Fisika telah memasuki era baru pada tahun 1900, saat Max Planck mempublikasikan karyanya yang berjudul “Teori tentang Hukum Distribusi Energi dari Spektrum Normal”. Sebelumnya para fisikawan mengira bahwa energi bersifat kontinu, namun Planck menolak anggapan itu berdasarkan fakta eksperimen radiasi benda-hitamnya. Menurut Planck, energi hanya dapat didistribusikan per-paket, yang kini telah populer dengan sebutan kuanta atau kuantum. Perkembangan selanjutnya, tidak hanya distribusi energi saja yang bersifat diskontinu, tetapi juga gaya, dan bahkan ruang dan waktu. Ini berarti gaya gravitasi, misalnya, bukan lagi sebuah interaksi antara dua buah benda bermassa seperti gambaran Newton, namun sebagai ‘kuantum’ yang dipertukarkan oleh kedua benda itu. Masing – masing kuantum memiliki nama sendiri, yang tentunya terlalu panjang jika diuraikan di sini.
Terkait dengan proses pertukaran kuantum tersebut, dan berdasarkan perhitungan matematis yang amat rumit, seorang fisikawan jenius bernama Richard Feynman menyederhanakannya dengan mengusulkan sebuah diagram. Diagram ini selanjutnya dikenal dengan sebutan Diagram Feynman. Untuk memahami diagram ini, pertama – tama ingat kembali koordinat kartesian 2 dimensi yang anda pelajari di kelas dua SMP. Garis dunia yang akan dibahas mirip dengannya. Grafik jarak-waktu direpresentasikan oleh gambar berikut :
Garis vertikal menggambarkan waktu, sedangkan garis horizontal menggambarkan ruang. Manusia-boneka yang bergerak dalam ruang digambarkan mengarah ke kiri atau ke kanan, berarti maju atau mundur dalam ruang. Sedangkan arah ke atas maupun ke bawah menunjukkan gerak maju maupun mundur dalam waktu. Pengalaman kita sehari – hari hanya mencakup gerak maju dalam waktu, jadi urutan kejadian bergeraknya partikel tersebut adalah sekarang (titik pusat)-nanti. Kombinasi kedua sumbu menghasilkan kecepatan gerak partikel yang ditentukan oleh kemiringan lintasan manusia-boneka. Semakin miring ke arah horizontal, berarti gerak partikel tersebut semakin cepat. Sebaliknya, semakin tegak lintasan berarti gerak partikel semakin lambat. Jika arah lintasan tegak sempurna, berarti partikel diam dalam ruang namun masih bergerak dalam waktu.
Sekarang, diagram kita sederhanakan dengan menghilangkan bidang koordinat dan mengganti manusia-boneka dengan tanda panah. Tinjau gerak elektron berikut :
Mengikuti tanda panah, grafik dibaca sebagai berikut : Elektron memancarkan foton sehingga kehilangan sebagian energinya, akibatnya kecepatan geraknya pun berkurang.
Sepertinya tak ada yang aneh, namun keanehan muncul dari persamaan matematis dari diagram ini. Kita sah – sah saja membaca diagram ini secara terbalik. Dengan kata lain, elektron bergerak mundur dalam waktu dan menyerap foton. Partikel yang bergerak mundur dalam waktu merupakan antipartikel. Antipartikel dari proton disebut positron, artinya elektron yang bermuatan positif.
Diagram Feynman, disamping membantu teori kuantum untuk menumbangkan pandangan klasik tentang alam yang kontinu, juga menunjukkan bahwa partikel dapat bergerak mundur dalam waktu. Atau dengan bahasa sederhana, kembali ke masa lalu.
Gerak mundur dalam waktu tersebut, tentu saja, akan menaikkan tingkatan posisi teori relativitas khusus ke tingkat hakikat[1]. Namun demikian, dalam catatan yang ditulis oleh Fritjof Capra dalam bukunya The Tao of Physic disebutkan bahwa peristiwa mundur terhadap waktu ini masih dipertanyakan. Selain itu penelitian terbaru menimbulkan gagasan bahwa hukum ini mungkin tidak berlaku untuk proses yang melibatkan ‘interaksi yang sangat lemah’.
Selain itu, diagram ini memiliki beberapa kelemahan yang disebabkan oleh aturan – aturan yang dibuat oleh Feynman sendiri. Di antaranya aturan lokalitas dan unitary. Aturan lokalitas mengharuskan proses partikel tersebut terjadi pada tempat dan saat tertentu. Sedangkan unitary mengharuskan total probabilitas dari semua kemungkinan yang ada harus sama dengan 1. Kedua aturan tersebut dapat ditaati, tetapi justru perhitungannya akan semakin rumit.
Mengetahui hal ini, para fisikawan teoretis mengembangkan beberapa metode yang lebih baik. Fiuuh! Padahal kita hidup di alam, menjadi bagian dari alam dan setiap saat bergelut dengan alam. Tapi kenapa memahami alam itu sendiri sedemikian repotnya ya? Yah, kita tunggu saja kabar selanjutnya…
(1) Apa yang relatif dalam konsep relativitas khusus adalah pengukuran berdasarkan kerangka acuan yang dipilih, dan bukan hakikat benda-nya.
Sumber :
Fritjof Capra, The Tao of Physic.
http://diary.febdian.net/
