Cara Memahami Konsep Dilatasi Waktu dengan Mudah

Kata “Dilatasi Waktu” tidak lagi asing bagi sebagian kalangan, apalagi untuk para scientist. Hanya saja terkadang sangat sulit untuk memahami bagaimana dan makhluk apa sebenarnya dilatasi waktu itu. Apalagi ketika harus diajarkan pada anak SMA, terkadang gurunya bingung mau kasih contoh apa tentang dilatasi waktu ini, akhirnya langsung saja hafal rumus terus ngerjain soal entah paham konsep atau tidak yang penting materi selesai. Padahal pemahaman dan penerapan konsep sangat penting untuk mendorong anak lebih cepat mengingat dan tidak gampang lupa. 

Gambar: http://hendrix2.uoregon.edu/

Sebenarnya bagi pencinta film hollywood sudah ada yang menerapkan konsep dilatasi waktu ini, judul filmnya Interstellar, itu lho film garapan Christopher Nolan yang konon kabarnya pembuatan scriptnya makan waktu sampai 8 tahun. Bukan tanpa alasan, tapi demi menyesuaikan isi film dan teori yang telah ada, bahkan sampai dihadirkan pula para fisikawan terkenal untuk mendampingi pembuatan film ini. Dalam salah satu adegan film ini ditampilkan bagaimana kru pesawat ruang angkasa menjelajahi sebuah planet baru yang berjarak 2 tahun cahaya dari bumi (nama planetnya : Miler), salah seorang dari kru diputuskan untuk tetap berada di pesawat induk di luar angkasa sementara kru lainnya menaiki pesawat kecil memasuki planet tersebut. Dan setelah beberapa saat ketika mereka kembali ke kapal induk mereka mendapati temanya yang tetap tinggal sebelumnya telah berumur 23 tahun lebih tua daripada mereka. Kok bisa???

Nah, itulah akibat dari dilatasi waktu. 

Sebenarnya tidak susah memahami konsep yang satu ini. Untuk memulainya mari kita awali dari Teori Relativitas Khusus Einstein (Sebenarnya dari sinilah konsep dilatasi waktu ini lahir). Dalam teorinya Einstein beranggapan bahwa tidak ada benda bergerak atau diam yang absolut/mutlak. Semuanya bersifat relatif tergantung kerangka acuan yang dipakai. Contoh anda mengamati motor di pinggir jalan bergerak sangat cepat, tapi bagi penumpang pesawat yang mungkin kebetulan melihat motor yang sama dengan yang anda lihat saat itu akan berkata motor itu sangat lambat. Sama halnya dengan ketika anda berkata bahwa anda sedang diam dan tidak kemana-mana, hanya duduk diam di bangku anda, tapi bagi anstronot di luar angkasa sana akan berkata bahwa anda sedang bergerak seiring pergerakan rotasi bumi tempat anda berpijak. Jadi kalau anda ingin mendefiniskan kecepatan yang sedang anda amati  sebaiknya disertai dengan kerangka acuan yang anda pakai, contoh “motor itu sangat cepat menurut pengamatan saya”, yang lebih komplit lagi “pesawat itu bergerak dengan kecepatan 80 km/jam menurut pengamat yang diam di bumi”. Oke..untuk lebih mempermantap lagi, perhatikan ilustrasi berikut ini :

Pada ilustrasi berikut anda bertindak sebagai pengamat yang diam (bola warna kuning), dan akan melewati tiga keadaan.

Keadaan 1# Anda berdiri di samping lampu di pinggir jalan :

Ilustrasi Relativitas Einstein

Pada keadaan ini anda mendapati dua mobil yang bergerak, mobil merah dengan kecepatan 2.5 m/s dan mobil biru dengan kecepatan 5 m/s serta lampu yang diam (0 m/s), data kecepatan ini relatif terhadap anda, artinya acuanya adalah anda. Anda terus mengamati beberapa saat seperti ditunjukkan rangkaian gambar di bawah ini:

Pengamatnmu ke-2	Pengamatanmu ke-3	Pengamatanmu ke-4

Keadaan 2# Anda berpindah ke mobil merah :

Ilustrasi Relativitas Einstein

Pada saat anda berpindah ke mobil merah, maka perspektif anda juga ikut berubah. Mobil merah yang semula memiliki kecepatan 2.5 m/s menjadi 0 m/s karena menurut anda saat ini mobil merah itu ialah dalam keadaan diam bersama anda di dalamnya, sementara itu mobil biru yang semula memiliki kecepatan 5 m/s menjadi 2.5 m/s dan tentu saja lampu di trotoar yang awalnya diam bersama anda sekarang terlihat bergerak dengan kecepatan 2.5 m/s berlawanan arah dengan anda hingga kita tuliskan -2.5 m/s. Apa anda sejauh ini sudah paham? Ini hanyalah masalah perspektif. Jika pengamatan terus dilakukan maka akan muncul ilustrasi berikut

Pengamatan ke-2	Pengamatan ke-3	Pengamatan ke-4

Keadaan 3# : Anda berada di dalam mobil biru

Dari ilustrasi dua keadaan di atas, seharusnya anda sudah dapat membayangkan bagaimana ilustrasi dari kejadian jika anda berpindah ke mobil berwarna biru. Yang jelas akan didapati data-data sebagai berikut : mobil berwarna biru akan berkecepatan 0 m/s karena bagi anda ia telah diam, sedangkan kecepatan mobil merah ialah -2.5 m/s, tanda minus menunjukkan bahwa arahnya berlawanan dengan anda karena memang pada kenyataanya anda akan melihat seolah-olah mobil merah berjalan mundur melewati anda yang sedang berada di dalam mobil biru. Jika anda telah paham berapakah kecepatan lampu saat ini relatif terhadap anda???

Lahirnya Dilatasi Waktu

Lalu apa hubunganya relativitas Einstein dengan dilatasi waktu???

Tenang, karena masih ada pernyataan Einstein berikutnya, yang mungkin cukup mengejutkan. Menurut Einstein hanya CAHAYA yang memilki kecepatan konstan atau mutlak terhadap semua kerangka acuan. Whatt‼!

Yap, betul…Einstein beranggapan bahwa darimanapun cahaya diamati entah dari atas pesawat, dari atas mobil atau oleh orang yang diam sekalipun kecepatanya akan tetap 3x10⁸ m/s (saat teori ini dikeluarkan kecepatan cahaya telah diketahui besarnya, mengenai ini akan dibahas diartikel lainnya).

Untuk memahami ini, mari kita pahami ilustrasi berikut :

Si A sedang melakukan lemparan bola sejauh x meter ke arah depan. Temanya si B mengamati si A dan mendapati bahwa kecepatan bola ialah v m/s. Karena mereka sama-sama diam maka kecepatan ini juga sama bagi si A. Namun jika si A berpindah ke dalam kereta yang melaju dengan kecepatan v^* m/s dan tetap melakukan lemparan bola seperti sebelumnya maka kecepatan bola tersebut tidak lagi sama bagi si A dan si B, si A akan merasa kecepatan bola tetap yakni sebesar v m/s dan si B yang tetap diam akan merasa bola bergerak lebih cepat lebih tepatnya kecepatan bola mendapat tambahan dari kecepatan kereta atau untuk si B kecepatan bola menjadi (v+v^*) m/s. Jika kejadian yang sama diulangi oleh A dan B namun kali ini bukan menggunakan bola tetapi menggunakan cahaya yang ditembakkan melalu sebuah senter, maka faktanya akan lain.

Ketika si A menyalakan sebuah senter dalam posisi diam di atas tanah bersama si B, maka keduanya akan mendapati besar jarak x yang ditempuh oleh cahaya senter adalah ct (kecepatan cahaya c kali waktu tempuhnya t). Ketika si A berpindah ke kereta api yang memiliki kecepatan v, sama seperti kasus di atas maka pengamatan mereka berdua menjadi berbeda. Bagi si A jarak yang ditempuh oleh cahaya senter (x meter)  tetap sama yaitu sebesar ct (baca: c kali t), bagi si B jarak yang ditempuh oleh cahaya senter (x meter) ialah (c+v)t. Ini adalah fakta, walaupun hanya sebuah ilustrasi dalam dunia nyata kejadiannya akan serupa. Tapi ada keanehan disini, apa anda menyadarinya???

Ilustrasi Perbedaan Hasil Pengamat Diam dan Pengamat Bergerak

Keanehanya ialah baik jarak yang ditempuh oleh cahaya yang ditembakkan di atas tanah maupun yang ditembakkan di atas kereta api ialah sama yaitu sebesar x meter. Kalau dipikir bukankah seharusnya jarak yang ditempuh cahaya di atas kereta akan lebih besar, tapi kenapa bisa (c+v)t = ct??? Atau kalau kita misalkan  (2+1)t = 2t, bagaimana bisa ???

Jawabanya adalah: WAKTU (t) . 

Seperti dikemukakan sebelumnya bahwa kecepatan cahaya (c) ialah selalu konstan. Maka ketika ada variabel lain yang memengaruhinya seperti v, maka ia akan berusaha untuk mengkonstankan diri dengan memengaruhi variabel lain yaitu t, dan ingat variabel kecepatan sifatnya kontinu dan selalu melibatkan waktu (t). Sederhananya seperti ini, misalkan anda memiliki timbangan dua lengan yang mana anda harus menjaganya tetap seimbang, tetapi suatu waktu salah satu timbangan (katakanlah timbangan sebelah kanan) mendapat tambahan beban, otomatis timbangan anda akan berat sebelah. Disini tugas anda ialah menjaganya tetap seimbang, bagaimana caranya, tentu saja dengan mengurangi beban sebelah kiri seberat beban yang ditambahkan ke lengan sebelah kanan. Sehingga beratnya akan kembali seimbang. Sama dengan hal itu maka waktu akan dikurangi untuk membuat kecepatannya tetap konstan.

Apa??? Waktunya berkurang??? Jadi maksudnya si A dalam kereta api mengalami perlambatan waktu, Gitu???

Yap…benar sekali si A yang berada dalam kereta api mengalami penyusutan waktu. Makanya lahirlah pernyataan berikut :

Waktu yang dialami oleh pengamat bergerak (si A) ialah lebih kecil daripada waktu yang diamati oleh pengamat yang diam (si B).

Atau dengan kata lain usiamu akan berjalan lebih lebih lambat jika kau bergerak semakin cepat (mendekati kecepatan cahaya).

Jadi inilah DILATASI WAKTU alias penyusutan waktu. Coba bayangkan kalau misalnya si A naik kereta dengan kecepatan menghampiri kecepatan cahaya, setelah dua tahun kemudian dia turun dan mendapati si B telah lebih tua daripada dirinya. Sama dengan film Interstellar yang saya ceritakan tadi.

Dalam kejadian nyata kasus dilatasi waktu pernah terjadi, yakni kembar yang memiliki usia rentang waktu yang jauh berbeda akibat salah satu dari mereka melakukan perjalanan keluar angkasa selama kurun waktu beberapa tahun. 

Kesimpulanya : Dilatasi waktu merupakan penyusutan waktu yang dialami oleh pengamat bergerak yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.

Untuk mengetahui bagaimana fenomena ini berpengaruh dalam kehidupanmu serta mendapatkan penjelasan lebih lanjut silahkan baca : Bagaimana Dilatasi Waktu Dapat Menghambat Laju Usiamu.

Semoga sejauh ini anda bisa paham. Memang terkadang untuk memahami sesuatu kita perlu menelusurinya jauh ke belakang dan bagaimana ia bisa lahir atau ada. Jika masih susah dimengerti saya sarankan untuk membacanya kembali dengan perlahan, tidak perlu terburu-buru. Jika masih belum juga, silahkan tuliskan komentar anda di bawah. Peace