BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dilasi waktu (time dilation) adalah perbedaan waktu yang teramati oleh dua pengamat yang bergerak relatif satu sama lain dan/atau karena perbedaan keadaan gravitasi. Untuk menggambarkan efek dilasi waktu tesebut, Einstein mengusulkan sebuah pengandaian paradoks kembar (twin paradox), eksperimen fikiran (thought experiment). Dalam paradoks tersebut diceritakan dua orang kembar yang salah satunya diperjalankan ke luar angkasa kemudian kembali ke bumi dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Teori relativitas menuntut agar ketika saudara yang diperjalankan kembali ke bumi akan lebih muda daripada saudara kembarnya yang tinggal di bumi. Terdapat kerancuan ketika meninjau bahwa tidak ada gerak yang absolut sehingga pengamat-yang-diperjalankan kemudian dapat mengasumsikan bahwa pengamat-di-bumilah yang bergerak menjauh, jika dilakukan perhitungan dilasi waktu dari sudut pandang tersebut, pengamat-yang-diperjalankan keluar bumi akan memperoleh bahwa dilasi waktu terjadi pada pengamat yang ada di bumi. Pemahaman terhadap konsep ruang-waktu dalam teori relativitas khusus menjadi penting untuk dapat menguraikan keambiguan tersebut. Konsep waktu telah ada pada pemahaman yang diperkenalkan pada pada fisika klasik, waktu digambarkan sebagai sebuah besaran yang abolut, dalam pengertian semua pengamat akan memperoleh pengamatan terhadap waktu yang seragam/sama, tidak relatif. Pemahaman mengenai waktu absolut diantaranya terdapat dalam pandangan Galileo dan Newton. Teori relativitas khusus hadir untuk merombak tentang adanya ruang dan waktu absolut. Terdapat beberapa tanggapan dalam awal perkembangan teori relativitas khusus juga beberapa tanggapan menanggapi cara pandang terhadap ruang dan 1
waktu. Tanggapan tersebut ada yang secara eksplisit menanggapi konsep ruanwaktu yang diajukan Einstein dan ada tanggapan secara tersirat mengenai cara pandang terhadap ruang dan waktu yang tetap berpegang pada konsep ruang dan waktu fisika klasik melalui konsep aether. Dari tinjauan secara kronologis, dilasi waktu dan kontraksi panjang sudah dapat diprediksi oleh Lorentz menggunakan konsep aether. Eistein kemudian mengajukan cara pandang lain dalam menerangkan dilasi waktu dan kontraksi panjang menggunakan konsep ruang-waktu yang berbeda dengan konsep Lorentz. Minkowski kemudian menanggapi pandangan Einstein, Minkowski berpendapat bahwa dilasi waktu dan kontraksi panjang adalah konsekuensi dari struktur ruang-waktu sebagai empat-dimensi. Dari kronologi tersebut dapat diperkirakan bahwa terdapat perbedaaan pandangan dalam menerangkan teori relativitas khusus pada awal perkembangan teori relativitas khusus. Dalam penelitian ini dilakukan penelusuran apa dan bagaimana perbedaan tanggapan terhadap teori relativitas khusus pada awal perkembangannya, serta implikasi apa yang dapat ditimbulkan terhadap pemahaman terhadap konsep ruang-waktu dalam fisika secara umum sehingga dapat diperoleh penjelasan tentang definisi ruang-waktu. 2
1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah : 1. Apakah waktu? 2. Apakah yang disebut ruang-waktu dalam relativitas khusus? 3. Hubungan apa saja yang berkaitan antara ruang-waktu dan prinsipprinsip dalam teori relativitas khusus? 4. Bagaimana posisi relativitas khusus dalam memperlakukan ruang dan waktu? 1.3 Batasan Masalah Penelitian ini memiliki ruang lingkup sebagai berikut : 1. Menelaah definisi waktu secara fisika dan secara filosofis. 2. Menelaah kembali landasan teori relativitas khusus, untuk lebih memahami teori relativitas. 3. Menelusuri konsep dasar tentang ruang-waktu sebagai empat dimensi dalam alam dan keterkaitannya dengan relativitas khusus secara kronologis. 4. Menelaah kembali secara objektif posisi ruang-waktu dalam pemahaman Teori Relativitas Khusus 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan agar dapat diperoleh gambaran yang jelas secara konsep tentang ruang-waktu (terutama waktu) sebagai sebuah entitas real atau tidak real dalam alam melalui pintu relativitas khusus, dengan penelusuran filosofis historis pada perkembangan awal teori relativitas. 3
1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini antara lain : 1. Memberikan pengetahuan tentang definisi ruang-waktu dalam teori relativitas khusus secara konsep. 2. Memberikan gambaran tentang adanya perbedaan pandangan terhadap ruang-waktu dalam teori relativitas. 3. Untuk menambah acuan bagi mahasiswa fisika FMIPA UGM yang tertarik untuk mempelajari ruang-waktu dalam teori relativitas khusus dan memperoleh pemahaman terhadap dimensi waktu secara umum. 1.6 Metodologi Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah studi pustaka dan diskusi untuk memperoleh pemahaman terhadap ruang-waktu dan interpretasi terhadap ruang-waktu dalam konteks teori relativitas khusus. Langkahlangkah yang dilakukan dalam studi ini antara lain : 1. Studi pustaka tentang sejarah dan latar belakang lahirnya teori relativitas khusus serta pendapat yang ada dalam menanggapi teori relativitas khusus pada era generasi Einstein. 2. Studi pustaka tentang posisi konsep ruang dan waktu dalam teori relativitas khusus dari latar belakang terbentuknya. 3. Studi pustaka terhadap interpretasi yang muncul sebelum dan sesudah teori relativitas muncul terhadap konsep waktu. 4. Diskusi dari apa yang telah dipelajari tentang konsep waktu dalam kerangka teori relativitas khusus dari tiap interpretasi terhadap teori relativitas khusus yang ada. 4
1.7 Sistematika Penulisan BAB I Merupakan pendahuluan yang berisikan latar belakang masalah yang menghasilkan batasan masalah. Adanya batasan masalah ditujukan agar penelitian ini sesuai dengan tujuan dan manfaat yang diharapkan. BAB II berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang penelitian yang berhubungan dengan konsep ruang-waktu dalam teori relativitas khusus. BAB III berisi dasar teori yang berkaitan dengan konsep ruang dan waktu dalam konteks teori relativitas khusus. Dalam bab ini dipaparkan landasanlandasan teori relativitas khusus, serta hal-hal yang melatarbelakangi kehadiran teori relativitas khusus. Dalam bagian ini juga dihadirkan beberapa interpretasi terhadap relativitas khusus dalam perkembangan teori relativitas khusus dari Lorentz, Einstein dan Minkowski. BAB IV dipaparkan pengertian yang diperoleh dari Teori relativitas khusus dari sudut pandang kekinian. BAB V berisi sejumlah pandangan dari teori relativitas khusus terhadapwaktu yang terbentuk selama perjalanan munculnya teori relativitas khusus hingga yang bertahan sampai sekarang. BAB VI dalam bab ini dicontohkan suatu kasus khusus yang menunjukan pandangan teori relativitas khusus tentang waktu serta kedudukannya dalam interpetasi yang ada. BAB VII merupakan penutup yang berisi simpulan dari penelusuran penelitian dan saran untuk penelitian berikutnya. 5