Fizik Sebelum Permulaan Masa

Ahli Kosmologi dan Ahli Astrofizik, sehingga kini masih mencari jawapan mutlak tentang permulaan alam semesta. Paling penting adalah bagaimana ia terbentuk ketika permulaan masa. Suatu ketika dahulu,manusia, termasuk ahli falsafah (saintis juga) pun, percaya alam ini bersifat statik. Iaitu kewujudannya telah sedia ada dan bertahan untuk selama-lamanya (eternity) ataupun paling tidak, mereka beranggapan dunia mempunyai kitaran dalam tempoh masa tertentu yang berulang-ulang untuk selama-lamanya. Pandangan ini ditentang oleh kelompok penganut agama samawi, di mana dalam kitab-kitab mereka, dunia ini ada permulaan dan ada Penciptanya. Pada hari ini, masih lagi terdapat sekelompok besar yang berpegang dengan pandangan ini.

Ia dibuktikan dengan sains oleh seorang paderi Kristian, George Lemaitre (1894-1966) yang mempelopori idea Big Bang. Penemuan Lemaitre, suatu ketika, pernah menimbulkan persoalan kepada saya. Adakah, Lemaitre menemui Big Bang kerana mempercayai bahawa Bible menyatakan, "Let's there be a light" pada bahagian Genesis? Bagaimana hasil kajian Lemaitre sekiranya, ia tidak terpengaruh dengan Bible? Just my thought.

George Lemaitre pada tahun 1933

Idea ini seterusnya dikembang oleh ahli matematik seperti Roger Penrose (1931-) dan ahli fizik moden seperti, Stephen Hawking (1942-). Kajian antara Lemaitre dan Edwin Hubble (1889-1953) dalam membuat kiraan usia alam melalui Relativiti Umum (General Relativity) telah menuju pada satu titik tunggal yang dipanggil 'singularity' atau 'Primaeval atom'. Titik ini pada masa berjuta-juta tahun dahulu mempunyai suhu dan ketumpatan yang sangat tinggi seterusnya boom! Singularity bersifat infinity. Secara analoginya, apabila kita zoom in suatu gambar, ia akan mempunyai had, tetapi tidak pada singularity. 

Persoalan timbul, sekiranya singularity merupakan titik permulaan yang menghasilkan alam semesta, apakah yang berlaku sebelum singularity? Persoalan tersebut menurut buku 'The Physicis of God and the Quantum Gravity' menyatakan, singularity adalah bersifat supernatural, di mana pendekatan fizik tidak dapat dilakukan ke atas singularity tersebut. Kiraan matematik dan fizik make no sense at those point. Ia juga menyatakan, singularity bukan sebagaian daripada ruang masa (spacetime) yang kita duduki, tetapi ia adalah sempadannya. Kalau suatu balang itu adalah ruang masa, maka permukaannya adalah singularity tersebut.

Perbincangan ini menarik. Saya akan cuba kongsikan perbezaan pendapat mengenai hal ini dalam kalangan kelompok-kelompok tertentu, khususnya ahli agama dan saintis.

Adakah Epal Mampu Mengorbit Bumi?

Assalamualaikum

Sekarang, saya sudah sampai kepada bab 6. Lebih menumpukan pada topik Hukum Graviti dan Hukum Kepler. Figura atau tokoh utama dalam bab ini adalah Isaac Newton dan Johannes Kepler. Ada beberapa perkara menarik yang suka untuk saya kongsikan berkenaan bab ini.

Pernah mendengar legenda Newton duduk di bawah sepohon pokok, lalu epal jatuh ke atas kepalanya, seterusnya, dia menemukan hukum graviti? Ia tidaklah semudah Newton menemukan adanya graviti seperti yang biasa kita dengar. Tetapi Newton mempersoalkan, adakah daya yang menyebabkan jatuhnya epal boleh dikaitkan dengan daya yang membuatkan bulan mengorbit bumi.

Isaac Newton dilukis oleh Quentin Blake bersempena menyambut hari ulang tahun Universiti Cambridge yang ke-800 pada tahun 2008

Konsep mudahnya, apabila kita menembak atau membaling epal dengan kelajuan atau kekuatan yang tepat, epal tidak akan mudah jatuh ke Bumi, malah ia akan mengorbit Bumi untuk selama-lamanya seperti mana Bulan mengorbit Bumi. Bezanya epal dan Bulan, adalah jarak mereka dengan Bumi, epal lebih dekat. Jatuhnya epal ke tanah kerana adanya hadangan udara (air resistance). Newton menyimpulkan setiap objek di alam semesta ini saling menarik antara satu sama lain dengan daya tarikan graviti. Semakin besar jisim sesuatu objek, maka semakin besarlah daya gravitinya. Beliau juga menyimpulkan, jarak antara dua objek akan memberikan kesan kepada daya graviti. Dua kali jauh jarak antara dua objek, akan mengurangkan sebanyak empat kali ganda daya graviti. 

Pasti kita akan tertanya-tanya mengapa epal mengorbit Bumi tetapi tidak pada arah lurus? Pertamanya, kerana ada tarikan graviti. Keduanya, tahukah anda, tanpa graviti, epal akan terlepas ke angkasa lepas apabila dibaling. Aplikasi epal ini berlaku pada Bulan juga. Sekiranya akan berlaku Bulan akan tertanggal dari orbitnya, Bulan tidak akan jatuh ke Bumi, tetapi akan terlepas ke angkasa lepas. Contoh mudahnya, cuba anda pusingkan suatu objek dengan tali yang dipasang pada objek tersebut. Apabila anda melepaskan tali tersebut ketika berpusing, objek itu tidak akan terkena pada anda, tetapi melantun jauh. Begitulah konsepnya.

Perkara berkenaan graviti ini, Newton memuatkan dalam karya agungnya, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Prinsip Matematik dalam Falsafah Alamiah). Sebelum menerbitkan karya ini kepada umum pada tahun 1687, Newton enggan untuk umumkan kerana ada beberapa masalah yang mengganggu beliau berkenaan teori dan hipotesis yang diketengahkan.

Ini yang membuatkan saya kagum. Untuk menyelesaikan masalahnya, Newton 'terpaksa' mencipta kalkulus. Saya ulang, terpaksa! Matlamat asal Newton bukanlah untuk mencipta kalkulus, tetapi untuk selesaikan masalah graviti. Bagi Newton, tidak begitu mudah-mudah untuk beliau buktikan teori tersebut tanpa kewujudan matematik.

Penerbitan karyanya merupakan pivot peralihan falsafah kepada sains moden. 'Ahli Fizik' sebelum era Newton dikenali sebagai 'Ahli Falsafah Alamia'. Ilmu mereka pula tidak dipanggil fizik, tetapi falsafah alamiah. Maka, mereka tidak mempunyai prinsip matematik dalam mengemukakan gerakan fenomena dan alam sehinggalah Newton mencipta kalkulus.

Bahan Yang Bernilai Trilion Dollar

Assalamualaikum

Kali pertama saya mendengar perkataan 'anti-jirim (anti-matter)' adalah sewaktu menonton filem 'Angels and Demons' yang merakamkan lakonan watak Prof. Robert Langdon bersama konspirasi sejarah, agama, seni dan sains. Seterusnya, ada beberapa kali selepas itu saya terserempak dengan perkataan ini dalam cerita-cerita sains fiksyen. Persamaan anti-jirim dalam kebanyakan cerita adalah, ia dijadikan sebagai alat pemusnah. Nama lainnya adalah bom!

Paul Dirac pada tahun 1933

Sejarahnya, anti-jirim ini diteorikan wujud pada tahun 1928, ketika Paul Dirac (1902-1984) mahu menyelesaikan persamaan matematik elektron yang memberikan jawapan positif dan negatif. Seperti persamaan x^2=9 atau x^2=36, yang masing-masing memberikan jawapan +3,-3 dan +6,-6. Dirac menyimpulkan, positif menunjukkan tenaga positif untuk jirim yang normal, manakala tenaga negatif adalah tidak munsabah untuk jirim yang normal. Maka, Dirac mengandaikan anti-jirim berkemungkinan wujud.

Anti-zarah pertama yang ditemui adalah positron, iaitu 'counter-part' kepada elektron, pada tahun 1932 oleh Carl Anderson (1905-1991). Positron mempunyai sifat yang sama seperti elektron, cuma berbeza cas saja. Elektron bercas negatif, positron bercas positif. Positrif boleh dianalogikan sebagai refleksi pantulan cermin oleh elektron. Sehingga kini, saintis tidak mampu menghasilkan anti-zarah yang banyak. Kajian kini, saintis mahu membuktikan sama ada sifat, contohnya anti-air, mempunyai sifat seperti air. Sama ada anti-api mempunyai sifat seperti api.

Carl Anderson pada tahun 1936

Secara umumnya, apabila zarah bertemu dengan anti-zarah, letupan akan berlaku dan membebaskan tenaga tulen, sesuai dengan persamaan matematik +3-3=0, +6-6=0. Menurut Alberti Einstein (1879-1955) dan beberapa saintis yang lain, pada asalnya alam semesta mempunyai nilai jirim dan anti-jirim yang sama. Cuma nilai jirim lebih sedikit. Sedikit itu memang betul-betul sedikit, tak sampai 1% pun! Alam semesta yang ada ini hanya kurang dari 1% jirim tersebut kerana jirim dan anti-jirim yang lain sudah meletup.

Tahukah anda, anti-jirim merupakan bahan yang paling sukar dibuat dan ditemui di dunia. Malah, ia juga bahan yang paling mahal di dunia dengan bernilai 62.5 Trilion Dollar!

Sangkaan Anda Terhadap Newton Akan Berubah Setelah Membaca Artikel Ini

Potret Isaac Newton pada tahun 1689 oleh Sir Godfrey Kneller (1642-1727)

Walaupun Isaac Newton lebih terkenal dalam dunia sains, tetapi sepanjang hidupnya, beliau lebih banyak menghabiskan masa kajiannya dalam bidang teologi, iaitu bidang konsep keTuhanan dan idea agama. Malah, karya teologinya lebih banyak daripada sains.

Saya menyelusuri sedikit demi sedikit mengenai pandangan Newton dalam agama, khususnya Kristian. Pada era Renaissance, masih terdapat kelompok besar masyarakat yang memegang kepercyaan agama berkonsepkan autoriti. Kata mudahnya, mempercayai apa yang agamawan kata, tanpa menyoal. Penglibatan Newton dalam sains yang memerlukan kajian empirik dan 'menyoal' dalam mencari kebenaran, telah terbentuk juga sifat ini dalam kajian teologinya.

Tiada siapa yang tahu bagaimana kepercayaaan sebenar Newton. Tambahan lagi, orang baru tahu Newton menolak Triniti selepas kematiannya dan dilabel sebagai 'heretic' iaitu pengamal bida'ah. Sepanjang hidup, Newton menyembunyikan kepercayaannya, kerana pada waktu itu, kepercayaan yang berbeza dengan autoriti boleh mengundang hukuman dan kematian.

Secara ringkas pandangannya yang dapat saya garap adalah, penyembahan terhadap Jesus dan meletakkan Jesus sebagai Tuhan dianggap sebagai menyembah berhala (idolatry) dan dosa syirik. Newton menolak aliran Athanasian, iaitu aliran Ortodoks yang membawa ajaran Triniti. Terjemahan Newton ke atas Bible membongkar ajaran terpesong yang dibawa oleh autoriti Gereja. Perjuangannya seperti Martin Luther (1483-1546), tetapi beliau bukan Lutheran, apatah lagi Protestan. Kerana, Protestan masih percaya dengan konsep Triniti, tetapi menolak amalan karut seperti indulgence. Newton menolak kedua-duanya. Di sini dapat dilihat, kajian kritikal antara Newton dan Luther. Disebabkan bahan kajian Newton bukan sahaja terikat pada Bible, malah teks-teks lama, boleh jadi Injil asal ada di tangannya juga.

Newton melarang orang lain menggunakan Hukum Gravitinya sebagai sebuah sistem yang menggerakkan alam seperti mekanik jam gergasi. Bagi beliau, sains hanya dapat menjelaskan bagaimana alam bergerak, bukan siapa yang menggerakkan alam itu. Walau bagaimanapun, hal itu membawa kepada kepercayaan Newton bahawa alam ini tidaklah bergerak dengan sendiri melainkan ada Penciptanya.

Kepercayaan ini berbeza dengan Stephen Hawking yang baginya alam ini seperti jam gergasi dan sainslah yang menggerakkanya sebagai sebuah entiti 'Supreme Being'. Baginya, sains akan menang melawan agama dalam menggambarkan realiti alam.

Perbincangan ini boleh mambawa kepada perbincangan antara saintism dan 'true knowledge'. Ada kelebihan sebenarnya seseorang individu menguasai sains (Work of God) dan agama (Word of God).