Kita Perlu Berterima Kasih kepada Einstein
KITA bisa mendengarkan musik lewat CD player dengan suara jernih. Atau nonton
film
dari DVD player dengan kualitas gambar yang tajam. Bisa memotret dengan kamera
digital
yang tak perlu lagi harus mencuci-cetak film negatif. Semua itu bisa terjadi
karena
teorinya Einstein.
DI Princeton, New Jersey, AS, sedang dirayakan 100 tahun annus mirabilis (tahun
mukjizat)
karya besar Albert Einstein, sekaligus 50 tahun wafatnya sang mahaguru.
Bersamaan
dengan itu, PBB menobatkan tahun 2005 ini sebagai Tahun Fisika Dunia yang
intinya
mengimbau semua bangsa di dunia untuk mengingat pentingnya peran sains dalam
kehidupan manusia dan meningkatkan apresiasi terhadap usaha manusia dalam
mengungkap rahasia alam semesta dan jagat raya.
Di Jurusan Fisika Universitas Princeton (tempat Einstein dulu bergaul dengan
tokoh-tokoh
legendaris fisika lainnya, seperti Wolfgang Pauli dan Richard Feynman) digelar
serentetan
kuliah-kuliah populer untuk publik seputar karya besar Einstein yang disertai
demonstrasi-demonstrasi fisika menarik. Pada puncaknya tanggal 18 April baru
lalu,
bertepatan dengan hari wafatnya, digelar pertunjukan laser yang megah di
lapangan
kampus sebagai tribut bagi sang mahaguru.
Karya-karya Einstein
Einstein mulai menetap di Princeton sejak tahun 1933 sampai akhir hayatnya di
tahun
1955, setelah sebelumnya harus angkat kaki dari tempat asalnya di Jerman
gara-gara
berkuasanya rezim Nazi saat itu.
Pada tahun 1905, Einstein memublikasikan lima makalah dalam jurnal Annalen der
Physik
yang berisi tiga topik mahakarya bidang fisika. Yaitu efek fotolistrik, gerak
Brown, dan
yang paling terkenal, teori relativitas khusus. Secara singkat ketiga topik
tersebut
berturut-turut memaparkan sifat kuantum cahaya, memperkuat bukti-bukti adanya
keberadaan molekul dan atom, dan mendobrak pengertian kita akan ruang, waktu,
dan
energi.
Melalui karya-karyanya ini, Einstein seperti menemukan mata rantai yang putus
yang
menjembatani topik-topik utama fisika klasik saat itu. Yaitu efek fotolistrik
menjembatani
elektromagnetika dan termodinamika, efek Brown menjembatani termodinamika dan
mekanika klasik, lalu teori relativitas khusus menjembatani mekanika klasik
kembali ke
elektromagnetika. Hal inilah yang menambah daya tarik magis karya-karya
Einstein
tersebut, terutama teori relativitas khususnya yang revolusioner.
Tak mengherankan karya-karyanya ini menjadi monumen kejeniusan Einstein dan
menempatkan dirinya sebagai raksasa intelektual dalam sejarah peradaban manusia
setelah Galileo Galilei dan Isaac Newton. Sehingga layaklah tahun 1905 ini
disebut annus
mirabilis-nya Einstein. Pada tahun yang sama dia menerima gelar PhD dari
Universitas
Zurich dengan tesisnya yang berjudul "On a new determination of molecular
dimensions".
Karya Einstein tentang teori relativitas khusus di tahun 1905 ini tertuang
dalam
makalahnya yang berjudul "On the electrodynamics of moving bodies". Di sini
Einstein
berusaha merekonsiliasikan mekanika klasik dengan teori elektromagnetika
Maxwell.
Dalam usahanya, Einstein terpaksa merobohkan fondasi konsep mekanika Newton
yang
selama ini bertumpu pada kemutlakan ruang dan waktu dan menggantinya dengan
postulat bahwa kecepatan cahaya di ruang hampa itulah yang mutlak, tidak
tergantung
kecepatan atau kerangka acuan pengamat.
Konsekuensinya konsep ruang dan waktu menjadi relatif yang efeknya menjadi
dramatis
kalau obyek yang bersangkutan melaju dengan kecepatan mendekati kecepatan
cahaya.
Contoh gamblangnya tertuang pada ilustrasi terkenal paradoks si kembar, di mana
si
kembar A yang berkelana naik pesawat dengan kecepatan sangat tinggi akan lebih
awet
muda ketimbang kembarannya B yang diam saja di bumi kalau mereka bertemu
kembali.
Hal ini juga mengimplikasikan bahwa perjalanan waktu (time travel) ke masa
depan adalah
mungkin, asal kita mengendarai pesawat yang bisa melaju mendekati kecepatan
cahaya.
Einstein menutup tahun mukjizatnya dengan makalahnya yang kelima dan yang
pamungkas, "Does the inertia of a body depend on its energy content?", di mana
dia
memaparkan konsep bahwa massa suatu benda adalah besaran yang mengukur energi
yang ada di dalamnya. Konsep ini ia nyatakan kembali di tahun 1907 dalam bentuk
persamaan fisika yang paling terkenal sepanjang masa, E=mc2.
Banyak yang salah kaprah, Einstein mendapat hadiah Nobel fisika bukan karena
teori
relativitasnya yang revolusioner itu, melainkan karena temuan penjelasan efek
fotolistriknya. Maklum saja, teori relativitas Einstein ini tergolong sangat
kontroversial saat
itu. Walaupun demikian hadiah Nobel pun sebenarnya masih kurang layak untuk
mahakarya Einstein tersebut. Dalam kariernya kemudian, Einstein bergumul untuk
menyempurnakan teorinya yang akhirnya dirampungkannya dalam teori relativitas
umum
di tahun 1916.
Mengawang-awang?
Meminjam istilah dunia riset sains Indonesia, karya-karya Einstein tersebut
sepertinya
tampil "mengawang-awang". Membuat kita terpukau, tapi kita sering kali sulit
menghargai
apa pengaruhnya teori-teori tersebut dalam kehidupan sehari-hari.
Berikut buah hasil karya Einstein yang "membumi".
Kita menggunakan kalkulator dengan panel bertenaga surya, membidik pemandangan
indah sana-sini dengan kamera digital, berterima kasihlah pada konsep efek
fotolistrik
Einstein.
Kita berkelana menjelajah hutan menggunakan perangkat GPS (Global Positioning
System).
Supaya pembacaan datanya akurat, sistem ini harus memperhitungkan koreksi efek
relativitas. Yaitu efek melambatnya detak waktu akibat kecepatan tinggi
(relativitas
khusus) dan juga di lain pihak efek bertambah cepatnya detak waktu karena
melemahnya
gravitasi di angkasa (relativitas umum) yang dialami satelit pemancar sinyal
GPS tersebut.
Kita memutar cakram digital mendengar lagu atau menonton film kegemaran kita.
Semuanya bisa bekerja karena adanya laser yang membaca informasi yang tersimpan
dalam cakram tersebut. Untuk itu berterima kasihlah pada konsep stimmulated
emission
yang dipaparkan Einstein di tahun 1917 yang menjadi fondasi pengembangan laser
puluhan tahun selanjutnya.
Memang bukan berarti Einstein yang langsung menciptakan semua teknologi
tersebut.
Tapi dengan bertumpu pada fondasi-fondasi teori fisikanya ini, sederetan
generasi
fisikawan dan insinyur bekerja keras sehingga akhirnya menghasilkan teknologi
modern
seperti yang kita nikmati tersebut di atas.
Buah karya Einstein ini akan terus bergulir di masa mendatang. Contohnya,
beranjak dari
kemajuan teknologi elektronika yang sangat sukses, para peneliti sekarang
sedang
merintis bidang baru yang disebut spintronika. Kalau teknologi elektronika
bertumpu pada
interaksi muatan listrik, dalam spintronika orang berusaha mengeksploitasi
interaksi spin
untuk mengolah informasi. Dalam hal ini untuk memengaruhi muatan listrik
diperlukan
medan listrik. Tetapi untuk memengaruhi spin diperlukan medan magnet yang
secara
praktiknya sulit direalisasikan dalam skala divais mikroelektronik standar.
Tetapi menurut prinsip relativitas Einstein, kalau elektron melintas sangat
cepat, medan
listrik pun akan muncul sebagai medan magnet dalam kerangka acuan elektron dan
bisa
berinteraksi dengan spin elektron. Konsep ini membuka peluang dikembangkannya
divais-divais spintronika baru yang fungsional.
Tentunya karya Einstein tersebut tidak disebut mahakarya cuma karena dampak
positifnya
yang bisa dinikmati oleh manusia. Tapi lebih k
arena gebrakan revolusionernya dalam usaha pemahaman alam semesta yang menjadi
monumen penting peradaban umat manusia. Tak mengherankan pada pergantian
milenium kemarin Einstein juga dinobatkan sebagai Person of the Century oleh
majalah
Time.
