spot_img
More

    Tentang Diskursus Kosmologi: Beberapa Catatan Kritis

    Featured in:

    Penelitian tentang Kosmologi di Indonesia tidaklah semeriah penelitian ekonomi, politik, bahkan sastra. Kosmologi seakan-akan ilmu yang berada di luar jangkauan manusia. Hal tersebut berbeda dari ekonomi misalnya. Orang dapat bicara banyak mengenai ekonomi, mulai dari krisis ekonomi berkepanjangan, kemiskinan struktural, hingga demonstrasi buruh besar-besaran, itu semua dapat dilihat dengan kacamata ekonomi. Maka, tulisan ini akan membahas secara analitis kritis, bahwa kosmologi, layaknya filsafat, bukanlah ilmu yang omong kosong. Dalam tulisan ini, penulis akan memaparkan pembahasan ke dalam beberapa bagian, agar pembacaan dan diskusi sampai pada tahap yang komprehensif. Penulis juga berupaya menarik relevansi yang filosofis, bagaimana sebenarnya peran kosmologi dan perdebatannya dalam lingkup hidup sehari-hari. Secara khusus, apakah dengan adanya ilmu kosmologi memberikan pengaruh yang signifikan dalam perkembangan pemikiran lainnya yang lebih praktis, atau sebenarnya kosmologi memang sungguh ilmu yang mengawang-awang layaknya filsafat yang hanya berisikan ajaran abstraksi metafisis saja?

    Tentang Kosmologi: Aspek Historis

    Ditinjau dari sejarahnya, usia kosmologi sudah setua kehadiran manusia di bumi. Kosmologi[1] merupakan salah satu cabang ilmu pengetahuan yang landasannya berangkat dari refleksi (filosofis) berkenaan dengan upaya manusia untuk menalar kosmos[2], sebuah uraian tentang sejarah semesta alam dan kehadiran manusia di dalamnya.

    Kosmologi juga tak luput ikut menelaah ruang dan waktu, menyelidiki asal-usul alam semesta beserta isinya, dan mempelajari peristiwa di ruang angkasa, termasuk asal mula kehidupan. Kosmologi sendiri harus dibedakan dengan kosmogoni. Walaupun antara kosmologi dan kosmogoni nampak hubungan yang saling kait kelindan. Kosmogoni sendiri berarti cerita mengenai asal usul alam semesta. Dalam kosmogoni, tidak dijelaskan bagaimana hubungan keterkaitan antara logika, historisitas, ataupun penjelasan filosofis mengenai asal usul alam semesta itu sendiri. Cerita mengenai alam semesta dalam kosmogoni ada begitu saja. Hubungan antara kosmogoni dan kosmologi itu sendiri tak lain ada pada peran mereka yakni, sama-sama menelaah gambaran dunia kita, serta model-model alam semesta yang berubah dari waktu ke waktu.

    Kosmos pada abad pertengahan juga dimengerti sebagai sesuatu yang terbatas dan bersifat geosentris. Pada masa ini diterima ide tentang tujuh planet dan bintang-bintang yang mengelilingi bumi. Objek superlunar bergerak melingkar dalam kecepatan yang stabil.

    Perkembangan kosmologi tak bisa lepas dari pemikiran para filsuf Yunani Kuno[3], sebab merekalah yang membuat batu pijakan pertama bagi kosmologi. Kekuatan utama dari kosmologi Yunani adalah gerak. Dalam konteks ini, gerak tidak hanya dipahami sebagai perpindahan suatu objek, tetapi lebih dilihat sebagai pemenuhan potensi menjadi aktus[4]. Setidaknya, ada dua karakter prinsip gerak yang melandasi pemikiran kosmologi Yunani, yakni gerak sebagai perubahan potensi menjadi aktus dan gerak sebagai perpindahan objek lantaran ada penggeraknya. Dalam kosmologi Yunani, terdapat dua bentuk gerak, yakni gerak melingkar dan gerak lurus. Gerak melingkar didaku sebagai gerak yang lebih sempurna daripada gerak lurus[5]. Dan alam semesta bergerak melingkar dan bersifat tidak tak terbatas. Prinsip utama pemikiran kosmologi Yunani adalah gagasannya terbentuk sebagai sistem yang sempurna, dimana setiap bagiannya mengikuti bagian lainnya secara logis[6]. Kosmologi Yunani juga menolak kekosongan, artinya tidak mungkin segala yang ada berasal dari ketiadaan/kekosongan. Bagi kosmologi Yunani, khususnya pada pemikiran Aristoteles, diyakini ada sebuah penggerak yang tak dapat digerakkan oleh suatu apapun, penggerak ini berada di lapisan paling luar dari alam semesta dan merupakan sumber gerak langit yang disebut, primum mobile. Penggerak yang tak dapat digerakkan inilah yang menggerakkan jagat raya dan terletak di lapisan terluar[7].  Ada dua pembagian kawasan, yakni kawasan sublunar dan kawasan superlunar. Pembagian kawasan ini dipengaruhi oleh pemikiran Aristoteles tentang dua dunia. Kawasan sublunar terdiri dari bumi hingga bulan, sedangkan kawasan superlunar adalah kawasan langit bulan keatas. Kawasan sublunar terdiri dari empat unsur yakni, tanah, udara, api, serta air. Pembagian empat unsur ini pertama kali dikemukakan oleh Empedokles. Sementara kawasan superlunar terdiri dari unsur yang berbeda dari kawasan sublunar, yakni aether/ether.

    Pada kosmologi abad pertengahan, pemikiran kosmologi Yunani ditarik ke ranah teologi. Sebagai contoh, dalam The Divine Comedy, Dante. Ia bertitik tolak dari kosmologi Yunani. Dalam karyanya, ia menunjukkan tujuh lapisan planet yang bergerak dari barat ke timur, serta adanya primum mobile[8]. Selain itu, Dante menambahkan adanya kosmos spiritual diatas kosmos fisis, tempat kedudukan para malaikat.

    Kosmos pada abad pertengahan juga dimengerti sebagai sesuatu yang terbatas dan bersifat geosentris. Pada masa ini diterima ide tentang tujuh planet dan bintang-bintang yang mengelilingi bumi. Objek superlunar bergerak melingkar dalam kecepatan yang stabil[9]. Wilayah sublunar bersifat dapat rusak dan terdiri dari empat elemen. Wilayah superlunar tidak dapat berubah dengan unsur aether-nya. Kosmologi abad pertengahan juga menerima konsep tidak adanya kekosongan[10]. Seiring berjalannya waktu, kosmologi mengalami perkembangan yang sangat pesat dengan tanpa meninggalkan jejak dari kosmologi sebelumnya. Kosmologi masa kini, atau lebih dikenal dengan sebutan kosmologi modern, yang dalam tulisan ini akan dibahas kemudian sesungguhnya lahir karena Einstein meninggalkan positivisme. Padahal positivisme model Mach seperti yang diurai Karlina Supelli[11] membantu Einstein menghancurkan konsep sistem koordinat mutlak dan merumuskan teori relativitas khusus pada tahun 1905[12].

    Menggagas Teori (tentang) Alam Semesta

    Perdebatan dalam kosmologi sangatlah terserak dan pelik, hal itu terbukti dari pihak-pihak yang secara sengaja melakukan kerja ilmiah guna mengukuhkan teorinya masing-masing. Dalam konteks tulisan ini, terdapat dua pihak yang bahkan hingga saat ini terlibat perdebatan tersebut. Pihak pertama adalah kaum realis dan pihak kedua adalah kaum antirealis[13]. Dalam kosmologi, salah satu perdebatan antara realisme dan antirealisme yang banyak menyita perhatian adalah perdebatan antara Galileo dan Kardinal Bellarmino. Di sisi realisme, berdiri Galileo yang memandang sistem Copernicus sebagai deskripsi ontologis alam, dan sisi antirealis berdiri Kardinal Bellarmino dengan pendapatnya bahwa seluruh sistem itu hanyalah instrumen matematika demi prediksi astronomis[14].

    Jika mengacu kepada tesis ralisme, maka ada dua komponen yang tak boleh luput dari pembahasan. Pertama, adalah mengenai sifat eksistensial dan yang kedua bersifat epistemik, sifat yang kedua mengandaikan keberlakuan sifat yang pertama. Sifat yang pertama memberikan pengertian alam semesta yang mempunyai pengacuan ontik. Acuan itu adalah wujud alam semesta yang hadir secara independen mendahului semua penyelidikan keilmuan. Sedangkan komponen kedua memberikan keyakinan bahwa wujud ini merupakan suatu fakta objektif yang mempunyai sifat-sifat serta struktur melekat yang dapat dipahami melalui teori.

    Menurut Eddington, alam semesta sekarang ini berkembang secara bertahap melalui ekspansi dari massa dan ukuran alam semesta sebelumnya yang sama dengan keseimbangan alam semesta menurut Einstein.

    Interpretasi kaum realis atas alam semesta akan melihat keterpahaman sebagai sifat alam semesta yang independen. Sifat ini dipostulatkan, dengan kata lain keterpahaman adalah sebuah “penungguan” akan penemuan. Pada saat manusia berdaya guna mencapai pemahaman rasionalnya, dan pemahaman itu diujikan secara tepat, maka hasilnya adalah penyingkapan kebenaran. Pandangan ini berbeda dari kaum antirealis yang menafsirkan alam semesta sebagai konsep yang dikonstruksikan guna penyelidikan kosmologi. Alam semesta tidak diacukan ke sebuah wujud manapun dan bukanlah sebuah struktur yang lepas dari konsepsi model matematisnya.

    Dengan kedua pandangan tersebut lantas kita dapat mendefinisikan dua bentuk alam semesta, yakni alam semesta (dengan huruf kecil) dan Alam Semesta (dengan huruf besar). Alam Semesta dengan huruf besar harus dipahami sebagai suatu eksistensi sedangkan alam semesta dengan huruf kecil harus dipahami sebagai alam semesta sejauh diketahui, atau dapat diartikan pula sebagai ruang waktu beserta seluruh objek-objeknya sampai batas terjauh yang terjangkau oleh pengamatan astronomis dan atau melalui konsep-konsep perhitungan fisika-matematika. Alam semesta sebagaimana teramati (dengan huruf kecil) hanya hadir bersama model yang membangunnya. Keterpahaman menjadi mungkin karena alam semesta menjadi kesatuan yang terpikirkan secara demikian menurut hukum saling berhubungan yang dibangun oleh manusia.

    Berbicara mengenai alam semesta yang sejatinya tidak bisa dijangkau seluruhnya oleh manusia, sering kali pertanyaan-pertanyaan eksistensial dimunculkan oleh para kosmolog dan astronom untuk menggali berbagai macam informasi tentang alam semesta itu sendiri. Untuk melihat alam semesta yang begitu luas ini, sampailah pada pertanyaan “bagaimana alam semesta terbentuk?”[15] Dalam sejarah kosmologi, beberapa teori dimunculkan oleh para kosmolog dan astronom untuk menjelaskan terbentuknya alam semesta. Salah satunya adalah teori Big Bang.

    Istilah “Big Bang” pertama kali diperkenalkan oleh Fred Hoyle pada tahun 1950.[16] Akan tetapi ia justru berada dipihak Steady-State Theory yang merupakan lawan dari Big Bang Theory. Kedua teori ini sangatlah berlawanan dalam memandang keadaan alam semesta ini. Pencetus teori Steady-State, yaitu Fred Hoyle, Herman Bondi, dan Thomas Gold, berasumsi bahwa alam semesta tidak berubah tetapi dinamis.[17] Sedangkan teori Big Bang berasumsi bahwa alam semesta diawali dengan ledakan besar yang kemudian berkembang sampai membentuk sistem alam semesta saat ini dengan sistem galasi-galaksinya dan alam semesta ini akan terus berkembang. Meskipun Big Bang berada dalam posisi teori Expanding Universe, tetapi ia bukanlah teori Expanding Universe itu sendiri.

    Dalam kosmologi, salah satu perdebatan antara realisme dan antirealisme yang banyak menyita perhatian adalah perdebatan antara Galileo dan Kardinal Bellarmino. Di sisi realisme, berdiri Galileo yang memandang sistem Copernicus sebagai deskripsi ontologis alam, dan sisi antirealis berdiri Kardinal Bellarmino dengan pendapatnya bahwa seluruh sistem itu hanyalah instrumen matematika demi prediksi astronomis.

    Teori Big Bang sangat terkait dengan teori Expanding Universe, akan tetapi tidak satu per satu cocok di antara kedua teori tersebut. Model Expanding Universe mendahului kosmologi Big Bang dan teori lawannya, seperti Steady-State juga menerima bahwa alam semesta dalam pemuaian, sebuah konsep yang tidak berarti sebuah permulaan kosmik. Di sisi lain, kosmologi Big Bang adalah subkelas dari kosmologi Expanding Universe.[18]

    Dalam proses pembentukan alam semesta menurut Big Bang, pada awalnya terjadi ledakan yang begitu dahsyat dan kemudian mengalami perluasan. Teori ini dihitung secara matematis oleh Alexander Friedmann yang menurunkan dari teori relativitas umum Einstein dan didukung oleh George Lemaitre pada tahun 1927.[19] Teorinya tentang Expanding Universe dikembangkan lagi oleh Arthur Stanley Eddington pada tahun 1930. Menurut Eddington alam semesta sekarang ini berkembang secara bertahap melalui ekspansi dari massa dan ukuran alam semesta sebelumnya yang sama dengan keseimbangan alam semesta menurut Einstein.[20]

    Karena alam semesta dijabarkan dengan model perhitungan matematis Friedmann, alam semesta mengalami pengembangan dan zat atau radiasi apapun di dalamnya akan mendingin. Pada suhu yang sangat tinggi partikel akan bergerak sangat cepat sehingga bisa lepas dari gaya tarik menarik akibat gaya nuklir atau elektromagnetik, akan tetapi pada saat mendingin partikel-partikel tersebut akan saling terik menarik dan mulai berkumpul. Selain itu pada suhu yang tinggi pula, partikel-partikel itu mempunyai banyak energi sehingga ketika bertabrakan, banyak pasangan partikel-partikel yang dihasilkan.

    Pada Big Bang, alam semesta dianggap berukuran nol dan luar biasa panas. Akan tetapi pada saat alam semesta mengembang, suhu radiasinya berkurang. Satu detik sesudah Big Bang, suhu alam semesta turun menjadi sepuluh miliar derajat.[21] Sewaktu suhu mulai menurun dan alam semesta mulai mengembang, laju produksi pasangan elektron/antielektron dalam tabrakan sepertinya sudah menurun dibawah laju pemusnahan. Sekitar seratus detik sesudah Big Bang, suhu alam semesta turun sampai satu miliar derajat, suhu di dalam bintang-bintang terpanas.[22] Pada suhu setinggi itu terjadi reaksi kimia yang menghasilkan inti helium, sejumlah kecil hidrogen berat.[23] Kemudian sesudah beberapa jam terjadi Big Bang, produksi helium dan unsur-unsur lainnya berhenti dan alam semesta terus mengembang. Proses pengembangan alam semesta akan mengalami perlambatan karena adanya tarikan-tarikan gravitasi lebih besar. Hal ini akan membuat penyusutan pada daerah-daerah tertentu dan menjadi penyebab mengapa daerah-daerah tersebut mulai berotasi. Semakin kecil daerah yang berotasi semakin cepatlah putaran rotasi tersebut sehingga mampu mengimbangi gaya tarik gravitasi yang lebih besar. Akhirnya proses inilah yang akan membentuk galaksi-galaksi yang berbentuk cakram.[24]

    Proses pembentukan alam semesta terus berlanjut dan terus mengalami pengembangan. Gas hidrogen dan helium di galaksi-galaksi pecah dan menjadi awan-awan lebih kecil yang kemudian runtuh karena gravitasinya sendiri. Di sisi lain, atom-atom di dalam awan itu saling bertabrakan dan menghasilkan suhu yang cukup tinggi untuk proses fusi nuklir, yaitu perubahan atom hidrogen ke atom helium, sehingga mencegah awan mengalami penyusutan. Awan gas akan tetap stabil dalam keadaan demikian untuk waktu yang cukup lama membakar hidrogen menjadi helium dan memancarkan radiasi yang dihasilkan sebagai panas dan cahaya.[25] Bagian luar bintang kadang ada yang terlempar dalam ledakan mahabesar yang disebut supernova, yang lebih terang daripada semua bintang lain dalam galaksi.

    Dalam penjelasan proses terjadinya Big Bang sampai terbentuknya galaksi-galaksi, salah satu ukuran yang dipakai adalah waktu. Beberapa kali disebutkan ukuran waktu, seperti: satu detik, seratus detik, berjam-jam kemudian, dsb sebagai bantuan untuk melihat berapa lama proses terjadinya alam semesta dan pengembangannya. Apabila dihitung mundur, Big Bang terjadi pada saat kurang lebih 13,7 miliar tahun lalu.

    Peran Einstein terhadap Kosmologi          

    Perkembangan kosmologi dari waktu ke waktu seakan ingin menghardik kita bahwa dunia kehidupan bukan hanya terdiri dari manusia semata. Manusia hanyalah butiran debu yang terserak di titik (ter)kecil jagat raya dalam rengkuhan galaksi bima sakti, di planet yang (kebetulan) bernama bumi. Menjadi menarik disini, manakala manusia termasuk dalam bagian kecil dari alam semesta namun toh manusia mampu untuk menalar kosmos lewat metodologi penelitian yang dibangun sedemikian ilmiah. Walau pada kenyataannya, sejarah kosmologi berbicara bahwa pertentangan antara ide(ologi) prinsipiil yang satu kerap bertentangan dengan prinsip yang lain.

    Tulisan pendek ini setidaknya ingin menunjukkan “fenomena kaotik” yang terjadi dalam ranah kosmologi, tentunya selain perdebatan antara realisme dan anti realisme adalah  perdebatan antara pendukung alam semesta mengembang dan alam semesta statis lewat Lemaitre dan Eddington. Dari posisi para pendukung alam semesta mengembang, mereka mengklaim bahwa alam semesta tidak mungkin statis dengan perhitungan – perhitungan berdasarkan teori relativitas[26] (yang mengantisipasi kesimpulan Friedman dan Lemaitre). Terkejut oleh temuannya, Einstein menambahkan “konstanta kosmologis” pada persamaannya agar muncul “jawaban yang benar”, karena para ahli astronomi meyakinkan dia bahwa alam semesta itu statis dan tidak ada cara lain untuk membuat persamaannya sesuai dengan model seperti itu. Beberapa tahun kemudian, Einstein mengakui bahwa konstanta kosmologis ini adalah kesalahan terbesar dalam karirnya. Pada saatnya nanti, konstanta kosmologis Einstein akan disempurnakan penggunaannya oleh Lemaitre.

    Dari posisi para pendukung alam semesta mengembang, mereka mengklaim bahwa alam semesta tidak mungkin statis dengan perhitungan – perhitungan berdasarkan teori relativitas.

    Secara teoritis, Einstein menemukan model alam semesta yang statis pada tahun 1917. Ketika ia merumuskan teori kerelativan umum, ia melihat kemungkinan energi gravitasi tersimpan di dalam kurvatur ruang waktu hampa. Kurvatur ini disebut konstanta kosmologis dan oleh Einstein ditambahkannya ke dalam persamaan medan untuk mengatasi instabilitas modelnya, karena pada saat itu para ilmuwan percaya bahwa alam semesta statis, dan kepercayaan baru tentang alam semesta mengembang nantinya akan diuraikan oleh Lemaitre. Dari sudut pandang astronomi, langkah Einstein sangat masuk akal. Pada masa itu, alam semesta hanya diduga seluas Bima Sakti. Pada skala Bima Sakti, tidak teramati pola gerak bintang yang cukup bermakna untuk menyimpulkan apakah alam semesta memuai atau tidak. Einstein mencabut konstantanya sesudah penemuan Hubble tahun 1929.[27]

    Ketika Lemaitre[28] menyusun disertasi doktoralnya yang berjudul “The gravitational field in a fluid s