Mengenal Dilasi Waktu dalam Teori Relativitas Einstein

Ilustrasi dilasi waktu. Kredit: Dokumen Info Astronomy

Info Astronomy - Anda pasti sudah pernah menonton film Interstellar, dan menurut penelitian kecil yang tim redaksi Info Astronomy lakukan: banyak penonton yang penasaran dengan dilasi waktu pada film Interstellar. Betul, kan?

Kini kita mengetahui bahwa perjalanan angkasa luar ke galaksi-galaksi yang jauh dan bertemu dengan makhluk-makhluk asing yang cerdas masih jauh api dari panggang, bukan hanya dihambat oleh jauhnya jarak-jarak antargalaksi, namun juga kita kini mengetahui bahwa menurut teori relativitas Einstein, tidak ada satu bendapun yang dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya yaitu secepat meter/detik, atau sekitar 1.080.000.000 km/jam.

Mungkin banyak juga makhluk-makhluk cerdas di luar angkasa sana yang sama frustasinya dengan kita karena tidak dapat menjelajahi alam semesta melebihi kecepatan cahaya. Ini masalahnya bukan hanya keterbatasan teknologi, tapi juga hukum alam yang sangat sulit dibengkokkan oleh teknologi semaju apapun!

Teori relativitas Einstein, menguak sedikit harapan di antara keputusasaan manusia dalam menempuh perjalanan luar angkasa yang jauh dan memakan waktu lama.

Andaikan kita menempuh perjalanan waktu ke sebuah planet asing di sebuah bintang yang letaknya 100 tahun cahaya, maka jika tidak ada benda yang dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya, menurut teori Fisika klasik, maka minimal waktu yang dibutuhkan untuk mencapai bintang tersebut adalah 100 tahun lebih sedikit.

Namun dengan diformulasikannya teori relativitas Einstein yang berkenaan dengan dilasi waktu (time dilation), maka perjalanan yang memakan waktu 100 tahun tersebut dapat ‘dipersingkat’ (awas, kami menulisnya dalam tanda kutip!) menjadi puluhan tahun, belasan, atau bahkan satuan tahun.

Teori relativitas khusus Einstein sebenarnya ada empat: yaitu yang mencakup: Pemendekan Panjang (Length Contraction), Pemelaran Waktu/Dilasi Waktu (Time Dilation), Penambahan Massa (Mass Increase), dan juga hubungan antara energi dan massa yang terkenal dengan rumusnya: .

Namun yang paling mempesonakan kita mungkin adalah masalah Dilasi Waktu (Time Dilation). Hmm.. mari kita bahas di sini.

Hubungan antara waktu (baik waktu pengamatan pada saat diam ataupun waktu pada saat bergerak), kecepatan cahaya dan juga kecepatan benda bergerak adalah sebagai berikut:



Dimana waktu pada benda diam, sedangkan adalah waktu pada benda bergerak, v adalah kecepatan benda bergerak, sedangkan c adalah kecepatan cahaya yaitu: atau 1.080.000.000 . 

Sekarang kita ambil contoh misalkan kita bergerak dengan pesawat luar angkasa terus menerus selama 100 tahun dengan kecepatan 100 km/jam. Mula-mula kita konversikan dulu kecepatan 100 km/jam menjadi 27.8 meter/detik. Bagi mereka yang belum bi(a)sa mengkonversikan dari satuan km/jam menjad meter/detik, caranya adalah sebagai berikut:



Lalu sesudah itu kita masukkan kecepatan tersebut ke dalam rumus dilasi waktu seperti di atas:











Dengan memakai kalkulator kita tentu dengan mudah dapat menghitungnya. Kita dapat melihat di sini bahwa kalau kita bergerak ‘hanya’ dengan kecepatan 100 km/jam dalam waktu 100 tahun, maka waktu pada benda diam dan waktu pada benda bergerak perbedaan sangat sangat sangat kecil sekali, sehingga bisa diabaikan.

Alias 100 tahun pada benda diam sama dengan 100 tahun pada benda yang bergerak secepat 100 km/jam. Nah, sekarang coba kalau kita naik pesawat ruang angkasa dengan kecepatan 0,7 kali kecepatan cahaya (0,7c) atau 0,7 X 1.080.000.000 km/jam = 756.000.000 km/jam. Kita masukkan ke dalam rumus, maka:













Maka terlihat bahwa 100 tahun waktu di Bumi sama dengan 71.4 tahun waktu di pesawat luar angkasa kita yang melakukan perjalanan selama 100 tahun di Bumi. Sekarang kita coba masukkan kecepatan 0,8c, 0,9c, 0,95c, 0,99c, 0,999c ke dalam rumus di atas dan hasilnya:

0,8c ——-> = 60 tahun

0,9c ——-> = 43,6 tahun

0,95c ——> = 31.2 tahun

0,99c ——> = 14,1 tahun

0,999c —–> = 4,48 tahun

Di atas kita melihat bahwa 100 tahun di Bumi sama dengan 4,48 tahun waktu di pesawat luar angkasa yang bergerak dengan kecepatan 0,999c selama 100 tahun Bumi. Ini adalah setitik harapan bagi kita yang ingin menjelajahi bintang-bintang di galaksi lain yang jauhnya.

Namun, tentu saja ini bukan perkara yang mudah, selain kendala teknologi juga untuk menerbangkan pesawat luar angkasa yang besar dengan kecepatan 0,999c tentu memerlukan energi yang sangat sangat sangat sangaaaaaaaat besar, bahkan seluruh cadangan energi organik yang ada di Bumi sekarang belum tentu bisa menerbangkan pesawat luar angkasa ini sampai ke ujung galaksi, apalagi sampai ke galaksi lain! Untuk itu perjalanan angkasa seperti ini nampaknya belum akan terwujud dalam waktu dekat ini.

Nah apakah Anda tertarik untuk mengarungi luar angkasa dengan kecepatan 0,999c seperti ini agar ‘lebih awet muda’? ‘Awet muda’ di sini dalam tanda kutip karena memang andaikan kita mengarungi angkasa selama 4,5 tahun dengan pesawat luar angkasa tersebut (yang sama dengan 100 tahun di Bumi) kita memang hanya merasakan 4,5 tahun seperti 4,5 tahun hidup normal di Bumi, bukan merasakan 100 tahun di Bumi dengan badan tetap muda yang hanya bertambah 4,5 tahun.

Sekarang, andaikan kita kembali dari perjalanan ruang angkasa kita (yang kita rasakan hanya 4,5 tahun) kembali ke Bumi, ternyata Bumi telah berubah selama 100 tahun secara teknologi dan sosio-kultural. Kita merasa sangat terasing di Bumi kita, kita melihat peralatan canggih dan teknologi yang belum kita kenal pada saat kita berangkat dari Bumi.

Peradaban dan sosio-kultural juga mungkin sudah berubah banyak selama 100 tahun belakangan di Bumi. Dan yang paling mungkin membuat kita sedih adalah, orang-orang yang kita kenal dan kita cintai mungkin sudah lama pergi meninggalkan kita.

Riza Miftah Muharram