Seratus tahun karya jenius Einstein

Di abad teknologi sekarang ini, tentunya amat sulit dibayangkan, bagaimana jika tidak ada teori relativitas umum dari Einstein. Tidak ada yang dapat membayangkan skenarionya, karena segala kemungkinan terbuka.Skenario paling mengerikan, mungkin saja perang dunia kedua tidak dimenangkan sekutu tapi oleh NAZI Jerman. Karena pembuatan bom atom pertama tidak dilakukan di Amerika Serikat, melainkan di Jerman, karena Einstein ketika itu adalah warga Jerman. Mungkin tidak ada misi ke bulan atau ke planet lainnya di tata surya. Atau juga tidak akan ditemukan radio, televisi, komputer dan internet, jika manusia tetap berpatokan pada hukum fisika klasik.

Tepat 100 tahun yang lalu, Albert Einstein yang ketika itu baru berusia 26 tahun, berturut-turut mempublikasikan lima karya ilmiahnya yang mengubah dunia. Mula-mula karya Einstein muda, yang ketika itu bekerja sebagai pegawai jawatan paten di Bern, Swiss dipandang dengan sebelah mata. Ceramah ilmiah pertamanya, menyangkut teori yang merupakan cikal bakal teori relativitas umum, hanya dihadiri oleh tiga orang sahabatnya dari jawatan paten di Bern. Akan tetapi, lima karya ilmiah Einstein yang dipubilkasikan berturut-turut pada tahun 1905, ternyata mampu membuat tiga kali terobosan besar dalam ilmu fisika.

Atom, cahaya dan ruang-waktu

Tiga teori fisika, mengenai atom, cahaya serta sifat ruang-waktu, secara radikal berubah setelah Einsten mempublikasikan karya ilmiahnya. Pada tahun 1905, para ahli ilmu pengetahuan masih terus bersengketa mengenai sifat-sifat atom. Bahkan ada ilmuwan yang meragukan, bahwa atom itu eksis. Pada awal abad ke 20, para ilmuwan juga sedang memperdebatkan hasil penelitian ahli botani Skotlandia, Robert Brown pada tahun 1827, mengenai gerakan dari partikel yang mengambang, yang diamatinya melalui mikroskop. Einstein menulis teori, bahwa gerakan partikel yang diamati Brown, adalah sifat dari atom-atom yang tidak kelihatan, yang bergerak akibat perubahan temperatur. Untuk mudahnya, teori ini disebut teori kinetika-molekuler.

Teori Einstein mengenai sifat atom dan kinetika-molekuler, dapat dibuktikan pada tahun 1908 oleh Jean-Baptiste Perrin ilmuwan terkemuka dari Universitas Sorbonne di Paris. Dengan begitu, tidak ada keraguan lagi mengenai eksistensi atom serta molekul. Untuk karyanya menjelaskan gerakan Brown saja, Einstein sudah memantapkan satu posisi dalam seharah ilmu fisika, demikian kata ilmuwan Roger Penrose dari Universitas Oxford. Akan tetapi, satu karya yang amat bersejarah, yang mengukuhkan keberadaan atom, ternyata tidak cukup untuk membuahkan hadiah Nobel baginya.

Teorinya mengenai dimensi molekuler, yang merupakan penghitungan besar dan jumlah molekul di dalam benda cair, berdasarkan sifat, kekentalannya serta kecepatan diffusinya. Dengan menggunakan teori hidrodinamik klasik serta teori diffusi, Einstein menunjukan bahwa dengan pengukuran kekentalan cairan, yang merupakan friksi antar molekul di dalam cairan, dapat dihitung volume keseluruhan dari molekul yang diuraikan. Dengan begitu, dapat dihitung konstanta Avogadro maupun besar dari molekulnya. Teorinya mengenai dimensi molekuler, ditulis dalam makalah ilmiah setebal 18 halaman, yang berisi sekitar 40 rumus matematika, kimia dan fisika.

Teori relativitas khusus

Karya besar ketiga, yang dilansir Einstein pada tahun 1905 adalah apa yang disebut teori elektrodinamika benda yang bergerak, yang kemudian dijuluki sebagai teori relativitas khusus. Karya ilmiahnya, terutama hendak menjawab pertanyaan, apakah prinsip relativitas dalam mekanika, yang dicetuskan Galileo Galilei dapat diberlakukan secara umum pada seluruh hukum fisika? Untuk menjawab pertanyaan ini, Einstein memanfaatkan teori elektro-dinamika dari Maxwell, untuk menemukan batasan dari mekanika Newton. Dengan itu Einstein membenturkan kedua teori, yakni mekanika klasik dengan teori elektro-magnetisme.

Dengan itu, Einstein hendak menunjukan, bahwa kerangka fisika dan mekanika klasik yang berbasis ruang dan waktu absolut, yang secara matematik dituliskan sebagai transformasi Galilei, tidak berlaku dalam kecepatan amat tinggi. Dengan itu, Einstein juga sekaligus membantah teori dari Heinrich Hertz mengenai medium yang disebut ether pembawa cahaya, dimana gaya listrik dan gaya magnet tidak dapat melampaui batasan ruang. Dengan teori relativitas khusus, Einstein menunjukan teori ini tidak lagi berlaku. Sebab dengan teori barunya, Einstein menunjukan tidak ada waktu absolut, akan tetapi hanya ada ruang- waktu yang tergantung dari relasi-sistem.

Dengan kata lain, dalam ruang-waktu yang memuai secara cepat, pengukur waktu yang bedetik cepat-pun akan berjalan lebih lambat. Effek yang diramalkan Einstein dalam teori elektro-dinamika benda bergerak itu, kemudian terbukti dalam percobaan di laboratorium menggunakan jam atom, serta dalam pengamatan waktu paruh dari partikel yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.

Teori relativitas umum

Sebagai lanjutan dari teori ini, pada tahun 1915 Einstein mempublikasikan karya yang keempat, yakni kaitan antara materi dan energi. Dalam teorinya yang amat terkenal, Einstein memformulasikan, bahwa massa sebuah benda merupakan ukuran dari energi yang dikandungnya.

Dalam karya ilmiah yang hanya terdiri dari tiga halaman cetak, Einstein menyimpulkan konsekuensi paling penting dari seluruh teori relativitas. Apa yang disebut teori relativitas umum Einstein, dirumuskannya dalam formulasi, energi dari sebuah benda adalah beratnya dikalikan kecepatan cahaya pangkat dua atau disederhanakan menjadi E samadengan M dikalikan C kuadrat. Dimana E adalah simbol untuk energi, M untuk massa dan C untuk kecepatan cahaya. Teori reletivitas umum Einstein dapat dibuktikan 15 tahun kemudian, yakni tahun 1930 dengan ditemukannya energi ikatan antara Proton dan Neutron di dalam inti atom.

Berlandaskan teori relativitas umum Einstein, juga dapat direkayasa fusi inti atom, yang melahirkan energi atom sekaligus bom atom yang amat mengerikan. Sejauh itu, ternyata keempat karya paling hebat yang mengubah ilmu fisika secara mendasar itu, tidak dihargai secara layak oleh komite Nobel. Barulah karya kelima Einstein, mengenai penciptaan dan perubahan sifat cahaya, yang merupakan landasan teori fisika quantum, dihadiahi Nobel untuk fisika pada tahun 1921. Dengan teorinya ini, Einstein memberikan jawaban atas pertanyaan, apakah energi cahaya atau medan elektro-magnet betul-betul terbagi secara merata di alam semesta. Teori fisika quantum dari Einstein membuka landasan penting berikutnya, dalam penelitian alam semesta dan astro-fisika. Dengan berbagai landasan terpenting ilmu fisika sepanjang abad, memang tidak berlebihan, jika tahun 2005 ini di Jerman dicanangkan sebagai tahun Einstein.