Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Seputar Perjalanan Waktu

Jika mesin waktu bisa dibuat, sebaiknya diapakan, ya? Tentunya mesin waktu tidak boleh ditemukan oleh oknum yang tidak bertanggung jawab karena bisa saja ia gunakan untuk kembali ke masa lalu dan membunuh nenek moyangnya sendiri. Namun, hal ini menimbulkan paradoks. Tindakan tersebut dapat mengubah masa depan sehingga orang itu tidak pernah lahir, tidak tumbuh besar, dan tidak kembali ke masa lalu untuk membunuh nenek moyangnya.

Dengan kata lain, peristiwa pembunuhan yang diceritakan ini tidaklah terjadi,  sehingga orang itu bisa lahir, tumbuh besar, menemukan mesin waktu, lalu kembali ke masa lalu dan berhasil membunuh nenek moyangnya. Kontradiksi ini sepertinya menunjukkan bahwa mesin waktu tidak mungkin ada. Pada alam semesta yang deterministik, paradoks di atas tidak akan terjadi.

Apa yang dimaksud dengan alam semesta deterministik? Kira-kira seperti ini. Setiap sebab menghasilkan akibat yang unik. Pada alam semesta ini berlaku hukum alam yang jika keadaan alam semesta diketahui secara eksak pada waktu tertentu, pada prinsipnya keadaan alam semesta pada waktu lainnya (baik di masa depan maupun di masa lalu) dapat diketahui secara unik. Perlu digarisbawahi kata “pada prinsipnya”.

Makhluk di dalam alam semesta pada kenyataannya belum tentu dapat memprediksi masa depannya secara eksak karena keterbatasan informasi yang mereka miliki tentang keadaan alam semesta pada waktu tertentu. Makhluk tersebut perlu mengetahui posisi dan kecepatan setiap atom dalam alam semestanya pada suatu saat, suatu informasi yang hampir mustahil dimiliki.

Ed49-fisika-1

Pada alam semesta yang deterministik, ruang-waktu dapat dibayangkan seperti film animasi yang terdiri  dari deretan gambar-gambar diam. Semua gambar sudah ditentukan dan tersusun rapi dari awal terciptanya alam semesta sampai waktu yang tak terhingga. Keseluruhan ruang-waktu lengkap terisi. Segala kejadian pada tempat dan waktu tertentu sudah ditentukan. Kenyataan hidup, saat senang ataupun sedih, lengkap tergambar dengan rapi. Setiap lembaran gambar diam bersesuaian dengan waktu tertentu.

Suatu makhluk yang memiliki kesadaran (consciousness) “menyadari” gambar demi gambar secara berurutan sehingga memberi persepsi waktu yang mengalir dan persepsi objek di sekitarnya yang bergerak. Kesadaran kita hanya bisa berpindah dari satu lembar ke lembar berikutnya secara berurutan untuk waktu yang semakin bertambah, tidak sebaliknya, tidak juga melompati lembaran-lembaran tersebut secara acak. Kita hanya bisa mengingat masa lalu, dan tidak bisa mengingat masa depan.

Bagaimana mengetahui arah waktu?

Terhadap lembaran masa kini, lembaran mana yang masa depan dan mana yang masa lalu? Pengalaman mengajarkan kita urutan kejadian mana yang  lebih memungkinkan. Gelas yang jatuh ke lantai lalu pecah berkeping-keping lebih mungkin daripada pecahan-pecahan gelas di lantai mengumpul menjadi gelas utuh kemudian bergerak dari lantai naik ke atas meja, meskipun hukum alam simetris terhadap pembalikan arah waktu.

Jika setiap pecahan gelas diberi kecepatan awal yang pas, tentu saja pecahan-pecahan tersebut dapat menyatu kembali menjadi gelas yang utuh. Tidak ada hukum fisika yang dilanggar. Tetapi, kesalahan sedikit saja pada kecepatan awal dapat membuyarkan terbentuknya gelas utuh. Ada jauh lebih banyak cara untuk menjadi pecahan berkeping-keping dari suatu gelas utuh dibandingkan banyaknya cara menjadi gelas utuh dari suatu konfigurasi pecahan-pecahan.

Parameter yang berkaitan dengan banyaknya konfigurasi yang mungkin untuk suatu keadaan makroskopik disebut sebagai entropi.  Persepsi waktu yang bertambah adalah ketika entropi bertambah. Urutan waktu yang seperti inilah yang dianggap “masuk akal”. Prinsip ini disebut sebagai Hukum ke-2 Termodinamika.

Kesadaran (consciousness) adalah konsep yang kabur. Bagaimana kita memiliki persepsi arah waktu sesuai Hukum ke-2 Termodinamika juga masih misterius. Ingatan adalah hal yang lain lagi, ini terkait dengan konfigurasi neuron-neuron di otak. Konfigurasi ini berubah-ubah bergantung interaksi dengan lingkungan.

Konfigurasi neuron-neuron saat ini adalah hasil dari interaksi dengan lingkungan di masa lalu. Akan tetapi, dengan konsep ruang-waktu yang deterministik, tidak ada salahnya menyatakan bahwa konfigurasi neuron-neuron di masa kini adalah hasil dari interaksi dengan lingkungan di masa depan. Ini hanya masalah bagaimana mengurutkan lembaran-lembaran ruang-waktu, kembali lagi ke persoalan bagaimana kesadaran kita memiliki persepsi arah waktu.

Misalkan seseorang mengamati gelas yang jatuh dan pecah berkeping-keping. Cahaya dari gelas merambat menuju mata, difokuskan oleh lensa mata menuju retina. Di retina mata terdapat sensor berupa sel batang dan sel kerucut yang mengubah cahaya menjadi sinyal listrik yang merambat melalui jaringan saraf ke otak. Sinyal listrik ini mengubah konfigurasi neuron-neuron di otak. Bagimana berubahnya, bergantung pada konfigurasi neuron beberapa saat sebelumnya dan bergantung pada sinyal listrik yang datang. Demikian seterusnya sepanjang proses jatuhnya gelas dari atas meja ke lantai, konfigurasi neuron di otak berubah.

Sekarang bagaimana jika lembaran-lembaran ruang-waktu dibaca dari arah sebaliknya? Kira-kira prosesnya sebagai berikut. Terjadi perubahan konfigurasi di otak yang kemudian mengirimkan sinyal listrik melalui jaringan saraf ke retina. Oleh sel batang dan sel kerucut di retina, sinyal tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik (cahaya) dari mata yang merambat keluar melalui lensa mata menuju gelas. Demikian seterusnya dari saat pecahan-pecahan gelas masih di lantai sampai saat menjadi gelas utuh di atas meja, konfigurasi neuron di otak berubah. Arah waktu yang satu lebih “masuk akal” dibanding arah waktu lainnya.

Bagaimana dengan proses mengingat? Saat kita berusaha mengingat masa lalu, bagian tertentu dari otak aktif, menghasilkan konfigurasi yang berbeda dengan konfigurasi neuron beberapa saat sebelumnya. Konfigurasi neuron ini memberi persepsi ingatan yang tidak sepenuhnya merupakan representasi utuh dari kejadian masa lalu. Ternyata, bagian otak yang sama juga aktif ketika kita berusaha membayangkan masa depan.

Bagaimana dengan kehendak bebas (free will)?

Pada alam semesta yang deterministik, tidak ada kehendak bebas. Persepsi atas kehendak bebas hanya ilusi. Semua pilihan yang akan kita ambil bergantung sepenuhnya pada kondisi neuron-neuron di otak kita sebelum keputusan itu diambil, yang bergantung pada interaksi dengan lingkungan di masa lalu. Pembaca artikel ini mungkin berusaha meloncat ke kiri maupun ke kanan begitu membaca paragraf ini.

Pilihan apapun yang kita pilih sama sekali tidak bebas. Pilihan tersebut mungkin sudah ditentukan jauh sebelumnya. Dengan mengetahui konfigurasi lengkap dari neuron-neuron di otak saat ini, maka pada prinsipnya pilihan mana yang akan diambil dapat diketahui bahkan sebelum kita sendiri merasa memutuskan pilihan.

Teori Relativitas Khusus

Gambaran ruang-waktu sebagai lembaran-lembaran gambar diam hanya sesuai dengan konsep waktu yang dipahami sebelum Einstein mengemukakan teori relativitas. Sebelum teori relativitas, dipahami bahwa waktu bersifat universal, disepakati oleh semua pengamat. Ini cocok dengan analogi sebelumnya, yaitu waktu tertentu dinyatakan sebagai satu lembar kertas dengan gambar tertentu.

Menurut teori relativitas, waktu bergantung pada pengamat. Masa kini menurut satu pengamat belum tentu sama dengan masa kini menurut pengamat lainnya. Meskipun demikian, analogi sebelumnya tidak banyak berubah. Analogi lembaran-lembaran kertas dengan gambar diam, cukup diganti menjadi semacam roti yang panjang sekali. Seluruh kejadian dalam ruang-waktu berada di dalam roti yang panjang tersebut. Persepsi waktu yang berbeda untuk pengamat yang berbeda hanya merupakan cara yang berbeda mengiris roti, tegak lurus atau sedikit miring.

Ed49-fisika-2

Pernyataan bahwa masa depan adalah “lembaran kosong” (belum terjadi) bertentangan dengan gambaran ruang-waktu menurut relativitas khusus, karena masa kini itu relatif. Perhatikan irisan roti ruang-waktu pada gambar. Irisan tertentu berwarna biru, menyatakan masa kini menurut A, irisan ini berpotongan dengan salah satu irisan ruang-waktu menurut B berwarna merah. Perhatikan bahwa bagian tertentu irisan ini berada di masa depan menurut B, sementara bagian lainnya berada di masa lalu menurut B.

Mesin waktu

Perjalanan dengan mesin waktu pada alam semesta yang deterministik dapat dibayangkan berupa percabangan yang membentuk suatu putaran (loop) tertutup pada roti ruang-waktu. Sekali lagi, keseluruhan ruang-waktu lengkap terisi. Segala kejadian pada tempat dan waktu tertentu sudah tentu, termasuk pada putaran tersebut. Tidak ada paradoks.

Ed49-fisika-3

Ada beberapa film yang di dalamnya terdapat perjalanan waktu yang konsisten dengan konsep alam semesta yang deterministik, salah satunya adalah film Harry Potter and the Prisoner of Askaban.

Hari itu adalah hari yang buruk bagi Harry Potter. Ia dan Sirius nyaris mati diserang sekian banyak dementor. Saat kesadarannya hampir hilang, ia masih sempat melihat seseorang menyelamatkan mereka dengan mengusir dementor-dementor tersebut. Harry selamat pada peristiwa itu.

Ketika Harry dan Hermione kembali ke masa lalu, mereka menyaksikan peristiwa penyerangan dementor-dementor tersebut terhadap Harry dan Sirius. Harry sangat yakin seseorang akan datang membantu. Ingatannya mendukung keyakinannya itu. Saat kondisi menjadi sangat kritis, tidak seorangpun yang datang membantu.

Akhirnya, Harry memutuskan untuk membantu dirinya sendiri. “Expecto Patronum” adalah mantra yang ia ucapkan. Cahaya terang muncul dari tongkat sihirnya dan mengusir semua dementor-dementor. Rupanya penolong yang sempat ia lihat sebelum jatuh pingsan adalah dirinya sendiri dari masa depan. Seolah-olah Harry dapat memilih untuk tidak menolong dirinya sendiri. Namun, kehendak bebas itu cuma ilusi. Ia tidak punya pilihan karena semua kejadian sudah tergambar dengan rapi dalam roti ruang-waktu.

Penutup

“Sayangnya”, pada alam semesta kita berlaku mekanika kuantum yang tidak deterministik, tetapi probabilistik. Hukum alam hanya mengizinkan kita mengetahui peluang untuk suatu kejadian di masa depan dari keadaan di masa kini. Pada prinsipnya dan pada praktiknya kita tidak tahu masa depan. Kita hanya bisa menghitung peluang. Hasil spesifik di masa depan dari keadaan di masa kini, sejatinya acak di luar kontrol. Pada alam kuantum ini, mungkin mesin waktu mustahil dan mungkin kita tetap tidak punya kehendak bebas. But that’s OK.

Bahan bacaan:

Penulis:
Zainul Abidin, dosen STKIP Surya, alumnus College of William & Mary, Amerika Serikat.
Kontak: zxabidin(at)yahoo(dot)com.