Feeds:
Pos
Komentar

Posts Tagged ‘Jacob Bekenstein’

Sekitar tahun 1972, Bapak Stephen Hawking sempat berseteru dengan sesama ilmuwan Jacob Bekenstein. Ini masanya ketika ilmu kosmologi masih amat muda dan belum banyak dipahami orang. Waktu itu Hawking masih berumur 30, dan belum menyempurnakan teori Big Bang — sementara Bekenstein adalah asisten profesor berumur 25 tahun. Pemicu keributannya adalah diskusi mengenai lubang hitam.

 

debate

diskusi yang menyedot perhatian massa™

 

Tentunya menarik kalau kita langsung membahas apa yang membuat kisruh di antara mereka. Meskipun begitu, sebelum sampai ke sana, ada baiknya kita bicara dulu tentang “lubang hitam” yang jadi masalah. 🙂

 

Lubang Hitam. Apa itu Lubang Hitam?

 

Lubang hitam (alias black hole) adalah sebuah obyek kosmologi. Dinamai seperti itu karena ia memiliki gravitasi maha dahsyat — berkas cahaya sekalipun, jika lewat terlalu dekat, akan disedot langsung olehnya.

 

black hole simulation

simulasi komputer penampakan lubang hitam (image courtesy of wikipedia)

 
Nah, gravitasi lubang hitam ini disebabkan oleh massa yang luar biasa besar. Di SMA kita pernah belajar tentang gravitasi Newton: makin besar massa, makin besar gaya tariknya. Lubang hitam juga mengikuti prinsip tersebut (walaupun detailnya agak berbeda). Para ilmuwan memperkirakan bahwa lubang hitam umumnya bermassa antara 3 hingga 10 kali matahari — ini adalah angka yang sangat besar.

Sebagai gambaran, percepatan gravitasi kita sehari-hari (9.8 m/s2) diakibatkan oleh massa bumi sebesar:

 

mbumi = 5.9742 × 1024 kilogram

 

Di sisi lain, massa bumi adalah sekitar sepersejuta dari massa matahari. Massa matahari adalah sebesar:

 

mmatahari = 1.98892 × 1030 kilogram

 

Jadi bisa kita bayangkan dahsyatnya gaya tarik yang dihasilkan lubang hitam. Puluhan juta kali gravitasi di bumi! 😮

***

Singkatnya, bisa dibilang bahwa lubang hitam memiliki gravitasi yang luar biasa. Jika ada benda lewat terlalu dekat, maka benda itu akan jatuh tersedot ke dalamnya. Tak peduli apakah dia punya massa (komet, planet, dsb.) atau tidak bermassa (e.g. berkas cahaya). Semua tunduk pada aturan yang digariskan Relativitas Umum.

Tidak ada yang bisa lolos darinya, tapi… benarkah demikian?

 

Debat Dua Ilmuwan: Hawking vs. Bekenstein

 

Sekarang kita kembali pada dua ilmuwan yang disebut di awal. 😉

Sekitar tahun 1972, para ilmuwan masih meraba-raba tentang fenomena lubang hitam. Waktu itu mayoritas sepakat bahwa lubang hitam tidak bisa dideteksi secara langsung. Sederhana saja: apanya yang dideteksi, wong tidak ada yang keluar. :mrgreen: Jikapun ada sinyal radio dari dalam lubang hitam, dipastikan akan tersedot kembali ke dalamnya.

Anggapan waktu itu adalah bahwa lubang hitam bersifat seperti vacuum cleaner. Benda bisa masuk, tapi tak bisa keluar.

Nah, dengan asumsi di atas, Hawking merumuskan sebuah hukum lubang hitam. Menurut Hawking,

“Tidak mungkin ada lubang hitam yang mengecil. Ukuran lubang hitam cuma bisa tetap atau bertambah besar.”

Bekenstein mendengar rumusan Hawking di atas. Meskipun begitu, ia tidak sekadar mengamini — melainkan membuat teori baru darinya.

“Hukum temuan Hawking menunjukkan paralel dengan termodinamika klasik. Saya mengajukan ide bahwa lubang hitam memiliki entropi. Entropi ini diwakili oleh luas permukaan Hawking.”

Di sinilah perseteruan antara Hawking dan Bekenstein dimulai. Menurut Hawking, Bekenstein telah berbuat ngaco: kalau suatu benda punya entropi, pastilah ada suhu/radiasi yang dipancarkan. Sementara lubang hitam harusnya tidak begitu.

Di sisi lain, Bekenstein kukuh: setiap benda material mempunyai entropi. Kalau lubang hitam menyerap benda material, maka sudah pasti entropinya bertambah. Tidak mungkin lubang hitam menyalahi hukum termodinamika. Berarti Hawking yang salah! 😮

***

Singkat cerita, dua ilmuwan ini kemudian terlibat perang pena. Selama bertahun-tahun Hawking mencoba menjatuhkan argumen Bekenstein. Menarik kalau diperhatikan bahwa, di masa sekarang, kita melihat nama Hawking amat terkenal, sedangkan Bekenstein tidak.

Pembaca mungkin mengira bahwa Hawking menang mudah — tapi ceritanya tak sesederhana itu.

 

The Bittersweet Irony

 

Di tahun 1974, Hawking mengadakan seminar tentang teori lubang hitam temuannya. Dalam seminar ia mengumumkan ide yang kelak jadi pijakan dunia kosmologi: Radiasi Hawking. Teori ini dipuji-puji karena menyatukan mekanika kuantum, relativitas umum, dan termodinamika dalam satu framework.

Banyak yang menilai bahwa ini karya ilmiah terbesar temuan Hawking. Meskipun begitu, tahukah pembaca apa yang ironis?

Teori Radiasi Hawking ternyata memakai ide Bekenstein.

Iya, betul. Orang yang didebat habis-habisan oleh Hawking ternyata justru jadi pilar karya besarnya. Bekenstein benar bahwa lubang hitam mempunyai entropi, tunduk pada termodinamika, dan sebagainya. Dia cuma lupa satu hal:

Benda yang punya entropi harus punya suhu atau memancarkan radiasi

Hawking-lah yang menyempurnakan kecacatan itu. Teori Radiasi Hawking menyatakan bahwa lubang hitam mempunyai entropi, mempunyai suhu, dan memancarkan radiasi. Persis seperti kata Bekenstein. Hanya lebih sempurna.

Bekenstein sial karena dia berada di jalan yang benar tapi tidak menangkap detailnya. Hawking beruntung karena — sembari mendebat Bekenstein — ia melihat kemungkinan baru dan menganalisis detailnya. Barangkali kalau tak ada Bekenstein, Hawking takkan sesukses itu. Siapa yang tahu? 😉

Mengutip Hawking dalam bukunya sendiri, “A Brief History of Time”:

“I must admit that in writing this paper I was motivated partly by irritation with Bekenstein, who, I felt, had misused my discovery of the increase of the area of the event horizon. However, it turned out in the end that he was basically correct, though in a manner he had certainly not expected. […] the more I thought about it, the more it seemed that the approximations really ought to hold.”

Adapun di masa kini kalangan ilmiah mengakui jasa Bekenstein. Teori Radiasi Hawking sering disebut Teori Bekenstein-Hawking untuk menghormatinya. Toh ini tidak mengubah kenyataan. Amatlah ironis bahwa Hawking terpaksa menerima ide Bekenstein yang dia hujat, menyempurnakannya, dan jadi besar karena itu.

 

The One Truth

 

Bicara tentang ini, tahu tidak, saya jadi pada ingat pada apa? Saya jadi ingat pada Shinichi Kudo. 😆

Iya, Shinichi Kudo yang itu. Tokoh detektif SMA di komik Detektif Conan. Ada satu ucapannya yang memorable yang — kalau saya tidak salah ingat — disampaikan di komik nomor 10. Waktu itu ia mendapat tantangan dari sesama detektif Heiji Hattori.

“Dalam penyelidikan, tidak ada menang atau kalah. Sebab kebenaran cuma ada satu.”

Dan memang begitulah adanya. Di atas segala perbedaan pendapat, kebenaran itu berdiri sendiri. Kebenaran cuma ada satu — tidak terpengaruh oleh mereka yang mendebatkannya! 🙂 Contohnya sudah kita lihat lewat ilustrasi dua ilmuwan di atas.

Ketika Hawking mendebat Bekenstein habis-habisan, itu tidak mengubah kenyataan bahwa Bekenstein berkata benar. Justru pada akhirnya Hawking harus menerima “kebenaran” Bekenstein. Adapun dengan berbuat begitu, Hawking membuka babak baru di dunia kosmologi.

Saya tertarik mengamati dua orang ini dalam konteks menang-kalah secara akademis. Siapakah yang menang? Siapakah yang kalah? Susah untuk dipastikan, sebab masing-masing punya kontribusi. Tetapi, sebagaimana diindikasikan lewat kutipan: sesungguhnya tak ada yang menang atau kalah. Perkara seperti pencapaian akademis dan sebagainya itu semu belaka.

Nyatanya Bekenstein dan Hawking sama-sama mengejar kebenaran. Kebenaran yang cuma ada satu. Dan mereka berdua sampai di sana dengan saling bantu… biarpun mungkin tanpa disadari. Di sini kita lihat bahwa kontribusi mereka saling terikat, academic achievements be damned.

***

Jadi, setelah berpanjang-panjang sampai sini, inti cerita di atas adalah…

…apa ya? Sebenarnya cuma mau cerita saja sih. 😆 Saya rasa pembaca bisa menarik pesan moralnya sendiri-sendiri. Bagaimanapun kisah ini sudah menarik kalau dijabarkan begitu saja, jadi yah begitulah. 😛

Saya pribadi terkesan dengan sikap legowo yang ditunjukkan oleh Hawking. Dengan mengakui kebenaran Bekenstein, ia berhasil merumuskan karyatama di dunia ilmiah. Bagaimana jika Hawking berkeras menolak Bekenstein? Boleh jadi dia takkan menemukan Teori Radiasinya tersebut. Kemajuan dunia kosmologi barangkali akan terhambat bertahun-tahun. Tapi bukan itu yang kita bahas di sini.

Often times, there is wisdom inside the humble pie…

 

 

——

Bacaan Lebih Lanjut:

  • A Brief History of Stephen Hawking ~ New Scientist (link)
  • Stephen Hawking: “A Brief History of Time” (1988) (buku)
  • J.P. McEvoy & Oscar Zarate: “Introducing Stephen Hawking” (2005) (buku)

Read Full Post »