Istilah kosmologi berasal dari bahasa Yunani kosmos yang dipakai
oleh Pythagoras (580-500 SM) untuk melukiskan keteraturan dan harmoni
pergerakan benda-benda langit. Istilah ini dipakai lagi dalam pembagian
filsafat Christian Wolff (1679-1754).
Kosmologi adalah pengetahuan tentang alam semesta. Dalam penggunaan
modern oleh para ilmuwan, kosmologi adalah cabang ilmu pengetahuan yang
berupaya memahami struktur ruang-waktu dan komposisi alam semesta skala
besar dengan menggunakan metode ilmu pengetahuan alam. Ini berarti
kosmologi memanfaatkan pengamatan rinci untuk memperoleh data dan
memanfaatkan teori-teori fisika untuk menafsirkan data tersebut, serta
mempergunakan penalaran matematika atau penalaran logika lainnya yang
terkandung dalam teori-teori tersebut untuk Kosmologi bukan astronomi yang membagi-bagi seluruh alam semesta
menjadi galaksi, bintang, planet, bulan, lalu menelaahnya satu demi
satu. Kosmologi memadukan semua cabang dan ranting pohon ilmu
pengetahuan untuk memperoleh gambaran yang menyeluruh mengenai alam
semesta. Kosmologi menelaah ruang dan waktu, menyelidiki asal-usul
semua materi pengisi alam, mempelajari peristiwa kosmis penting,
termasuk asal mula kehidupan dan kemungkinan perkembangan kecerdasan.memperoleh pengetahuan
lengkap mengenai alam semesta fisik.
Dari Kosmos Magis ke Mitologi
Kosmologi modern didukung oleh piranti pengamatan astronomis dan
sarana penghitung yang amat canggih, sehingga bahkan wilayah-wilayah
alam semesta yang luar biasa jauh pun dapat dimasukkan ke dalam
jangkauan pengetahuannya. Namun sebetulnya, selama ribuan tahun
sebelumnya, manusia berjuang membuat model alam semestanya dengan hanya
bertumpu pada mata telanjang dan perhitungan sederhana.
Model alam semesta paling dini dalam sejarah kosmologi adalah kosmos
magis yang dipenuhi oleh emosi gaib. Kosmos ini melahirkan kisah-kisah
menakutkan yang sering kita jumpai dalam dongeng masa kecil. Tidak
jelas kapan era ini berawal, tetapi yang jelas masa ini berakhir ketika
manusia mulai membangun dan menghuni kota-kota sekitar 10.000 tahun
lalu.
Pada era ini, kekuatan magis yang bergentayangan dari pohon ke
pohon, meloncat dari satu gumpalan awan ke gumpalan lainnya, yang
mendebur dari lautan ke daratan, atau di mana pun mereka bersemayam,
menjelma ke dalam tubuh dewa dan dewi penguasa kosmos. Inilah era
mitologi. Mitologi menjadi kosmologi prailmu, karena mitologi adalah
upaya tertua manusia untuk mulai menjelaskan kosmos dengan cara yang
sistematik.
Mitologi tertua mengenai alam semesta yang dapat ditelusuri sejauh
ini, berasal dari Sumeria (sekarang Irak), Babilonia, Yunani Cina, Suku
Maya dan India. Isi mitologi amat beragam, tetapi umumnya dapat ditarik
sebuah kesimpulan sederhana bahwa semua model itu bersifat
antroposentrik, yaitu menjadikan manusia sebagai pusat segala kegiatan
di dalam alam semesta. Para dewa dan dewi yang sedemikian kuasanya pun
hanya disibukkan oleh urusan manusia dari waktu ke waktu.
Awal untuk sebuah Kosmologi Modern
Mitologi merupakan upaya menjelaskan gejala yang tampil di alam
dengan cara mencari penyebabnya di luar alam, yaitu kehendak para dewa
dan dewi. Era mitologi mulai berakhir ketika manusia tidak lagi mencari
penyebab gejala di luar alam, melainkan dari dalam alam sendiri. Para
filsuf Yunani mulai memikirkan air, atau udara, atau api, sebagai
penyebab segala sesuatu di dalam. Inilah tahap filsafat alam yang
dimulai kira-kira abad ke-6 SM.
Sekalipun demikian, gagasan kosmos antroposentrik tetap melekat
dalam pemikiran Yunani kuno dan terwujudkan dalam gagasan kosmos
geosentrik. Bermacam-macam model alam semesta muncul dan tenggelam
sejak itu, tetapi ada satu kosmos geosentrik yang diyakini kebenarannya
selama lebih dari 14 abad. Kosmos itu adalah kosmos geosentrik
Ptolomaues yang diajukan tahun 140. Ptolomaues yakin bahwa bukan saja
Bumi itu adalah pusat tata surya, tetapi pusat gerak seluruh alam
semesta. Dengan bantuan aturan-aturan geometri yang rumit, ia mencoba
menjelaskan gerak benda-benda langit yang tampak sepanjang tahun.
Kosmos geosentrik ini terasa nyaman untuk manusia, karena bukan saja
berarti bahwa ia tetap menjadi pusat kegiatan kosmos, tetapi juga bahwa
ia adalah mahluk yang pantas mendapat perhatian khusus.
Penggeseran posisi manusia dari tempat yang dipertahankan selama
hampir sepanjang sejarah pemikiran manusia itu berlangsung melalui
konsep heliosentris yang diajukan Copernicus. Copernicus mengatakan
bahwa gerak benda-benda langit sepanjang tahun yang seakan-akan
mengelilingi Bumi sesungguhnya adalah gerak semu akibat peredaran Bumi
mengelilingi Matahari. Semua planet dan bulan-bulannya mengedari
Matahari dalam suatu tata surya; di luar planet yang terjauh terdapat
selubung bintang-bintang yang semuanya berpusat di Matahari. Seluruh
semesta berpusat di Matahari.
Gagasan radikal Copernicus yang menggeser posisi manusia ini tidak
mudah untuk diterima; namun ketika diterima dan dilengkapi dengan hukum
gerak planet dari Kepler, tafsiran matematis atas alam oleh Galileo,
serta pemahaman mengenai gaya gravitasi oleh Newton, pemikiran
Copernicus menjadi sebuah revolusi pemikiran besar yang melandasi
perombakan hubungan manusia dengan alam. Keseluruhannya membentuk suatu
paduan pemahaman mengenai hukum-hukum mekanika yang bekerja di seluruh
alam semesta. Alam semesta pun terpahami melalui hukum-hukum mekanika
yang berlaku sama di wilayah mana pun di dalamnya. Konsepsi alam yang
terbelah antara wilayah duniawi yang fana dan wilayah langit eterial
yang kekal serta tak terjangkau oleh hukum-hukum alam, runtuh bersama
hukum-hukum yang dapat dipelajari itu.
Dari Kosmos Statik ke Kosmos Dinamik
Newton memperkenalkan konsep gaya ke dalam alam-semestanya; gaya itu
adalah gaya gravitasi yang bertindak sebagai pengatur gerak dalam alam
semesta. Sekalipun bersifat menarik, di dalam kosmos menurut konsepsi
Newton ini terjadi keseimbangan yang luar biasa sehingga alam semesta
tetap statik dan tidak bergerak mengerut oleh gravitasi. Penyebabnya
adalah alam semesta ini tidak mempunyai pusat dan terentang takhingga
sehingga gaya-gaya yang lahir dari setiap obyek di dalamnya saling
meniadakan.
Kosmos Newton dengan gravitasi universalnya yang berlaku di
mana-mana ini bertahan lebih dari dua setengah abad. Perubahan mendasar
di dalam gagasan mengenai alam semesta muncul bersama teori kenisbian
khusus dan umum yang dilahirkan Einstein pada permulaan abad ke-20.
Teori ini melandasi hampir seluruh upaya pemahaman mengenai alam
semesta skala besar di tempat-tempat teori Newton tidak bekerja lagi
dengan cemat atau bahkan mengalami kegagalan.
Einstein memperkenalkan kosmologi statik, yaitu sebuah alam semesta
yang tidak bergerak ke manapun. Berbeda dengan kosmos Newton, Kosmos
Einstein ini berhingga namun tak berbatas dan mengandung di dalamnya
sebuah gaya misterius yang ia beri lambang lambda (8). Mengapa ia
memperkenalkan gaya ini?
Di atas kertas, kosmos Einstein sebetulnya bergerak memuai. Namun
Einstein menolak temuannya sendiri itu karena tidak seorang pun pada
masa itu pernah memperkenalkan gagasan kosmos yang dinamik. Untuk
menghentikan gerak itulah ia menambahkan 8 (sesuatu yang kemudian ia
sesali sebagai ‘kesalahan bodoh terbesar’ yang pernah ia lakukan).
Selama perkembangan model-model alam semesta itu pula, para astronom
menemukan bahwa kosmos dipenuhi oleh berbagai ragam bentuk galaksi.
Pengamatan yang dilakukan sendiri-sendiri oleh Edwin Hubble dan Vesto
Slipher menunjukkan bahwa garis-garis pada spekra galaksi-galaksi itu
ternyata cenderung bergeser ke panjang gelombang yang lebih merah
daripada seharusnya. Gejala inilah yang kemudian ditafsirkan sebagai
petunjuk bahwa alam semesta ruang dinamik yang bergerak dari waktu ke
waktu, galaksi-galaksi saling menjauh. Pada tahun 1929, Hubble
menghitung bahwa kian jauh galaksi kian tinggi laju menjauh galaksi
tersebut.
Tafsiran ini melahirkan perdebatan yang cukup panjang. Bayangkan
bahwa sebuah galaksi berjarak sekitar 10 milyar tahun cahaya akan
menjauh dengan laju 200.000 km/detik atau 0,6 kali laju cahaya. Laju
setinggi itu untuk benda semasif galaksi amat sukar untuk dijelaskan
melalui model-model alam semesta yang ada.
Persoalan ini menjadi jelas ketika seorang paderi dan kosmolog
Belgia LemaitrL (1931) mengajukan model kosmos yang mengembang. Menurut
LemaitrL gerak galaksi adalah bukti bahwa alam semesta memuai. Pemuaian
itu demikian rupa sehingga ruang-waktu terus membesar tetapi tanpa
menyebabkan galaksi-galaksi sendiri ikut membesar; hanya jarak di
antaranya kian membesar.
Pertanyaannya, darimana asal gerak memuai tersebut? Mengapa alam semesta membesar terus menerus?
Model Alam Semesta Ledakan Dahsyat
Jika alam semesta sekarang sedang terus menerus memuai, tentu ada
suatu waktu di masa lampau ketika ukurannya jauh lebih kecil daripada
sekarang. LemaitrL sendiri mengajukan modelnya yang menyatakan bahwa
pada awal alam semesta, ada sebuah peristiwa mirip ledakan ‘atom’ amat
dahsyat yang mengawali alam semesta. Ledakan itulah yang menyebabkan
ruang-waktu memuai dan kini terejawantahkan dalam gerak saling menjauh
galaksi.
Pada tahun 1940-an George Gamow dan rekan-rekannya melahirkan konsep Ledakan Dahsyat Panas (The Hot Big Bang Model).
Konsep ini merupakan kelanjutan dari konsep LemaitrL. Gamow menyatakan
bahwa masa dini kosmos ditandai dengan suhu dan rapatan yang amat
tinggi, namun kemudian suhu dan rapatan itu menurun seiring dengan
gerak muaian alam semesta. Bagaimanapun, sisa radiasi yang amat panas
itu tidak lenyap begitu saja. Gamow memprakirakan bahwa sisa radiasi
masa muda alam semesta itu dapat dideteksi pada kosmos masa kini dalam
bentuk radiasi bersuhu amat rendah pada riak gelombang mikro.
Pemuaian dan pendinginan kosmos menyebabkan zarah subatom mulai
terbentuk, untuk kemudian membentuk atom-atom. Atom-atom inilah yang
menjadi cikal bakal seluruh penghuni kosmos, termasuk manusia.
Gagasan Gamow pada saat diajukan belum mempunyai dukungan empiris.
Sementara itu muncul Teori Keadaan Tetap yang membantah Model Ledakan
Dahsyat. Bondi, pengaju teori itu, menyatakan bahwa alam semesta tidak
mempunyai awal dan akhir. Kosmos selalu ada dan akan selalu ada; di
dalamnya senantiasa terbentuk materi baru untuk mengganti materi lama
yang musnah. Dengan demikian alam semesta senantiasa tetap, tidak
berubah dalam skala besar sekalipun mengalami perubahan pada skala
kecilnya. Untuk ilmu pengetahuan, konsep yang diajukan Bondi ini amat
menarik karena tidak menghadapkan para ilmuwan pada pertanyaan mengenai
asal mula alam semesta yang tidak terjelaskan.
Pada tahun 1965 Arno Penzias dan Robert Wilson dari Laboratorium
Telefon Bell secara tidak sengaja mendeteksi sinyal aneh dari langit.
Sinyal ini, yang ditangkap pada riak gelombang mikro dan mempunyai suhu
3 K, ternyata bukan berasal dari sebuah obyek langit, namun dari
seluruh bagian kosmos. Sinyal itu ternyata tersebar secara merata dan
dapat dideteksi ke arah manapun antena radio pendeteksi di arahkan.
Radiasi ini lalu disebut sebagai radiasi latar belakang kosmos beriak
gelombang mikro.
Telaah oleh Robert Dicke dan rekan-rekannya dari Universitas
Princeton menunjukkan bahwa radiasi itu tidak lain adalah radiasi sisa
masa muda kosmos seperti yang diharapkan Gamow. Radiasi yang menyebar
secara serbasama dan isotropik itu sejauh ini menjadi landasan untuk
ketepatan model Ledakan Dahsyat memaparkan masa muda alam semesta. Maka
kosmologi masa kini pun bertumpu pada model Ledakan Dahsyat sebagai
paradigma utamanya.
Ketertalaan yang Amat Menakjubkan
Pemaparan singkat di atas memperlihatkan upaya para kosmolog untuk
menjadikan gejala yang tampak dalam alam semesta sebagai acuan
pembentukan model-model yang akan memberikan gambaran mengenai alam
semesta secara keseluruhan.
Di belakang pemaparan itu sendiri sebetulnya tersimpan sebuah
pertanyaan mendasar yang bermaksud mendapatkan jawaban: ‘mengapa alam
semesta seperti ini? Sebuah pertanyaan tradisional kosmologi yang terus
terbawa dalam nafas modernnya.
Pertanyaan yang semula muncul karena rasa ingin tahu kian menjadi
dorongan pencarian makna ketika para ilmuwan menyadari betapa
sebetulnya alam semesta ini mempunyai kebolehjadian yang amat kecil
untuk menjadi ada; apalagi jika kemudian kita menyadari betapa sangat
rumit dan halusnya syarat yang diperlukan untuk mendapatkan alam
semesta yang berpengamat sadar (seperti manusia). Kenyataannya, alam
semesta seperti ini dan kita ada di dalamnya.
Berbagai gaya berjalin dalam ketertalaan yang amat halus, sehingga
sedikit perubahan pada salah satu saja faktor yang berperan dalam
pengevolusian alam semesta, betapa pun tak terbayangkan kecilnya, akan
meruntuhkan keseluruhannya; membayangkan bahwa akan ada kehidupan dalam
alam semesta yang berbeda itupun menjadi hampir-hampir tidak mungkin.
Melalui penelaahan terhadap evolusi kehidupan dan seluruh struktur
pendukungnya, banyak kosmolog menyimpulkan bahwa kehidupan hanya
menjadi mungkin karena di dalam alam semesta berlangsung penggabungan
yang sangat seksama antara berbagai interaksi fisika (seperti gaya
gravitasi, elektromagneik dan gaya nuklir kuat serta gaya nuklir lemah)
dan tetapan-tetapan dasar alam (misalnya laju cahaya, muatan elektron,
massa proton).
Mengapa alam semesta seperti ini? Mengapa tetapan-tetapan dasar alam
sedemikian harganya sehingga interaksi fisika yang terkait dengannya
berhasil membangun suatu struktur yang menghadirkan, mendukung,
mengevolusikan kehidupan, dan mempertahankan kelangsungannya sejauh
ini? Mengapa alam semesta memuai dengan laju yang amat tepat, begitu
rupa, sehingga jika sedikit saja lebih cepat akan menyebabkan seluruh
materi di dalamnya cerai berai dan galaksi, bintang, planet, serta
tentu saja kita, tidak pernah ada di dalamnya; tetapi mengapa juga
tidak sedikit saja lebih lambat sehingga seluruh alam semesta akan
runtuh sebelum galaksi-galaksi, bintang-bintang, planet-planet, apalagi
kita, dapat terbentuk?
Bukan hanya ketertalaan yang ‘sangat tidak boleh jadi’ semata yang
menarik perhatian. Terlebih dahulu para ahli fisika dan kosmolog
menemukan ‘kebetulan’ pada berbagai maujud (entitas) fisika yang
membangkitkan keingintahuan. Suatu kebetulankah bahwa umur alam semesta
(suatu maujud yang mencirikan struktur skala besar alam semesta) dan
nisbah (rasio) antara gaya gravitasi dan gaya elektrik dalam atom (yang
mencirikan struktur mikroskopik alam semesta) dapat dinyatakan oleh
bilangan yang sama, 1040; padahal keduanya berasal dari wilayah yang
menerapkan hukum-hukum fisika berbeda yang sejauh ini diketahui tidak
saling berhubungan; suatu kebetulankah bahwa jumlah zarah masif dalam
alam semesta adalah pangkat dua dari bilangan itu?
Suatu kebetulankah bahwa semua bintang, terlepas dari keragaman
jenisnya, mengandung kira-kira 1060 nukleon? Suatu kebetulankah bahwa
ruji planet senantiasa merupakan kelipatan akar ukuran cakrawala alam
semesta? Suatu kebetulankah bahwa massa rata-rata untuk ukuran tubuh
manusia yang-mungkin merupakan akar nisbah massa planet terhadap massa
proton?
Persoalan menyangkut asal usul harga tetapan dasar dan interaksi
fisika yang telah memungkinkan hadirnya alam semesta tertala yang penuh
dengan ‘kebetulan’ ini, sampai sekarang belum terjawab. Sejauh ini
harga-harga itu harus diterima sebagai terberi, demikian adanya, dan
tidak dapat diketahui dari teori manapun yang selama ini berhasil
dikembangkan.
Mengapa alam semesta seperti ini? Mengapa kita mengamatinya demikian?
Inilah pertanyaan luar biasa menarik yang terus menantang kosmologi untuk berupaya keras mencari jawabannya.
Terlepas dari pertanyaan yang amat mendasar itu, mungkin tetap saja
kita bertanya, apa gunanya belajar kosmologi? Apa gunanya belajar
astronomi?
Dalam hal menjawab pertanyaan praktis ini, mungkin kita dapat
menoleh sebentar pada Matahari dan meninjau mekanisme pembangkitan
energi di dalamnya. Matahari sudah bersinar untuk waktu yang amat lama,
4,5 milyar tahun, dan masih akan terus bersinar selama kira-kira 5,5
milyar tahun lagi. Energi dahsyat yang memungkinkan umur yang demikian
panjang itu adalah energi nuklir. Pemahaman terhadap pembangkitan
energi di bintang-bintang telah menyumbang banyak terhadap pengetahuan
mengenai mekanisme pembangkitan energi nuklir, yang selain dapat saja
berguna, tetapi sekaligus demikian dahsyat.
Astronomi memang sangat jauh. Astrofisika demikian rumit dan seperti
tidak berbicara tentang Bumi. Kosmologi demikian luas dan seperti tidak
menapak di Bumi yang gegap gempita. Namun dari astrofisika-lah lahir
pemahaman mengenai Helium yang menyebabkan bencana balon gas Hindenburg
(1930-an) tidak terulang lagi. Dari pengamatan terhadap gerak
planet-lah berbagai satelit yang kini membantu kita mengetahui lebih
dulu kondisi cuaca, sehingga dapat melakukan antisipasi atas gejala
yang mungkin muncul, dapat sampai ke orbitnya mengedari Bumi.
Kemudian, jika kita menoleh pada Venus, kita pun melihat sebuah
planet yang pada dini hari terlihat amat mempesona sebagai Bintang
Timur, atau cemerlang menakjubkan pada senja hari sebagai Bintang
Kejora di kaki langit barat. Namun pemahaman lebih rinci mengenai
kondisi planet yang seringkali disebut sebagai kembaran Bumi ini segera
saja memperlihatkan bahwa pemanasan dahsyat akibat efek rumah kaca
telah membuat planet ini ibarat neraka bersuhu 4500 C; sebuah efek
rumah kaca yang dapat saja, bahkan sudah mulai, berlangsung di Bumi
akibat ulah manusia yang bergiat dengan industri yang tidak ramah
lingkungan.
disadur dari http://arusbawah20.wordpress.com/2010/07/24/kosmologi-mengenali-alam-semesta/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar