Adakah Waktu Sebagai Dimensi Keempat ?

Waktu adalah dimensi ke-4 selain tiga dimensi ruang. Hal ini berbeda dari dimensi  dalam banyak cara pandang yang lain. Waktu membuat perubahan yang mungkin kalau tidak kita akan tinggal di alam semesta yang statis! Mari kita menjelajahi apa yang kita maksud dengan waktu dan bagaimana relativitas khusus Einstein merupakan pukulan fatal bagi ‘waktu mutlak “mekanika Newton.

Apa itu Waktu?
Waktu adalah cara kita mengikuti perkembangan perubahan, perubahan yang terus terjadi di alam semesta. Waktu muncul karena sifat dinamis dari alam semesta atau orang bisa mengatakan, dinamika alam semesta ini dimungkinkan karena ada waktu.
Bisa dibilang waktu harus telah diciptakan agar segala sesuatu tidak terjadi pada saat yang sama. Sedangkan ruang itu dibuat agar segala sesuatu tidak terjadi di tempat yang sama. Sehingga  kita dapat mengartikan waktu sebagai serangkaian perubahan atau kejadian yang terjadi. Peristiwa yang terjadi secara periodik seperti terbit dan terbenam Matahari, rotasi bumi dan revolusi bumi mengelilingi matahari digunakan sebagai referensi untuk mengkalibrasi dan mengukur waktu. Jam kita disinkronkan dengan peristiwa periodik berulang untuk melacak waktu.

Apa Maksudnya Dimensi?
Dimensi adalah derajat kebebasan dari suatu sistem. Dengan kata sederhana, ini berarti jumlah cara atau arah dimana perubahan dapat terjadi dalam suatu sistem. Mari kita memahami apa yang kita maksud dengan dimensi alam semesta kita, dunia kita. Bayangkan seekor semut berjalan pada benang yang sangat tipis. Lebar benang sedemikian rupa sehingga dapat bergerak maju atau mundur pada benang, tidak dapat bergerak ke samping. Itu adalah ‘kebebasan bergerak’ yang dibatasi untuk ‘satu dimensi’. Ia memiliki satu derajat kebebasan, itulah satu dimensi. Demikian pula, jika semut bergerak pada sebuah meja, ia dapat bergerak lurus ke depan atau ke samping tetapi tidak atas dan bawah, sehingga derajat kebebasannya adalah dua. Oleh karena itu bergerak pada objek dua dimensi.

Sekarang bayangkan seekor semut itu terbang, dapat bergerak lurus ke depan atau belakang, samping, serta atas dan bawah. Derajat kebebasan adalah tiga, jadi bergerak seperti yang kita semua lakukan dalam ruang  tiga dimensi , derajat kebebasannya adalah tiga.

 

Apakah Waktu sebagai Dimensi ke-4?
Sekarang tanyakan pada diri sendiri, bagaimana gerakan di seluruh dimensi ini menjadi mungkin, jika tidak ada konsep waktu? Anda akan menemukan bahwa dinamika dalam ruang tidak akan mungkin jika tidak ada waktu! Ketika semua orang semut bergerak, mereka bergerak ‘dalam waktu yang terlalu! Jadi semut pada benang memiliki bukan hanya satu tapi dua derajat kebebasan! Salah satunya adalah ruang dan waktu, lainnya. Artinya, itu bergerak dalam dua dimensi. Demikian pula di dunia ini, kita bergerak dalam tiga dimensi ruang ditambah ‘dimensi waktu’ satu.Namun, waktu sebagai dimensi adalah unik dan berbeda dari dimensi ruang lainnya. Dalam dimensi ruang, Anda dapat bergerak maju dan mundur, ada batasan pada itu. Namun dalam waktu, Anda hanya bisa bergerak dalam satu arah. Dalam waktu, Anda tidak bisa bergerak mundur, hanya maju! Ini implikasi yang akan kita bicarakan lebih lanjut, tetapi pertama mari kita memahami bagaimana relativitas khusus Einstein mengubah persepsi kita tentang ruang dan waktu.

 

Einstein dan Penyeragaman Ruang-Waktu
Pada tahun 1905, seorang pegawai paten Swiss, Albert Einstein mengajukan sebuah teori yang disebut relativitas khusus yang merupakan pukulan fatal bagi  mekanika Newton yang memiliki persepsi sebuah ‘waktu mutlak. Teori ini merevolusi cara kita melihat alam dan alam semesta.

Dasar postulat relativitas khusus adalah bahwa informasi tidak dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan kecepatan cahaya adalah konstan. Prostulat yang kedua adalah bahwa semua hukum dari dunia fisika harus tetap sama dalam setiap kerangka acuan inersia. Dengan kerangka acuan inersia, kita mengartikan sistem koordinat acuan yang bergerak dengan kecepatan konstan atau yang stasioner. Sistem koordinat lain yang bergerak dengan kecepatan konstan terhadap sistem koordinat pada saat diam  juga merupakan kerangka acuan inersia.

Mekanika Newton memiliki  konsep waktu yang mutlak. Artinya, tidak masalah kerangka referensi mana yang seseorang gunakan, jam mereka jika dibandingkan menunjukkan waktu yang sama.  Relativitas khusus mengubah persepsi ini. Keharusan bahwa kecepatan cahaya adalah konstan memaksa kita untuk meninggalkan waktu yang mutlak. Ini berarti pengamat yang berbeda pasa referensi yang berbeda menunjukkan perbedaan waktu pada  jam mereka, tetapi hukum fisika yang berlaku akan tetap sama. Sebenarnya, semakin cepat kita bergerak di suatu ruang, semakin lambat kita bergerak terhadap waktu. Hal ini sering disebut dilatasi waktu. Waktu tidak mutlak, tetapi menjadi relatif.

Kita akan mencoba memahami apa arti sebenarnya ‘dilatasi waktu’. Kita semua bergerak secara kontinu tidak hanya pada ruang tiga dimensi tetapi di empat dimensi ruang waktu. Tinjau  mobil balap yang bergerak pada lintasan yang benar-benar lurus dengan kecepatan konstan. Mobil itu bergerak dalam satu dimensi dan menghabiskan beberapa waktu untuk mencapai garis finish. Sekarang jika mobil tersebut mencapai garis finish, tetapi dengan lintasan yang berkelok. Kecepatannya sekarang tersalurkan sepanjang dua dimensi sehingga menghabiskan waktu yang lebih lama untuk melintasi jarak yang sama. Kecepatannya mula-mula pada satu dimensi berkurang.

 

Dalam cara yang sama, semua objek di dunia nyata bergerak dalam ruang waktu empat dimensi dengan kecepatan konstan seperti yang dilakukan cahaya. Kedengarannya mengejutkan tapi itu benar. Hanya saja kecepatan didistribusikan melalui dimensi dan sebagian besar adalah dalam dimensi waktu.Ketika objek  istirahat, mereka bergerak hanya dalam dimensi waktu. Sekarang ketika mereka mulai bergerak, kecepatan mereka meningkat dalam ruang tiga dimensi , sehingga akan menjadi semakin lambat dalam dimensi waktu. Oleh karena itu semakin cepat Anda bergerak dalam ruang tiga dimensi , semakin lambat Anda pergi dalam dimensi waktu. 

 

Keunikan dari dimensi waktu adalah bahwa anda hanya dapat bergerak maju, tidakmundur. Kenyataan ini memiliki implikasi yang mendalam. Hal ini berkaitan dengan  kausalitas, yaitu hukum sebab dan akibat. Artinya, penyebab harus mendahului akibat  dan tidak boleh sebaliknya. Ketakterbalikan (irrevesibility) waktu diadopsi melalui konsep entropi. Dalam thermodyanmika, Anda akan menemukan hukum bahwa entropi atau gangguan di alam semesta selalu meningkat, tidak pernah dapat  menurun. Artinya, cangkir yang  jatuh  dan pecah tidak akan pernah dapat dikembalikan ke kondisi semula, dengan setiap atom di tempat sama  seperti semula. Untuk setiap sistem, gangguan selalu meningkat. Peningkatan Entropi adalah searah sama seperti kesearahan waktu.

 

Makhluk yang hidup di dunia datar dalam dua dimensi akan merasa sulit untuk membayangkan seperti apa itu dunia dalam tiga dimensi. Demikian pula, kita, hidup di dunia tiga dimensi ruang merasa tidak mungkin untuk membayangkan empat dimensi ruang-waktu. Namun, melalui banyak pengujian eksperimental tidak langsung,  ide empat dimensi ruang waktu telah diuji dan tidak diragukan lagi.

sumber: buzzle.com