Salah satu topik yang paling menarik dalam bidang sains adalah konsep Relativiti Umum. Anda tahu, idea bahawa perkara-perkara pelik berlaku ketika anda hampir dengan kelajuan cahaya. Terdapat perubahan aneh pada panjang perkara, pergeseran panjang gelombang yang pelik. Dan yang paling membingungkan, ada konsep pelebaran: bagaimana anda benar-benar dapat mengalami lebih kurang masa berdasarkan seberapa cepat anda melakukan perjalanan berbanding dengan orang lain.
Dan lebih asing dari itu? Seperti yang kita lihat dalam filem Interstellar, hanya menghabiskan masa di dekat objek yang sangat besar, seperti lubang hitam, boleh menyebabkan kesan relativistik yang sama. Kerana jisim dan pecutan adalah perkara yang sama?
Sejujurnya, cukup untuk anda sakit kepala.
Tetapi kerana saya mendapati konsepnya membingungkan, saya masih akan terus mencuba, cuba memahami lebih banyak tentangnya dan membantu anda membungkus otak anda juga. Untuk kepentingan saya sendiri, untuk kepentingan anda, tetapi kebanyakan untuk kepentingan saya.
Terdapat anekdot hebat dalam sejarah fizik - mungkin bukan yang sebenarnya berlaku, tetapi saya tetap menyukainya.
Salah satu ahli astronomi yang paling terkenal pada abad ke-20 adalah Sir Arthur Eddington, yang dimainkan oleh David Tennant yang gagah dalam filem 2008, Einstein dan Eddington. Yang mana, anda mesti benar-benar melihat, jika anda belum melakukannya.
Oleh itu, Doctor Who, maksudnya Eddington, telah mengetahui bagaimana bintang menjana tenaga (melalui peleburan) dan secara peribadi mengesahkan bahawa ramalan Einstein mengenai Relativiti Umum adalah betul ketika dia memerhatikan Gerhana Matahari secara total pada tahun 1919.
Ternyata semasa ceramah oleh Sir Arthur Eddington, seseorang bertanya, "Profesor Eddington, anda mestilah salah satu dari tiga orang di dunia yang memahami Relativiti Umum." Dia berhenti sejenak, dan kemudian berkata, "ya, tapi saya berusaha memikirkan siapa orang ketiga."
Sudah tentu bukan saya, tetapi saya tahu seseorang yang mengendalikan Relativiti Umum, dan itulah Dr. Brian Koberlein, seorang profesor astrofizik di Institut Teknologi Rochester. Dia merangkumi topik ini sepanjang masa di blognya, One Universe At A Time, yang harus anda kunjungi dan baca sepenuhnya di briankoberlein.com.
Sebenarnya, untuk menunjukkan bagaimana cara kerjanya, Brian dengan senang mendorong pejabat RITnya ke kecepatan yang hampir ringan, dan sedang meluru ke arah kami sekarang.
Dr. Brian Koberlein:
Hai Fraser, terima kasih kerana mempunyai saya. Sekiranya anda boleh bertahan selama satu saat, saya hanya perlu perlahan.
Fraser Cain:
Apa yang baru berlaku di sana? Mengapa anda semua diperlahankan?
Brian:
Ini sebenarnya kesan menarik yang dikenali sebagai peluasan masa. Salah satu perkara mengenai cahaya adalah bahawa tidak kira kerangka rujukan anda, tidak kira bagaimana anda bergerak melalui Alam Semesta, anda akan sentiasa mengukur kelajuan cahaya dalam ruang hampa agar sama. Lebih kurang 300,000 kilometer sesaat.
Dan untuk melakukannya, jika anda bergerak relatif dengan saya, atau jika saya bergerak relatif dengan anda, rujukan masa dan ruang kami harus beralih untuk memastikan kelajuan cahaya tetap. Semasa saya bergerak lebih cepat dari anda, masa saya menurut anda mesti kelihatan semakin perlahan. Pada masa yang sama, masa anda akan kelihatan semakin perlahan berbanding saya.
Dan kesan pelebaran masa adalah perlu untuk memastikan kelajuan cahaya tetap.
Fraser:
Adakah ini hanya berlaku semasa anda bergerak?
Brian:
Pelebaran masa tidak hanya berlaku kerana pergerakan relatif, ia juga boleh berlaku kerana graviti. Teori relativiti Einstein mengatakan bahawa graviti adalah harta yang melengkapkan ruang dan masa. Oleh itu, apabila anda mempunyai jisim seperti Bumi, ia sebenarnya melengkapkan ruang dan masa.
Sekiranya anda berdiri di Bumi, waktu anda kelihatan bergerak sedikit lebih perlahan daripada seseorang di angkasa, kerana perbezaan graviti.
Sekarang, untuk Bumi, itu tidak begitu penting, tetapi untuk sesuatu seperti lubang hitam, ia sangat penting. Apabila anda semakin dekat dengan lubang hitam, masa anda akan kelihatan semakin perlahan dan semakin banyak.
Fraser:
Apa maksudnya untuk perjalanan angkasa?
Brian:
Berkali-kali dalam fiksyen sains, anda akan melihat idea roket bergerak sangat dekat dengan kelajuan cahaya, dan menggunakan pelebaran masa untuk melakukan perjalanan ke bintang yang jauh.
Tetapi anda sebenarnya boleh melakukan perkara yang sama dengan graviti. Sekiranya anda mempunyai lubang hitam yang menuju ke bintang lain atau galaksi lain, anda sebenarnya boleh mengambil kapal angkasa anda dan mengorbitnya sangat dekat dengan lubang hitam. Dan masa anda nampaknya semakin perlahan. Semasa anda mengorbit lubang hitam, lubang hitam memerlukan masa untuk sampai ke bintang lain atau galaksi lain, dan bagi anda kelihatannya sangat cepat.
Oleh itu, itulah cara lain untuk menggunakan pelebaran masa untuk mengembara ke bintang, sekurang-kurangnya dalam fiksyen sains.
Fraser:
Baiklah Brian, saya ada satu soalan terakhir untuk anda. Sekiranya anda semakin besar ketika anda menghampiri kelajuan cahaya, bolehkah anda mendapat jisim yang banyak sehingga anda berubah menjadi lubang hitam? Saya ingin anda menjawab soalan ini dalam bentuk catatan blog di briankoberlein.com dan di pos Google+ yang akan kami pautkan di sini.
Brian:
Terima kasih Fraser, saya akan mendapat jawapan di laman web saya.
Sekali lagi, kami mengunjungi wilayah pelebaran waktu yang membingungkan, dan kembali tanpa cedera. Ini tidak bermaksud bahawa saya memahaminya dengan lebih baik, tetapi saya harap anda tetap melakukannya. Sekali lagi, terima kasih banyak kepada Dr. Koberlein kerana meluangkan beberapa minit perjalanan relativistiknya untuk menjawab soalan kami. Pastikan anda melawat blognya dan baca jawapannya untuk soalan saya.
Podcast (audio): Muat turun (Tempoh: 6:57 - 3.0MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
Podcast (video): Muat turun (Tempoh: 6:59 - 115.5MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
