Oleh ZAMIR MOHYEDIN
Tahun 1905 merupakan tahun yang bermakna buat Albert Einstein. Pada ketika itu, Einstein baru sahaja berusia 26 tahun dan bekerja sebagai kerani di pejabat paten. Rakan-rakannya tahu Einstein seorang yang bijak tetapi kerana sikapnya, sukar untuk beliau mendapat tempat sebagai pengajar di universiti.
Nasibnya pada ketika itu memberikan peluang dan ruang kepada Einstein untuk gagaskan teori-teori besar dalam fizik sehinggakan pada tahun itu (1905) merupakan Annus Mirabilis (Tahun Keajaiban) buat Einstein.
Dalam masa setahun, Einstein berjaya membuktikan teori kuantum melalui kesan fotoelektrik, membuktikan kewujudan molekul melalui pergerakan Brown (Brownian motion), gagaskan teori kerelatifan khas dan menggagaskan kesaksamaan tenaga=jisim (popular melalui persamaan E=mc²).
Ketika Einstein gagaskan teori kerelatifan khas, bukan semua ahli fizik ketika itu dapat menerimanya. Lebih-lebih lagi apabila digagaskan oleh orang yang bekerja sebagai kerani, bukan ahli akademik. Tetapi akhirnya diterima juga untuk penerbitan pada 30 Jun 1905.
Teori Kerelatifan Khas
Dalam teori kerelatifan khas, terdapat dua peraturan utama. Pertama, hukum fizik untuk setiap rangka rujuk inersia adalah sama. Apa itu rangka rujuk inersia? Ia merujuk pada keadaan halaju malar. Misalnya anda memandu kereta dengan kelajuan 80 km/j sepanjang jalan. Tidak berubah. Maka, anda boleh jadi rangka rujuk inersia.
Malah, kalau duduk diam dan pegun pun boleh tergolong dalam rangka rujuk inersia kerana 0 km/j dikira halaju malar. Selagi mana tidak berlaku perubahan pada halaju yang membawa kepada pecutan (acceleration), anda boleh jadi rangka rujuk inersia.
Dalam peraturan pertama ini mudah, segala bentuk kejadian yang berlaku ketika anda tidak bergerak, kejadiannya sama dengan ketika anda sedang bergerak selagi mana ketika anda bergerak itu, halajunya malar.
Misalnya anda lempar syiling ke atas, syiling itu akan jatuh semula ke tangan anda semula ketika anda duduk diam. Kejadian sama dapat diperhatikan walaupun anda sedang bergerak.
Peraturan kedua dalam kerelatifan khas ialah kelajuan cahaya dalam vakum adalah sama iaitu sekitar 300,000,000 m/s. Tentang cahaya ini menarik. Kalau anda berlari dengan kelajuan 20 m/s di atas kereta api yang bergerak 70 m/s, kelajuan anda akan jadi 90 m/s sebab kelajuan larian anda disokong dengan pergerakan kereta api.
Kalau anda berlari di atas tanah, kelajuan anda setakat 20 m/s saja. Kalau berlumba lari individu yang berlari di atas kereta api tentulah lebih laju berbanding individu yang berlari di atas tanah.
Tetapi cahaya ini unik. Kalau anda suluh lampu sewaktu duduk diam, kelajuan cahaya ialah 300,000,000 m/s. Tetapi kalau anda suluh lampu sewaktu bergerak, kelajuan cahaya tetap 300,000,000 m/s. Malah, cahaya lampu kereta api yang sedang bergerak pun tetap sama iaitu 300,000,000 m/s. Itulah teori kerelatifan khas sebutkan.
Yang menariknya ialah, untuk menjaga kemalaran ataupun ketetapan kelajuan cahaya, ada perkara yang perlu diubah iaitu masa. Akibatnya, apabila ada objek yang bergerak menghampiri kelajuan cahaya, masa yang dialami oleh objek tersebut akan jadi lebih perlahan.
Kita mempunyai bukti akan kejadian ini. Stesen Angkasa Mir yang dinaiki oleh Sergei Avdeyev bergerak selaju 27,360 km/j selama 747 hari. Akibatnya, masa yang dialami oleh angkasawan Rusia itu lambat 0.02 saat. Kelambatan masanya tidak ketara kerana Avdeyev masih belum cukup laju. Avdeyev muda 0.02 saat berbanding penduduk Bumi kerana beliau pernah bergerak laju yang mengakibatkan masa yang beliau alami jadi perlahan.
Kalau Avdeyev bergerak selaju 200,000 km/j. Beliau akan jadi muda 3.4 tahun. Kalau 270,00 km/j, beliau akan muda 13 tahun. Avyedev mengalami dilasi masa (time dilation). Orang yang bergerak menghampiri kelajuan cahaya akan mengalami dilasi masa.
Walaupun konsep ini tidak seperti yang umum faham tentang pengembaraan masa, tetapi berlari menghampiri kelajuan cahaya adalah salah satu cara untuk ke masa depan.
Sewaktu kita berlari menghampiri kelajuan cahaya, masa yang kita alami lebih perlahan dan masa di Bumi misalnya, lebih laju. Kita jadi lebih muda dan lambat tua, sistem biologi kita lebih muda dan lambat tua berbanding penduduk Bumi.
Teori Kerelatifan Am
Idea tentang masa tidak berhenti setakat itu. Sekitar 10 tahun selepas terbitnya idea teori kerelatifan khas, Einstein menggagaskan idea teori kerelatifan am. Idea ini digagaskan sebagai usaha Einstein untuk menyepadukan medan graviti ke dalam teori kerelatifan. Akibatnya, Einstein menggagaskan bahawa masa dan ruang itu tidak mutlak – idea yang berlawanan dengan teori kegravitian Isaac Newton.
Dalam teori kerelatifan am, ruang dan masa bukanlah sejenis layar ataupun latar belakang alam semesta. Tetapi sejenis fabrik. Malah, ruang dan masa itu merupakan satu entiti yang sama – dipanggil sebagai ruang-masa. Ruang-masa berubah mengikut sifat jisim suatu objek. Objek hanya boleh wujud apabila adanya ruang-masa sebagai tempat untuknya wujud. Apabila objek itu telah wujud, ruang-masa akan berubah mengikut sifat objek tersebut.
Keadaan ini dapat diibaratkan seperti kain rentang yang mewakili fabrik ruang-masa. Apabila bola sepak diletakkan pada kain rentang tersebut, kain tersebut akan melengkung – dapat diibaratkan perubahan kepada fabrik ruang-masa. Semakin berat objek yang diletakkan, semakin dalam lengkungannya.
Semakin melengkung fabrik ruang-masa, semakin lambat masa yang dilalui oleh seseorang yang berada pada kawasan lengkungan tersebut. Bumi lebih berat daripada Bulan. Jadi, masa yang kita alami di Bumi lebih perlahan daripada masa yang kita alami di Bulan. Inilah kerelatifan masa yang dapat disimpulkan melalui teori kerelatian khas dan teori kerelatifan am.
