Pidato Penting dan Bersejarah Albert Einstein di Jepang (Bagian 2)

Naviri Magazine - Uraian ini adalah lanjutan uraian sebelumnya (Pidato Penting dan Bersejarah Albert Einstein di Jepang - Bagian 1). Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik dan urutan lebih lengkap, sebaiknya bacalah uraian sebelumnya terlebih dulu.

“Hanya dalam lima minggu, saya dapat menyelesaikan prinsip relativitas khusus setelah penemuan tersebut. Saya juga tidak memiliki keraguan akan keabsahan prinsip ini dari sisi filosofis. Lagi pula, prinsip ini sesuai dengan prinsip Mach, paling tidak sebagian, jika dibandingkan dengan kesuksesan teori relativitas umum. Inilah cara saya membangun teori relativitas khusus.

“Langkah pertama menuju teori relativitas umum muncul dua tahun kemudian (1907), dengan cara yang berbeda.

“Saya tidak terlalu puas dengan teori relativitas khusus, karena prinsip relativitas hanya terbatas pada gerak relatif dengan kecepatan konstan, namun tidak dapat diaplikasikan pada gerak secara umum. Pada tahun 1907, saya diminta oleh Johannes Stark untuk menulis ulasan tentang pelbagai hasil eksperimen dari teori relativitas khusus dalam laporan tahunannya, Jahrbuch der Radioaktivitaet und Elektronik. 

“Ketika diminta menulis artikel ini, saya sadar bahwa teori relativitas khusus dapat diterapkan pada semua fenomena alam, kecuali gravitasi. Saya benar-benar ingin mencari jalan untuk menerapkan teori ini pada kasus gravitasi. Namun saya tidak dapat menyelesaikan hal ini dengan mudah. 

“Satu hal yang membuat saya frustrasi adalah fakta bahwa meski teori relativitas khusus memberikan relasi yang sempurna antara kelembaman dan energi, sementara relasi antara kelembaman dan berat (inersia dan sistem gravitasi) tidak tersentuh sama sekali. Saya curiga bahwa masalah ini berada jauh di luar cakupan teori relativitas khusus.

“Suatu hari, saya sedang duduk di sebuah kursi di Kantor Paten Swiss di Bern. Inilah saatnya sebuah ide cemerlang melintas di benak saya. ‘Seseorang yang jatuh bebas tidak akan mengetahui berat badannya.’ Ide sederhana ini memberi saya pemikiran yang mendalam. Emosi liar yang melanda saat itu mendorong saya ke arah teori gravitasi. Saya kembali berpikir, ‘Seseorang yang jatuh bebas memiliki percepatan.’ 

“Pengamatan yang dilakukan orang ini sebenarnya dilakukan pada sistem yang dipercepat. Saya memutuskan untuk memperluas prinsip relativitas dengan memasukkan percepatan. 

“Saya juga berharap, dengan menggeneralisasi teori ini, saya akan sekaligus memecahkan masalah gravitasi. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa orang yang jatuh bebas tidak merasakan berat badannya, akibat adanya medan gravitasi lain yang menghilangkan medan gravitasi bumi. Dengan kata lain, setiap benda yang dipercepat membutuhkan medan gravitasi baru.

“Meski demikian, saya tidak dapat memecahkan masalah ini secara utuh. Delapan tahun saya habiskan untuk menurunkan relasi yang nyata. Sebelum itu, saya hanya mendapatkan potongan-potongan dasar teori tersebut.

“Ernst Mach juga mengklaim prinsip ekuivalensi antar sistem-sistem yang dipercepat. Namun jelas hal ini tidak cocok dengan geometri biasa. Hal ini disebabkan, karena jika sistem-sitem semacam ini diizinkan, maka geometri Euclidean tidak berlaku di setiap sistem. 

“Menjelaskan hukum fisika tanpa geometri sama saja dengan menjelaskan suatu pemikiran tanpa kata-kata. Kita harus mempersiapkan kata-kata tersebut sebelum kita dapat menjelaskan pemikiran kita. Jadi, apa yang harus saya letakkan sebagai landasan teori saya?

“Masalah ini tetap tak terselesaikan hingga tahun 1912. Pada tahun itu, saya menyadari bahwa teori permukaan Karl Friedrich Gauss dapat menjadi dasar yang baik untuk memecahkan misteri di atas. Bagi saya, koordinat permukaan Gauss merupakan peralatan yang sangat penting. Namun saya tidak mengetahui bahwa George Riemann sebelumnya telah mengembangkan dasar-dasar geometri yang sangat mendalam. 

“Saya hanya ingat teori Gauss yang saya dapat dalam kuliah dari seorang dosen matematika, bernama Carl Friedrich Geiser, ketika saya masih mahasiswa. Jadi saya semakin yakin bahwa sifat-sifat dasar dari geometri haruslah memiliki arti fisis.

“Sekembalinya ke Zurich dari Praha, saya menemui teman dekat saya, seorang ahli matematika, Marcel Grossmann. Ia membantu saya mencarikan referensi-referensi matematika yang agak asing bagi saya, ketika saya masih di kantor paten Swiss di Bern. Inilah untuk pertama kali saya belajar darinya, hasil karya Curbastro Ricci serta makalah-makalah Riemann. 

“Saya tanyakan kepadanya, apakah masalah saya dapat diselesaikan dengan teori Riemann, yaitu apakah invarian dari elemen garis cukup untuk menentukan seluruh koefisien yang saya cari. Selanjutnya, saya berkolaborasi dengannya dalam menulis sebuah makalah pada tahun 1913, meski persamaan gravitasi yang sesungguhnya belum dapat diturunkan saat itu. Penyelidikan lebih lanjut dengan menggunakan teori Riemann, sayangnya, menghasilkan banyak kesimpulan yang bertentangan dengan harapan saya.

“Dua tahun berikutnya berlalu, saat saya masih memutar otak untuk memecahkan masalah ini. Pada akhirnya, saya menemukan satu kesalahan pada perhitungan saya sebelumnya. Saya kembali mencoba menurunkan persamaan gravitasi yang benar berdasarkan teori invarian. Setelah dua minggu bekerja, jawaban akhir muncul di depan saya.

“Setelah tahun 1915, saya mulai mengerjakan problem kosmologi. Riset yang saya lakukan menyangkut geometri dan waktu jagad raya. Riset ini didasarkan pada pembahasan syarat batas teori relativitas umum, dan argumen kelembaman Mach. Meski saya tidak mengetahui sejauh mana dampak ide Mach pada substansi relativitas umum dari kelembaman, saya yakin bahwa pemikiran besar ini merupakan filosofi dasar saya.

“Mula-mula, saya mencoba membuat syarat batas persamaan gravitasi menjadi invarian. Belakangan, saya bahkan dapat menghilangkan batasan ini dengan asumsi bahwa jagad raya bersifat tertutup. Dengan demikian, saya berhasil memecahkan masalah kosmologi. 

“Sebagai hasilnya, diperoleh bahwa kelembaman muncul sebagai satu sifat relatif di antara materi, dan haruslah lenyap jika tidak ada benda lain yang berinteraksi dengannya. Saya yakin, jika sifat penting ini membuat teori relativitas umum memuaskan kita, bahkan dalam pandangan epistemologi sekalipun."