Lord Kelvin, salah seorang fisikawan terkenal asal Inggris, sempat berkata:

“There is nothing new to be discovered in physics now. All that remains is more and more precise measurement.”

Ucapan ini disampaikan pada tahun 1900 dan tidak sampai setengah abad, mekanika kuantum dan teori relativitas Einstein telah merevolusi fisika. Fisika terus berkembang hingga memunculkan berbagai pertanyaan baru yang membuat kita sadar bahwa pemahaman terhadap alam semesta yang saat ini telah terkumpul masih jauh dari lengkap.

Seperti bidang sains lainnya, upaya perumusan fisika terus berlanjut hingga kini. Terdapat beberapa kesulitan seperti kekurangan bukti empiris, model matematis yang belum lengkap, dasar teori yang belum sempurna, atau metode eksperimen yang belum mampu diterapkan pada kondisi sekarang.

Lalu apa saja pertanyaan yang masih belum terjawab di bidang fisika? Berikut 7 misteri fisika yang masih berusaha dijawab oleh para ilmuwan hingga saat ini.

1. Dark Energy

Meski gravitasi memampatkan ruang-waktu, alam semesta terus mengembang dengan kecepatan yang terus meningkat. Untuk menjawab fenomena ini, para ilmuwan astrofisika mengajukan sebuah perantara tidak terlihat yang berlawanan arah dengan gravitasi. Ilmuwan menamakan perantara ini sebagai dark energy.

Menurut model yang paling banyak diterima oleh para ilmuwan, dark energy dianggap sebagai “konstanta kosmologi”. Sebuah properti di alam semesta yang memiliki tekanan negatif sehingga menciptakan ruang. Seiring dengan alam semesta yang terus mengembang, semakin banyak ruang yang tercipta, dan ruang tersebut membuat dark energy terus membesar.

Berdasarkan tingkat pengembangan yang teramati, para ilmuwan mengetahui bahwa total dark energy mestinya tidak lebih dari 75 persen keseluruhan alam semesta. Namun tidak ada satupun yang tahu bagaimana membuktikannya dan seperti apa wujud sebenarnya dari dark energy.

2. Dark Matter

Menurut hipotesis sementara, 84 persen dari materi yang terdapat di alam semesta tidak menyerap atau memancarkan cahaya. Materi ini disebut “dark matter”, yang tidak dapat dilihat secara langsung dan belum terdeteksi secara tidak langsung. Keberadaan dan properti dari dark matter diduga berasal dari efek gravitasional materi, radiasi, dan struktur alam semesta yang tampak.

Zat yang seperti bayangan ini dianggap menjalar pada bagian terluar galaksi dan kemungkinan menyusun “weakly interacting massive particle”, atau WIMP. Kini terdapat beberapa detektor WIMP diseluruh dunia, namun keberadaan dark matter sejauh ini belum pernah terdeteksi.

3. Hubungan Materi dengan Antimateri

Pertanyaan yang masih belum terjawab tentang hubungan antara materi dengan antimateri adalah mengapa terdapat begitu banyak materi dibanding antimateri. Antimateri, menurut pengertiannya, merupakan partikel dengan muatan dan properti spin ganda yang berlawanan.

Terdapat asumsi bahwa alam semesta mestinya memiliki materi dan antimateri secara simetris, dan oleh karena itu, kejadian Big Bang akan menghasilkan jumlah materi dan antimateri yang sama. Tapi jika hal tersebut terjadi, akan terjadi pemusnahan total. Proton akan menggagalkan antiproton, elektron dengan anti-elektron (atau positron), neutron dengan antineutron, dan partikel lainnya. Hal tersebut akan menjadikan alam semesta menjadi lautan foton yang tidak bermateri.

Untuk beberapa alasan, yang belum bisa dijelaskan hingga kini, terdapat sifat materi yang membuatnya tidak dapat dimusnahkan, dan itulah yang membuat kita hadir saat ini.

4. String Theory

Ketika bidang fisika berasumsi bahwa seluruh partikel dasar sebenarnya merupakan lengkungan satu-dimensi, dimana setiap partikel bergetar pada frekuensi berbeda, fisika akan menjadi lebih mudah. Penjelasan ini disebut string theory. String theory memungkinkan para fisikawan menggabungkan hukum yang mengatur partikel bernama mekanika kuantum, dengan hukum yang mengatur ruang-waktu bernama relativitas umum, dan sekaligus menggabungkan empat gaya fundamental yang terjadi di alam semesta dalam kerangka tunggal.

Masalahnya, string theory hanya dapat bekerja pada alam semesta dengan 10 atau 11 dimensi. Dimensi tersebut terdiri dari tiga dimensi ruang, enam atau tujuh merupakan dimensi ruang yang dipadatkan, serta satu dimensi waktu. Dimensi ruang yang dipadatkan, yang juga seperti string yang bergetar itu sendiri, berukuran sekitar sepermiliar hingga sepertriliun nukleus dari atom. Belum ada cara yang terbayang untuk mendeteksi sesuatu dari ukuran sekecil itu, dan kondisi tersebut membuat para ilmuwan belum mengetahui bentuk eksperimen yang dapat dilakukan untuk membuktikan validitas dari string theory.

5. Entropi Waktu

Waktu terus bergerak maju karena adanya properti alam semesta bernama “entropi”, kira-kira seperti level dari “kekacauan”, hanya bertambah, dan tidak ada cara untuk menjaga peningkatan entropi yang telah terjadi. Fakta bahwa entropi terus meningkat merupakan bagian dari logika: terdapat lebih banyak partikel yang mengalami kekacauan dibanding yang teratur, jumlahnya terus meningkat, dan kita tidak dapat menjaga apalagi membuatnya teratur.

Tapi pertanyaan yang muncul adalah, mengapa entropi tersebut begitu rendah di masa lalu? Dengan kata lain, mengapa alam semesta begitu teratur di awal kemunculannya, saat terdapat begitu banyak energi yang saling berdesakan pada ruang yang lebih sempit? Pertanyaan tersebut masih belum bisa dijelaskan secara ilmiah dan bantahan terhadap entropi waktu juga masih berlangsung hingga kini.

6. Keberadaan Alam Semesta Paralel

Data astrofisika menunjukkan bahwa ruang-waktu sepertinya “datar”, bukan melengkung, dan kondisi tersebut berlangsung selamanya. Jika begitu, maka wilayah yang kita dapat lihat, yang sering disebut alam semesta, sebenarnya hanyalah sebuah potongan dengan luas menuju tak terhingga.

Sementara itu, hukum mekanika kuantum menyampaikan terdapat jumlah yang berhingga pada konfigurasi partikel yang mungkin terjadi dalam setiap bidang alam semesta. Jumlah konfigurasi partikel tersebut adalah 10 pangkat 10¹²² kemungkinan yang berbeda.

Dengan jumlah potongan alam semesta yang menuju tak terhingga, penyusunan partikel akan “terpaksa” berulang secara tidak terhingga berkali-kali. Itu berarti terdapat kemungkinan adanya alam semesta paralel yang tidak terhingga dengan bentuk kosmik yang persis sama seperti kita. Begitu juga potongan yang mungkin hanya berbeda pada satu atau dua posisi partikel berbeda, dan hingga potongan yang sepenuhnya berbeda dengan kita.

Terdengar menakjubkan seperti yang terdapat di cerita sains fiksi. Apa ada yang salah dengan logika tersebut, atau ketakjuban ini akan terbukti kebenarannya? Jika hal tersebut benar, bagaimana cara kita mendeteksi keberadaan dari alam semesta paralel tersebut?

7. Perilaku Fluida

Para ahli fisika belum mampu sepenuhnya merumuskan persamaan yang menjelaskan perilaku fluida, mulai dari air, udara, hingga bentuk liquid dan gas lainnya. Kita belum mengetahui apakah solusi umum yang disebut persamaan Navier-Stokes itu tepat. Dan jika terdapat solusi, apakah solusi tersebut menjelaskan fluida dimanapun berada, atau hanyalah titik misterius yang selalu muncul bernama singularitas?

Sebagai konsekuensi dari fluida yang belum bisa dirumuskan, asal mula dari kekacauan masih belum dipahami dengan baik. Para ahli fisika dan matematika membayangkan apakah cuaca memang sulit untuk diprediksi, atau memang muncul tanpa terprediksi? Apakah turbulensi tidak mampu dijelaskan dengan persamaan matematika, atau semuanya sebenarnya bisa diselesaikan jika dihadapi dengan persamaan matematika yang tepat?

Browse More Articles

Tweet

Written by Afandy

We are Creative Blogger Theme Wavers which provides user friendly, effective and easy to use themes. Each support has free and providing HD support screen casting.