Multiverse Dalam Tinjauan Kosmologi

Perkembangan mutakhir dari teori inflasi kosmik menunjukkan bahwa peristiwa Big-Bang ternyata tidak hanya terjadi sekali, melainkan sangat mungkin terjadi berkali-kali, bahkan sampai tidak berhingga. Dengan demikian alam semesta yang kita tempati sekarang hanyalah salah satu dari kumpulan tidak berhingga alam semesta – alam semesta yang lain. Kumpulan tidak berhingga alam semesta tersebut disebut dengan Multiverse. Struktur Multiverse mirip seperti struktur matematika fractal. Adalah Paul Steinhardt yang pada tahun 1983 pertama kali menemukan bahwa proses inflasi kosmik dapat menghasilkan Multiverse. Kemudian pada tahun yang sama proses ini juga ditemukan oleh Alexander Vilenkin dan juga pakar-pakar kosmologi yang lain. Proses ini disebut dengan Teori Inflasi Abadi (Eternal Inflation).

Mekanisme terjadinya Multiverse dapat digambarkan dengan sangat singkat (dan yang telah sangat disederhanakan) sebagai berikut: Meskipun false vacuum meluruh, namun proses peluruhannya tidak persis seperti unsur radioaktif, karena selain meluruh, false vacuum juga mengembang volume-nya secara eksponensial. Proses pengembangan volume vakum ini kecepatannya jauh lebih besar secara eksponensial dibandingkan kecepatan peluruhannya. Begitu proses inflasi dimulai, volume total dari vakum F dapat terus mengembang secara eksponensial tanpa batas. Ketika false vacuum berproses menuju true vacuum, daerah false vacuum dapat dibagi menjadi beberapa daerah, misalnya menjadi tiga (A, B, dan C) yang masing-masing dengan ukuran volume yang sama. Dalam fase transisi tersebut, daerah B dapat menyebabkan Big Bang lokal yang kemudian berproses menjadi “universe” baru (sebut dengan U1). Sementara itu, daerah A dan C juga sudah mengembang volumenya secara eksponensial sehingga volumenya A dan C sudah menyamai volume vakum asal F. Pada gilirannya daerah A dan C tersebut juga dapat berproses persis seperti vakum asal F untuk menghasilkan dua universe baru yang lain (sebut dengan U2 dan U3). Proses ini dapat berlangsung tanpa batas untuk menghasilkan tidak berhingga universe-universe yang lain (U4, U5, U6, U7 …..dst). Alan Guth menyebut universe-universe baru tersebut dengan nama pocket universe. Supaya false vacuum menghasilkan pocket universe syaratnya hanya satu yakni kecepatan pengembangan vakum lebih besar dari kecepatan peluruhannya. Multiverse pada dasarnya adalah kumpulan dari pocket-pocket universe yang tidak berhingga. Alam semesta yang kita tempati merupakan salah satunya.

Multiverse Dalam Impresi Seniman [1]

Petunjuk awal eksistensi Multiverse muncul pada tahun 1998 saat pertama kalinya ditemukan bahwa pengembangan alam semesta ternyata mengalami percepatan (Ref). Tiga astronom yang berhasil melakukan pengamatan tersebut, yaitu Brian Schmidt, Adam Reiss, dan Saul Perlmutter, mendapatkan hadiah Nobel Fisika tahun 2011. Percepatan pengembangan alam semesta sudah berhasil dikonfirmasi dan telah dipandang sebagai fakta ilmiah yang mapan. Penemuan ini sebenarnya diluar dugaan para fisikawan karena gaya gravitasi antara dua objek materi sifatnya selalu tarik menarik, sehingga jika alam semesta mengembang maka pengembangannya harus mengalami perlambatan, bukan percepatan. Fenomena ini akan bisa dipahami oleh fisikawan jika alam semesta juga mengandung sejenis energi misterius, yang belum dikenal sebelumnya, yang memiliki tekanan negatif, atau yang disebut dengan energi gelap (dark energy). Penjelasan yang paling masuk akal dalam fisika (paling tidak untuk saat ini, karena masih belum ada alternatif yang lebih baik) adalah bahwa energi gelap tersebut sesungguhnya merupakan energi dari vakum yang bertanggung jawab terhadap proses inflasi kosmik. Jika penjelasan ini benar, maka kerapatan energi vakum tersebut harus sebesar 710^-30 g/cm3. Besaran ini kadang juga disebut sebagai konstanta kosmologi (cosmological constant).

Tetapi ternyata berdasarkan prediksi dari perhitungan dalam teori medan quantum diperoleh nilai energi vakum yang jauh lebih besar, hingga kira-kira 10^120 lebih besar. Hal ini sangat mengejutkan bagi para fisikawan, karena teori medan quantum adalah salah satu teori yang sangat sukses dalam fisika, yang telah banyak berhasil mengkonfirmasi berbagai prediksi lain dengan ketelitian yang sangat tinggi. Kemungkinan solusi dari teka-teki ini datang dari teori Superstring, yang dipandang banyak fisikawan sebagai calon terkuat dari Theory of Everything saat ini. Teori Superstring memprediksi bahwa terdapat sekitar 10^500 false vacuum, yang masing-masing dapat menjadi vakum nya pocket universe, dan memiliki kerapatan energi bervariasi mulai dari 10^-120 sampai 10^120 kali lipat lebih besar dari hasil pengamatan yang disebutkan diatas. Teori Inflasi Abadi menjelaskan mekanisme untuk merealisasikan semua kemungkinan false vacuum yang diprediksi oleh teori Superstring tersebut. Sejak penemuan ini, Teori Inflasi Abadi juga mulai mendapatkan perhatian serius dari para pakar teori Superstring, jadi tidak hanya menjadi objek studi dari para pakar kosmologi saja, karena mulai terlihat jelas kedua teori tersebut berkaitan sangat erat satu sama lain. Leonard Susskind, seorang pakar teori Superstring terkemuka, menggabungkan kedua teori diatas dalam sebuah topik riset yang disebut dengan The Landscape of String Theory.

Sebelumnya pada tahun 1957 Hugh Everett III melalui teorinya yang disebut Many Worlds juga telah menunjukan eksistensi Multiverse. Teori ini merupakan salah satu penafsiran dari mekanika kuantum. Dalam mekanika kuantum, keadaan dari sistem fisika bisa dinyatakan dengan sebuah fungsi gelombang. Pada tahun 1925 Erwin Schrodinger berhasil merumuskan persamaan gelombang tersebut, yang diakui Einstein sebagai sebuah karya ilmiah yang jenius. Persamaan Schrodinger tidak hanya mengatur perilaku objek mikro seperti atom atau elektron saja, tetapi juga semua objek makro yang terbuat dari atom seperti bulan, planet, dll. Persamaan gerak dari Newton dalam mekanika klasik merupakan aproksimasi dari persamaan Schrodinger yang lebih umum. Gambaran realitas yang diberikan oleh fungsi gelombang ini sifatnya probabilistik, sebagaimana yang dirumuskan dalam prinsip Born, yakni probabilitas untuk mendapatkan sebuah partikel pada suatu titik tertentu adalah berbanding lurus dengan kuadrat besarnya fungsi gelombang tersebut. Penafsiran Mekanika Kuantum yang diterima secara luas oleh fisikawan saat ini adalah penafsiran dari Niels Bohr (Copenhagen interpretation), yang juga didukung penuh oleh Werner Heisenberg, salah satu arsitek penting teori Mekanika Kuantum. Menurut penafsiran tersebut, sistem fisika tidak memiliki realitas sebelum sistem tersebut diukur, dan teori kuantum hanya bisa memprediksi probabilitas bahwa pengukuran tersebut akan memberikan hasil tertentu. Ketika pengukuran dilakukan, pengukuran tersebut akan mempengaruhi sistem dan akan menyebabkan probabilitas akan memiliki atau memilih hanya satu nilai tertentu saja dari semua kemungkinan yang mungkin terjadi. Ini yang disebut dengan runtuhnya fungsi gelombang.

Berbeda dengan penafsiran Bohr, menurut teori Many Worlds, tidak ada fungsi gelombang yang runtuh, karena semua kemungkinan probabilitas akan terealisasikan dan menjadi realitas tersendiri dalam Worlds nya masing-masing. Jadi ketika pengukuran dilakukan, pengamat akan mendapatkan nilai probabilitas tertentu, tetapi nilai probabilitas-probabilitas yang lain (yang jumlahnya bisa sampai tidak berhingga) tidak musnah melainkan akan menjadi realitas di dunia-dunia lain. Beberapa pakar teori Superstring seperti Leonard Susskind dan Raphael Bousso dan juga Yasunori Nomura mengembangkan teori yang memberi implikasi bahwa Many Worlds dengan Multiverse (yang dipelajari dalam Teori Inflasi Abadi) adalah dua konsep yang identik. Tetapi teori mereka masih belum dipahami dengan baik saat ini, dan sehingga masih belum diterima secara luas oleh para fisikawan.

Meskipun masih jauh dari lengkap, pengetahuan para pakar kosmologi tentang terbentuk nya alam semesta saat ini sudah cukup dalam dan mendetail, sudah jauh melampaui dan sama sekali tidak terbanyangkan oleh generasi para ilmuwan fisika sebelumnya. Pertanyaan yang tidak terhindarkan selanjutnya adalah apakah bisa manusia suatu ketika menciptakan alam semesta sendiri di laboratorium dengan memanfaatkan pengetahuan mendetail tentang terbentuknya alam semesta tersebut? Pertanyaan ini masih terdengar sangat kontroversial saat ini, bahkan di kalangan para fisikawan sekalipun. Tetapi para pakar kosmologi penemu teori Multiverse memandang serius terhadap pertanyaan tersebut dan menurut mereka adalah sangat mungkin suatu ketika manusia akan mampu menciptakan alam semesta sendiri di laboratorium. Beberapa proposal untuk menciptakan alam semesta di laboratorium sudah diusulkan, misalnya dengan memakai Wormhole dan Black Hole, dua objek eksotis di alam semesta yang sudah diprediksi eksistensinya oleh Relativitas Umum.

Referensi:
[1]https://physicsworld.com/a/taking-the-multiverse-on-faith/

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Citra Matahari Terkini

Latest image from Helioviewer.org.