Pengertian dimensi
Ketika kita menjelaskan ukuran sebuah objek atau ruangan, kita menggunakan
tiga bilangan yaitu panjang, lebar dan tinggi yang berbeda antara satu objek
dengan objek lainnya. Ini adalah salah satu cara untuk melihat bahwa ruangan
adalah tiga dimensi. Contoh lain adalah kita memerlukan tiga bilangan untuk
mengetahui dengan tepat posisi suatu benda di permukaan Bumi yaitu longitude,
latitude dan ketinggian dari permukaan laut. Ini adalah argumen lain untuk
menyatakan bahwa ruang adalah tiga dimensi seperti yang kita lihat.
Ketika ahli matematika atau fisika membicarakan tentang dimensi, maksudnya
adalah beberapa koordinat independen yang dibutuhkan untuk mengetahui suatu
titik dalam ruang. Biasanya untuk diberikan label (x,y,z),
dengan z biasanya menunjukkan arah ketinggian.
Salah satu penemuan terbesar pada awal fisika klasik adalah kemiripan
antara gaya gravitasi dengan elektrostatis. Gaya gravitasi antara 2 benda dan
gaya elektrostatis antara 2 muatan telah diketahui berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak antara 2 benda atau muatan tersebut. Jadi, jika r adalah
jarak suatu benda di permukaan bumi dengan pusat Bumi maka gaya gravitasi Bumi
yang bekerja pada benda akan bervariasi sebanding dengan r-2,
Jumlah koordinat pada persamaan matematika mudah berkembang di atas kertas.
Ketika persamaan gravitasi dan elektrostatis diselesaikan dengan ruang sebanyak
D dimensi (secara matematis), maka gaya akan bervariasi terhadap jarak yaitu r1-D.
Perhitungan ini memberikan jawaban yang tepat ketika D = 3 (yang
menyatakan ruang tiga dimensi). Hal ini merupakan cara yang menarik bagi ahli
fisika untuk melakukan pengukuran jumlah dimensi ruang. Mereka dapat melihat
pada gaya gravitasi dan meletakkan batasan-batasan kuatitatif pada sifat-sifat
aneh yang mungkin dapat muncul dari dimensi lain.
Jika ruang tiga dimensi konsisten dengan fisika gravitasi dan interior
ruangan, lalu mengapa kelihatan lebih dekat dengan hukum gaya? Jawabannya
adalah karena ada beberapa cara dimensi ruang lain dapat tak tedeteksi atau
sangat sulit sekali dideteksi di dunia kita.
Mengapa waktu adalah sebuah dimensi?
Menurut Newton, waktu adalah universal untuk semua objek, tidak tergantung
dari geraknya relatif dengan yang lain. Pernyataan ini tetap bertahan sampai
Einstein menyatakan lain karena tidak konsisten dengan perambatan cahaya
sebagai radiasi elektromagnetik.
Teori relativitas khusus Einstein memperlakukan waktu sebagai koordinat
dalam kesatuan geometri ruang dan waktu. Jika waktu adalah koordinat maka bukan
tiga koordinat untuk menyatakan sebuah titik dalam ruang melainkan empat
koordinat untuk menyatakan sebuah peristiwa dalam ruang. Oleh karena itu dapat
dikatakan ruang dan waktu memiliki 4 dimensi yang biasanya dinyatakan dengan (t,x,y,z).
Relativitas khusus adalah sebuah teori perkiraan yang cukup tepat ketika
mengabaikan gaya gravitasi dan percepatan pengamat dalam sebuah sistem. Teori
lengkap Einstein tentang ruang dan waktu disebut teori relativitas umum yang
menyatakan konsep empat dimensi ruang waktu dan dikembangkan menjadi ruang
waktu yang melengkung ketika berada disekitar massa dan energi.
Dari pandangan matematika, teori relativitas khusus dan umum dapat dengan
mudah dikembangkan menjadi dimensi ruang yang lebih tinggi. Ketika kita
memiliki sebannyak D dimensi ruang dan 1 dimensi waktu maka dapat dikatakan ada
d = D+1 dimensi ruang dan waktu. Persamaan-persamaan gerak dapat diselesaikan
dan diklasifikasikan dalam d dimensi hanya seperti empat dimensi ruang dan
waktu. Kenapa ada dimensi lain?
Sebenarnya tidaklah sulit untuk untuk membuat dimensi yang lebih tinggi
dengan menggunakan persamaan Einstein. Namun pertanyaannya adalah mengapa jadi
susah? Karena ahli fisika memimpikan sebuah teori tunggal sebuah kerangka
persamaan matematis yang meliputi seluruh gaya-gaya fundamental dan satuan
materi dapat dijelaskan bersama dalam sebuah sifat dan konsisten dengan
pengamatan sekarang dan di masa depan. Memiliki dimensi ruang lain membuat hal
tersebut mungkin dalam menyusun teori semacam itu.
Dimensi lain pada “String Theory”
Teori Superstring memungkinkan untuk menyatukan seluruh gaya-gaya
fundamental namun teori ini memerlukan 10 dimensi ruang dan waktu atau keadaan
kuantum jelek yang disebut hantu yaitu probabilitas negatif (tidak memiliki
arti fisis) muncul sebagai bagian dari spektrum. Sekarang yang menjadi
permasalahan pada teori string 10 dimensi ini adalah bagaimana untuk memperoleh
dunia 4 dimensi seperti yang kita ketahui diluar dari teori ini?
Sejauh ini ada dua usulan:
- Mengabaikan dimensi lain menjadi sesuatu yang sangat kecil namun tidak mempengaruhi ruangnya sendiri. Hal ini disebut penyusutan Kaluza Klein.
- Membuat dimensi lain sangat besar tapi memaksa seluruh materi dan gravitasi untuk menyebar ke dalam tiga dimensi sub ruang yang disebut tiga Brane. Sebagai analogi, layar komputer dapat dikatakan dua Brane dari ruang tiga dimensi. Tipe teori ini disebut Braneworlds.
Beberapa penganut teori string memiliki ide lebih lanjut dalam menjelaskan
misteri gravitasi yang telah membingungkan ahli fisika yaitu mengapa gravitasi
sangat lemah bila dibandingkan dengan gaya-gaya fundamental lainnya. Apakah
partikel pembawanya, graviton, benar-benar ada? Lalu dimana?. Idenya adalah
kita tidak merasakan efek gravitasi total dalam kehidupan sehari-hari.
Gravitasi muncul lemah karena gayanya dibagi dengan dimensi-dimensi lain. Untuk
menentukan apakah ide ini hanya imajinasi belaka atau merupakan lompatan
pemahaman maka diperlukan bukti-bukti eksperimen. Namun bagaimana melakukannya?
Eksperimen energi tinggi dapat
membuka dimensi yang tidak terlihat sehingga cukup untuk memperbolehkan
partikel berpindah antara ruang 3 dimesi biasa ke dimensi lainnya. Hal in dapat
menjadi petunjuk mengapa sebuah partikel hilang tiba-tiba ke sebuah dimensi
tersembunyi atau kemunculan yang tak terduga sebuah partikel dalam sebuah
eksperimen.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar