Pixabay
Apakah alam semesta yang kita tempati saat ini mempunyai sebuah permulaan dan akhir? Atau alam semesta sebenarnya tidak memiliki permulaan, tetapi tetap selalu utuh dalam keadaan seperti saat ini.
Permulaan Alam Semesta
Permulaan alam semesta dimulai dari 14 miliar tahun yang lalu, terjadi karena sebuah ledakan besar. Ledakan ini menjadi sumber materi dan energi yang ada di alam semesta saat ini.
Setelah ledakan besar, terjadi “inflasi kosmik” yang disebutkan oleh Stephen Hawking dalam jurnal High Energy Physics (3 Mei 2018). Disebutkan bahwa alam semesta telah mengembang sangat cepat dengan luasan yang sangat besar.
Model Permulaan Alam Semesta
Stephen Hawking dalam bukunya A Brief History of Time mengungkapkan ada banyak model alam semesta dengan berbagai kondisi awal yang mengikuti kaidah hukum.
Diawali dengan pemahaman permulaan alam semesta dengan model ledakan besar panas, dijabarkan dari model Friedmann sampai pada lubang hitam. Dalam model tersebut dikatakan suhu alam semesta mendingin selama alam semesta tersebut mengembang dan suhu yang mendingin akan berpengaruh besar pada zat yang ada di dalamnya.
Pada saat terjadi ledakan besar alam semesta luar biasa panas. Kemudian alam semesta mengembang dan suhunya menurun. Bahkan satu detik setelah alam semesta mengembang suhu alam semesta turun menjadi sepuluh miliar derajat, untuk memberikan gambaran mengenai suhu tersebut Stephen Hawking menggambarkan suhu tersebut seperti sekitar seribu kali suhu pusat matahari.
Pada saat itu zat yang mengisi alam semesta adalah foton, elektron, neutrino, anti zat, beberapa proton dan neutron. Saat suhu alam semesta menurun, tabrakan antara elektron dan antielektron dibawah laju pemusnahan.
Elektron dan antielektron ini akan saling meniadakan dan menyisakan sedikit elektron dan akhirnya menghasilkan banyak foton. Sedangkan neutrino dan antineutrino interaksinya sangat lemah sehingga interaksi tersebut tidak akan saling meniadakan.
Dalam hasil sebuah percobaan, neutrino dideteksi secara tidak langsung sebagai zat gelap yang dengan tarikan gravitasi yang cukup besar dapat mengehentikan laju pengembangan alam semesta dan membuat alam semesta menjadi menyusut.
Model kedua sebuah model yang disebut kondisi batas chaos. Model tersebut mengatakan alam semesta itu tak terbatas oleh ruang dan waktu, dan sebenarnya terdapat banyak sekali alam semesta.
Bahkan saat ini dunia tidak hanya mengenal kata universe, tetapi juga multiuniverse. Ditemukan adanya lubang hitam pra big bang dalam analisis data Cosmic Microwave Background (CMB), sebagai tanda adanya multiuniverse.
Lubang hitam ini telah mati miliaran tahun yang lalu, dan mampu dideteksi karena meninggalkan jejak pada ruang dan waktu dengan radiasi kosmik Hawking.
Dalam model ini diasumsikan bahwa awal alam semesta bermula dengan dua kemungkinan, pertama awal alam semesta berawal dari ketidakaturan, namun muncul pertanyaan mengapa ketidakaturan tersebut dapat menghasilkan alam semesta yang mulus dan teratur seperti saat ini.
Dari kemungkinan yang ada, alam semesta yang tidak teratur akan menghasilkan alam semesta yang tidak teratur pula, namun dari tak terbatas alam semesta yang terbentuk tidak teratur, kemungkinan akan ada alam semesta yang terbentuk secara teratur, dan itulah alam semesta yang kita tinggali saat ini.
Model ketiga dari Alan Guth, Ilmuwan dari Massachusetts Institute of Technology yang berpendapat alam semesta ini berawal dari ledakan panas yang kacau. Energi, tolakan konstanta kosmologi, dan suhu yang sangat panas tersebut yang membuat alam semesta mengembang sangat cepat.
Alan Guth mengatakan bahwa alam semesta pernah mengembang dengan sangat cepat, disebut pengembangan inflasi karena mengembang dengan laju yang tinggi.
Pengembangan ini dapat memuluskan alam semesta yang tidak teratur pada awalnya. Stephen Hawking mencontohkan model tersebut seperti kerutan pada balon, jika balon tersebut ditiup dan terus mengembang maka kerutan tersebut akan menghilang secara perlahan.
Sehingga bisa saja awal alam semesta yang tidak teratur, berkembang menjadi alam semesta yang teratur. Model ini disebut model inflasi.
Namun saat ini alam semesta tidak berkembang secepat itu, sehingga perlu adanya teori yang mengubah laju pengembangan dari dipercepat ke yang diperlambat gravitasi. Sehingga model ini tidak cocok dengan alam semesta yang kita amati.
Setelah itu muncul model inflasi baru. Model tersebut muncul dari gagasan Andrei Linde, Paul Steinhardt, dan Andreas Albercht yang memberikan gagasan pemecahan simetri lambat pada model inflasi baru karena pada model inflasi lama pemecahan simetri berjalan cepat dengan pembentukan gelembung-gelembung. Dan inilah yang menjadi masalah pada model inflasi lama.
Pada model inflasi baru juga terdapat masalah seperti lebih banyak variasi pada suhu gelombang mikro. Dan menimbulkan keraguan pada terhadap terjadinya transisi fase pada permulaan alam semesta. menurut Stephen Hawking teori inflasi baru ini sudah mati, walaupun banyak orang yang menganggap teori tersebut masih hidup.
Model inflasi khaotik dirasa lebih baik oleh Stephen Hawking karena pada model tersebut tidak ada transisi fase. Diajukan oleh Linde pada tahun 1983. Model tersebut tidak bergantung pada fase transisi yang meragukan dan fluktuasi suhu pada latar gelombang mikro memberikan hasil ukuran yang masuk akal.
Model terakhir adalah model alam semesta Hawking. Dimulai dari teori relativitas umum klasik yang dimulai dari ledakan besar panas. Dari singularitas ledakan besar yang awalnya alam semesta bergumpal dan tak teratur.
Alam semesta berawal dari sebuah singularitas ledakan besar dan di prediksi akan berakhir pula dalam sebuah singularitas lubang hitam, hal ini mengacu pada teori relativitas umum Einstein.
Singularitas adalah satu titik dalam ruang dan waktu dimana kelengkungan ruang dan waktu ini menjadi tak terhingga. Singularitas dapat menghancurkan zat apapun yang masuk ke dalam lubang hitam. Singularitas lubang hitam ini akan menghilang dengan seiring berjalannya waktu.
Namun Stephen Hawking dan Roger Penrose memiliki pendapat yang berbeda mengenai singularitas. Singularitas menunjukan waktu berupa titik dengan kerapatan tak terhingga dan kelengkungan ruang waktu tak terhingga. Sehingga hukum-hukum sains tidak akan berpengaruh pada singularitas seperti itu.
Stephen Hawking mengatakan hukum-hukum sains dapat digunakan untuk menelusuri asal-asul alam semesta. Masalah singularitas tersebut mulai dipecahkan dengan teori mekanika kuantum dan gravitasi.
Teori ini merupakan teori terpadu yang dimulai dari usul Freyman mengenai jumlah suatu sejarah. Dikatakan suatu zat itu tidak hanya punya satu sejarah. Teori ini dapat digunakan untuk mencari sifat-sifat alam semesta yang cenderung sama.
Einstein mengatakan bahwa medan gravitasi diwakili oleh garis melengkung. Gelombang gravitasi juga menjadi sebuah rekam jejak dalam dinamika ruang dan waktu di alam semesta.
Stephen Hawking menjelaskan bahwa teori mekanika kuantum dan gravitasi dapat berlaku pada singularitas yang menjadi permasalahan sebelumnya. Mengapa teori singularitas ini diperlukan dalam penjabaran ini, karena menunjukan bahwa medan gravitasi harus sangat kuat sehingga efek kuantum tidak bisa diabaikan.
Inilah mengapa, Stephen Hawking terkenal dengan teori kosmologinya yang memadukan teori relativitas umum dan mekanika kuantum sebagai model permulaan alam semesta.