Adakah Hukum Fisika yang Berlaku di Black Hole..??

Beginilah gambaran fiksi tentang sebuah lubang hitam, sanking kuatnya bahkan semua objek termasuk cahaya pun tidak dapat lolos.

Pernah dengar istilah blackhole? ataupun lubang hitam? ya seperti yg kita ketahui benda aneh ini sangat sering digunakan dalam cerita2 fiksi, sebagai portal untuk menuju suatu semesta baru diluar alam semsta yang kita huni sekarang. but that just a fiction story, nah kali ini saya akan coba ulas lebih dalam masalah blackhole, yang banyak  di ilhami dari pemikirannya idola saya, mas Stephen Hawking.

langsung saja kita masuk ke acara ya, karna pemahamannya agak susah, so we must read it correctly.

Lubang hitam adalah sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar. Gaya gravitasi yang sangat besar ini mencegah apa pun lolos darinya kecuali melalui perilaku terowongan kuantum. Medan gravitasi begitu kuat sehingga kecepatan lepas di dekatnya mendekati kecepatan cahaya. Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektromagnetik yang dapat lolos dari gravitasinya, bahkan cahaya hanya dapat masuk tetapi tidak dapat keluar atau melewatinya, dari sini diperoleh kata “hitam”. Istilah “lubang hitam” telah tersebar luas, meskipun ia tidak menunjuk ke sebuah lubang dalam arti biasa, tetapi merupakan sebuah wilayah di angkasa di mana semua tidak dapat kembali. Secara teoritis, lubang hitam dapat memliki ukuran apa pun, dari mikroskopik sampai ke ukuran alam raya yang dapat diamati.

Tapi tidak seperti pengertian tersebut, ada hukum2 fisika yang mungkin berlaku di benda aneh itu, seperti hukum relativitas, teori mekanika kuantum, dan hukum kedua Termodinamika

Disini saya akan membahas bagaimana gambaran ketiga hukum fisika tersebut bisa tampak berlaku pada lubang hitam, karna seperti yang kita sering dengar kalau hukum2 fisika tidak berlaku lagi di objek ini.

RELATIVITAS

Menurut teori Einstein tentang
pengaruh gaya gravitasi pada cahaya, setelah
melewati titik tertentu pengaruh gaya gravitasi akan
sedemikian besar sehingga tidak ada sesuatu pun,
bahkan cahaya yang bisa lolos dari medan gravitasi
tersebut. Titik ini tercapai saat bintang runtuh sampai
radius tertentu, bergantung pada massanya. Radius ini
adalah titik di mana bintang yang runtuh berubah
menjadi lubang hitam. Matahari kita, yang radiusnya
saat ini adalah 700.000 km, akan menjadi lubang hitam
saat radiusnya menyusut menjadi 3 km.

Disini berlaku ruang lengkung yang seperti disebutkan oleh eisteien, bahwa cahaya akan terbelokkan karna massa benda yang melengkungkan ruan, seperti pada gambar dibawah

cahaya dari bintang ke bumi dibelokkan akibat ruang yang dilengkungkan oleh massa matahari

Namun bagaimana bisa menjelaskan cahaya yang terserap oleh lubang hitam?
mudah saja, apabila ada suat benda yang massanya amat sangat besar, maka ruang dan waktu akan melengkung hingga kedalaman yang tak terhingga, mungkin tanpa memiliki dasar, disaat itu cahaya akan terbelokkan sekaligus masuk ke palung tanpa dasar tersebut, dan tidak keluar lagi, disaat itulah relativitas kelengkungan ruang berlaku, namun dengan pandangan yang lebih jauh.

pada lubang hitam, cahaya tidak dapat lolos lagi dikarnakan ruang yang di lengkungkan oleh distribusi massa terlalu dalam, hingga mendekati pada keadaan lengkungan tanpa dasar.

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA

hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa entropi yang ada di alam semesta akan terus tetap ataupun bertambah, dan tidak berkurang
nah tau tak apa itu entropi? Entropi adalah besaran termodinamika yg menyertai perubahan setiap keadaan dr keadaan awal sampai akhir sistem.Entropi menyatakan ukuran ketidakteraturan sistem. jadi singkat kata etropi itu merupakan besarnya ketidakteraturan dalam suatu sistem.

Cobalah kalian membayangkan apa yang terjadi pada
cahaya yang berada di horizon peristiwa sebuah lubang
hitam [horizon pristiwa lubang hitam adalah wilayah permukaan lubang yang cenderung menampakkan aktifitas yang dilakukan lubang hitam, secara visual seperti tampaknya benda2 yang masuk ke dalam lubang]. Cahaya yang membentuk
horizon peristiwa (permukaan lubang hitam) tidak
pernah saling mendekat — karena tertahan, tidak bisa
terlepas dan tidak bisa terserap ke dalam lubang hitam.
Permukaan lubang hitam tidak pernah berkurang atau menyusut.
Dengan kata lain, sekalipun ada dua lubang hitam yang
berdekatan, keduanya tidak akan saling menelan satu
sama lain. Sebaliknya, luas seluruh permukaan keduanya
tetap sama atau bertambah, tapi tidak mungkin
berkurang. Ini mungkin sulit dipahami — juga tidak
terlalu menarik ataupun penting. Namun implikasiimplikasinya
mampu mengubah pandangan kita tentang
apa yang disebut sebagai lubang hitam. Sifat permukaan lubang hitam
memiliki kemiripan yang cukup aneh dengan hukum
termodinamika kedua. Hukum ini menyatakan bahwa
entropi (atau ketidakberaturan) dalam sistem terisolasi
akan selalu sama atau bertambah, dan jika ada dua
sistem semacam ini yang tergabung, maka jumlah
entropi total lebih besar dibandingkan jumlah entropi
sebelumnya. Pendeknya, ini berarti bahwa jika segala
sesuatu dibiarkan begitu saja, maka ketidakberaturan yang terjadi akan tetap sama atau meningkat, tidak
mungkin berkurang. ( contohnya seperti sebuah rumah. Jika anda tidak rajin merawatnya,
maka ketidakberaturan atau kekacauan dalam rumah
anda bertambah. Untuk menciptakan keberaturan, atau
mengatasi ketidakberaturan, diperlukan tambahan
energi lain.)
Hukum ini menjelaskan mengapa ada proses-proses
tertentu yang tidak bisa dibalik. Jika anda menjatuhkan
sebuah gelas dan pecah, maka gelas itu tidak bisa
menempel dan utuh kembali dengan sendirinya —
karena itu berarti mengurangi entropi, jika kita melihat
gelas tersebut sebagai satu sistem terpisah. Entropi
menentukan arah dari proses yang tidak bisa dibalik.
Dalam suatu cara, ia menunjukkan arah berjalannya
waktu.
Jadi mengapa sifat lubang hitam mirip dengan hukum
termodinamika kedua? Apakah itu berarti bahwa
hukum ini berlaku di lubang hitam — yang sebelumnya
dianggap sebagai suatu tempat di mana hukumhukum
semacam itu tidak berlaku?

MEKANIKA KUANTUM

Sampai sekarang, perhitungan-perhitungan tentang
lubang hitam didasarkan pada relativitas, yang dalam
hal ini memang ditujukan untuk menilai sifat dari
objek-objek berukuran besar. Pengaruh-pengaruh pada
tingkat subatom, yang dijelaskan dengan menggunakan teori kuantum, tidak diperhitungkan. Pengaruhpengaruh
tingkat subatom dianggap sangat tidak tepat
bila diterapkan pada objek-objek raksasa seperti bintang
dan lubang hitam. Dan seorang Hawking selanjutnya akan
menunjukkan betapa salahnya asumsi ini. Mekanika
kuantum memberikan petunjuk penting terhadap sifat
lubang hitam yang sesungguhnya.
Pertama, kita perlu mengerti sedikit tentang mekanika
kuantum. Salah satu gagasan paling mendasar dan
paling menarik dalam fisika kuantum dikemukakan
tahun 1927 oleh fisika wan Jerman, Werner Heisenberg,
saat dia masih berusia 26 tahun namun sudah menjadi
pakar teori kuantum. Penemuan terbesar Heisenberg
adalah prinsip ketidakpastian, yang menyatakan bahwa
kita tidak pernah bisa menentukan secara simultan
posisi dan momentum yang tepat dari sebuah partikel.
Heisenberg menyatakan bahwa hal itu tidak bisa
dilakukan, bahkan secara teoretis, karena gagasan tentang
posisi dan kecepatan sesungguhnya tidak ada
artinya di alam. (Pernyataan ini berlaku untuk segala
sesuatu di alam, mulai dari partikel subatom sampai
galaksi paling besar — namun pada tingkat atom dan
di bawahnya, perbedaan-perbedaan yang ada menjadi
penting.)
Satu ilustrasi sederhana adalah jika kita berusaha
menentukan posisi yang tepat dari sebuah elektron. Partikel ini sedemikian kecil sehingga hanya bisa dideteksi
dengan sesuatu yang memiliki panjang
gelombang yang cukup kecil, seperti sinar gamma.
Namun saat sinar gamma ini menabrak elektron, ia
juga mempengaruhi momentum dalam suatu cara yang
tidak bisa diperkirakan. Jadi tidak mungkin kita bisa
menentukan posisi sebuah elektron tanpa mengubah
momentumnya. Dan apabila kita berusaha menentukannya
dengan lebih tepat (dengan menggunakan
gelombang-gelombang yang lebih pendek), maka
semakin besar pula pengaruhnya pada momentum
elektron tersebut. Demikian juga, bila momentum
tersebut tidak banyak terpengaruh, maka penilaian kita
atas posisi elektron itu juga kurang tepat.
Seperti halnya pada partikel, hal itu juga berlaku
untuk bidang — yang bisa dianggap terdiri dari berbagai
partikel. Prinsip ketidakpastian Heisenberg memberikan
hasil-hasil yang menakjubkan bila diterapkan
untuk ruang (angkasa).

— Ruang juga merupakan bidang.
Tapi bagaimana? Karena menurut definisinya ruang
adalah kosong, hampa.
— Menurut prinsip ketidakpastian Heisenberg, ini
tidak mungkin.
Mengapa tidak?
— Kita tahu bahwa tidak mungkin mengukur secara
simultan nilai sebuah bidang, beserta tingkat
perubahannya, dengan ketepatan yang mutlak. Ini
berlaku untuk bidang, seperti halnya untuk partikel.
Jadi?
— Ini berarti bahwa tidak ada bidang yang nilainya
persis nol. Karena nilai tersebut adalah ukuran pasti
dari nilai bidang tersebut serta tingkat perubahannya.
Tidak mungkin, menurut prinsip ketidakpastian.
Namun jika kita benar-benar memiliki
ruang kosong, maka bidang ini nilai persisnya adalah
nol.
Jadi tidak ada yang namanya ruang kosong?
— Benar. (Atau mungkin hampir tepat!)
Jadi bagaimana?
— Menurut prinsip Heisenberg, bahkan di ruang
(angkasa) akan selalu ada ketidakpastian, meskipun
sangat-sangat kecil. Tapi apa artinya?
— Ketidakpastian ini bisa dibayangkan seperti pergerakan
kecil, sedikit di atas dan di bawah nol —
tapi tidak pernah benar-benar nol.
Dan bagaimana ini terjadi?
— Kita perlu memikirkannya dengan cara berikut.
Tidak mungkin tidak ada apa-apa, jadi anggap saja kita memiliki sepasang partikel virtual, yang
bergerak di sekitar nilai nol.
Tapi apa partikel itu, dan mengapa bisa bergerak?
— Pasangan partikel ini terdiri dari partikel dan antipartikel.
Satu positif, satu negatif. Saat tergabung
keduanya saling meniadakan, dan pasangan partikel
virtual ini terus-menerus bergerak masuk dan keluar
realita, saling membentuk dan meniadakan satu
sama lain. Inilah yang mengakibatkan munculnya
pergerakan sedikit di atas dan di bawah nol.
Lalu apa kaitannya dengan lubang hitam?
— Lubang hitam terdapat di ruang (angkasa), yang
berarti bahwa proses ini terjadi di sekitarnya.

Ruang di permukaan lubang hitam juga memiliki partikelpartikel
virtual ini, yang muncul ke dalam realita.
Namun sebelum saling meniadakan, keduanya terkena
pengaruh lubang hitam. Partikel yang negatif ditarik
dan yang positif ditolak lalu berubah menjadi radiasi.
Jadi lubang hitam memancarkan radiasi thermal (yakni,
panas). Karenanya memiliki suhu yang bisa diukur.
Demikian juga, partikel entropi-tinggi yang masuk
ke dalam lubang hitam menyebabkan permukaannya
bertambah. (Seperti yang telah kita lihat, permukaan lubang hitam ini disebut sebagai radius Schwarzschild,
yang bergantung pada massanya.) Peningkatan yang
terjadi di permukaan lubang hitam, meskipun mungkin
sangat kecil, menandai peningkatan entropi lubang
hitam. Namun jika lubang hitam memiliki entropi
maka otomatis juga memiliki suhu.
Suhu ini dalam realita mungkin hampir tidak berarti
— sepersatu juta derajat di atas nol — tapi yang pasti
ada. Hawking menunjukkan bahwa lubang hitam
sebenarnya tidak “hitam”. la memancarkan radiasi —
panas, seakan-akan memang panas.

Implikasi dari hal ini mengubah sepenuhnya konsepsi
kita tentang lubang hitam. Lubang hitam bukanlah
sebuah lubang di angkasa, di mana materi, ruangwaktu,
dan hukum-hukum fisika tidak ada dan tidak
berlaku. Lubang hitam bisa dilihat sebagai objek yang
ada dalam semesta. la tunduk pada hukum termodinamika
kedua. la memiliki entropi. Ini berarti ia
bahkan memiliki waktu. Ia tidak lagi tidak dapat dilihat
— karena ia bisa “dilihat” oleh hukum-hukum fisika.
Tapi ini belum semua. Dalam menggabungkan gaya
berat lubang hitam dengan perilaku atau sifat partikel
virtual, seorang Hawking berarti menggabungkan mekanika
kuantum dan relativitas untuk yang pertama kalinya.

Well, sebenarnya masih banyak hal yang mau dibahas tentang lubang hitam, tapi untuk kali ini cukup sampai disini dulu ya, karna saya juga kudu perdalam lagi, hhehhehe.

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

%d blogger menyukai ini: