29. Membuat Sebuah Mesin Waktu

Pada tahun 1988, tiga orang fisikawan asal Amerika Serikat mengajukan usulan serius pertama untuk membuat sebuah mesin waktu. Mereka adalah Kip Thorne – dia juga seorang ahli kosmologi - dan Michael Morris dari Institut Teknologi Kalifornia dan Ulvi Yutsever dari Universitas Michigan. Usulan itu berhasil mereka terbitkan dalam Physical Review Letters, suatu majalah ilmiah paling bergengsi di dunia.

Kip Thorne

Lima Keberatan Baku

Untuk mengatasi kesangsian komunitas ilmiah, Thorne dan rekan-rekannya harus menyoroti keberatan baku terhadap pemakaian lubang cacing sebagai mesin waktu. Ada lima keberatan yang harus mereka atasi.

Pertama, forsa gravitasional di pusat sebuah lubang hitam begitu dahsyatnya sehingga pesawat ruang angkasa apa pun akan dicabik-cabik. Secara matematik, lubang hitam punya potensi sebagai mesin waktu; secara praktis, lubang hitam tidak punya kegunaan.

Kedua, lubang cacing boleh jadi tidak stabil. Gangguan-gangguan kecil dalam lubang cacing bisa mengakibatkan jembatan Einstein-Rosen ambruk. Artinya, adanya sebuah kapal ruang angkasa di dalam sebuah lubang hitam akan cukup untuk menimbulkan suatu gangguan yang akan menutup pintu masuk ke dalam lubang cacing.

Ketiga, orang yang bepergian dengan mesin waktu harus melaju lebih cepat dari kecepatan rambatan cahaya untuk menerobos lubang cacing ke sisinya yang lain.

Keempat, efek-efek kuantum akan begitu besarnya sehingga lubang cacing bisa saja menutup dirinya sendiri. Misalnya, radiasi padat-kental yang dipancarkan oleh masuknya mesin waktu ke dalam lubang hitam tidak saja akan membunuh siapa pun yang mencoba memasuki lubang hitam tapi juga bisa menutup pintu masuk ke lubang hitam itu.

Kelima, waktu melambat dalam sebuah lubang cacing dan berhenti total di pusatnya. Artinya, lubang cacing punya ciri yang tidak diinginkan: kalau dilihat dari arah bumi, seorang penumpang mesin waktu di ruang angkasa tampak melambat dan berhenti total di pusat lubang hitam itu. Dia tampak seolah-olah dia membeku dalam waktu. Dengan kata lain, jumlah waktu yang dibutuhkannya untuk menembus sebuah lubang cacing menjadi ananta. Anggaplah bahwa seseorang dengan satu dan lain cara bisa melewati pusat lubang cacing dan kembali ke bumi. Distorsi waktu baginya akan begitu besar sehingga jutaan atau bahkan miliaran tahun bisa berlalu di bumi.

Karena kelima alasan itu, pemecahan dengan memakai lubang cacing sebagai jalan pintas menembus waktu di alam semesta tidak pernah ditanggapi serius oleh para fisikawan. Sampai Thorne, Morris, dan Yurtsever muncul dengan usulan serius mereka dalam majalah ilmiah bergengsi tadi.

Upaya Mengatasi Kelima Keberatan Itu

Upaya Kip Thorne untuk mengatasi kelima keberatan tadi makin kuat melalui suatu cara yang paling aneh. Pada musim panas 1985, Carl Sagan,

Carl Sagan (1939-1996)

seorang ilmuwan dan penulis tenar asal AS tapi berdarah Yahudi, mengirimkan kepada Sagan konsep bukunya yang berikut, sebuah novel berjudul Contact. (Novel yang sudah diterbitkan dan beredar luas secara internasional ini sudah muncul juga dalam versi filmnya, dengan judul yang sama.) Novel ini secara serius menjelajahi pertanyaan-pertanyaan ilmiah dan politik seputar kemungkinan mengadakan kontak dengan kehidupan lain di luar angkasa. Setiap ilmuwan yang merenungkan pertanyaan tentang kehidupan di luar angkasa harus menghadapi pertanyaan tentang bagaimana mengatasi halangan cahaya.

Contact, novel karya Carl Sagan yang memasukkan beberapa gagasan Kip Thorne dan kedua koleganya.

Teori relativitas khusus Einstein secara gamblang melarang perjalanan yang melebihi kecepatan cahaya. Ini berarti bepergian ke bintang-bintang yang jauh dalam sebuah kapal ruang angkasa konvensional bisa membutuhkan ribuan tahun, dan, dengan cara demikian, mengakibatkan perjalanan antar-bintang menjadi tidak praktis. Karena Sagan ingin membuat bukunya seilmiah dan secermat mungkin, dia menulis ke Thorne dan bertanya padanya apakah ada cara apa pun yang bisa diterima secara ilmiah untuk mengelak dari halangan cahaya itu.

Potret suatu potongan adegan dalam film “Contact” berdasarkan novel karya Carl Sagan, dengan judul yang sama.

Bekerja ke arah belakang

Permintaan Sagan menimbulkan minat intelektual Thorne. Baginya, itulah suatu permintaan yang jujur, secara ilmiah relevan, bersifat luar biasa, tapi membutuhkan suatu jawaban yang serius. Sifat yang tidak konvensional dari permintaan Carl Sagan ternyata menguntungkan. Keuntungannya, Thorne dan kedua koleganya mendekati permintaan Sagan menurut suatu cara yang paling tidak lazim: mereka menanggapi permintaan itu dengan bekerja ke arah belakang. Biasanya, fisikawan mulai dengan suatu benda astronomik tertentu yang sudah diketahui – seperti sebuah bintang neutron, sebuah lubang hitam, atau Dentuman Besar – lalu memecahkan persamaan-persamaan Einstein untuk menemukan lengkungan ruang angkasa di sekitar benda-benda angkasa itu. Kita ingat, inti persamaan-persamaan matematik Einstein adalah bahwa isi materi dan energi suatu benda menetapkan jumlah lengkungan dalam ruang dan waktu di sekitarnya. Kalau kita berangkat dengan cara ini, kita mendapat jaminan akan menemukan pemecahan-pemecahan atas persamaan-persamaan Einstein bagi benda-benda yang secara astronomik relevan yang kita harap akan kita temukan dalam ruang angkasa.

Akan tetapi, karena pertanyaan Sagan aneh, Thorne dan rekan-rekannya mendekati pertanyaannya dengan bekerja ke arah belakang. Mereka mulai dengan suatu gagasan yang kasar tentang apa yang ingin mereka temukan. Mereka menginginkan suatu pemecahan atas persamaan-persamaan Einstein yang di dalamnya seorang pelancong ruang angkasa tidak akan dicabik-cabik oleh akibat-akibat dahsyat dari medan gravitasional yang sangat kuat. Mereka menghendaki sebuah lubang cacing yang stabil dan tidak tertutup secara tiba-tiba di tengah suatu perjalanan di ruang angkasa. Mereka menghendaki sebuah lubang cacing yang di dalamnya waktu yang dibutuhkan untuk pulang-pergi bisa diukur dalam hari, bukan jutaan atau miliaran tahun di bumi, dan seterusnya. Sesungguhnya, azas yang menuntun mereka adalah bahwa mereka menginginkan seseorang yang bepergian di ruang angkasa mengalami perjalanannya yang menembus waktu secara nyaman kembali ke bumi sesudah kapal ruang angkasa yang dia tumpangi memasuki lubang cacing. Begitu ketiga fisikawan itu memutuskan seperti apa lubang cacingnya, barulah mereka mulai menghitung jumlah energi yang dibutuhkan untuk menciptakan lubang hitam seperti itu.

“Peradaban yang secara serampangan maju”

Dari sudut-pandangnya yang tidak ortodoks, mereka secara khusus tidak peduli apakah kebutuhan akan energi itu jauh melampaui kemampuan sains abad ke-20 untuk menyediakannya. Bagi mereka, masalah ini adalah suatu masalah teknik mesin atau rekayasa teknologis yang akan dipecahkan melalui rancangan suatu mesin waktu oleh suatu peradaban masa depan. Mereka ingin membuktikan bahwa gagasan ini secara ilmiah bisa terlaksana, bukan karena ia ekonomis atau di dalam batas-batas sains di bumi abad ke-20.

Dalam majalah ilmiah yang sudah disebutkan, mereka di antaranya menulis, “Kami mulai dengan bertanya apakah hukum-hukum ilmu fisika mengizinkan suatu peradaban yang secara serampangan maju membangun dan memelihara lubang-lubang cacing untuk perjalanan antar-bintang.”

Tentu, frasa kuncinya adalah “peradaban yang secara serampangan maju.” Hukum-hukum ilmu fisika mengatakan kepada kita apa yang mungkin ada, bukan apa yang praktis. Hukum-hukum ilmu fisika terlepas dari apa yang mungkin menjadi ongkos untuk mengujinya. Jadi, apa yang secara teoritis mungkin ada bisa melampaui produk nasional kotor planet bumi. Thorne dan kedua koleganya berhati-hati untuk menyatakan bahwa peradaban imajinatif ini yang bisa menambang tenaga lubang-lubang cacing haruslah “secara serampangan maju” – yaitu, mampu melakukan semua eksperimen yang mungkin ada (sekalipun eksperimen-eksperimen itu tidak praktis untuk penduduk bumi).

“Lubang cacing yang bisa dilintangi”

Mereka bertiga sangat senang karena dengan begitu mudahnya mereka segera menemukan suatu pemecahan yang secara mengejutkan sederhana yang memenuhi semua kendala yang ketat. Itu sama sekali bukanlah sebuah lubang hitam yang khas, jadi mereka tidak perlu kuatir tentang semua masalah dicabik-cabik oleh sebuah bintang yang ambruk. Mereka menjuluki pemecahannya “lubang cacing yang bisa dilintangi (transversible wormhole)”, untuk membedakannya dengan pemecahan-pemecahan lubang cacing yang lain yang tidak bisa dilintangi oleh kapal ruang angkasa. Mereka begitu bersemangat karena pemecahannya sehingga mereka menulis kepada Sagan, yang kemudian memasukkan beberapa gagasan mereka ke dalam novelnya.

Suatu gambar tentang pemakaian suatu lubang cacing sebagai suatu jalan pintas untuk bepergian melalui ruang hiper dari Bumi ke Sirius, suatu sistem bintang yang jarak sesungguhnya dari Bumi adalah 90 triliun kilometer! Jarak antara Bumi dan sistem Sirius sejauh 8,6 tahun cahaya, bisa dicapai dalam 8,6 tahun kalau orang bepergian dengan kapal ruang angkasa yang melaju pada kecepatan cahaya. Tapi suatu lubang cacing melalui ruang hiper antara Bumi dan Sirius bisa menyingkatkan secara luar biasa perjalanan ke arah depan atau belakang dalam waktu.

Ternyata, beberapa sifat lubang cacing yang digagaskan Thorne dan rekan-rekannya agak mengejutkan. Suatu perjalanan melewati sebuah lubang cacing yang bisa dilintangi bisa senyaman orang yang terbang dengan pesawat terbang komersial. Forsa gravitasional maksimum yang dialami seorang penumpang kapal ruang angkasa yang melewati sebuah lubang cacing tidak akan melebihi 1 g. Dengan kata lain, bobotnya di kapal ruang angkasa itu tidak akan melebihi bobotnya di bumi. Selanjutnya, pelancong atau petualang luar angkasa itu tidak perlu kuatir tentang lubang cacing yang tertutup selama perjalanannya. Sesungguhnya, lubang cacing Thorne tetap terbuka. Alih-alih memakan waktu sejuta atau semiliar tahun, suatu perjalanan di luar angkasa melalui lubang cacing yang bisa dilintangi bisa dikendalikan. Morris dan Thorne menulis bahwa “perjalanan itu akan benar-benar nyaman dan membuktikan sejumlah atau kira-kira 200 hari,” atau “kurang dari itu.”

Sejauh ini, Thorne menyimak bahwa paradoks-paradoks waktu yang biasanya dijumpai seseorang dalam film-film tidak ditemukan. Misalnya, skenario-skenario film rekaan ilmiah tentang orang yang pergi ke masa lampau dan membunuh dirinya sendiri mengandaikan bahwa CTCs menghasilkan lintasan-lintasan (trajectories) awal dengan multiplisitas nol. Artinya, lintasan-lintasan itu tidak mungkin dihasilkan. Akan tetapi, Thorne sudah menunjukkan bahwa CTCs yang muncul dalam lubang cacingnya sendiri tampaknya menggenapi masa lampau, bukan mengubahnya atau memulai paradoks-paradoks waktu.

Masalah yang Mengganjal

Tentu, ada masalah yang mengganjal pada semua gagasan tadi, dan itulah salah alasan mengapa kita tidak punya mesin waktu masa kini. Langkah terakhir dalam perhitungan Thorne adalah menarik kesimpulan tentang hakekat sesungguhnya dari materi dan energi yang perlu untuk untuk menciptakan lubang cacing hebat karena bisa dilintangi ini. Thorne dan kedua rekannya menemukan bahwa di pusat lubang cacing itu, harus ada suatu bentuk materi “eksotik”, meskipun tidak lazim, tampaknya tidak melanggar hukum-hukum ilmu fisika apa pun yang sudah diketahui. Secara hati-hati, dia mengatakan pada suatu titik di masa depan, para ilmuwan bisa membuktikan bahwa materi eksotik (aneh-aneh) tidak ada. Akan tetapi, di masa kini (dasawarsa 1980-an), materi eksotik tampaknya adalah suatu bentuk materi yang bisa diterima seluruhnya kalau ada yang punya akses pada teknologi yang cukup maju. Secara meyakinkan, Thorne menulis bahwa “dari sebuah lubang cacing tunggal suatu peradaban yang maju secara serampangan bisa membuat suatu mesin untuk perjalanan menembus waktu ke arah belakang.”

Pertanyaan

Apakah sudah ada ilmuwan yang menanggapi ramalannya? Tulisan berikut akan menjawab pertanyaan ini ketika membahas suatu topik baru: rancangan sebuah mesin waktu.