Asas Antropik dan Kosmologi Inflasioner

Tulisan ini terinspirasi dari diskusi di twitter antara: Kak Handhika Satrio Ramadhan, M.Sc., Ph.D. dan Bpk. Ir. Haryo Aswicahyono, M.Ec., Ph.D. Mengenai "Counterfactual Evidence"

Kata Bpk. Haryo: "Apakah rakyat Indonesia bijaksana memilih SBY sebagai Presiden? Itu tidak bisa dijawab, karena tidak bisa dibuat counterfactual evidence." 

Apa pula itu Counterfactual Evidence? 

Kata Kak Ramadhan: "Dicoba di Jawab dengan Argumen Antropik"

Untuk yang pertama mari kita bahas mengenai: Counter-factual Evidence:

Ini adalah sebuah jenis Praangapan, merupakan suatu pengalaman manusia sehari-hari sehingga praanggapan juga merupakan gejala yang mudah ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Namun, sering kita tidak sadar akan hal itu. 

Pengertian Praanggapan Praanggapan (presuposisi) berasal dari kata to pre-suppose, yang dalam bahasa Inggris berarti to suppose beforehand (menduga sebelumnya), dalam arti sebelum pembicara atau penulis mengujarkan sesuatu ia sudah memiliki dugaan sebelumnya tentang kawan bicara atau hal yang dibicarakan. 

Contoh: 

A : “Aku sudah membeli bukunya Pak Bambang, S.Pd. kemarin” 

B : “Dapat potongan 40 persen kan?"

Contoh percakapan di atas menunjukkan bahwa sebelum bertutur A memiliki praanggapan bahwa B mengetahui maksudnya yaitu terdapat sebuah buku yang ditulis oleh Pak Bambang. 

Konterfaktual berarti bahwa yang di praanggapkan tidak hanya tidak benar, tetapi juga merupakan kebalikan (lawan) dari benar atau bertolak belakang dengan kenyataan. 

Jadi kemungkinan besar makna dari: Counterfactual Evidence 

Adalah sebuah pernyataan, bukti atau sebuah anggapan yang tidak hanya tidak benar, tetapi juga merupakan kebalikan (lawan) dari benar atau bertolak belakang dari kenyataan.

Selanjutnya mari kita bahas apa itu Asas atau Prinsip Antropik?:

Prinsip Antropik

Di dalam kosmologi prinsip antropik pertama kali dipakai oleh Brandon Carter pada simposium  bertema “Konfrontasi Teori-teori Kosmologi dengan Data Pengamatan” pada tahun 1973.  Meski ada beberapa varian, secara umum prinsip ini menyatakan bahwa nilai-nilai parameter fisika dan kosmologi yang teramati dibatasi oleh kebutuhan bagi eksistensi si pengamat.

Dengan kata lain, jagat raya harus memiliki kondisi yang memungkinkan berkembangnya kesadaran intelektual yang dapat mengamatinya. Prinsip antropik telah dicoba diterapkan pada beberapa bidang yang masih menjadi bahan perdebatan seperti mekanika kuantum, teori inflasi Big Bang, dan teori superstring. 

Karena sifat inherennya, prinsip antropik membutuhkan “variasi” disekitar apa yang “teramati”.

Akibatnya, prinsip ini melahirkan konsep-konsep spektakuler yang lebih dekat dengan fiksi ketimbang ilmiah, misalnya konsep multi jagat raya.

Namun karena konsep ini juga muncul pada teori superstring dan mekanika kuantum, prinsip antropik menjadi bahan perdebatan di komunitas ilmiah, meski jurnal-jurnal ilmiah ternama seperti Astrophysics Journal semula menolak menerbitkan riset di bidang ini. 

Pertanyaan-Pertanyaan yang Menggiring Kita Pada Prinsip Antropik

Mengapa massa elektron me =0.5 MeV ? 

Apa yang terjadi bila massa elektron lebih kecil dan lebih besar dari massa-nya yang sekarang ?
Mengapa kuat interaksi gravitasi sebanding dengan r^{-2 ?} 
Mengapa konstanta interaksi kuat berharga sebesar yang kita ukur sekarang ?
Mengapa konstanta gravitasi G = 6.67 x 10^-11 N m² kg^{-2 ?} 
Mengapa konstanta-konstanta tersebut tidak berharga lain,
misalnya me= 1.7 MeV atau G = 7.8 x 10^-10 N m² kg^{-2 ?} 

Mengapa kita hidup di dalam alam semesta dengan ruang-waktu berdimensi 4, bukan 5 atau 13,
atau malah 3?

Mengapa alam semesta tempat kita tinggal ini cukup besar, (hampir) Euclidean, homogen, dan isotropi?

Masih banyak lagi pertanyaan mengapa lainnya yang menggugah rasa ingin tahu manusia.

Mengapa alam semesta keadaannya seperti apa yang kita amati, dapat dijelaskan dengan asas antropik dan skenario kosmologi inflasioner.

Menurut asas antropik, alam semesta ini begitu adanya seperti apa yang kita amati, karena jika tidak, maka tidak akan ada manusia yang akan mempertanyakannya. Asas antropik ini mengisyaratkan ada banyak alam semesta dengan berbagai macam hukum fisika yang berbeda-beda.

Dan kita, manusia, hidup di dalam salah satu alam semesta itu, yang hukum-hukum fisikanya mendukung keberadaan kita.

Asas antropik ini memang bersifat filosofis. Dan itu tidak begitu disukai oleh sebagian ilmuwan. Alasannya adalah karena asas antropik tidak menjawab secara langsung pertanyaan-pertanyaan di atas.

Ditambah lagi kenyataan bahwa manusia hanyalah bagian teramat kecil dari alam semesta yang teramat luas ini. Jadi agak mengherankan jika keberadaan manusia mempengaruhi keadaan alam semesta seperti yang kita amati sekarang ini.

Asas antropik diperkuat dan diperjelas oleh kosmologi inflasioner. Kosmologi inflasioner ini adalah titik temu fisika partikel dan kosmologi teroretis, dan menarik banyak perhatian kosmolog & fisikawan partikel akhir-akhir ini.

Menurut kosmologi inflasioner, alam-semesta-teramati (observable universe, yang selanjutnya akan disebut: alam semesta) tempat kita tinggal adalah bagian dari suatu universe (alam-semesta-keseluruhan) yang mengalami proses inflasi.

Proses inflasi ini berlangsung teramat singkat (~10^-35 s), tetapi melipatgandakan ukuran bagian dari universe yang mengalami inflasi tersebut, dengan faktor 10^10.000.000 hingga 10^{100.000.000.000.000} secara eksponensial.

Struktur global universe ini ditentukan oleh efek kuantum. Karenanya setiap bagian universe yang mengalami inflasi memiliki sifat yang acak, dalam arti hukum-hukum fisika yang berlaku di dalamnya mungkin berbeda dengan hukum-hukum fisika yang berlaku di bagian lain yang juga mengalami inflasi.

Tiap bagian universe yang mengalami inflasi itu membentuk alam semesta mini dengan hukum fisikanya yang tertentu, yang berbeda dengan alam semesta lainnya.

Proses inflasi pada bagian-bagian universe ini berlangsung secara acak dan terus-menerus tanpa henti.

Akibatnya, akan terbentuk alam semesta-alam semesta yang tak berhingga banyaknya, dengan berbagai macam kemungkinan hukum-hukum fisika yang berlaku di dalamnya.

Alam semesta kita adalah salah satu bagian universe yang mengalami inflasi dan menghasilkan alam semesta yang memiliki:

me =0.5 MeV, G= 6.67 x 10^-11 N m² kg^-2, ruang waktu berdimensi 4, dan sifat-sifat lain yang kita amati, karena alam semesta dengan sifat-sifat seperti itu mendukung adanya manusia.

Jika dulu Einstein pernah bertanya:

"What I am really interested in is whether God could create the world differently",

maka kini kosmologi menjawabnya:

Tuhan bukan saja bisa menciptakan alam semesta yang berbeda dengan alam semesta yang kita tempati, Dia bahkan menciptakan alam semesta/universe yang terus-menerus bereproduksi menghasilkan alam semesta-alam semesta dengan berbagai kemungkinan."

Penalaan Hati-Hati yang Maha Halus dan Sempurna

Jika diamati secara seksama, terungkap bahwa parameter-parameter fisika fundamental memiliki nilai yang rumit.

Contohnya, muatan elektron yang bernilai –1,602176462 x 10^-19 Coulomb atau massa elektron yang nilainya 9,10938188 x 10^-31 kilogram. 

Rasanya sangat mustahil jika semua nilai-nilai semacam ini dapat dihasilkan dari satu teori tunggal yang sederhana. 

Atau terjadi karena kebetulan belaka tanpa adanya yang mengatur hal ini. 

Namun yang paling mengganggu adalah fakta bahwa nilai-nilai parameter tersebut seolah-olah ditala secara halus (fine-tuned) pada nilai-nilai tertentu yang memungkinkan berkembangnya kehidupan diiringi kesadaran intelektual yang pada akhirnya dapat menyadari eksistensi parameter tersebut. 

Seandainya saja elektron sedikit lebih ringan, maka elektron dan proton dalam atom akan bergabung menjadi netron (plus neutrino). 

Alam semesta yang melulu berisi netron tentu saja tidak dapat menyangga reaksi kimia yang mendukung kehidupan. 

Sebaliknya jika massa netron sedikit lebih ringan, deuterium tidak akan terbentuk, reaksi fusi pada bintang tidak akan menghasilkan energi pendukung kehidupan yang kita kenal saat ini. 

Tentu saja tidak akan ada makhluk hidup apa pun.

Penalaan-halus (fine-tuning) nilai-nilai parameter fisika merupakan salah satu argumen teologi dari kekuatan supranatural pencipta jagat raya. 

Menurut argumen ini pencipta jagat raya menala secara hati-hati nilai-nilai parameter yang dibutuhkan oleh hukum alam, atau, hukum alam didisain secara hati-hati untuk memiliki solusi unik dengan nilai-nilai parameter yang kini teramati oleh ummat manusia. 

Inilah sebab munculnya "Mazhab" Sains yang Religius.

Walohualambissawab

Ucapan Terima Kasih:

1. Dr. Ir. Haryo Aswicahyono, M.Ec.

Peraih Doktor Ekonomi di Australian National University dan Peneliti Senior di Centre for Strategic and International Studies

2. Kak Handhika Satrio Ramadhan, M.Sc., Ph.D.

Peraih Ph.D. dalam bidang Fisika Kosmologi, Dosen Fisika di Universitas Indonesia

Sumber:

1. Prof. Dr. rer. nat. Terry Mart, M.Sc.
2. Bpk. Ferry M. Simatupang, S.Si., M.Si.
3. Yanris Tri.
4. Department Astronomy The University of Sussex.