Teori Relativitas Einstein Beserta Pembuktiannya!

Penemuan Teori Relativitas

Sejak dahulu kala, para ilmuwan fisika percaya dengan prinsip fisika klasik milik Newton yang menemukan konsep gravitasi dan menyatakan bahwa ruang dan waktu itu mutlak. Namun, kemudian pada abad ke 19 mulai muncul banyak fenomena tak terduga yang tidak dapat dijelaskan dengan hukum newton. Kemudian pada tahun 1905 Albert Einstein mengemukakan teori relativitas yang mematahkan prinsip hukum fisika klasik tersebut, dimana teori ini mulai menjawab semua pertanyaan aneh yang terjadi di alam kita saat itu. Teori ini secara garis besar mencoba melihat hukum alam seolah-olah merupakan hukum geometri yang diterapkan di dunia fisik.

Menurut pendapatnya, yang mutlak itu adalah kecepatan cahaya dan hukum fisika bagi semua pengamat baik itu bergerak atau tidak. Sehingga, berdasarkan teori relativitas ini menyatakan bahwa ruang dan waktu dapat dibengkokan. 

Ada dua jenis teori relativitas yang dikemukakan Einstein yaitu relativitas khusus, yang dipublikasikan oleh Einstein pada tahun 1905, dan relativitas umum yang dipublikasikan Ensiten 10 tahun berikutnya. Berikut penjelasannya:

Teori Relativitas Khusus

Seperti yang telah disebutkan, relativitas mempercayai bahwa yang mutlak adalah hukum fisika dan juga kecepatan cahaya, sedangkan ruang dan waktu adalah relatif. Einstein menemukan teori relativitas khusus yang mempercayai dua postulat. Teori khusus relativitas mengakomodasi seluruh permasalahan yang berkaitan dengan kerangka acuan inersial. Teori ini mengacu pada fakta atau teori tidak absolut, gerakan, kecepatan, massa, serta saling ketergantungan antara materi, ruang, dan waktu. 

Dalam teori khusus, terdapat dua postulat yang disampaikan Einstein. Postulat pertama, yaitu "hukum-hukum fisika berlaku pada semua kerangka acuan inersial". Postulat ini sebagai imbas dari ketiadaan kerangka acuan universal. Artinya pada setiap kerangka acuan yang konstan  hukum fisika memiliki bentuk yang sama. Pada sebuah contoh, kamu berada di pinggir jalan raya dan melihat temanmu berada di dalam mobil yang melaju dengan kecepatan 80 km/jam. Pada kerangka acuan 1 yakni dari sudut pandangmu, yang bergerak adalah temanmu yang ada di dalam mobil sedangkan kamu diam. Disisi lain pada kerangka acuan 2 yakni dari sudut pandang temanmu yang bergerak adalah kamu, sedangkan dia diam di dalam mobil.

Sedangkan postulat yang kedua didasari dari hasil ekperimen, yaitu "cahaya merambat melalui ruang hampa udara dengan kecepatan 3 x 10^8 m/s pada semua kerangkan acuan inersial". Postulat ini menyatakan bahwa kecepatan cahaya selalu konstan serta memiliki nilai dan tidak tergantung pada sumber cahaya dan posisi si pengamat. Sebagai contoh dalam satu kerangka acuan terdapat dua pengamat dimana satu bergerak dan satu diam. Keduanya mengamati sebuah peristiwa yang sama. Maka keduanya memiliki perbedaan sudut pandang terhadap ruang dan waktu.

Teori Relativitas Umum

Teori relativitas umum merupakan perluasan dari teori relativitas khusus dengan pemahamam teori gravitasi. Teori ini berhasil mendeskripsikan hubungan antara gravitasi dan struktur geometri antara ruang dan watku. Dalam teori ini, menurut Einstein gravitasi merupakan bagian dari ruang dan waktu. Gravitasi tidak ada begitu saja, melainkan merupakan hasil dari lengkungan ruang dan waktu yang disebabkan adanya sebuah besaran massa. Sehingga massa ini membuat ruang dan waktu menjadi melengkung, begitu juga dengan benda-benda di sekitar lengkungan yang tertarik mendekati sumber lengkungan.

Contohnya, jika kamu meletakkan sebuah serbet atau selembar kain di lantai, kemudian taruhlah bola basket tepat di tengah kain tersebut. Maka yang terjadi adalah kain tersebut akan membentuk lengkungan yang disebabkan oleh bola. Sehingga apabila kamu meletakkan benda kecil lainnya di sekitar bola basket akan otomatis tertarik ke arah lengkungan. Inilah yang dinamakan gravitasi menurut teori relativitas umum Einstein.

Menariknya, teori relativitas umum ini seolah semakin membukakan pintu pengetahuan kita dalam dunia fisika. Melalui teori ini para ilmuwan pun berhasil menjawab alasan Merkurius bergerak mengitari matahari lebih cepat, serta adanya pergeseran 43 detik busur per abad.

Bukti Teori Relativitas

Teori yang dicetuskan Einstein ini juga telah terbukti dengan adanya penemuan baru. Beberapa fenomena alam yang terjadi di semesta ini juga akhirnya semakin terjawab dengan gamblang dan jelas.

1. Adanya Lubang Hitam (Black hole)

Pada sekitar tahun 1915 seorang ilmuwan Schwarzschild memecahkan masalah melalui persamaan medan Einstein yang menjelaskan bahwa adanya geometri ruang waktu yang berada di sekitar bintang. Bintang ini juga memiliki kerapatan yang amat tinggi  dengan gravitasi yang super besar.

Einstein pernah meramalkan bahwa di akhir kehidupan nanti bintang akan runtuh karena gravitasi mereka sendiri. Lapisan luar bintang akan meledak, bagian inti membentuk bintang neutron, bahkan bisa berubah menjadi lubang hitam (black hole). 

Lubang hitam adalah ruang dengan daya gravitasi yang sangat kuat bahkan kecepatan cahaya pun tak bisa menghindarinya dan merusak ruang-waktu. Sayangnya, lubang hitam hanya terlihat seperti sesuatu yang hitam dan tidak memantulkan cahaya. Temperatur lubang hitam berkisar miliaran kelvin untuk sehingga mustahil untuk diamati.

2. Global Positioning System (GPS)

Teori relativitas berdampak pada pengembangan GPS yang akurat untuk menunjukkan jarak dan perkiraan waktu. Teknologi ini bekerja berdasarkan data dan informasi yang ditransfer satelit ke stasiun penangkap sinyal di bumi, dan kemudian dikirimkan ke GPS.

Dengan begitu, seseorang dapat memperkirakan waktu untuk menuju suatu lokasi menggunakan transportasi tertentu. Jika GPS tidak memiliki relativitas di dalam teknologinya, GPS akan berfungsi tidak sebagaimana mestinya. Hal ini bisa menyebabkan GPS memandu seseorang berkilometer-kilometer jauhnya. Meleset sepersatu juta detik saja ketika sinyal satelit disinkronkan, koordinat GPS akan menjauh lebih dari 10 kilometer.

Itu dia pembahasan mengenai teori relativitas, dari penemuannya, jenis, hingga pembuktiannya. Semoga bermanfaat!