Postulat Kedua Einstein yang Disertai Contoh Kasus Mudah Dipahami (Teori Relativitas)

Postulat Kedua Einstein yang Disertai Contoh Kasus Mudah Dipahami (Teori Relativitas)

Einstein menerangkan dalam postulat keduanya sebagai berikut: kelajuan cahaya dalam ruang hampa adalah sama di semua kerangka inersia inersia dan tidak tergantung pada pergerakan sumbernya. Sebagai contoh, dua pengamat mengukur kelajuan cahaya dalam ruang hampa. Pengamat pertama diam dengan sumber cahaya dan pengamat kedua menggerakkan sumber cahaya. Keduanya berada di dalam kerangka-kerangka inersia. Menurut prinsip relativitas, kedua pengamat harus memperoleh hasil yang sama karena kelajuan cahaya sama dengan c, apakah pengamat itu diam atau bergerak. Itu bertentangan dengan akal sehat. Tetapi akal sehat adalah intuisi berdasarkan pengalaman sehari-hari dan yang umumnya tidak termasuk pengukuran kelajuan cahaya.

Dalam postulat kedua Einstein, dapat juga terungkap bahwa: tidak mungkin bagi pengamat inersia untuk bergerak dengan kecepatan c, yaitu kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Kelajuan objek pada laju yang sama dengan kecepatan cahaya c menyiratkan kontradiksi logis

Upaya Einstein berikutnya adalah untuk memecahkan teka-teki yang telah sedikit terungkap dalam percobaan Michelson-Morley, yang menyangkut kekonstanan kecepatan cahaya. Bagaimana mungkin kecepatan cahaya sama dengan c = 3.10^8 m / s, meskipun gerakan pengamat (diam, mendekati sumber cahaya atau jauh dari sumber cahaya)? Dengan secara cerdas mengubah arah mentalitas dalam masyarakat, Einstein mengubah teka-teki kecepatan cahaya ini menjadi postulat. Meskipun disertai dengan kekhawatiran sementara tentang bagaimana mungkin hal ini bisa terjadi, Einstein benar-benar menerima fakta yang tak terbantahkan secara eksperimental bahwa laju cahaya selalu konstan. Teka-teki kelajuan cahaya yang konstan digantikan oleh prinsip kekonstanan laju cahaya. Prinsip kelajuan cahaya yang konstan inilah yang merupakan landasan pertama dari teori relativitas.

Dari sudut pandang mekanika klasik, prinsip kekonstanan kelajuan cahaya sama sekali tidak bisa dipahami. Prinsip ini bertentangan dengan akal sehat. Sebelum Einstein, secara garis besar, kelajuan cahaya yang konstan sebagai dianggap sebagai sebuah paradoks. Ketika kita mencapai batas pengetahuan kita sendiri, hasilnya selalu merupakan paradoks. Dalam benak murni orang awam, jika kekonstanan cahaya tidak keliru, maka akal sehat pasti keliru atau salah.

Korban utama dari pemikiran Einstein adalah seluruh struktur transformasi klasik (Galilea), bahwa buah manis yang masuk akal tetapi bersifat ilusif itu berakar dalam dimensi-dimensi dari kecepatan benda-benda makroskopis seperti pergerakan sebuah mobil, pergerakan pesawat terbang, pergerakan planet, dll. Menundukkan akal sehat bukanlah tugas yang mudah. Einstein adalah orang pertama yang melakukan ini sepenuhnya sehingga persepsinya tentang ruang-waktu berubah secara radikal. Selanjutnya, ketika disajikan dan diterapkan secara keseluruhan, visi Einstein tentang ruang dan waktu menjadi lebih berguna daripada pandangan akal sehat.

Postulat kedua Einstein muncul secara langsung dari hasi berbagai percobaan. Kesan pertama postulat ini kelihatannya sangat radikal, namun demikian postulat ini mengikuti hampir semua konsep intuitif mengenai waktu dan ruang yang kita bentuk berdasarkan pengalaman sehari-hari. Contoh sederhana dapat diamati pada Gambar 1 sebagai berikut:
Teori Relativitas Khusus Gejala Relativistik
Gambar 1. Gejala Relitivistik

Dua buah kapal A dan B, kapal A diam di atas air sedangkan kapal B bergerak dengan kecepatan tetap v. Pada kawasan tersebut diliputi kabut sehingga kedua pengamat dalam masing-masing kapal tidak dapat mengetahui kapal mana yang bergerak. Pada saat kapal B berdampingan dengan A, api dinyalakan untuk sesaat. Cahaya api bergerak dengan kelajuan tetap dalam semua arah sesuai dengan postulat kedua relativitas khusus. Pengamat pada masing-masing kapal mendapatkan bola cahaya mengembang dengan dirinya sebagai pusat, sesuai dengan prinsip relativitas, walaupun salah seorang pengamat berubah kedudukannnya terhadap tempat padamnya api tersebut. Pengamat dalam kapal tidak dapat mendeteksi kapal mana yang mengalami perubahan tempat, karena kabut menghilangkan kerangka acuan lain daripada kapal itu sendiri, dan karena kelajuan cahaya sama untuk kedua pengamat itu maka keduanya melihat gejala yang sama. Gejala pada Gambar 1 merupakan gejala yang luar biasa. Gejala lain yang serupa dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Gejala Sehari-hari

Kedua kapal A dan B berada pada suatu daerah tengah laut yang cerah. Pada saat kedua kapal berdampingan, salah seorang pengamat menjatuhkan batu ke dalam air. Pola seperti lingkaran dari riak yang terjadi meluas seperti tampak pada Gambar 2. Ternyata pola tersebut terlihat berbeda terhadap masing-masing pengamat dalam kapal itu. Hanya dengan mengamati apakah ia terdapat pada pusat pola riak itu, masing-masing pengamat dapat mengatakan apakah ia bergerak relatif terhadap air atau tidak. Air dalam hal ini dapat berlaku sebagai kerangka acuan. Pengamat dalam kapal yang bergerak dapat mengukur kelajuan riak terhadap dirinya sendiri dan mendapatkan perbedaan pada arah yang berbeda, berlainan dengan kelajuan riak yang serba sama terhadap pengamat dalam kapal yang diam. Hal ini membuktikan bahwa gerak dan gelombang dalam air berbeda dengan gerak dan gelombang dalam ruang hampa. Air dapat merupakan kerangka acuan sedangkan ruang hampa tidak. Kelajuan gelombang dalam air berubah terhadap pengamat, sedangkan
kelajuan cahaya dalam ruang hampa tidak berubah terhadap pengamat.

Satu-satunya cara untuk menafsirkan persepsi bola cahaya yang mengembang secara identik dalam kedua kapal itu ialah dengan menganggap bahwa sistem koordinat dari masing-masing pandangan terpengaruh oleh gerak relatifnya. Jika gagasan ini dikembangkan dengan pertolongan postulat Einstein maka akan diperoleh banyak efek tak terduga dapat diramalkan, dan ternyata semuanya telah terbukti secara eksperimental.

Demikian artikel penjelasan singkat tentang Postulat Kedua Einstein yang Disetai Contoh Kasusnya, semoga bermanfaat bagi pembaca baik itu kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu fisika maupun kalangan masyarakat umum untuk menambah wawasan akan bidang ilmu lain.


Referensi

Young and Freedman. 2003. Trans: P. Silaban. Fisika Universitas. Edisi 10 Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Yusma Wiyatno. Relativitas. Fisika FMIPA UNY. http: // staff . uny. ac.id / sites / default / files / pendidikan / yusman-wiyatmo-drs-msi / relativitas .pdf

Zukav, G. 2003. Trans: Agung Prihantoro dan Fuad Arif Fudiyatarto. Dancing Wu Li Masters An Overview of The New Physics. Yogyakarta: Kreasi Wacana.