Multijagad

Multijagad

Oleh : Tayo Sandono

Artikel berikut merupakan potongan dari makalah saya yang akan disajikan dalam diskusi rutin LPIK Angkatan 2012 dengan Judul: Tuhan dan Sains Modern

Selama bermilenia orang bicara tentang adanya dunia lain selain dunia kita. Agama-agama bicara tentang aneka alam semesta: dunia jin, dunia malaikat, dunia akhirat, surga, neraka, nirwana, dan sebagainya. Dalam perkembangan yang mengherankan, sains juga merujuk ke arah multijagad.

Multijagad Tingkat Satu: Jagad Inflasi

Pertama-tama, mari kita perjelas apa itu sebuah alam semesta atau sebuah jagad. Anda, saya, semua manusia (kecuali beberapa astronot) tinggal di planet Bumi. Anda sudah cukup dapat membayangkan seberapa besar planet ini. Planet ini memiliki sebuah pengawal, Bulan. Pasangan Bumi dan Bulan mengikuti sebuah orbit mengelilingi benda yang lebih besar, sejuta kali ukuran Bumi, benda itu adalah Matahari. Jarak dari Bumi ke Matahari adalah delapan menit perjalanan cahaya. Ini artinya, informasi tentang Matahari yang kita lihat sekarang, sesungguhnya informasi yang datang dari Matahari, delapan menit lalu. Jarak di alam semesta biasanya diukur dengan lamanya waktu yang ditempuh cahaya untuk mencapainya. Jadi, mulai sekarang, kita pakai waktu cahaya sebagai ukuran jarak.

Bukan hanya Bumi yang mengelilingi matahari, jauh di ujung sana, 13 kali jarak Bumi ke Matahari, ada Neptunus, dan 97 kali jarak Bumi ke Matahari, ada Eris, sebuah batu raksasa yang bersemayam dalam Sabuk Kuiper, hutan benda sejenisnya. 100 ribu jarak Bumi ke Matahari, ada kabut Oort, sebuah awan inti komet yang menyelubungi Tata Surya membentuk bola. Bola ini, dengan segala isinya, adalah Tata Surya kita.

Selanjutnya, Tata Surya hanyalah satu dari, siap-siap, 200 juta Tata Surya yang mungkin ada dalam satu sistem yang lebih besar, yang kita sebut Galaksi Bima Sakti. Tata Surya kita berada di salah satu lengan spiralnya lebih dekat ke pinggir. Tentu saja, ini ukuran maksimum. Tidak seorang ilmuanpun mampu melihat satu demi satu tata surya di galaksi kita. Tapi setidaknya, setiap tata surya, punya bintang di tengahnya, seperti Matahari, dan karena ada 300 miliar bintang di Bima Sakti (Wethington, 2008), dan anggaplah hanya 0.1% nya saja yang ditutupi selubung seperti Kabut Oort, maka ada 200 juta tata surya. Galaksi Bima Sakti merupakan cakram mirip lingkaran obat nyamuk ganda dengan diameter sekitar 100 ribu tahun cahaya. Bintang-bintang ini mengalami siklus hidup mati dan jumlahnya terus berubah-ubah. Ada yang membentuk gerombolan hingga satu juta bintang, ada yang hanya berdua saja (binari), dan banyak juga yang sendirian seperti matahari kita. Ada yang kecil sekali seukuran Bumi ada juga  yang Maharaksasa hingga sejuta kali ukuran Matahari. Menariknya, semakin kecilnya bintang, semakin panjang umurnya.

Galaksi Bima Sakti dulunya dianggap pulau di tengah kekosongan jagad. Lalu ditemukan galaksi lain, Andromeda. Lalu ditemukan galaksi lain lagi, ditemukan lagi, dan lagi. Sekarang setidaknya ada, 170 miliar galaksi yang telah ditemukan (Gott et al, 2005). Kembali strukturnya berulang, ada galaksi yang sendirian, ada yang mengelompok beberapa buah, beberapa ratus, beberapa juta, dan bahkan beberapa miliar. Diameter cakrawala alam semesta yang memuat 170 miliar galaksi ini sekitar 92 miliar tahun cahaya (Bielewicz dan Banday, 2011).

Struktur alam semesta ini, yang ada kita di dalamnya, pada dasarnya terdiri dari kepadatan tertentu dan materi tertentu. Jika lebih renggang dari sekarang, kita akan melihat lebih sedikit galaksi. Jika lebih padat dari sekarang, tentu kita melihat lebih banyak galaksi. Begitu pula, jika partikel penyusunnya beda, maka zat pengisi alam semesta yang kita lihat akan berbeda pula. Kepadatan dan materi beserta parameternya seperti tetapan kopling dan massa partikel, disebut sebagai kondisi awal alam semesta. Ia ditentukan oleh hukum fisika, yang disebut model standar.

Teori medan kuantum menyebutkan kalau kekosongan dalam fisika berbeda dengan kekosongan sejati. Ketika kita bicara kekosongan, kita membayangkan ketiadaan apa-apa. Sesuatu yang berdimensi negatif satu dalam matematika. Kosong ya kosong, tidak ada apa-apa (true vacuum). Kekosongan dalam fisika berbeda. Anggap seluruh alam semesta ini kita buang isinya, apa yang tertinggal adalah kekosongan itu sendiri. Tetapi kekosongan ini tetap memiliki sesuatu. Ia tipe kekosongan yang disebut kekosongan palsu (false vacuum). Alam semesta dengan cara ini dapat dibayangkan sebuah mangkuk berisi jus cincau. Kondisi kosong palsu tercapai ketika hanya ada mangkuk, tidak ada jus cincau lagi. Kondisi kosong sejati tercapai ketika tidak ada mangkuk sama sekali.

Dalam kekosongan palsu terdapat gejolak eksistensi yang disebut ilmuan sebagai fluktuasi kuantum. Gejolak eksistensi ini ditandai dengan muncul lalu lenyapnya materi palsu. Sebuah materi, entah itu atom, muncul lalu lenyap, dalam selang waktu sepersemiliar detik atau kurang. Gejolak ini memunculkan apa yang disebut ilmuan sebagai gaya kuantum. Dan ini bukan spekulasi, sudah ada eksperimennya dan sudah ada ilmuan yang mendapat nobel karenanya. Gejala ini disebut efek Casimir. Lebih jauh, fluktuasi kuantum ditemukan di alam semesta dan disebut fluktuasi purba oleh pengamatan observatorium COBE (Smoot et al.1992)

 

Gambar 1: Ilustrasi Tiga Kondisi Kekosongan

Gejolak kuantum inilah yang menjadi asal muasal kondisi awal alam semesta. Alam semesta adalah efek Casimir yang mewujud menjadi nyata. Ia eksis, tapi gagal lenyap, dan menjadi nyata, mengembang bersama kondisi awalnya yang seperti sekarang. Tetapi, sebuah pertanyaan menggelitik, dan ini disebut argumen penyetelan halus (fine-tuning universe): kenapa kondisi awal yang kita peroleh seperti ini, bukan lainnya?

Para fisikawan bertanya, mengapa massa elektron yang dihasilkan gejolak kuantum seperti sekarang, bukan massa yang lain? Setelah diperiksa, dari sekian banyak kemungkinan, hanya ada sedikit kemungkinan yang dapat memunculkan susunan yang memungkinkan kehidupan kompleks. Gabungkan parameter ini dengan parameter lainnya, maka yang kita peroleh adalah sebuah kondisi awal yang sangat langka. Tapi gejolak kuantum muncul setiap saat dalam kekosongan palsu dan kondisi awal yang mana pun punya peluang yang sama untuk muncul. Kenapa harus yang seperti ini? Ada dua kubu : kubu Tuhan dan kubu multijagad. Kubu Tuhan bilang, ya ini karena Tuhan yang memilihkan kondisi awal seperti ini. Kubu Multijagad bilang, itu kebetulan. Kebetulan di alam semesta kita kombinasi yang muncul seperti itu, dan ada tak terhingga alam semesta.

Bagaimana mungkin ada tak terhingga alam semesta? Hal tersebut hanya mungkin benar secara ilmiah jika kita melihat alam semesta lain selain alam semesta kita bukan? Hal ini sebenarnya konsekuensi logis dari teori inflasi. Mari kita tinjau sebentar tentang teori inflasi.

Telah disebutkan kalau diameter alam semesta 92 miliar tahun cahaya. Artinya seandainya kita diubah menjadi planet Bumi dan melihat ke kiri, kita mampu mengindera jagad raya hingga sejauh 46 miliar tahun cahaya. Melihat ke kanan, kita bisa melihat jagad raya sejauh 46 miliar tahun cahaya juga. Masuk akal jika usia alam semesta ini adalah 92 miliar tahun, karena itulah waktu minimal yang diperlukan materi bergerak. Ingat, menurut teori relativitas, kecepatan tertinggi di alam semesta adalah kecepatan cahaya. Tapi, tak disangka, alam semesta usianya hanya 12,8 miliar tahun. Bahkan tak sampai separuh diameter jagad raya. Ini artinya, alam semesta memuai dengan kecepatan melebihi kecepatan cahaya itu sendiri kan? Bagaimana mungkin? Ini yang disebut masalah domain dalam teori Big Bang.

Untuk menambal kekurangan ini, ilmuan mengajukan teori inflasi (Bucher dan Spergel, 1999). Teori inflasi mengatakan, beberapa saat setelah Big Bang, alam semesta mengembang sangat cepat, sedemikian cepat, hingga melebihi kecepatan cahaya. Seperti balon yang ditiup. Bagian-bagian dari balon ini tidak sempat berhubungan satu sama lain karena kecepatan pengembangan melebihi kecepatan yang bisa ditempuh informasi dari bagian-bagian tersebut untuk menyeberang ke bagian lain. Seberapa cepat inflasi ini? Tampaknya itu bisa diketahui jika kita mengetahui kecepatan gerak bagian terjauh dari alam semesta. Tetapi bagian tersebut sedemikian jauhnya sehingga informasinya belum sampai ke kita. Lebih parah lagi, bagian tersebut semakin menjauh dari kita dengan gerak dipercepat. Informasinya tidak akan pernah sampai ke kita.

Tetapi ilmuan punya cara lain, yaitu mengukur temperatur alam semesta. Jika alam semesta memuai begitu cepatnya pada masa inflasi, semakin cepat ia mengembang, maka alam semesta semakin luas kan? Semakin luas artinya alam semesta semakin datar. Eksperimen dan pengamatan, dilakukan di Antartika dan di luar angkasa, menemukan bahwa, alam semesta kita berbentuk benar-benar datar! (Netterfield et al. 1995; Scott et al. 1996; Lineweaver et al. 1997)!

Gambar 2: Kemungkinan Bentuk Alam Semesta. Alam semesta kita berbentuk datar (a).

Apa artinya alam semesta datar? Artinya alam semesta kita tak terhingga luasnya. Tak terhingga dalam artian datar, bukan seperti donut atau bola yang terhingga tapi tak terbatas (Baltovic, 1999). Ini sangat sederhana bukan? Kita tidak membayangkan kalau pesawat dalam film Star Trek suatu saat akan tiba di ujung Alam Semesta. Itu aneh, lebih masuk akal kalau pesawat tersebut akan terus saja melaju tanpa pernah tiba di suatu ujung. Walaupun alam semesta ini hampir sepenuhnya kosong, tapi jika kita mempunyai roket yang terus bergerak lurus, tanpa dipengaruhi gravitasi, suatu saat ia akan menabrak sebuah benda, tidak mungkin ia menabrak ujung alam semesta.

Dalam masa inflasi, karena kecepatan informasi terbatas, maka daerah-daerah dalam bagian alam semesta yang memuai memiliki konfigurasinya sendiri-sendiri. Fluktuasi kuantum tidak mampu saling menyatu dan akibatnya kondisi awal dari tiap wilayah terpisah ini berbeda-beda. Alam semesta kita hanya satu bintik dari tak terhingga bintik dalam balon yang mengembang ini. Bintik kita, memiliki kondisi awal seperti yang kita amati sekarang. Bintik lain, berbeda. Lebih menyeramkannya lagi, dalam alam semesta tak terhingga, akan ada bintik-bintik yang 100% sama persis dengan alam semesta kita. Dan karena jumlahnya tak terhingga, jumlah bintik-bintik ini juga tak terhingga banyaknya. Tegmark (2008) bahkan menghitung kalau salinan yang tepat seperti anda dan mengerjakan hal yang anda lakukan sekarang, membaca artikel ini, berada pada jarak sekitar 1010^(29) meter jauhnya dari anda sekarang.

Inflasi menyebabkan fluktuasi kuantum mewujudkan seluruh kombinasi yang mungkin dari kondisi awal dan karena kombinasi yang mungkin itu terhingga, maka ada tak terhingga jumlah kombinasi yang sama. Ada tak terhingga anda di dalam jagad yang muncul dari Big Bang, masing-masing tinggal dalam bintiknya sendiri. Para ilmuan menyebut bintik alam semesta lokal ini sebagai volume Hubble atau dilambangkan dengan O (huruf kapital o dengan model huruf ParkAvenue BT).

Dua fakta pendukung multijagad ini adalah alam semesta tak terbatas dan distribusi materi yang seragam. Kita telah menyebutkan bagaimana alam semesta tak terbatas dikonfirmasi oleh sains, bagaimana dengan distribusi materi yang seragam. Ini mirip dengan argumen yang diajukan oleh Reichenbach sebelumnya bahwa komponen penyusun anggota himpunan mencirikan himpunan itu sendiri, bagian mencirikan keseluruhan. Tapi bagaimana kita yakin? Bisa jadi kasusnya malah seperti bata kecil menyusun tembok besar, bukannya tembok adalah bata karena tersusun dari bata.

Sayangnya para ilmuan hanya menduga hal ini benar berdasarkan pengamatan pada alam semesta kita. Dalam volume Hubble, distribusi materi terlihat seragam ke segala arah. Ketidak seragaman hanya dideteksi pada sutruktur kurang dari sekitar 1024 meter (100 juta tahun cahaya). Ukuran ini sangat kecil dibandingkan dengan volume O. Jika kita bandingkan, ketidakseragaman hanya mencakup sepersejuta dari bagian volume Hubble. Masuk akal jika ditarik kesimpulan kalau seluruh multijagad bersifat seragam karena ukurannya lebih besar lagi dari volume Hubble. Dalam skala yang jauh lebih besar dari volume Hubble, dapat ada sebuah domain dimana tetapan kopling dan massa partikel dalam model standar tidak konsisten dengan kehidupan dan karenanya, tidak mengherankan kalau kita hidup di volume Hubble yang mendukung kita hidup, jika tidak, kita tidak akan mengajukan pertanyaan mengapa alam semesta kita (O. yang kita tempati) memiliki konfigurasi yang mendorong kehidupan.

Gambar 3: Alam Semesta Kita dalam Multijagad Level 1

Multijagad tipe ini disebut multijagad tingkat 1 oleh Tegmark karena alam semesta-alam semesta hanya berbeda dalam kondisi awalnya saja, sementara hukum fisika yang mengatur alam semesta ini sama. Ia lebih sederhana dari asumsi jagad tunggal yang membutuhkan jawaban atas pertanyaan: mengapa distribusi materi dan kerapatan alam semesta seperti sekarang, kenapa tidak yang lain? Teis menyebut sebabnya adalah Tuhan yang mereka pandang lebih sederhana. Kesederhanaan ini dimunculkan dari asumsi kalau sebuah peristiwa dengan kemungkinan yang kecil tidak muncul karena kebetulan (Dembski, 1998:48). Tentu saja asumsi ini tidak logis karena kemungkinan apapun, sejauh tidak nol, tetap dapat mewujud secara kebetulan. Ambil contoh seperangkat kartu remi dengan 52 kartu, kemungkinan sebuah konfigurasi 7 kartu ada di tangan anda adalah 1: (52x51x50x49x48x47x46) atau satu dari 674274182400 kemungkinan atau secara pecahan, kemungkinannya adalah 0,000000000001, tetapi tetap saja ia mewujud di tangan anda kan? Dan dalam alam semesta tak terhingga luasnya, kemungkinan ini pasti akan mewujud (Monton, 2004). Itu mengapa para ilmuan (setidaknya filsuf sains), memandang gagasan multijagad yang memunculkan segala kondisi awal yang mungkin lebih sederhana karena kita tidak perlu memilih salah satu dan adanya kita di volume Hubble sekarang hanyalah kebetulan belaka. Tapi, Tegmark beranjak lebih jauh dengan memberikan deskripsi multijagad tingkat kedua, yang lebih sederhana lagi dari tingkat 1.

Multijagad Tingkat Dua: Jagad Fraktal

Bayangkan sebuah segitiga. Lalu ada empat segitiga kecil di dalam segitiga besar tersebut. Kemudian, di dalam segitiga kecil tersebut ada empat segitiga yang lebih kecil lagi. Dalam segitiga yang lebih kecil itu ada lagi empat segitiga yang lebih kecil lagi, dan seterusnya tanpa akhir. Kembali ke segitiga besar, ia ternyata hanya sebuah segitiga dari empat segitiga besar dalam segitiga yang lebih besar. Dan pembesaran ini terus berulang semakin besar. Segitiga di dalam segitiga di dalam segitiga, setiap segitiga sama bentuknya hanya beda ukurannya (Lihat Gambar 3). Inilah fraktal, objek geometri dengan bentuk replikasi diri dalam skala berbeda.

Gambar 4: Segitiga Fraktal atau disebut juga Segitiga Sierpinski (sumber: Harris dan Stocker, 1998)

Bagaimana jika alam semesta kita yang mencakup multijagad tingkat satu, hanya merupakan satu jagad dari tak terhingga jagad raya dalam satu jagad yang lebih besar. Alam semesta kita adalah satu segitiga besar di dalam segitiga yang lebih besar lagi. Multijagad fraktal, dimana alam semesta kita di dalam alam semesta lain dan alam semesta tersebut berada di dalam alam semesta lain dan seterusnya tanpa akhir (ad infinitum), merupakan versi multijagad yang mengeksploitasi ruang dimensi tinggi. Dalam multijagad tingkat satu (jagad raya sesungguhnya), kita secara teoritis dapat datang ke volume Hubble yang lain, apabila kecepatan memungkinkan. Kita dapat hidup di sana karena perbedaan antar jagad hanya dalam massa materi dan kepadatan materi. Walau begitu, dalam jagad fraktal, alam semesta sepenuhnya terpisah. Masing-masing diatur oleh hukum fisika efektif yang berbeda. Lebih jauh lagi, alam semesta level pertama kita sudah tak terhingga luasnya. Bagaimana keluar dari sesuatu yang tak terhingga?

Hal ini berangkat dari teori inflasi pula, dan didukung oleh oleh teori string (Susskind, 2003:12), yaitu fakta kalau jagad raya kita mengembang. Jika ia mengembang, maka ada sebuah ruang yang terisi. Sebuah balon tidak akan mengembang jika tempat ia mengembang sudah dipenuhi oleh dirinya. Karena ada ruang untuk jagad raya mengembang, maka ruang ini juga memiliki daerah kosong untuk menjadi daerah pengembangan lanjutan. Bagaimana jika ruang kosong tempat pengembangan alam semesta itu tak terhingga. Ada tak terhingga ruang kosong dan jagad raya level 1 kita hanya menempati sangat kecil sekali ruang. Dalam ruang kosong yang sangat luas tadi, dapat ada alam semesta lain yang mengembang. Akibatnya, dalam ruang pengembangan jagad raya terdapat tak terhingga jagad raya yang mengembang. Semua berawal dari Big Bang nya masing-masing dan tidak harus Big Bangnya terbentuk 12,7 miliar tahun lalu seperti alam semesta kita. Malah, Big Bang terjadi setiap saat. Ada tak terhingga jagad raya gelembung yang terpisah satu sama lain.

Tetapi jumlah jagad raya tak berhenti sampai di sini. Fakta lain selain jagad raya mengembang adalah ia mengembang abadi (Linde, 1990; Vilenkin, 1083; Starobinsky, 1986; Goncharov, Linde, dan Mukhanov, 1987; Salopek dan Bond, 1991; Linde, Linde, dan Mezhlumian, 1994). Karena pengembangannya abadi, maka suatu saat dalam wilayah pengembangannya, akan mungkin muncul Big Bang. Artinya Big Bang di dalam Big Bang. Hal ini sejalan dengan segitiga kecil di dalam segitiga besar dimana kita adalah segitiga besar tersebut. Ada aspek menarik dari hipotesis ini, kita suatu saat dapat mengamati kemunculan alam semesta baru di dalam alam semesta kita, gelembung di dalam gelembung.

Ide lain bagaimana alam semesta muncul di dalam alam semesta adalah lewat lubang hitam. Smolin (1997) mengajukan kalau lubang hitam di alam semesta kita, memiliki lubang putih di alam semesta lain atau tempat lain di  alam semesta kita. Setiap materi yang masuk ke dalam lubang hitam mewujud di lubang putih sebagai Big Bang baru. Karena materi terus menerus masuk ke dalam lubang hitam, maka Big Bang terus menerus terjadi di satu titik tetap di mulut lubang putih. Akibatnya, akan terwujud alam semesta bawang dimana satu lapisan alam semesta berada di dalam lapisan alam semesta lain, seperti halnya bawang ataupun boneka Matrioskha.

Selain berbeda ukuran, beberapa gelembung pada akhirnya tidak akan berkembang lebih jauh. Beberapa bahkan akan runtuh menuju Big Crunch (kebalikan dari Big Bang). Kecepatan pengembangannya juga dapat berbeda-beda. Hal ini disebabkan tiga skenario yang mungkin dari geometri alam semesta dari masing-masing gelembung (Lihat kembali Gambar 2) yaitu terbuka, tertutup, dan datar. Alam semesta kita telah terbukti datar, pengembangan melambat tapi tidak pernah berhenti, tapi alam semesta lain dapat terbuka, dimana pengembangan terus semakin dipercepat, atau tertutup, dimana pengembangan pada akhirnya berhenti dan menjadi pengerutan (Linde, 1994).

Walaupun waktu yang ada mungkin tak terhingga, seiring bertambahnya waktu, jumlah jagad raya akan semakin banyak. Hal ini karena setidaknya ada satu alam semesta terbuka atau alam semesta datar lahir setiap saat, dan alam semesta tipe ini tak pernah berhenti mengembang. Dan alam semesta dari dua jenis ini adalah alam semesta yang produktif dalam membentuk Big Bang baru.

Mutijagad Level 2 menyanggah argumen penyetelan halus lebih jauh lagi. Jika sebelumnya, multijagad Level 1 menyanggah kalau Tuhan memilihkan massa partikel dan kepadatan jagad raya agar terbentuk kehidupan dengan menyatakan seluruh massa dan kepadatan yang mungkin itu ada entah di mana dalam alam semesta tak terhingga, maka multijagad gelembung menyanggah kalau Tuhan memilihkan dimensi ruang waktu yang ada agar terbentuk kehidupan. Dalam setiap Big Bang baru, struktur ruang waktu di alam semesta yang akan terbentuk kemudian diacak dan semua kemungkinan dimensi muncul. Tentu saja, jagad dengan 3 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu masih yang paling mungkin menerima kehidupan kompleks seperti kita ketimbang ruang dengan kombinasi dimensi ruang dan waktu lainnya. Tetapi karena ada tak terhingga jagad raya, maka tak terhingga pula jagad raya dengan 3 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu. Akibatnya, Tuhan tidak perlu memilihkan, kehidupan adalah konsekuensi dari dunia dengan 3 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu (Lihat Tabel 1). Dan ini juga menjalar ke konstansta-konstanta lain yang menjadi dasar sistem fisika dunia tersebut karena dimensionalitas mempengaruhi batas-batas yang mungkin dari nilai-nilai tersebut (Barrow dan Tipler, 1986:259).

Dalam dunia dengan dimensi waktu lebih atau kurang dari 1, persamaan diferensial parsial alam akan kekurangan sifat hiperbolisitas yang memungkinkan pengamat melakukan prediksi. Dunia demikian menjadi kacau. Dalam dunia dengan dimensi ruang lebih dari tiga, tidak dapat ada atom tradisional (atom dalam makna lain mungkin ada) dan mungkin strukturnya tidak stabil. Sebaliknya, dunia dengan dimensi ruang kurang dari tiga tidak memungkinkan gravitasi dan terlalu sederhana bagi kehidupan (Tegmark, 1997). Bisa dibayangkan hal ini dengan melihat kalau dunia dengan dimensi ruang (-1) adalah ketiadaan mutlak, dunia dengan dimensi ruang 0 adalah titik, dunia dengan dimensi ruang 1 adalah garis (panjang), dan dunia dengan dimensi ruang 2 adalah bidang (panjang x lebar). Kita hidup di dunia dengan dimensi ruang 3 yang merupakan volume (panjang x lebar x tinggi).

Jumlah Dimensi Ruang

Jumlah Dimensi Waktu

0

1

2

3

4

5

0

Kacau

Kacau

Kacau

Kacau

Kacau

Kacau

1

Kacau

Terlalu Sederhana

Terlalu Sederhana

Kita Hidup Disini

Tidak stabil

Tidak stabil

2

Kacau

Terlalu Sederhana

Kacau

Kacau

Kacau

Kacau

3

Kacau

Hanya Tachyon

Kacau

Kacau

Kacau

Kacau

4

Kacau

Tidak stabil

Kacau

Kacau

Kacau

Kacau

5

Kacau

Tidak stabil

Kacau

Kacau

Kacau

Kacau

Tabel 1: Kombinasi Dimensi Waktu dan Ruang yang Mungkin (Sumber: Tegmark, 1997)

Argumentasi multijagad merupakan bagian dari struktur argumentasi yang lebih besar yang diwacanakan sejak tahun 1974 oleh Carter. Argumentasi ini disebut prinsip antropik. Ia merupakan jawaban sains terhadap masalah argumen sebab Tuhan. Sementara argumen sebab Tuhan bicara kalau kebetulan-kebetulan (massa, kepadatan, dimensi) alam semesta memungkinkan manusia hidup adalah karena Tuhan membuatnya demikian agar kita bisa ada, argumen Antropik bicara kalau kebetulan-kebetulan tersebut adalah bagian dari struktur jagad raya. Ia mengajukan dua prinsip yaitu prinsip antropik lemah (PAL) dan prinsip antropik kuat (PAK).

PAL menyatakan kalau: Kita harus bersiap menghadapi fakta kalau lokasi kita di alam semesta perlu ada agar sesuai dengan keberadaan kita sebagai pengamat.

PAK menyatakan kalau: Alam semesta (dan parameter dasar yang tergantung padanya) harusnya sedemikian hingga memungkinkan adanya pengamat dalam salah satu tahapnya.

Dengan kata lain, kita ada karena alam semesta seperti ini ada, bukan alam semesta seperti ini ada karena kita ada (diinginkan Tuhan). Pada perkembangannya, prinsip ini memiliki sekitar 30 versi hingga sekarang (Stenger, 2009). Dengan adanya multijagad tingkat 1 dan tingkat 2, tampaknya ahli kosmologi telah cukup menghanguskan argumen penyetelan halus yang bersebab Tuhan. Namun masih ada multijagad tingkat 3.

Multijaga Tingkat Tiga: Jagad Everett

Tahun 1957, mahasiswa pasca sarjana fisika Hugh Everett III menunjukkan secara matematis apa yang selama tiga puluh tahun membuat pusing para fisikawan kuantum (Everett, 1957). Para fisikawan kuantum saat itu dibingungkan oleh fakta kenapa dunia makro sangat berbeda dengan dunia mikro (atom). Dalam dunia mikro, semua potensialitas ada, semua kemungkinan itu bisa terjadi. Tetapi ketika mewujud, hanya satu dari sekian banyak kemungkinan tersebut yang terlahir ke realitas. Einstein terkenal dengan menyatakan kalau Tuhan tidak bermain dadu. Secara fisika, hal ini disebut keruntuhan fungsi gelombang. Sebuah himpunan segala kemungkinan keadaan atom yang dengan sempurna diwakili oleh sebentuk fungsi gelombang, harus pecah, runtuh hingga hanya satu manifestasi saja.

Apa yang diajukan oleh Everett adalah : sebenarnya tidak terjadi runtuh fungsi gelombang sama sekali (Tegmark, 2007). Segala potensialitas terwujud sekaligus, kita hanya kebetulan berada di satu dunia yang mencerap satu dari sekian banyak potensi tersebut. Apa artinya ini? Artinya ketika sebuah fenomena kuantum mewujud, katakanlah atom tersebut punya enam keadaan yang mungkin, maka saat itu juga keenam keadaan itu hadir. Tapi karena setiap keadaan hanya dapat ada di satu dunia sendiri, maka tercipta enam realitas sekaligus. Ada enam dunia terbentuk seketika dan dunia yang kita alami saat ini adalah salah satunya (de Witt, 2003). Inilah multijagad Everett.

Gagasan Everett begitu bertentangan dengan pikiran filsuf paling radikal sekalipun. Bagaimana mungkin setiap saat terbentuk dunia baru? Dalam contoh kita, hanya ada satu atom dengan enam kemungkinan, sementara di alam semesta ada berapa atom? Sebagian besar ilmuan tampaknya tidak setuju dengan gagasan ini namun sejauh ini, yang kritik yang mampu menyerang gagasan Everett umumnya tidak ilmiah (Tegmark, 2008).

Multijagad Everett merupakan multijagad yang paling terkenal di dunia fisika (Davies, 2004). Ia sering disebut sebagai jagad paralel karena dunia-dunia baru yang lahir hanya berbeda satu karakteristik dari dunia yang kita alami. Dunia yang kita alami sendiri tidaklah statis, kita setiap saat berada di dunia baru karena setiap saat ada kemungkinan baru yang diberikan kepada kita. Kenapa kita mengalami pilihan ini ketimbang yang lain? Pertanyaan ini juga akan diajukan oleh kembaran kita di dunia lain. Jika ada enam dunia baru tercipta sekarang, maka setiap orang akan bertanya kenapa di dunia saya pilihannya seperti ini. Setiap salinan akan sama nyatanya dengan anda dan setiap dunia juga sama nyatanya dengan dunia ini (Deutsch, 1997).

Dunia Everett berbeda dengan dunia multijagad tingkat 1 dan tingkat 2 sebelumnya. Jika setiap dunia dalam jagad fraktal dan jagad inflasi memiliki sejarah sendiri sejak awal Big Bang, dunia dalam jagad Everett memiliki sejarah yang sama hingga titik dimana mereka membelah. Sejarah keenam dunia yang kita contohkan semua sama hingga titik dimana mereka masing-masing mendapat satu dari enam keadaan kuantum berbeda. Bahkan, dapat kita katakan kalau sebelum keadaan tersebut, keenam dunia tidak ada, hanya ada satu dunia. Hal ini dapat dibayangkan seperti percabangan pohon dengan ranting-rantingnya. Ini juga mengapa mereka disebut jagad paralel karena dunia baru relatif sama walau semakin berbeda seiring bertambahnya waktu.

Setiap dunia baru yang terbentuk dari peristiwa kuantum Everett memiliki multijagad tingkat pertama dan keduanya masing-masing. Jadi masuk akal kalau kita bayangkan dunia Everett sebagai dunia yang lebih banyak dari multijagad level kedua dan pertama (walau setiap level jumlahnya tak terhingga dunia). Walaupun Tegmark (2007) meletakkan multijagad Everett dalam level ketiga klasifikasinya, ia berargumen kalau jumlah multijagad ini sama banyak dengan jumlah multijagad level pertama. Alasannya adalah karena dalam jagad level pertama semua kemungkinan dari keadaan kuantum terwujud di alam semesta yang jauh di sana sementara dalam jagad level ketiga, semua kemungkinan dari keadaan kuantum terwujud dalam percabangan fungsi gelombang. Keduanya sama dan berarti tidak ada yang baru (Lihat Gambar 5).

Gambar 5: Perbedaan Antara Jagad Level 1 dan Jagad Level 3 (Sumber: Tegmark, 2007).

Alam semesta tempat dunia-dunia membelah dalam peristiwa kuantum tertentu ini disebut ruang Hilbert. Sistem kuantum sendiri adalah keadaan murni yang berada di ruang Hilbert dengan dimensi tak terhingga dan kuantitas fisika merupakan operator di ruang tersebut (Gill, 2008). Setiap dunia dalam ruang Hilbert adalah subruang dari ruang Hilbert tersebut dan berdistribusi sesuai probabilitasnya. Seluruh probabilitas tersebut terfasilitasi dalam ruang Hilbert. Karena mekanika kuantum sendiri memiliki dua komponen yaitu komponen deterministik yaitu waktu, dan komponen stokastik yaitu eksistensi keadaan kuantum yang terlihat acak di satu dunia, maka Ruang Hilbert adalah ruang deterministik karena seluruh kemungkinan tersebut mewujud dan tidak ada lagi keacakan. Ruang Hilbert dipakai karena ia matematika yang digunakan oleh mekanika kuantum bukanlah integral diferensial yang umum dipakai dalam teori-teori fisika sebelumnya, namun menggunakan aljabar linier untuk memfasilitasi segala kemungkinan ke dalam matriks kalkulasi.

Seandainya kita mengambil sudut pandang seekor elang yang terbang di atas ruang Hilbert dan kita sebagai seorang individu diwakili oleh sebuah bintik merah, maka elang tersebut akan melihat bintik merah yang bergerak menjalar dari satu cabang ke cabang lain dalam pohon fungsi gelombang raksasa yang berawal dari Big Bang.

Kesimpulan

Telah ditunjukkan bagaimana fisika modern mengajukan adanya “alamin” dalam artian banyaknya aneka jagad selain jagad raya kita. Walau begitu, sebagai ilmu alam, fisika tidak mendukung ataupun menolak klaim religius yang lebih bersifat metafisik seperti dalam agama-agama yang mendaku adanya pluralitas alam. Lebih lanjut, sains juga tidak mengambil sikap atas adanya Tuhan atau tidak adanya Tuhan yang juga menjadi wilayah dari metafisika, bukannya fisika. Deskripsi mengenai multijagad dalam fisika ini hanyalah sebagai usaha menjelaskan betapa fisika telah begitu jauh menelusup dari sekedar hidup keseharian kita. Lebih jauh, pembaca bisa menafsirkan sendiri kalau ini adalah klaim adanya Tuhan yang menciptakan multijagad jika anda meyakini. Jika anda tidak meyakini, tetaplah memaknai deskripsi ini sebagai sebuah hasil petualangan intelektual yang menggugah mengenai keteraturan alam semesta. Dalam jagad tak terhingga banyaknya, ada kemungkinan jagad diciptakan oleh Tuhan (atau entitas mahluk dari level multijagad lebih tinggi seperti para ilmuan di laboratorium) dan ada juga kemungkinan jagad yang tidak diciptakan.  Seperti itulah makna religius yang saya dapat tarik dengan tetap berpegang pada deskripsi sains mengenai multijagad ini.

 

Daftar Pustaka

Baltovic, Mark. 1999. The Topology of the Universe. Online. Tersedia di: http://www.maths.lse.ac.uk/Personal/mark/topos.pdf

Barrow, J.D., and F. J. Tipler, 1986. The Anthropic Cosmological Principle. Oxford: Clarendon Press

Bielewicz, P., Banday, A.J., IRAP. 2011. Constraining the Topology of the Universe using CMB. arXiv:1111.6046

Bucher, M.A. and D. N. Spergel. 1999. Inflation in a low-density Universe, Scientific American. 1/1999

Carter, Brandon. 1974, “Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology,” in M. S. Longair, ed., Confrontation of Cosmological Theory with Astronomical Data. Dordrecht: Reidel. pp. 291-298

Davies, P.C.W. 2004. Multiverse Cosmological Models. Mod.Phys.Lett.A19:727-744

de Witt, B. 2003, The Everett Interpretation of Quantum Mechanics. in Science and Ultimate Reality: From Quantum to Cosmos, ed. Barrow, J. D., Davies, P. C. W., & Harper, C. L. (Cambridge Univ. Press: Cambridge)

Dembski, William, 1998, The Design Inference, Cambridge University Press.

Deutsch, D. 1997. The Fabric of Reality. Allan Lane

Everett III, 1957. Relative State Formulation of Quantum Mechanics Rev. Mod. Phys. 29, 454

Gill, R.D. 2008. On An Argument of David Deutsch. in: QuantumProbability and Infnite Dimensional Analysis: from Foundations to Applications (M.Schurmannand U.Franz, eds.), vol.18, pp.277–292, World Scientific, Singapore

Goncharov, A.S., A. D. Linde, and V. F. Mukhanov, 1987. The Global Structure Of The Inflationary Universe. International Journal of Modern Physics A, 2, 561

Gott III, J. R.; et al. 2005. “A Map of the Universe”. Astrophysical Journal 624 (2): 463–484.

Harris, J. W. and Stocker, H. 1998. “Sierpinski Gasket.” §4.11.7 in Handbook of Mathematics and Computational Science. New York: Springer-Verlag, p. 115

Linde, A.D., D. A. Linde, and A. Mezhlumian, 1994. From the big bang theory to the theory of a stationary universe. Physical Review D, 49, 1783

Linde, A., 1994,The Self-Reproducing Inflationary Universe, Scientific American, 271, 32

Linde, A.D. 1990. Particle Physics and Inflationary Cosmology. Switzerland: Harwood.

Lineweaver, C., Barbosa, D., Blanchard, A., & Bartlett, J. 1997, Constraints on h, b and o from cosmic microwave background observations. Astronomy & Astrophysics, 322, 365

Monton, B. 2004. The Infinite Universe and Dembski’s Design Inference. Online. http://www.talkreason.org/articles/SCP_infinite_dembski.pdf

Netterfield, C. B., Jarosik, N., Page, L., Wilkinson, D., & Wollack E. 1995,
The anisotropy in the cosmic microwave background at degree angular scales Astrophysical Journal, 445, L69

Salopek, D.S and J. R. Bond, 1991. Stochastic inflation and nonlinear gravity. Physical Review  D, 43, 1005

Scott, P. F. et al. (VSA collab.) 1996, Measurements of Structure in the Cosmic Background Radiation with the Cambridge Cosmic Anisotropy Telescope. Astrophysical Journal, 461, L1

Smolin, L. 1997. The Life of the Cosmos. Oxford: Oxford Univ. Press

Smoot G. F. et al. (COBE collab.) 1992, Structure in the COBE differential microwave radiometer first-year maps Astrophysical Journal 396, L1

Starobinsky, A.A. 1986, Stochastic de sitter (inflationary) stage in the early universe. in Current Topics in Field Theory, Quantum Gravity and Strings, Lecture Notes in Physics, vol. 246, ed. H. J. de Vega H J and N. Sanchez, Heidelberg: Springer

Stenger, V. 2009. The Anthropic Principle. In The Encyclopedia of Nonbelief.  Prometheus Books.

Susskind, L. 2003. The Anthropic Landscape of String Theory. hep-th/0302219

Tegmark, M. 1997. On the Dimensionality of Spacetime. Class. Quantum Grav. 14, L69-L75

Tegmark, M. 2007. The Multiverse Hierarchy. Dalam Universe or Multiverse? B. Carr (ed), Cambridge: Cambridge University Press

Tegmark, M. 2008. Many World in Context. Dalam “Many Worlds? Everett, Quantum Theory and Reality”, S. Saunders, J. Barrett, A. Kent & D. Wallace (eds), Oxford Univ. Press

Vilenkin, A. 1983. The Birth Of Inflationary Universes. Physical Review D, 27, 2848

Wethington, N. 16 Desember 2008. How May Stars are in the Milky Way? Online. http://www.universetoday.com/22380/how-many-stars-are-in-the-milky-way/

 

 

About Falah

Keepsmile and .... and... and....
This entry was posted in Sains. Bookmark the permalink.

3 Responses to Multijagad

  1. Emang ada apa gun? ada masalah?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s