Membina Teori Kenisbian Umum

1,830

Sesiapa yang pernah cuba mempelajari Teori Kenisbian Umum pastinya mempunyai pandangan yang sama: tahap matematik yang diperlukan untuk memahami Teori Kenisbian Umum adalah amat tinggi. Formula matematik yang dihasilkan oleh Einstein, dipanggil Persamaan Medan Einstein (Einstein Field Equation), amat susah difahami, bahkan untuk pemikir sezaman dengan Einstein.

Menurut cerita, sewaktu Einstein menghantar kertas kajian Teori Kenisbian Umum, Einstein takut dalam dunia ini, cuma ada 12 orang yang mampu untuk memahami matematik yang cuba dibina olehnya.

12 orang yang dimaksudkan oleh Einstein merupakan antara pakar-pakar dalam bidang matematik, dan antara calonnya ialah:

Alexander Friedmann

Marcel Grossmanna

Tullio Levi-Civita

Erwin Finlay-Freundlich

Gunnar Nordström

Hendrik Lorentz

Willem de Sitter

David Hilbert

Karl Schwarzschild

Dalam bahasa mudah untuk orang kebanyakan seperti kita, Persamaan Medan Einstein ini boleh diterangkan seperti berikut

“Space-time tells matter how to move, matter-energy tells space-time how to curve” – John Wheeler

Figure 1: Dalam bahasa mudah, Persamaan Medan Einstein menggambarkan bagaimana ruang-masa menentukan pergerakan objek berjisim, dan objek berjisim memberi lekukan kepada fabrik ruang-masa.

Satu benda yang mungkin boleh dikongsi kepada pembaca adalah Persamaan Medan Einstein merupakan satu bentuk persamaan matematik. Secara mudahnya, persamaan ini merupakan  persamaan matematik yang menghubungkaitkan antara saiz sesuatu jisim dengan ruang masa. Kalau ada jisim, maka ruang masa akan terlekuk, seperti yang boleh dilihat dari dalam gambar.

Figure 2: Persamaan Medan Einstein, salah satu persamaan yang amat rumit, dan tidak semua orang mampu memahaminya.

Maka, dari persamaan ini, macam buat matematik biasa (walaupun teramat susah), kita boleh cuba kira untuk objek dengan berat sekian-sekian dan saiz sekian-sekian, maka lekukan ruangmasa akan berbentuk sekian-sekian.

Sehingga hari ini, telah ada pelbagai jawapan bagi Persamaan Medan Einstein, namun jawapan yang berguna untuk menerangkan aspek fizikal dalam bidang astrofizik adalah agak sedikit, sebagai contoh, jawapan yang Einstein sendiri kira, dipanggil flat spacetime, berguna bagi menerangkan pergerakan planet Utarid. Jawapan yang diberi oleh Schwarzschild dan Kerr pula berguna bagi menerangkan lohong hitam, serta penyelasaian Friedmann berguna dalam bidang Kosmologi.

(Untuk bacaan lanjut mengenai jawapan kepada Persamaan Medan Einstein: http://strangebeautiful.com/other-texts/stephani-et-exact-solns-efe.pdf?fbclid=IwAR3baMcSWb0gkn7xwJ3ZImtL2wqX9Yf5VBfyvjcI8VD5TiCRln8FJz0C0BE)

Lohong hitam sebenarnya terbit akibat Persamaan Medan Einstein. Mengambil contoh mudah jawapan yang diberi oleh Schwarzschild, jawapan ini mengangganggap objek samawi kita dalam bentuk bulat, dengan formula sekian-sekian. Dari pemerhatian matematik, terdapat beberapa syarat di mana kalau saiz objek samawi kita adalah sekian-sekian, jawapan matematik yang kita kira (kalau kita tekan kalkulator), akan bagi nilai infiniti.

Eh, kenapa nilai infiniti pula?

Figure 4: Kalau anda ada kemahiran matematik yang mencukupi, anda akan perasan bahawa persamaan ini akan mendapat nilai infiniti sekiranya nilai r adalah 0.

Sama ada suka atau tidak, infiniti adalah satu konsep yang wujud dalam matematik, namun tidak teraplikasi dalam dunia sebenar. Maka berlaku banyak perbahasan pada zaman Einstein mengenai maksud sebenar infiniti hasil pengiraan matematik ini.

Pada hari ini, kita tahu bahawa andai kata nilai infiniti ini muncul daripada  Persamaan Medan Einstein, kita boleh meneka bahawa hal ini pasti ada kaitan dengan lohong hitam.

Hakikatnya, lohong hitam dalam fizik, adalah sama seperti infiniti dalam matematik. Buat masa sekarang, kita masih belum meneka apa sebenarnya ciri sebenar yang ada bagi sesuatu lohong hitam, namun menurut No-Hair Theorem (yang bersandarkan teori klasik), lohong hitam sepatutnya boleh dikelaskan kepada beberapa kategori berdasarkan kepada jisim, cas elektrik dan momentum sudutan.

Kiranya, lohong hitam hanya terjadi untuk objek yang amat berat, dan ada jenis lohong hitam yang berputar (mengakibatkan wujudnya momentum sudutan) serta ada juga lohong hitam yang mempunyai cas elektrik, serta gabungan daripada  ketiga-tiga ciri tersebut.

RUJUKAN:

THE COLLECTED PAPERS OF Albert Einstein. https://web.archive.org/web/20120204074848/http://www.alberteinstein.info/gallery/pdf/CP6Doc30_English_pp146-200.pdf

Einstein, Schwarzschild, the Perihelion Motion of Mercury and the Rotating Disk Story . https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1411/1411.7370.pdf?fbclid=IwAR3_fXgSq1SOR0oVnrle26Tofcih9qqmqewuu84orZd2fz6jgGS1zgUcvH8

On the Gravitational Field of a Mass Point according to Einstein’s Theory. https://arxiv.org/pdf/physics/9905030.pdf?fbclid=IwAR11Nij79X6ihDLqfk_1GZvmpoWrZxGxelY6gVpOhO-is1sBqENA-5StnLw

ROCEEDINGS ‘OF THE, SECTION’ OF SCIENCES~ ://www.dwc.knaw.nl/DL/publications/PU00012325.pdf?fbclid=IwAR0HKW-BS3cMOFepCeJESreozF8voE65UyqkfWhJO4vlzK3618lpMRK3xDY

Komen yang ditutup, tetapi jejak balik dan ping balik terbuka.