Salah satu implikasi teori relativitas umum Albert Einstein adalah orang yang tinggal di gunung akan lebih cepat tua dibanding mereka yang tinggal dekat laut. Meski bedanya superkecil, perbedaan usia itu sudah terbukti.
Oleh
MUCHAMAD ZAID WAHYUDI
·5 menit baca
NASA
Konsep artis tentang kelengkungan ruang dan waktu di sekitar Bumi yang diukur oleh wahana antariksa Gravity Probe B milik Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional Amerika Serikat (NASA).
Teori relativitas umum yang dibangun oleh Albert Einstein dan dipublikasikan pada 1915 telah menjungkirbalikkan pemahaman manusia tentang alam semesta. Teori relativitas umum itu memiliki banyak implikasi, salah satunya dampak pada perjalanan waktu yang nyatanya sama sekali tidak stabil. Semakin jauh dari benda bermassa, waktu akan bergerak lebih cepat.
Dalam teori relativitas umum tersebut, gravitasi digambarkan sebagai kelengkungan ruang dan waktu. Benda masif atau sumber gravitasi akan membelokkan ruang dan waktu yang merupakan medium empat dimensi, yaitu tiga dimensi ruang dan satu dimensi waktu.
Dimensi ruang bergerak ke kanan-kiri, depan-belakang, dan atas-bawah. Sementara dimensi waktu bergerak antara masa lampau dan masa depan. Gravitasi, dalam model relativistik, akan mendistorsi atau melengkungkan ruang dan waktu secara bersamaan atau menjadi satu.
Akibatnya, seperti ditulis Livescience, 17 Desember 2022, semakin dekat sebuah obyek dengan benda bermassa, maka pengaruh gravitasinya semakin kuat sehingga pembelokan ruang dan waktunya akan semakin besar.
Konsekuensinya, waktunya menjadi berjalan lebih lambat. Sebaliknya, makin jauh jarak sebuah obyek dari benda bermassa, maka gravitasinya makin lemah dan waktu berjalan lebih cepat.
Namun, efek yang bernama dilatasi waktu gravitasional itu, menurut Christopher S Baird, dosen fisika di Universitas West Texas A&M, Amerika Serikat, di situs universitas tersebut pada 24 Juni 2013, perbedaan waktu yang terjadi itu hanya bersifat relatif. Artinya, cepat atau lambat waktu yang dialami seseorang bersifat relatif terhadap waktu yang dialami orang lain.
STANFORD UNIVERSITY
Konsep artis tentang kelengkungan ruang dan waktu di sekitar Bumi yang menggambarkan besarnya gravitasi.
Seseorang yang berada di wilayah dengan pengaruh gravitasi kuat akan merasa waktunya berjalan normal dan melihat orang di daerah dengan gravitasi lemah memiliki waktu yang berjalan lebih cepat. Sebaliknya, orang dengan gravitasi lemah juga akan merasa waktunya berjalan normal, tetapi melihat orang dengan gravitasi kuat akan memiliki waktu yang berjalan lebih lambat.
”Tidak ada yang salah dengan jam yang digunakan. Namun, waktu melambat atau menjadi lebih cepat secara relativistik sesuai besaran pembelokan ruang dan waktu,” tulisnya.
Dengan dilatasi waktu gravitasional itu, maka seseorang yang berada di puncak gunung atau di daerah ketinggian akan memiliki waktu yang berjalan lebih cepat. Akibatnya, proses penuaan yang dialaminya pun menjadi lebih cepat atau lebih cepat menjadi tua dibandingkan orang yang tinggal di dekat permukaan laut.
Tidak ada yang salah dengan jam yang digunakan. Namun, waktu melambat atau menjadi lebih cepat secara relativistik sesuai besaran pembelokan ruang dan waktu.
Namun, jangan membayangkan waktu yang bergerak lebih cepat itu akan membuat umur mereka yang tinggal di gunung terpaut jauh umurnya hingga dalam hitungan hari, apalagi tahun. Perbedaan umur antara mereka yang tinggal di gunung dan laut itu hanya dalam rentang milidetik selama beberapa dekade.
Penghitungan yang dilakukan oleh tim dari Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST), Boulder, Colorado, AS, membuktikan hal itu.
Fisikawan NIST, James Chin-wen Chou, mengatakan, seseorang yang berada di puncak Gunung Everest di Himalaya pada ketinggian 8.848 meter di atas permukaan laut selama 30 tahun akan lebih tua 0,91 milidetik atau 0,00091 detik dibandingkan orang yang 30 tahun hidup di daerah dengan ketinggian sama, seperti permukaan laut.
AFP/SARAH LAI
Dalam foto yang diambil pada tanggal 27 April 2019 ini, pemandangan udara Gunung Everest terlihat dalam penerbangan dari Nepal ke Bhutan.
Demikian juga jika sepasang orang kembar tinggal di tempat terpisah selama 30 tahun. Satu orang tinggal di daerah dengan ketinggian 1.600 meter, seperti di Boulder, Colorado, atau Dieng, Jawa Tengah, serta satu orang lagi tinggal di dekat pantai.
Saat mereka dipertemukan kembali 30 tahun kemudian, orang yang tinggal di tempat tinggi akan lebih tua 0,17 milidetik atau 0,00017 detik dibandingkan orang yang tinggal dekat laut.
Bahkan, eksperimen yang dilakukan NIST dengan menggunakan jam atom paling akurat juga mampu menghitung beda umur seseorang yang tinggal pada ketinggian 0,2 milimeter dari permukaan air laut. Perbedaan kecepatan waktu berjalan sebagai implikasi dari teori relativitas umum Einstein itu nyata. Meski sangat kecil, perbedaan itu tetap terukur.
”Gravitasi (yang kuat) membuat kita relatif menua lebih lambat,” kata Chin-wen Chou.
Fisikawan NIST lainnya, Tobias Bothwell, mengatakan, proses penghitungan kecepatan waktu berjalan berdasarkan jaraknya dari permukaan Bumi atau besarnya gravitasi yang dialami benda itu bukanlah perhitungan biasa. ”Kami telah melihat perubahan detak jam pada jarak kira-kira selebar rambut manusia,” katanya.
Kekacauan
Sementara itu, profesor astrofisika di Universitas Terbuka (Open University) Inggris, Andrew Norton, mengatakan, apa pun yang memiliki massa akan memengaruhi ruang dan waktu. Di sekitar obyek bermassa, ruang dan waktu akan terdistorsi hingga menghasilkan pembengkokan ruang dan pelebaran waktu.
”Efek pembengkokan ruang dan pelebaran waktu itu nyata dan terukur. Namun, karena sangat kecil, maka dalam kehidupan sehari-hari bisa diabaikan,” tambah Norton.
Meski diabaikan untuk keperluan praktis sehari-hari, perlambatan waktu untuk obyek yang jauh dari sumber gravitasi itu tetap harus diperhitungkan untuk pengukuran yang membutuhkan presisi tinggi atau untuk kepentingan ilmiah. Jika perubahan waktu yang kecil itu diabaikan, maka dampaknya bisa menimbulkan kekacauan.
NASA
Ilustrasi yang menggambarkan bentuk orbit Bumi dan Mars mengelilingi Matahari. Orbit keduanya berbentuk elips dan miring sehingga jarak terdekat Bumi-Mars senantiasa berubah. Selain itu, orbit keduanya mudah terpengaruh oleh gravitasi planet lain, khususnya Mars, yang mudah terpengaruh gravitasi Jupiter.
Sebagai contoh, satelit sistem navigasi global (GNSS), seperti Global Positioning System (GPS) milik AS, yang mengitari Bumi pada ketinggian 20.186 kilometer. Waktu di satelit tersebut berjalan lebih cepat 45,7 mikrodetik atau 0,0000457 detik dalam 24 jam dibandingkan waktu yang ada di permukaan Bumi.
”Efek relativitas waktu yang paling terasa dampaknya di Bumi adalah keakuratan GPS,” tambah Chou. Karena satelit GPS bergerak dengan kecepatan tinggi dan jaraknya jauh dari Bumi, maka efek relativitas dari kecepatan dan gravitasi itu perlu diperhitungkan hati-hati agar manusia bisa menyimpulkan posisi obyek tertentu di permukaan Bumi dengan akurasi tinggi.
Makin dekat dengan Bumi membuat proses penuaan berjalan lebih lambat secara waktu relativistik walau perbedaannya sangat kecil dalam skala milidetik dan dalam jangka waktu yang lama. Karena itu, tinggal atau meringkuk di dekat laut bukanlah strategi pencegahan penuaan yang jitu. Namun, yang pasti, waktu adalah hal yang sangat berharga dan cepat berlalu, terutama saat kita jauh dari benda-benda bermassa.
