Salah Satu yang Revolusioner, Yuk Mengenal Teori Relativitas Einstein dan Aplikasinya

AKURAT.CO Albert Einstein adalah seorang ilmuwan jenius yang telah melahirkan sejumlah penemuan. Teori relativitas Einstein adalah salah satu teori paling revolusioner dalam sejarah sains yang telah mengubah cara kita memandang waktu, ruang, dan gravitasi. 

Teori ini terbagi menjadi dua bagian utama: Relativitas Khusus dan Relativitas Umum. Kedua teori ini bukan hanya mendasari banyak teknologi modern, tetapi juga memberikan pandangan yang lebih dalam tentang alam semesta.

Teori relativitas Einstein, baik yang khusus maupun umum, telah mengubah cara kita memahami alam semesta dan memberi kita pandangan yang lebih mendalam tentang ruang, waktu, dan gravitasi.

Dengan teori ini, kita tahu bahwa waktu dan ruang tidak bersifat absolut, melainkan bergantung pada kecepatan dan posisi pengamat. Meskipun konsep-konsepnya sangat berbeda dari pemahaman sehari-hari kita, teori relativitas memiliki aplikasi yang sangat nyata dalam teknologi dan kosmologi, serta membuka jalan bagi banyak penemuan baru dalam fisika modern.

Melalui teori relativitas, kita tidak hanya belajar tentang bagaimana alam semesta berfungsi pada skala besar, tetapi juga bagaimana prinsip-prinsip tersebut dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Hal itu menjadikan teori ini salah satu pencapaian terbesar dalam ilmu pengetahuan.

Melansir berbagai sumber, berikut dasar-dasar teori relativitas Einstein dan bagaimana pengaruhnya terhadap pemahaman kita tentang alam semesta.

1. Relativitas Khusus (1905)

Pada tahun 1905, Albert Einstein mempublikasikan teori relativitas khusus yang memperkenalkan gagasan bahwa hukum fisika adalah sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan konstan satu sama lain. Relativitas khusus juga mengusulkan bahwa kecepatan cahaya adalah konstan dalam semua kerangka acuan, tidak tergantung pada kecepatan pengamat atau sumber cahaya.

Beberapa konsep penting yang dihasilkan dari teori ini antara lain:

• Perlambatan Waktu (Time Dilation)
  Salah satu konsekuensi yang paling terkenal dari relativitas khusus adalah efek perlambatan waktu. Semakin cepat suatu objek bergerak mendekati kecepatan cahaya, semakin lambat waktu berjalan bagi objek tersebut dibandingkan dengan pengamat yang tidak bergerak. Hal ini dikenal sebagai dilatasi waktu.

• Kontraksi Panjang (Length Contraction)
  Objek yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya akan mengalami kontraksi panjang, yaitu dimensi objek tersebut akan menyusut dalam arah gerak menurut pengamat yang diam.

• E=mc²
  Persamaan terkenal ini menyatakan bahwa energi (E) dari suatu objek sama dengan massa (m) objek tersebut dikalikan kuadrat kecepatan cahaya (c²). Ini menunjukkan bahwa massa dan energi saling terkait, dan bahkan massa dapat diubah menjadi energi dan sebaliknya.

2. Relativitas Umum (1915)

Sepuluh tahun setelah publikasi teori relativitas khusus, Einstein mengembangkan teori relativitas umum, yang menggantikan teori gravitasi Newton. Teori ini mengusulkan bahwa gravitasi bukanlah gaya yang bekerja antara dua benda, seperti yang dijelaskan oleh Newton, tetapi hasil dari kelengkungan ruang-waktu yang disebabkan oleh massa dan energi.

Konsep utama dalam relativitas umum adalah:

• Ruang-Waktu
  Ruang dan waktu tidak terpisah sebagai entitas yang berbeda, tetapi membentuk satu kesatuan yang disebut ruang-waktu. Gravitasi diinterpretasikan sebagai kelengkungan ruang-waktu yang dihasilkan oleh benda bermassa. Sebagai contoh, planet-planet mengorbit matahari karena mereka mengikuti jalur yang melengkung dalam ruang-waktu yang dipengaruhi oleh massa matahari.

• Pergerakan Benda dalam Gravitasi
  Benda bergerak di sepanjang jalur yang disebut geodesik, yang merupakan jalur terpendek dalam ruang-waktu melengkung. Benda yang berada dalam medan gravitasi akan bergerak mengikuti jalur ini, yang kita lihat sebagai gerakan melengkung (seperti orbit planet).

• Pembelokan Cahaya oleh Gravitasi
  Salah satu prediksi utama relativitas umum adalah bahwa cahaya akan dibelokkan oleh gravitasi. Fenomena ini pertama kali dibuktikan dalam eksperimen pada tahun 1919, ketika astronom mengamati pembelokan cahaya bintang oleh gravitasi Matahari saat terjadi gerhana matahari. Ini memperkuat teori relativitas umum Einstein.

3. Implikasi Teori Relativitas

Teori relativitas membawa banyak implikasi penting yang tidak hanya mengubah pemahaman kita tentang alam semesta, tetapi juga memengaruhi teknologi modern. Beberapa contoh aplikasinya antara lain:

• GPS dan Relativitas
  Sistem Penentuan Posisi Global (GPS) yang kita gunakan sehari-hari mengandalkan satelit untuk menghitung posisi kita. Karena satelit berada pada ketinggian yang berbeda dan bergerak dengan kecepatan tinggi, pengaruh dilatasi waktu yang dihasilkan oleh relativitas khusus dan umum harus diperhitungkan agar sistem GPS dapat memberikan lokasi yang akurat.

• Lubang Hitam dan Fenomena Kosmik
  Relativitas umum juga memberikan prediksi tentang adanya lubang hitam—objek dengan gravitasi yang sangat kuat sehingga bahkan cahaya pun tidak bisa lolos. Keberadaan lubang hitam ini terbukti melalui pengamatan terhadap efek gravitasi mereka pada bintang-bintang dan materi di sekitarnya. Selain itu, teori relativitas juga memprediksi fenomena seperti gelombang gravitasi, yang baru-baru ini terdeteksi oleh LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

• Eksperimen dan Pembuktian
  Banyak eksperimen dan pengamatan yang membuktikan kebenaran teori relativitas, termasuk eksperimen dalam fisika partikel, pengamatan terhadap pergeseran merah (redshift) cahaya dari galaksi yang jauh, dan pengukuran orbit planet yang sangat akurat.