dadu. (Gambar 2 dadu muncul di layar.)
Kita telah membuat kemajuan luar biasa dalam kosmologi dalam ratusan tahun terakhir. Teori Umum Relativitas, dan penemuan dari pengembangan alam semesta, memusnahkan gambaran usang dari sebuah alam semesta yang selamanya ada, dan selamanya berlangsung. Sebagai gantinya, relativitas umum memprediksi bahwa alam semesta, dan waktu sendiri, akan bermula dalam dentuman besar. Relativitas umum juga memprediksi bahwa waktu akan berakhir dalam lubang-lubang hitam. Penemuan dari latar belakang gelombang mikro kosmis, dan pengamatan-pengamatan lubang-lubang hitam, mendukung kesimpulan-kesimpulan ini. Ini adalah perubahan mendalam dalam gambar kita tentang alam semesta, dan tentang realitas itu sendiri.
(Permulaan Waktu: Teori Umum Relativitas milik Einstein memprediksi bahwa waktu memiliki sebuah permulaan dalam Dentuman Besar dan memiliki sebuah akhir dalam lubang-lubang hitam. Bukti-bukti observasi:
• Pengembangan alam semesta
• Latar belakang gelombang mikro
• Observasi lubang-lubang hitam)
(Asal Usul Struktur: Relativitas Umum sendiri tidak bisa memprediksi bagaimana alam semesta akan bermula. Relativitas Umum mampu jika digabungkan dengan Teori Kuantum. Perkawinan dua teori tersebut memprediksi bahwa fluktuasi-fluktuasi kecil akan berkembang dan menuju pada pembentukan galaxi-galaxi, bintang-bintang, dan semua struktur-struktur lain dalam alam semesta. Bukti observasi: Ketidakseragaman kecil dalam latar belakang gelombang mikro kosmis.)
Teori Umum Relativitas, walaupun memprediksi bahwa alam semesta musti telah datang dari sebuah masa lalu yang sangat melengkung, tidak memprediksi bagaimana alam semesta menyembul dari dentuman besar. Dengan demikian relativitas umum sendiri, tidak dapat menjawab pertanyaan sentral dalam kosmologi, Mengapa alam semesta, seperti sekarang? Bagaimanapun, jika relativitas umum dikombinasikan dengan teori kuantum, adalah mungkin untuk memprediksikan bagaimana alam semesta bermula. Pada mulanya alam semesta akan mengembang pada kecepatan yang makin meningkat. Selama yang disebut periode inflasi, pernikahan antar dua teori memprediksi bahwa fluktuasi-fluktuasi akan berkembang, dan menuju pada pembentukan galaxi-galaxi, bintang-bintang, dan semua struktur lain dalam alam semesta. Ini ditegaskan oleh pengamatan-pengamatan dari ketidakseragaman kecil dalam latar belakang gelombang mikro kosmis, yang dengan tepat memprediksi sifat-sifat. Jadi kelihatannya kita sedang dalam perjalanan untuk memahami asal usul alam semesta, walaupun lebih banyak kerja akan dibutuhkan. (bersambung ke bagian 5/5)
Origin of the Universe – Stephen Hawking (5 of 5)
(sambungan dari bagian 4/5) Sebuah jendela baru pada alam semesta sangat awal, akan terbuka ketika kita dapat mendeteksi gelombang-gelombang gravitasi dengan secara akurat mengukur jarak-jarak antara pesawat ruang angkasa. Gelombang gravitasi menyebar dengan bebas menuju kita dari masa-masa paling awal, tak terhalang oleh material apapun yang berselang. Sebaliknya, cahaya disebarkan beberapa kali oleh elektron-elektron bebas. Penyebaran berlangsung sampai elektron-elektron mendingin, setelah 300.000 tahun.
Meski telah memiliki beberapa keberhasilan sangat besar, tidak semuanya terpecahkan. Kita belum mempunyai sebuah pemahaman teoritis, dari pengamatan-pengamatan bahwa pengembangan alam semesta sedang mengalami percepatan lagi, setelah periode lama perlambatan. Akankah terus berkembang selamanya? Apakah inflasi hukum alam? Atau akankah alam semesta pada akhirnya runtuh lagi? Hasil-hasil pengamatan baru, dan kemajuan-kemajuan teoritis, datang dengan cepat. Kosmologi adalah subjek yang sangat menyenangkan dan aktif. Kita semakin dekat pada jawaban dari pertanyaan setua abad. Mengapa kita di sini? Dari mana kita berasal?
Terima kasih telah mendengarkan saya.
(Penonton bertepuk tangan meriah.)
(“Profesor Hawking telah setuju untuk menjawab beberapa pertanyaan. Jadi, kita mengumpulkan pertanyaan-pertanyaan paling populer menjadi lima pertanyaan. Tugas saya adalah membacakan 5 pertanyaan tersebut dan tugasnya adalah menjawabnya dalam satu jawaban panjang.”)
(“Pertanyaan 1: Apakah kita tahu dengan pasti bahwa alam semesta bermula?”)
(“Pertanyaan 2: Jika Dentuman Besar benar terjadi, apa yang terjadi sebelum Dentuman Besar?”)
(“Pertanyaan 3: Bagaimana & kapan alam semesta berakhir?”)
(“Pertanyaan 4: Mengapa alam semesta ada? Dapatkah sains menjawabnya?”)
(“Pertanyaan 5: Apa pertanyaan-pertanyaan besar sulit yang tertinggal?”)
(“Silahkan, Profesor Hawking.”)
(“Kita cukup yakin alam semesta bermula dengan periode expansi yang mengalami percepatan. Ini disebut inflasi karena ukuran alam semesta bertumbuh seperti halnya harga-harga naik di beberapa negara. Inflasi di alam semesta awal jauh lebih cepat daripada inflasi finansial, alam semesta berkembang dalam faktor sejuta triliun triliun dalam periode seperdetik yang sangat kecil. Inflasi ukuran alam semesta adalah hal yang baik, tidak seperti inflasi harga. Ia akan memproduksi alam semesta yang sangat besar dan sangat mulus dengan ketidakteraturan dalam jumlah yang pas untuk menjelaskan pembentukan galaxi-galaxi, bintang-bintang, dan akhirnya, umat manusia.”)
(“Bagaimana inflasi ini bermula? Bagaimana orang dapat menggambarkan alam semesta di awal waktu? Saya sekarang berpikir saya dapat meperlihatkan bahwa alam semesta diciptakan secara spontan dari ketiadaan, menurut hukum-hukum sains. Alam semesta ada karena teori relativitas umum dan teori kuantum mengizinkannya untuk ada. Jika saya benar, alam semesta terkandung dirinya sendiri (self-contained) dan diatur oleh sains saja. Pada waktunya, kita dapat berharap memahaminya secara penuh.”)
(“Kita telah cukup panjang, karena alam semesta harus berlangsung selamanya. Keabadian adalah waktu yang sangat panjang, terutama menuju akhir, seperti kata Woody Allen.”)
(Penonton tertawa.)
(“Terima kasih.”)
(Penonton bertepuk tangan meriah.)
Istilah “Lahar” berasal dari kata “lahar” dalam Bahasa Indonesia yang berasal dari Bahasa Jawa. Kata “lahar” sekarang merupakan salah satu istilah dalam ilmu volkanologi atau ilmu kegunungapian yang dipakai secara international.
Pengertian Lahar
Lahar adalah campuran yang panas atau dingin dari air dan fragmen batuan yang mengalir menuruni lereng gunungapi dan atau lembah sungai. Material yang tertransportasikan di dalam lahar berkisar dari material berukuran butir lempung sampai bongkah dengan diameter butiran lebih dari 10 m.
Lahar memiliki ukuran dan kecepatan meluncur yang bervariasi. Lahar kecil berukuran lebar beberapa meter dan dalam beberapa senti-meter dan kecepatan alirannya beberapa meter per detik. Lahar besar memiliki ukuran leber beberapa ratus meter dan dalam beberapa puluh meter dan dapat meluncur dengan mengalir dengan kecepatan beberapa puluh meter per detik.
Pemicu Lahar
Lahar dapat terjadi karena beberapa pemicu berikut ini, yaitu:
1)Erupsi gunungapi, dapat memicu lahar secara langsung dengan pencairan salju dan es secara cepat pada suatu tubuh gunungapi atau melontarkan air dari danau kawah.
2)Curah hujan yang tinggi selama atau setelah erupsi gunungapi. Air hujan dapat dengan mudah mengerosi batuan volkanik yang lepas-lepas dan tanah di lereng gunungapi atau bukit, dan di dalam lembah sungai. Cara pembentukan lahar seperti adalah yang paling sering terjadi.
3)Dimulai dari gerakan tanah dari batan jenuh dan mengalami alterasi hidrotermal di lereng gunungapi atau lereng bukit didekatnya. Gerakan tanah dipicu oleh erupsi gunungapi, gempa bumi, hujan, atau peningkatan tarikan gravitasi di gunungapi.
Dampak Aliran Lahar
Aliran lahar yang bergerak cepat menuruni lembah sungai dan kemudian menyebar di dataran banjir di daerah kaki gunungapi dapat menyebabkan kerusakan ekonomi dan lingkungan yang serius.
Dampak langsung dari turbulensi yang terjadi di ujung aliran lahar atau dari bongkah-bongkah batuan dan kayu yang dibawa aliran lahar adalah menghancurkan, menggerus atau menggosok segala sesuatu yang ada di jalan jalur aliran lahar. Bila tidak hancur atau tergerus oleh liran lahar, bangunan-bangunan dan lahan-lahanyang berharga dapat sebagian atau seluruhnya tertimbun oleh endapan lahar. Aliran lahar juga bisa merusak jalan dan jembatan sehingga aliran lahar juga dapat menyebabkan orang-oramng terisolasi atau terkurung di daerah bahaya erupsi gunungapi.
Selain memberikan dampak yang merugikan, aliran lahar juga memberikan dampak yang menguntungkan, yaitu memberikan endapan batuan dan pasir yang sangat banyak yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan. Sebagai contoh, banyak aktifitas penambangan pasir dan batu yang dilakukan di lereng Gunung Merapi yang terletak di perbatasan Propinsi Jawa Tengah dan Daerah Istimewa Yogyakarta. Hal itu menunjukkan bahwa endapan lahar dapat memberikan dampak positif kepada aktifitas perekonomian masyarakat secara langsung yang tinggal di sekitar gunungapi, dan menyediakan bahan bangunan yang melimpah. Selain itu, setelah bertahun – puluhan sampai ratusan tahun, dan tanah terbentuk di permukaannya, endapan lahar juga dapat menjadi lahan pertanian yang subur.
Sebutan/terminologi lain untuk Lahar
Debris flow: bila lahar mengandung muatan sedimen > 80% berat.
Mudflow: bila lahar dominan tersusun oleh partikel-partikel batuan berukuran halus, dominan berdiameter < 2 mm (pasir dan lanau).
Hyperconcentrated streamflow: bila lahar mengandung mutan sedimen 40-80 %.
Cohesive lahars: bila debris flow atau mudflow mengandung lebih dari 3-5% sedimen berukuran lempung.
Non-cohesive lahars: bila debris flow atau mudflow mengandung kurang dri 3-5% sedimen berukuran lempung.
Referensi
USGS Volcano Hazards Program. Lahar and Their Effects. [URL http://volcanoes.usgs.gov/Hazards/What/Lahars/lahars.html]. Akses 12 Mei 2008.
USGS Volcano Hazards Program. Terms often used to refer to lahars. [URL http://volcanoes.usgs.gov/Hazards/What/LaharTerms.html]. Akses 12 Mei 2008.
