Ketika kita menjelaskan ukuran sebuah objek atau ruangan, kita menggunakan tiga bilangan yaitu panjang, lebar dan tinggi yang berbeda antara satu objek dengan objek lainnya. Ini adalah salah satu cara untuk melihat bahwa ruangan adalah tiga dimensi. Contoh lain adalah kita memerlukan tiga bilangan untuk mengetahui dengan tepat posisi suatu benda di permukaan Bumi yaitu longitude, latitude dan ketinggian dari permukaan laut. Ini adalah argumen lain untuk menyatakan bahwa ruang adalah tiga dimensi seperti yang kita lihat.
Ketika ahli matematika atau fisika membicarakan tentang dimensi, maksudnya adalah
beberapa koordinat independen yang dibutuhkan untuk mengetahui suatu titik dalam ruang. Biasanya untuk diberikan label (x,y,z), dengan z biasanya menunjukkan arah ketinggian.
beberapa koordinat independen yang dibutuhkan untuk mengetahui suatu titik dalam ruang. Biasanya untuk diberikan label (x,y,z), dengan z biasanya menunjukkan arah ketinggian.
Salah satu penemuan terbesar pada awal fisika klasik adalah kemiripan antara gaya gravitasi dengan elektrostatis. Gaya gravitasi antara 2 benda dan gaya elektrostatis antara 2 muatan telah diketahui berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara 2 benda atau muatan tersebut. Jadi, jika r adalah jarak suatu benda di permukaan bumi dengan pusat Bumi maka gaya gravitasi Bumi yang bekerja pada benda akan bervariasi sebanding dengan r-2,
Jumlah koordinat pada persamaan matematika mudah berkembang di atas kertas. Ketika persamaan gravitasi dan elektrostatis diselesaikan dengan ruang sebanyak D dimensi (secara matematis), maka gaya akan bervariasi terhadap jarak yaitu r1-D. Perhitungan ini memberikan jawaban yang tepat ketika D = 3 (yang menyatakan ruang tiga dimensi). Hal ini merupakan cara yang menarik bagi ahli fisika untuk melakukan pengukuran jumlah dimensi ruang. Mereka dapat melihat pada gaya gravitasi dan meletakkan batasan-batasan kuatitatif pada sifat-sifat aneh yang mungkin dapat muncul dari dimensi lain.
Jika ruang tiga dimensi konsisten dengan fisika gravitasi dan interior ruangan, lalu mengapa kelihatan lebih dekat dengan hukum gaya? Jawabannya adalah karena ada beberapa cara dimensi ruang lain dapat tak tedeteksi atau sangat sulit sekali dideteksi di dunia kita.
Mengapa waktu adalah sebuah dimensi?
Menurut Newton, waktu adalah universal untuk semua objek, tidak tergantung dari geraknya relatif dengan yang lain. Pernyataan ini tetap bertahan sampai Einstein menyatakan lain karena tidak konsisten dengan perambatan cahaya sebagai radiasi elektromagnetik.
Teori relativitas khusus Einstein memperlakukan waktu sebagai koordinat dalam kesatuan geometri ruang dan waktu. Jika waktu adalah koordinat maka bukan tiga koordinat untuk menyatakan sebuah titik dalam ruang melainkan empat koordinat untuk menyatakan sebuah peristiwa dalam ruang. Oleh karena itu dapat dikatakan ruang dan waktu memiliki 4 dimensi yang biasanya dinyatakan dengan (t,x,y,z). Relativitas khusus adalah sebuah teori perkiraan yang cukup tepat ketika mengabaikan gaya gravitasi dan percepatan pengamat dalam sebuah sistem. Teori lengkap Einstein tentang ruang dan waktu disebut teori relativitas umum yang menyatakan konsep empat dimensi ruang waktu dan dikembangkan menjadi ruang waktu yang melengkung ketika berada disekitar massa dan energi.
Dari pandangan matematika, teori relativitas khusus dan umum dapat dengan mudah dikembangkan menjadi dimensi ruang yang lebih tinggi. Ketika kita memiliki sebannyak D dimensi ruang dan 1 dimensi waktu maka dapat dikatakan ada d = D+1 dimensi ruang dan waktu. Persamaan-persamaan gerak dapat diselesaikan dan diklasifikasikan dalam d dimensi hanya seperti empat dimensi ruang dan waktu. Kenapa ada dimensi lain?
Sebenarnya tidaklah sulit untuk untuk membuat dimensi yang lebih tinggi dengan menggunakan persamaan Einstein. Namun pertanyaannya adalah mengapa jadi susah? Karena ahli fisika memimpikan sebuah teori tunggal sebuah kerangka persamaan matematis yang meliputi seluruh gaya-gaya fundamental dan satuan materi dapat dijelaskan bersama dalam sebuah sifat dan konsisten dengan pengamatan sekarang dan di masa depan. Memiliki dimensi ruang lain membuat hal tersebut mungkin dalam menyusun teori semacam itu.
Dimensi lain pada “String Theory”
Teori Superstring memungkinkan untuk menyatukan seluruh gaya-gaya fundamental namun teori ini memerlukan 10 dimensi ruang dan waktu atau keadaan kuantum jelek yang disebut hantu yaitu probabilitas negatif (tidak memiliki arti fisis) muncul sebagai bagian dari spektrum. Sekarang yang menjadi permasalahan pada teori string 10 dimensi ini adalah bagaimana untuk memperoleh dunia 4 dimensi seperti yang kita ketahui diluar dari teori ini?
Sejauh ini ada dua usulan:
- Mengabaikan dimensi lain menjadi sesuatu yang sangat kecil namun tidak mempengaruhi ruangnya sendiri. Hal ini disebut penyusutan Kaluza Klein.
- Membuat dimensi lain sangat besar tapi memaksa seluruh materi dan gravitasi untuk menyebar ke dalam tiga dimensi sub ruang yang disebut tiga Brane. Sebagai analogi, layar komputer dapat dikatakan dua Brane dari ruang tiga dimensi. Tipe teori ini disebut Braneworlds.
Beberapa penganut teori string memiliki ide lebih lanjut dalam menjelaskan misteri gravitasi yang telah membingungkan ahli fisika yaitu mengapa gravitasi sangat lemah bila dibandingkan dengan gaya-gaya fundamental lainnya. Apakah partikel pembawanya, graviton, benar-benar ada? Lalu dimana?. Idenya adalah kita tidak merasakan efek gravitasi total dalam kehidupan sehari-hari. Gravitasi muncul lemah karena gayanya dibagi dengan dimensi-dimensi lain. Untuk menentukan apakah ide ini hanya imajinasi belaka atau merupakan lompatan pemahaman maka diperlukan bukti-bukti eksperimen. Namun bagaimana melakukannya?
Eksperimen energi tinggi dapat membuka dimensi yang tidak terlihat sehingga cukup untuk memperbolehkan partikel berpindah antara ruang 3 dimesi biasa ke dimensi lainnya. Hal in dapat menjadi petunjuk mengapa sebuah partikel hilang tiba-tiba ke sebuah dimensi tersembunyi atau kemunculan yang tak terduga sebuah partikel dalam sebuah eksperimen.
Komentar
Posting Komentar