Kepala Anda lebih Tua Berbanding Kaki! Suatu Penjelasan Sains.

Oleh : Muhammad Eilham Bin M. Osman
Help Matriculation Centre

Apabila berbicara tentang Teori Relativiti, akan ada dua imej yang muncul dalam minda masyarakat moden. Imej pertama pastinya sosok tubuh seorang ahli saintis tua, dengan rambut kelabunya berserabai, yang menjadi ikon genius masyarakat moden. Individu itu tak lain dan tak bukan adalah Albert Einstein.

Imej kedua pula adalah bagi mereka yang meminati filem-filem bergenre sains fiksyen. Gambaran lohong hitam bernama Gergantua yang terletak di satu lokasi yang tidak diketahui, dan pengalaman beberapa individu berani serta cabaran mereka untuk mencari planet baru menggantikan Bumi yang tidak lagi mampu memberikan sumber makanan kerana wabak penyakit kepada hasil tanaman.

Filem Interstellar arahan Christopher Nolan pastinya membuka jalan kepada orang awam untuk lebih menghargai hasil kerja Einstein. Dalam filem tersebut, aspek Relativiti Umum diterangkan dengan agak terperinci secara berulang kali.

Contoh pertama berlaku sewaktu kru angkasawan bergerak ke planet Miller, meninggalkan Dr. Romilly untuk mengorbit lohong hitam seorang diri. Disebabkan planet Miller berada dalam kawasan bergraviti tinggi, maka menurut Teori Relativiti Umum, masa yang berlalu dalam planet itu adalah lebih perlahan berbanding pemerhati luar. Kembali semula ke kapal angkasa mereka, kru angkasawan mendapati bahawa Dr. Romilly telah menua hampir 23 tahun berbanding mereka, sedangkan masa yang telah berlalu, menurut perspektif mereka dalam planet tersebut, hanyalah sekitar 7 jam lebih.

Contoh kedua pula hadir dari perspektif Cooper dan anaknya sendiri, yang mana Cooper pada awal filem Interstellar lebih tua daripada anaknya, kekal pada usianya kerana berada berdekatan dengan lohong hitam, sedangkan anaknya di Bumi telah menua seperti biasa.

Idea Relativiti Umum Einstein ini, menyatakan masa menjadi ‘perlahan’ apabila kita berada dalam kawasan bergraviti tinggi, walaupun kelihatan ganjil, namun sebenarnya ada pembuktian saintifik yang tersendiri.

Salah satu cadangan kepada kesan Relativiti Umum ini adalah pada tubuh manusia sendiri, yang mana bahagian kaki manusia, kerana ia lebih dekat dengan Bumi, maka ia terkesan dengan graviti yang lebih tinggi berbanding dengan kepala. Perbezaan graviti antara kepala dan kaki ini bukanlah perbezaan yang amat besar, namun, uji kaji eksperimen telah dibuat oleh National Institute of Science and Technology (NIST) yang mana mereka telah meletakkan dua jam yang sama (identical watch) pada dua ketinggian yang berbeza, dengan satu jam terletak lebih tinggi satu kaki (33 cm) berbanding jam yang satu lagi.

Hasil dari eksperimen NIST adalah, jika jam tersebut dibiarkan selama 79 tahun, pengembangan masa akan berlaku pada kadar 1/90 billion saat! Ini adalah bersamaan dengan 11.11 pikosaat, atau dalam bahasa mudah, pengembangan masa berlaku dengan teramat kecil bezanya dan tidak mampu dicerap oleh deria manusia.

Mengambil contoh dalam skala yang lebih besar, Richard Feynman, seorang tokoh fizik pernah ditanyakan tentang hal yang hampir sama di dalam kelas beliau. Dalam salah satu syarahannya pada 1960, seorang pelajar bertanya mengenai perbezaan graviti yang dirasakan oleh kerak Bumi dan teras Bumi. Disebabkan teras Bumi lebih dekat dengan pusat Bumi, maka ia sepatutnya merasai graviti yang lebih tinggi, dan akibatnya, teras Bumi sepatutnya lebih ‘muda’ berbanding kerak Bumi, bukan?

Professor Feynman mengambil sedikit masa sebelum memberikan jawapan, ‘Beza teras Bumi dan kerak Bumi mungkin dalam satu atau dua hari’.

Pada 2016, Ulrik Uggerhøj dan kumpulannya dari Universiti Aarhus Denmark telah berjaya mengiyakan, dan menidakkan andaian Feynman itu. Menurut Ulrik, Feynman benar apabila mengatakan bahawa Bumi akan terkesan dari Relativiti Umum, namun menurut perkiraan yang dibuat oleh kumpulan Ulrik, beliau mendapati bahawa Feynman mendapat kadar pengembangan masa yang salah – Teras Bumi bukan muda sehari dua dari kerak Bumi, sebaliknya ia adalah 2.5 tahun lebih tua dari kerak Bumi!

Memberi komentar mengenai dapatan kajiannya, Ulrik mengulas, “belum ada eksperimen yang boleh dibuat bagi membuktikan hasil kerja kami ini. Namun begitu, kita perlu juga berhati-hati apabila orang terkenal (seperti Feynman) memberikan pandangan, kerana kita berkemungkinan besar terperangkap dalam pandangan mereka.”

Mengaplikasikan idea yang sama ke atas Matahari, Ulrik mendapati bahawa teras Matahari adalah muda 40,000 tahun berbanding lapisan luarnya.