Hawking, 1942-2018 Tarikh Umum

Dari kota kecil Cambridge di Inggris pada Rabu 14 Maret 2018 TU (Tarikh Umum) tersiar kabar duka yang sejatinya tidak terlalu mengejutkan, namun tetap membuat tertegun. Fisikawan besar Stephen William Hawking berpulang hari itu. Ia tutup usia dengan tenang di kediamannya hanya 2 bulan setelah merayakan ulang tahun ke-76. Kondisi kesehatannya memang kian memburuk dalam sebulan terakhir.

Segera dunia menangisi kepergiannya. Hawking tak hanya seorang fisikawan. Ia adalah legenda. Ia berpulang setelah lebih dari setengah abad menerima vonis mati seiring gerogotan penyakit ALS. Ini akronim dari Amyothropic Lateral Schlerosis, sejenis penyakit tak menular langka dengan penyebab belum diketahui yang menyerang sistem syaraf penderitanya sehingga menyebabkan jaringan otot terkait pun tak dapat digerakkan dan akhirnya menyusut. Serangan selalu dimulai dari sistem syaraf tepi, seperti jari-jemari, kaki dan tangan lantas terus berkembang progresif. Atau mengutip kata-kata Premana Premadi, astronom perempuan Indonesia yang juga survivor ALS, serangan penyakit ini secara perlahan namun pasti membikin jaringan syaraf dalam tulang belakang penderitanya menjadi kriting.

ALS secara perlahan-lahan melumpuhkan satu demi satu organ penderitanya. Menggerogoti terus secara pasti hingga pada akhirnya jaringan syaraf pengendali jantung dan paru-paru pun akan terkena. Penyakit ini lebih populer dengan nama penyakit Lou Gehrig, sebagai penghormatan anumerta pada seorang atlet baseball legendaris Amerika Serikat dan terjangkiti penyakit ini menjelang berkecamuknya Perang Dunia 2.

Film Theory of Everything menggambarkan bagaimana Hawking pasca divonis sakit ALS ini. Kaki dan tangannya mulai melemah dan akhirnya sekaku papan. Mudah jatuh bahkan tanpa penghalang apapun di kakinya. Pita suara mulai terserang sehingga suara Hawking mulai pecah dan sulit didengar. Kerongkongan juga demikian, membuatnya mudah tersedak dan sulit minum. Dan urusan tersedak ini bisa berbahaya. Film ini dan salah seorang tetangga yang juga menderita penyakit serupa memberikan gambaran utuh bagi saya akan penyakit ALS.

Tetapi Hawking adalah anomali bagi penyakit ALS. Didiagnosis pada tahun 1964 TU dalam usia 22 tahun, dokter memvonisnya takkan bertahan lebih dari 2 tahun. Secara statistik, umumnya harapan hidup seorang penderita ALS tidak melebihi 5 tahun sejak diagnosisnya ditegakkan. Tetangga saya, almarhum pak Hendra, pun tutup usia dalam 3 tahun pasca gejala-gejala ALS mulai terlihat. Namun Hawking masih tetap bertahan hingga berpuluh tahun kemudian. Entah apa sebabnya. Berpuluh tahun kemudian dalam sebuah wawancara, Hawking menyebut harapannya sudah anjlok ke titik nol sejak usia 22 tahun itu. Apa yang terjadi setelahnya adalah bonus.

Bonus baginya dan juga bagi peradaban manusia. Sebab di tengah suasana suram tersebut, di tengah kondisi fisik yang terus melemah hingga melumpuhkannya dan menghilangkan kemampuannya berbicara, Hawking tetap belajar dan bekerja, mencoba menguak rahasia serta cara kerja alam semesta. Tekad bajanya berbuah manis. Tiada yang menyangka berbelas tahun kemudian sosok setengah lumpuh yang mulai sulit bicara ini akhirnya menduduki kursi mahaguru Lukasian untuk Matematika nan prestisius, pada Departemen Matematika Terapan dan Fisika Teoritis di Universitas Cambridge yang kesohor itu. Tiga abad sebelumnya kursi itu diduduki Isaac Newton, salah satu raksasa dalam fisika dan pembuka pintu ke dunia struktur skala besar alam semesta. Dan tiga perempat abad sebelumnya, kursi yang sama ditempati oleh Paul Dirac, raksasa lainnya yang menggumuli struktur skala mikro alam semesta.

Selempang galaksi Bima Sakti, pemandangan langit malam yang bisa kita saksikan mulai bulan Juli kala langit cerah. Sagittarius A-star (Sgr A*) adalah kawasan pusat galaksi yang menyembunyikan sebuahlubang hitam raksasa bermassa 4,31 juta kali Matahari kita dan berjarak antara 24.500 hingga 27.300 tahun cahaya dari Bumi kita. Diabadikan dari Gunung Sumbing pada Juni 2014 TU oleh Enggar. Sumber: Enggar, 2014.

Hawking wafat pada tanggal yang sama dengan tanggal kelahiran fisikawan besar legendaris lainnya, Albert Einstein. Sebuah kebetulan? Entah. Tetapi ada beberapa contoh dimana para fisikawan besar seakan-akan secara kebetulan memiliki momen penting dalam hidupnya yang beririsan pada satuan masa yang sama antara satu dengan yang lain. Tatkala Galileo Galilei wafat di tahun 1642 TU selagi menjalani tahanan rumah akibat hukuman yang dijatuhkan Inkuisisi Roma, di tahun yang sama pula seorang Isaac Newton lahir di tanah Inggris Raya. Kelak Newton tak hanya mendukung penuh kesimpulan Galileo, namun juga mengembangkannya hingga ke taraf yang tak pernah terbayangkan umat manusia pada masanya. Hingga hari ini dunia terus berhutang kepada Newton melalui mekanika klasiknya yang mampu menjelaskan dinamika pergerakan mobil dan sepeda motor kita, kapal laut kita, pesawat terbang kita serta kinerja mesin-mesin industri kita.

Hawking dan Einstein adalah dua sosok fisikawan besar yang menjadi etalase ilmu pengetahuan di abad ke-20 TU. Merekalah wajah bagi dunia sains, dunia sunyi yang kadangkala dicemooh sebagai menara-menara gading pada bentangan peradaban. Merekalah sosok-sosok ilmuwan yang bertransformasi dari lingkungan laboratorium ataupun kerja teoritis ke panggung-panggung ceramah dan multimedia dunia dengan daya penetrasi yang luar biasa.

Hawking memang tak seglamor Einstein. Meski koleksi penghargaannya tak kalah menggunung (termasuk gelar bangsawan Inggris yang dengan sopan ditolaknya), Hawking tak pernah meraup Nobel Fisika sebagaimana Einstein. Akan tetapi, suka atau tidak, lewat Hawking-lah generasi abad ke-20 TU, khususnya generasi X dan generasi Y, memahami dunia dan cara kerja alam semesta baik dalam skala makro maupun mikro. Hawking jugalah sosok yang mengilhami komunikasi sains, yang mengkhususkan diri dalam menyampaikan hasil-hasil kerja para ilmuwan dari balik dinding-dinding laboratoriumnya ke dunia luas dalam bahasa populer, visual dan mudah dipahami.

Jejak karya Hawking dalam fisika salah satunya adalah mengeksplorasi gejala-gejala relativitas umum dari Einstein. Dalam hal ini nama Hawking identik dengan lubang hitam, benda langit eksotik yang hingga setengah abad silam masih sangat samar dan menempati perbatasan ada dan tiada. Hipotesa tentang lubang hitam telah dipelopori dan dibangun sejak sebelum meletusnya Perang Dunia 2. Antara lain oleh Robert Oppenheimer, sosok jenius yang di kemudian hari membidani abad nuklir lewat kepemimpinannya dalam The Manhattan Project semasa perang.

Lubang hitam dideskripsikan sebagai benda langit kecil mungil bermassa amat sangat besar, sehingga menciptakan kelengkungan ruang-waktu demikian besar disekelilingnya dalam perspektif relativitas umum. Demikian besar kelengkungannya sehingga menjadi asimtot, sumur tanpa dasar. Akibatnya setiap materi yang masuk kedalamnya takkan pernah bisa meloloskan diri. Termasuk berkas cahaya sekalipun, obyek berkecepatan tertinggi dalam alam semesta. Sehingga tak ada cara untuk membuktikan keberadaannya secara langsung.

Benda langit eksotik semacam ini adalah produk evolusi bintang massif (massa lebih dari 20 kali Matahari kita). Saat bintang massif itu kehabisan bahan bakar fusinya di ujung kehidupannya, keseimbangan yang mengatur dimensinya selama ini pun berantakan. Tekanan radiasi menghilang sehingga bintang massif tak kuasa menahan kekuatan gravitasinya sendiri. Ia pun mulai mengerut dan berujung pada peristiwa ledakan kosmik nan gigantik yang menyemburkan sebagian besar materinya ke lingkungan. Akan tetapi bagian inti bintang massif itu masih tersisa, dengan massa lebih dari 4 kali Matahari, dan terus mengerut oleh gravitasinya sendiri. Inti-inti atom dalam eks inti bintang massif itu pun diperas-peras demikian dahsyat hingga tercabik-cabik menjadi partikel-partikel elementer seperti kuarka.

Hawking melihat hipotesa lubang hitam semacam ini mengandung masalah. Ada hukum termodinamika yang dilanggar. Agar tetap dipatuhi, maka ia mengusulkan bahwa lubang hitam seharusnya bisa dideteksi secara langsung. Dengan kata lain ada aliran informasi melalui arus partikel-partikel energetik (berenergi tinggi) yang berasal dari lubang hitam (khususnya lubng hitam yang berotasi). Meski lubang hitam takkan bisa meloloskan materi dan energi apapun, namun mekanika kuantum melalui asas ketidakpastian ternyata mengijinkan situasi tersebut. Inilah yang kemudian dikenal sebagai radiasi Hawking. Pancaran radiasi Hawking, di atas kertas, ternyata bisa mengurangi massa lubang hitam mengikuti hubungan kesetaraan massa dan energi Einstein E = mc². Hawking menyebutnya evaporasi (penguapan) lubang hitam. Semakin kecil massa sebuah lubang hitam, semakin cepat ia menguap.

Kini lembaga-lembaga penelitian astronomi termaju sedang giat-giatnya mendeteksi ada tidaknya radiasi Hawking ini. Termasuk NASA, lewat operasi teleskop landas-antariksa Fermi yang bekerja pada spektrum sinar gamma sejak 2008 TU silam. Sejauh ini hasilnya belum memuaskan. Tetapi saya melihatnya hanya masalah waktu saja sebelum radiasi Hawking benar-benar ditemukan. Sebagai pembanding, kita harus menanti hingga seabad lamanya dari sejak gagasan gelombang gravitasi diusulkan Einstein hingga penemuannya melalui observatorium gelombang gravitasi LIGO dan Virgo pada 14 September 2015 TU silam.

Di sisi lain, lewat gejala-gejala tak langsungnya melalui peredaran bintang-bintang di sekeliling inti galaksi, eksistensi cakram panas membara dan semburan material terkutub ke arah tertentu, maka lubang hitam adalah benar-benar ada di semesta ini. Sangat mengesankan, deteksi pertama gelombang gravitasi juga berasal dari solah-tingkah lubang hitam, tepatnya sepasang lubang hitam (masing-masing dengan massa 36 dan 29 kali Matahari kita) yang bergabung menyatu dalam tarian kosmik pada jarak 1,4 milyar tahun cahaya dari kita.

Lubang hitam menjadi salah satu topik menarik yang dibahas Hawking pada opus magnumnya : A Brief History of Time. Ini salah satu buku sains terlaris pada masanya dan secara keseluruhan telah terjual lebih dari 10 juta eksemplar. Buku yang telah dialihbahasakan pula sebagai Riwayat Sang Kala adalah buku yang membayangi masa SMA saya. Mulai membacanya semenjak kelas 1 SMA (sekarang disebut kelas 10), dengan kapasitas otak yang pas-pasan saya baru bisa memahami paparan Hawking setelah lulus. Meskipun buku ini, seperti janji Hawking, ditulis dengan narasi utuh tanpa menyertakan sebiji pun persamaan matematis kecuali E = mc².

Dalam bukunya Hawking menggambarkan dengan elok tentang relativitas umum dan bagaimana diuji. Salah satunya (yang cukup mengesankan) adalah pengamatan bintang-bintang yang tampak berada di dekat Matahari dalam peristiwa Gerhana Matahari Total. Relativitas umum mengusulkan setiap berkas cahaya yang lewat di dekat Matahari akan dibelokkan sedemikian rupa karena tak punya pilihan lain kecuali menyusuri ruang-waktu yang melengkung di sekitar Matahari. Tatkala menyaksikan Gerhana Matahari Total 16 Maret 2016 silam, saya dirambati sensasi tentang pembelokan cahaya bintang dan dalam kinerja alam semesta. Sensasi yang juga dirasakan oleh rekan-rekan di tempat observasi lain dan bersenjatakan instrumen termutakhir, yang secara gemilang menunjukkan cahaya memang melintas melengkung di sekeliling Matahari sebagai benda langit bermassa cukup besar.

Namun tak hanya galaksi dan bintang-bintang, Hawking juga menggambarkan struktur skala mikro alam semesta dengan elok. Ia mengajak kita masuk ke dunia yang lebih kecil dari butiran debu, ke dunia atomik dan sub-atomik. Bagaimana materi bisa dibelah-belah terus hingga akhirnya mencapai dasarnya, batu bata substantif yang disebut molekul. Bagaimana molekul bisa dibelah lagi menjadi atom-atom. Bagaimana atom bisa dibelah-belah lagi menjadi elektron, proton dan neutron. Hingga akhirnya bagaimana mereka itu bisa dibelah kembali hingga menghasilkan batu bata ultimat bisa diungkap, dalam rupa elektron, kuarka dan gluon. Dunia yang ajaib, yang dikendalikan mekanika kuantum, dan mengandung sejumlah gejala yang kerap terasa tak masuk akal. Misalnya asas ketidakpastian dari Heisenberg, yang membuat dunia menurut mekanika kuantum tak semulus dunia dalam pandangan relativitas umum.

Hawking juga memaparkan salah satu tantangan terbesar ilmu pengetahuan khususnya fisika pada masa ini adalah unifikasi dua aras berbeda : mekanika kuantum dan relativitas umum. Mekanika klasik atau mekanika Newton bisa diunifikasikan dengan relativitas umum karena sama-sama bersandar pada interaksi gravitasi, perbedaannya salah satunya hanya pada kecepatan obyeknya. Hingga paruh kedua abad ke-20 TU, alam semesta (dalam pandangan fisika) dibentuk oleh empat interaksi berbeda. Masing-masing interaksi gravitasi, interaksi elektromagnet, interaksi nuklir kuat dan interaksi nuklir lemah. Selain interaksi gravitasi, ketiga interaksi lainnya menjadi cakupan mekanika kuantum.

Upaya unifikasi pernah dilakukan. Misalnya pada interaksi elektromagnet sendiri, yang merupakan unifikasi dari interaksi listrik dan interaksi magnet. Unifikasi ini dirintis James Clerk Maxwell pada 1879 TU, tahun kelahiran Einstein, sekaligus menjadi pondasi berkembangnya relativitas. Seabad kemudian, yakni pada dekade 1960-an TU, upaya unifikasi yang lain oleh Abdus Salam, Steven Weinberg dan Sheldon Glashow membuahkan hasil. Yakni antara interaksi elektromagnet dengan interaksi lemah yang menghasilkan interaksi elektrolemah. Interaksi elektrolemah hanya bisa terjadi manakala foton (sebagai partikel pembawa gaya elektromagnet) serta boson W dan boson Z (sebagai partikel pembawa gaya lemah) sama-sama memiliki energi sangat tinggi, yakni minimal 246 Giga elektonvolt. Energi sebesar itu berkorelasi dengan suhu alam semesta sebesar minimal 1.000 trilyun derajat Celcius, tingkat suhu yang hanya pernah terjadi pada 13,7 milyar tahun silam. Atau tepatnya sesaat setelah lahirnya alam semesta kita.

Selamat jalan Hawking. Terima kasih.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s