Dualisme Gelombang-Partikel, Konsep Dasar Dunia Kuantum

Dualisme gelombang-partikel mungkin merupakan konsep paling penting dari dunia kuantum, dan dengan perpanjangan, dasar filosofis pemikiran modern.   Ini adalah karakteristik mendefinisikan entitas fisik dasar, seperti elektron, proton, neutron, atom, dan molekul, yang ada di satu pihak di keadaan-keadaan yang berkembang seperti gelombang ketika mereka tidak diamati, dan berkembang seperti partikel bila diamati.   Kuncinya adalah pengamatan.   Dalam gelombang-seperti keadaannya di entitas fisik biasanya diperpanjang di ruang angkasa, tapi kemudian tiba-tiba kontrak untuk kejadian lokal atau titik-partikel seperti ketika observasi dibuat.

Penekanan tiba-tiba adalah untuk menekankan bahwa tidak ada evolvement dari satu kejadian ke yang lain, tetapi manifestasi sesaat dari gelombang yang juga memiliki sifat partikel.  Sebagai gelombang memperpanjang melalui ruang – mirip dengan gelombang elektromagnetik dan mekanik, tetapi dikenal sebagai gelombang kuantum - gelombang ini tidak bertabrakan atau berinteraksi satu sama lain sebagai partikel, tapi superimpose pada satu sama lain, menambahkan konstruktif atau destruktif, dan menciptakan pola interferensi. Pola-pola interferensi yang menghilangkan ketika jalan dikenal!   Ini adalah fenomena yang dikenal sebagai Quantum Knowing  .

Gelombang-partikel dualisme pertama kali ditemui dalam Percobaan Difraksi Young.   Thomas Young (1773-1829) ditemukan pada serangkaian percobaan dualitas gelombang-partikel cahaya.   Dia juga salah satu pekerja pertama yang berhasil dalam membaca dan mengartikan tulisan hieroglif Mesir.   [Apakah yang terakhir ini memiliki pengaruh pada mantan sangat spekulatif, tetapi dalam alam semesta yang terhubung, semuanya adalah mungkin.]

Percobaan Young, yang dilakukan pada 1801, digunakan dua atau lebih celah di mana balok diarahkan.   Jika sinar itu partikel makroskopik seperti BBS, maka ketika BB setiap

melewati satu atau celah lain, intensitas total BBS akumulasi pada target adalahpenjumlahan sederhana dari intensitas individu melalui masing masing celah.   Hal ini mengakibatkan dua atau lebih penjumlahan dari BBS melewati meskipun masing-masing dari dua atau lebih celah.   Anggap saja sebagai tumpukan BBS seperti pada gambar berdekatan.

Yang benar-benar luar biasa adalah bahwa dengan cahaya, intensitas gelombang komposit bukanlah jumlah sederhana dari intensitas gelombang komponennya, tetapi jumlah dari kuadrat amplitudo gelombang.   [Lihat di bawah gambar.]   Bila lampu gelombang-partikel tidak diamati saat mereka melanjutkan dari Source untuk Target – yaitu apabila tidak diketahui celah yang digunakan dalam lintasan – lampu pada target menciptakan pola yang hanya diketahui alat-alat produksi adalah melalui interferensi gelombang.   Pola-pola difraksi tidak dapat dibentuk oleh seperti poin massa terisolasi sebagai BBS di atas, atau dengan satu pelacakan obyek di sepanjang lintasan klasik melalui celah tunggal.

Untuk membuat pola difraksi klasik objek akan harus entah bagaimana berpisah dan melakukan perjalanan melalui semua lubang yang tersedia, dan campur dengan dirinya sendiri dalam rangka menciptakan pola.   Kuncinya adalah bahwa elektron tunggal dalam melewati sistem celah masih melahirkan sebuah pola interferensi.   ”Seolah-olah sebuah elektron tunggal dapat mengganggu dengan dirinya sendiri, bertindak seperti sesuatu yang diperpanjang melalui seluruh aparat dan terbagi menjadi wavelet banyak.”   “Jika tidak diamati, partikel bertindak seperti itu mengambil semua path yang mungkin terbuka untuk itu ”[1].

“Ketika sebuah elektron melewati perangkat ini entah bagaimana harus tahu, seakan-akan, berapa banyak celah yang terbuka dan berapa banyak yang ditutup.   Sesuatu harus menyebar melalui seluruh aparat untuk mengeksplorasi status bagian dan mengumpulkan informasi yang menentukan pola intensitas yang diamati.   Hal ini berbeda tampak pada kenyataan bahwa, ketika elektron pada bagian yang diawasi, selalu ditemukan hanya dalam salah satu celah “[1].   Elektron dan peralatan eksperimen dengan demikian terhubung juga, membuat kasus untuk Fisika ikat lebih kuat!

Kesimpulan mendalam yang satu dapat menarik dari fenomena ini, adalah bahwa “Ketika sebuah elektron tampaknya akan lewat pada saat yang sama, melalui semua celah terbuka sebuah perangkat difraksi, itu menyerahkan hak untuk memiliki posisi tertentu dalam ruang.   Bertindak seperti itu di mana-mana, itu adalah tempat.   Dari pertimbangan ini muncul anggapan bahwa posisi sebuah partikel dasar bukan merupakan atribut intrinsik -. Bukan properti yang dimilikinya, tapi diciptakan [hanya] dengan observasi ”   Dengan kata lain, “realitas diciptakan oleh pengamatan.” [1]

Secara filosofis, Socrates mengatakan bahwa, “Kehidupan yang tak teruji tidak layak dijalani.”   Hal ini membuat lebih dari akal dalam bahwa ketika elektron teruji – tidak teramati, yaitu – mereka tidak cukup nyata, bukan bagian dari realitas.   Aristoteles percaya bahwa materi tanpa bentuk tidak cukup nyata.   Formulir membawa materi menjadi kenyataan.   Ide ini menjelaskan mengapa dalam praktek kuno (misalnya Wicca ), bagian penting dari ritual ini adalah untuk menggambar atau tata letak geometri sebagai sarana Membuat Realitas dengan cara sangat diinginkan.

Secara fisik, elektron luar inti atom adalah pola gelombang – gelombang berdiri yang tidak merambat dalam ruang tetapi terikat untuk inti atom.   Gelombang ini berdiri adalah bukan semacam lingkaran melambai, seperti dalam gerakan epicyclic planet Ptolematic, melainkan, elektron adalah lebih mirip dengan keadaan informasi probabilitas - keadaan yang sangat berbeda dari yang dari itu hal biasa.

Ketika tidak teramati, fisik sistem kuantum berkembang dalam gelombang-seperti negara yang hanya mewakili kecenderungan untuk kejadian yang sebenarnya – sebuah negaradeterministik terus menerus dan sepenuhnya dimana formalisme matematis dapat membagi fungsi gelombang dari sistem – termasuk probabilitas untuk setiap hasil yang mungkin dari pengukuran – - dan memprediksi superposisi baru dari kecenderungan.   Ini mungkin mirip dengan bentuk B eberapa Alam Semesta  , atau hanya bersifat deterministik yang analog dengan determinisme sistem mekanik klasik yang ketat mematuhi persamaan Newton tentang gerak.

Di sisi lain, ketika observasi dibuat, gelombang seperti perubahan negara tiba-tiba, terputus-putus, dan tak terduga dalam sebuah “lompatan kuantum”.   Pada tingkat makro, proses ini tampaknya diperintah oleh kebetulan saja, dan dengan demikian ada potensi untuk pilihan benar sedang dibuat.   Terlebih, tidak ada prediksi yang mungkin tentang bagaimana elektron benar-benar akan mengubah dari mungkin dengan sebenarnya.   Misalnya, dalam peluruhan radioaktif inti, semua sampel akan membusuk deterministik dengan waktu paruh (waktu untuk setengah sampel

untuk memiliki membusuk dari satu isotop / elemen yang lain), namun tidak pernah diketahui apakah atom, khususnya tunggal akan membusuk pada waktu tertentu.   Jadi, semua atom dalam sampel harus menyadari atom lain, dan mana yang akan membusuk ketika!   Bicara tentang Fisika ikat !

Dalam acara Heisenberg “(pengamatan atau interaksi dari elektron dengan materi dalam keadaan realitas biasa) fungsi gelombang elektron yang tiba-tiba akan kontrak di lokasi yang tidak terduga tetapi khusus untuk tempat tunggal, atau acara lokal – memproduksi, misalnya, flash pada layar fluorescent tertentu, atau klik di Geiger counter tertentu.   Pada saat yang samaprobabilitas untuk acara ini sama sekali detektor lainnya di alam semesta harus drop ke nol. “   “Dengan cara ini proses kuantum inheren mengandung unsur non-lokal, yang melibatkan lebih cepat dari cahaya fenomena.   Sebagai hasil dari sesuatu yang kita lakukan di sini sekarang (membuat observasi) efek sesaat (perubahan probabilitas lokal) terjadi di tempat lain. ”   ”Jika alam semesta adalah non-lokal, sesuatu yang terjadi di kedalaman yang sekarang dapat memiliki efek langsung di bumi.”   “Ada lebih cepat dari cahaya pengaruh yang unattenuated oleh jarak.” [1]

Ini menunjukkan hubungan universal dari segala sesuatu adalah tinggi pengaruh Dualitas gelombang-partikel, fisika kuantum pada umumnya, dan The Fifth Elemen t  dan ekstensi fisika klasik.   Demonstrasi lainnya termasuk:

Eksperimen interferensi Foton (seperti Percobaan Rochester) menunjukkan bahwa pola interferensi dapat dihancurkan dengan mendapatkan informasi tentang jalur yang diambil oleh foton tanpa cara perturbing mereka.

Quantum-koherensi percobaan yang melibatkan Teorema Bell , menunjukkan bahwa informasi pada satu partikel – diperoleh dengan pengukuran – dapat mempengaruhi keadaan dari partikel kedua jarak jauh.

Percobaan difraksi elektron menunjukkan bahwa elektron tunggal tampaknya tahu keadaan dari seluruh aparat dan menyesuaikan perilaku mereka sesuai.   Juga, ketika diketahuiyang celah elektron melewati, pola interferensi diamati berbeda dengan ketika tidak ada yang diketahui.

Pengecualian Prinsip  Pauli, yang menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam sistem yang sama mungkin dalam keadaan kuantum yang sama - dapat dikatakan bertanggung jawab untuk banyak urutan di alam semesta.   Implikasinya adalah bahwa, ketika dua elektron bergabung untuk bergabung dengan sistem yang sama, masing-masing elektron entah bagaimana harus mengetahui keadaan kuantum dari elektron yang lain, dan bertindak sesuai untuk menghindari dalam keadaan kuantum yang sama.

Misalnya, dalam Percobaan Rochester, telah sangat dibuktikan bahwa sistem kuantum dapat merespon dengan cara yang diamati terhadap perubahan informasi, bahkan ketika informasi yang diperoleh tanpa gangguan fisik.

Percobaan terdiri dari insiden Laser pada sebuah pemecah berkas, bersama dengan dua set cermin, dan turun konverter.   Alat pengubah turun adalah kristal khusus yang membagi sebuah foton tunggal menjadi dua, sehingga sinar laser lewat sebuah konverter bawah dibagi menjadi sinar sinyal dan berkas pemalas (yang pada gilirannya sesuai dengan sinyal foton dan foton pemalas).   Jadi, setiap kali, salah satu balok pemalas diblokir off, kita tahu jalan mana yang foton sinyal yang diberikan perjalanan, tanpa pernah terkena dampak langsung proton sinyal.   Namun, pola difraksi sinar sinyal rusak.

Perhatikan bahwa, tidak ada gangguan fisik dari sinyal balok itu sendiri, juga beberapa gangguan fisik yang menyebabkan perubahan ini dalam hasil percobaan.   “Pola difraksi hanya melibatkan foton sinyal.   Intrusi hanya melibatkan foton pemalas.   Sinyal foton dan foton pemalas tidak pernah bertemu lagi setelah mereka meninggalkan konverter bawah mereka dan belum, dengan memblokir off yang terakhir, yang pertama terpengaruh.   Perubahan yang berbeda dalam sebuah fenomena yang diamati makroskopik yang tampaknya disebabkan oleh tidak lain adalah perubahan informasi tentang sistem ”[1].   Informasi menyiratkan pikiran-suka, dan dengan demikian kita jumpai dalam dunia kuantum, suatu bentuk kesadaran.

1. Radiasi Benda Hitam

Benda – benda yang berpijar akan memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Makin tinggi suhu benda yang berpijar, maka semakin besar energi kalor yang dipancarakan.

Benda hitam merupakan penyerap dan pemancar kaor radiasi yang terbaik.

Contoh yang mendekati benda hitam sempurna adalah kotak tertutup rapat yang dilubangi dan lubang udara (ventilasi) rumah.

Besar energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan benda hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas permukaan dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak benda itu.

2. Hukum Pergeseran Wien

Jika suatu benda, misal logam, terus dipanaskan pada suhu tinggi maka warna pijarnya berubah mulai dari pijar merah (kira-kira 500 0C) sampai ke putih (kira-kira 1400 0C).

Bila suhu benda yang berpijar makin tinggi, maka panjang gelombang yang membawa energi terbesar semakin pendek yang dinyatakan dengan persamaan.

Bunyi Hukum Pergeseran Wien ”Panjang gelombang untuk intensitas cahaya maksimum berkurang dengan meningkatnya suhu.

3. Sifat Partikel Cahaya

Hipotesa Max – Planck : cahaya adalah pancaran gelombang elektromagentik berupa paket-paket energi yang terkuantisasi (diskrit) yang disebut kuanta (kuantum).

Kuantum yang bergerak sama dengan kecepatan cahaya disebut foton.

Teori Planck pada tahun 1900an mengemukakan teorinya yang merupakan awal lahirnya Fisika Modern

4. Efek Foto Listrik

Efek fotolistrik adalah keluarnya elektron-elektron dari permukaan logam ketika logam tersebut dikenai seberkas cahaya. Elektron yang keluar disebut elektron foto. Efek foto listrik ditemukan pertama kali oleh Hertz. Efek ini tidak dapat dijelaskan jika cahaya dipandang sebagai gelombang. Efek ini berhasil dijelaskan dengan baik oleh einstein pada tahun 1905 dengan memandang cahaya sebagai paket-paket energi yang disebut foton, seperti yang telah dikemukakan oleh teori Planck.

5. Sinar X

Terjadinya sinar X merupakan kebalikan dari efek foto listrik.

Sifat – sifat sinar X :

Dapat dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik,

Mempunyai daya tembus sangat tinggi,

Dapat menghitamkan pelat foto.

6. Efek Compton

Efek Compton menyatakan bahwa foton dapat dianggap sebagai partikel yang bergerak sehingga mempunyai momentum.

7. Sifat Gelombang Partikel

Louis de Broglie (1892 – 1987) menyatakan hipotesanya sebagai berikut : partikel-partikel degan momentum p juga seharusnya memiliki sifat-sifat gelombang dengan panjang gelombang (l).

Hipotesa de Broglie menunjukkan bahwa partikel mempunyai sifat gelombang, sehingga setiap materi yang bergerak akan bersifat sebagai gelombang dan disebut gelombang de Broglie.

Percobaan Davisson dan Germer.Jika partikel berlaku sebagai gelombang, harus dapat ditunjukkan bahwa partikel dapat menimbulkan pola-pola difraksi seperti halnya pola-pola difraksi pada gelombang.Pada tahun 1927 Davisson dan Germer memilih elektron sebagai partikel untuk menguji hipotesa de Broglie. Elektron-elektron diperoleh dari filamen yang dipijarkan, kemudian elektron-elektron itu dipercepat dalam medan listrik yang tegangannya 54 Volt. Setelah dipercepat elektron-elektron memiliki energi kinetik.Ek = 54 eV = 54 . 1,6 .10 –19 JouleMomentum elektron :

p = mv =

p =

p = p = 4 .10 –24 kg m/detMenurut de Broglie, panjang gelombang elektron :

l = = = 1,65 .10 –10 mUntuk memperoleh pola difraksi diperlukan kisi-kisi yang lebar celahnya kira-kira sama dengan panjang gelombang yang akan diuji. Sebab jika celah terlampau lebar, tidak menimbulkan gangguan pada gelombang, dan jika kisi terlampau sempit, pola-pola difraksi sukar teramati.Kisi-kisi yang tepat untuk memperoleh pola difraksi gelombang elektron adalah kisi yang terjadi secara alamiah yakni celah-celah yang berada antara deretan atom-atom kristal bahan padat, dalam hal ini dipergunakan kisi kristal nikel.Hasil percobaan Davisson dan Germer menunjukkan bahwa elektron-elektron dapat menimbulkan pola-pola difraksi.Kini tidak disangsikan lagi bahwa apa yang kita kenal sebagai materi dapat pula menunjukkan sifat gelombang, tepat seperti yang diramalkan oleh de Broglie. –

Gejala Foto Listrik.Yang dimaksud dengan gejala foto listrik adalah emisi (pancaran) elektron dari logam sebagai akibat penyinaran gelombang elektromagnetik (cahaya) pada logam tersebut.Cahaya biasa mampu melepaskan elektron dari logam-logam alkali.Hasil-hasil percobaan yang seksama menunjukkan bahwa :

1. Makin besar intensitas cahaya, semakin banyak elektron-elektron yang diemisikan.

2. Kecepatan elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung kepada frekwensi cahaya, makin besar frekwensi cahaya makin besar pula kecepatan elektron yang diemisikan.

3. Pada frekwensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron dari logam tertentu sama.

Peristiwa-peristiwa di atas tidak dapat diungkap dengan teori cahaya Huygens.Pada tahun 1901, Planck mengetengahkan hipotesa bahwa cahaya (gelombang elektromagnetik) harus dianggap sebagai paket-paket energi yang disebut foton. Besar paket energi tiap foton dirumuskan sebagai :E = h . f E = Energi tiap foton dalam Joule.f = Frekwensi cahaya.h = Tetapan Planck yang besarnya h = 6,625 .10 –34 J.detCahaya yang intensitasnya besar memiliki foton dalam jumlah yang sangat banyak. Tiap-tiap foton hanya melepaskan satu elektron. Kiranya mudah dipahami bahwa semakin besar intensitas cahaya semakin banyak pula elektron-elektron yang diemisikan. E = a + Ek

h . f = a + mv2

Tiap foton yang datang pada logam, sebagian energinya digunakan untuk melepaskan elektron dan sebagian menjadi energi kinetik elektron. Jika energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron sebesar a dan energi yang menjadi energi kinetik sebesar Ek maka dapat ditulis persamaan :

Dari persamaan nampak jelas, makin besar frekwensi cahaya, makin besar kecepatan yang diperoleh elektron.Bila frekwensi cahaya sedemikian sehingga h.f = a, maka foton itu hanya mampu melepaskan elektron tanpa memberi energi kinetik pada elektron. Penyinaran dengan cahaya yang frekwensi lebih kecil tidak akan menunjukkan gejala foto listrik.

TEORI ATOM

Pada jaman dahulu ahli filsafat dari Yunani dan India kuno berpendapat di alam ada empat unsur yaitu air, tanah, udara, dan api. namun gagasan ini sudah lama ditinggalkan karena sudah tidak sesuai lagi. Aristoteles( 4 S.M.) menyatakan bahwa “setiap benda dapat dibelah menjadi bagian yang lebih kecil terus-menerus sampai tak terhingga”.Nama “atom” berasal dari bahasa Yunani yaitu “atomos” diperkenalkan oleh Democritus(4-5 S.M.) yang artinya tidak dapat dibagi lagi atau bagain terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi.

1. Teori Atom John DaltonPada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.Kelemahan Teori Dalton adalah tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.

2. Teori Atom J. J. ThomsonBerdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negative dan selanjutnya disebut elektron.Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom

Thomson. Yang menyatakan bahwa:“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:Kelemahan model atom yang dikembangkan oleh Thomson ini, yaitu tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

3. Teori Atom RutherfordRutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas(logam murni pada waktu itu). Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.Kelemahan teori yang dijelaskan oleh Rutherford, yaitu : Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

4. Teori Atom Bohr Ada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.Kelemahan: dari penjelasan Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

5. Teori Atom ModernModel atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat iniCiri khas model atom mekanika gelombang 1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)3. Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

RELATIVITAS

Gambaran Umum Teori Relativitas Einste

Teori Relativitas Einstein adalah teori yang sangat terkenal, tetapi sangat sedikit yang kita pahami. Utamanya, teori relativitas ini merujuk pada dua elemen berbeda yang bersatu ke dalam sebuah teori yang sama: relativitas umum dan relativitas khusus. Theori relativtas khusus telah diperkenalkan dulu, dan kemudian berdasar atas kasus-kasus yang lebih luas diperkenalkan teori relativitas umum.

Konsep teori relativitas

Teori relativitas khusus Einstein-tingkah laku benda yang terlokalisasi dalam kerangka acuan inersia, umumnya hanya berlaku pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya.

Transforasi Lorentz-persamaan transformasi yang digunakan untuk menghitung perubahan koordinat benda pada kasus relativitas khusus.

Teori relativitas umum Einstein-Teori yang lebih luas, dengan memasukkan graviti sebagai fenomena geometris dalam sistem koordinat ruang dan waktu yang melengkung, juga dimasukkan kerangka acuan non inersia (misalnya, percepatan).

Prinsip relativitas fundamental.

Apakah relativitas itu?

Relativitas klasik (yang diperkenalkan pertama kali oleh Galileo Galilei dan didefinisikan ulang oleh Sir Isaac Newton) mencakup transformasi sederhana diantara benda yang bergerak dan seorang pengamat pada kerangka acuan lain yang diam (inersia). Jika kamu berjalan di dalam sebuah kereta yang bergerak, dan seseorang yang diam diatas tanah (di luar kereta) memperhatikanmu, kecepatanmu relatif terhadap pengamat adalah total dari kecepatanmu bergerak relatif terhadap kereta dengan kecepatan kereta relatif terhadap pengamat. Jika kamu berada dalam kerangka acuan diam, dan kereta (dan seseorang yang duduk dalam kereta) berada dalam kerangka acuan lain, maka pengamat adalah orang yang duduk dalam kereta tersebut.

Permasalahan dengan relatifitas ini terjadi ketika diaplikasikan pada cahaya, pada akhir 1800-an, untuk merambatkan gelombang melalui alam semesta terdapat substansi yang dikenal dengan eter, yang mempunyai kerangka acuan(sama seperti pada kereta pada contoh di atas). Eksperimen Michelson-Morley, bagaimanapun juga telah gagal untuk mendeteksi gerak bumi relatif terhadap eter, dan tak ada seorangpun yang bisa menjelaskan fenomena ini. Ada sesuatu yang salah dalam interpretasi klasik dari relatifitas jika diaplikasikan pada cahaya…dan kemudian muncullah pemahaman baru yang lebih matang setelah Einstein datang untuk menjelaskan fenomena ini.

Pengenalan tentang relativitas khusus

Pada tahun 1905, albert eintein mempubilkasikan (bersama dengan makalah lainnya) makalah yang berjudul, “On the Electrodynamics of Moving Bodies” atau dalam bahasa indonesianya kurang lebih demikian,”Elektrodinamika benda bergerak” dalam jurnal Annalen der physik. Makalah yang menyajikan teori relativitas khusus, berdasarkan dua postulat utama:

Postulat Einstein

Prinsip relativtas (pestulat pertama): Hukum-hukum fisika adalah sma untuk setiap kerangka acuan

Prinsip kekonstanan kecepatan cahaya (postulat kedua): Cahaya dapat merambat dalam vakum (misalnya, ruang vakum, atau “ruang bebas”), kecepatan cahaya dinotasikan dengan c, yang konstan terhadap gerak benda yang meiliki radiasi.

sebenarnya, makalah tersebut menyajikan lebih formal, formulasi matematika dari postulat tersebut. Bentuk dari postulat mungkin sedikit berbeda dari buku teks yang satu dengan yang lain karena translasi dari bentuk matematika Jerman dengan bentuk Inggris yang selama ini sering kita lihat.

Postulat kedua sering ditulis sembarangan dengan memasukkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah c untuk setiap kerangka acuan. Sebenarnya postulat ini adalah berasal dari dua postulat, bukan dari postulat kedua itu sendiri.

Postulat pertama kelihatan lebih masuk akal, tetapi bagaimanapun juga postulat kedua merupakan revolusi besar dalam ilmu fisika. Einstein sudah memperkenalkan teori foton cahaya dalam makalahnya pada efek fotolistrik (yang menghasilkan kesimpulan ketidakperluan eter). Postulat kedua, adalah sebuah konsekuensi dari foton yang tak bermassa bergerak dengan kecepatan c pada ruang hampa. Eter tidak lagi memiliki peran khusus sebagai kerangka acuan inersia “mutlak” alam semesta, jadi bukan hanya tidak perlu, tetapi juga secara kualitatif tidak berguna di dalam relativitas khusus.

Adapun makalah tersebut adalah untuk menggabungkan persamaan Maxwell untuk listrik dan magnet dengan gerak elektron dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Hasil dari makalah Einstein adalah memperkenalkan transformasi koordinat baru, dinamakan transformasi Lorentz, antara kerangka acuan inersia. Pada kecepatan lambat, transformasi ini pada dasarnya identik dengan moel klasik, untuk kecepetan yang mendekati kecepatan cahaya, menghasilkan nilai yang berbeda secara radikal.

Efek dari Relativitas Khusus

Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :

Dilatasi waktu (termasuk “paradok kembar” yang terkenal) Konstraksi panjang Transformasi kecepatan Efek doppler relativistk Simultanitas dan sinkronisasi waktu Momentum relativistik Energi kinetik relativistik Massa relativistik Energi total relativistik

Selain itu, manipulasi aljabar sederhana dari konsep-konsep di atas menghasilkan dua hasil signifikan yang pantas dijelaskan sendiri.

Hubungan Massa-Energi

Enstein mampu menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara massa dan energi, melalui rumus yang sangat terkenal E=mc2. Hubungan ini telah dibuktikan dengan peristiwa yang sangat dramatis di dunia, ketika bom nuklir melepaskan energi dari massa di Hiroshima dan Nagasaki pada akhir perang dunia kedua.

Kecepatan Cahaya

Tak ada objek bermassa yang dapat bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya. Hanya objek tak bermassa, seperti foton, yang dapat bergerak dengan kecepatan cahaya. (foton tidak bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya, tetapi foton selalu bergerak dengan kecapatan cahaya).

Tetapi bagi objek fisis, kecepatan cahaya adalah terbatas. Energi kinetik pada kecepatan cahaya menjadi tak terbatas, jadi tidak pernah dapat dicapai dengan percepatan.

Beberapa telah menunjukkan bahwa sebuah objek secara teori dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya, tetapi sejauh ini tidak ada entitas fisik yang dapat menujukkan itu.

Adopsi Relativitas Khusus

Pada 1908, Max Plank mengaplikasikan bentuk “teori relativitas” untuk menjelaskan konsep relativitas khusus, karena aturan kunci dari relativitas memainkan peran dalam konsep tersebut. Pada waktu itu, tentunya bentuk yang diaplikasikan hanya pada relativitas khusus, karena memang belum terdapat relativitas umum.

Relativitas Einstein tidak segera diterima oleh fisikawan secara keseluruhan, karena kelihatan sangat teoretis dan conterintuitif. Kemudian Einstein menerima penghargaan Nobel pada 1921, khususnya penyelesaiannya untuk efek fotolistrik dan kontribusinya pada fisika teori. Tetapi Relativitas masih menjadi kontroversi untuk menjadi referensi spesifik.

Seiring berjalannya waktu, bagaimanapun juga, presiksinya terhadap relativitas khusus akhirya menjadi kenyataan. Misalkan, jam terbang di selruh dunia telah menunjukkan adanya perlambatan dengan durasi yang diprediksi oleh teori relativitas.

Albert Einstein tidak menciptakan sendiri transformasi koordinat yang dibutuhkan untuk relativitas khusus. Dia tidak harus melakukannya, karena transformasi yang dibutukan telah ada sebelumnya. Einstein menjadi seorang yang ahli dalam pekerjaannya yang terdahulu dan menyesuaikan diri pada situasi yang baru, dan juga dengan transformasi Lorentz seperti yang telah Planck gunakan pada 1900 untuk menyelesaikan permasalahan bencana ultraviolet pada radiasi benda hitam, Einstein merancang solusi untuk efek fotolistrik, dan dengan demikian dia telah mengembangkan teori foton untuk cahaya.

Asal Mula Transformasi Lorentz

Transformasi Lorentz sebenarnya pertama kali telah diperkenalkan oleh Joseph Larmor pada 1897. Versi yang sedikit berbeda telah diperkenalkan pada beberapa dekade sebelumnya oleh Woldemar Voigt, tetapi versinya memiliki bentuk kuadrat pada persamaan dilatasi waktu. Tetapi, persamaan dilatasi waktu kedua versi tersebut dapat ditunjukkan sebagai invarian dalam persamaan Maxwell.

Seorang Matematikawan dan fisikawan Hendrik Antoon Lorentz mengusulkan gagasan “waktu lokal” untuk menjelaskan relatif simultanitas pada 1895, walaupun dia juga bekerja secara terpisah pada transformasi yang sama untuk menjelaskan hasil “nol” pada percobaan Michelson dan Morley. Dia mengenalkan transformasi koordinatnya pada 1899, dan menambahkan dilatasi waktu pada 1904.

Pada 1905, Henri Poincare memodifikasi formulasi aljabar dan menyumbangkannya kepada Lorentz dengan nama “Transformasi Lorentz,” formulasi Poincare pada transformasi tersebut pada dasarnya identik dengan apa yang digunakan Einstein.

Transformasi Lorentz tersebut menggunakan sistem koordinat empat dimensi, yaitu tiga koordinat ruang (x, y, dan z) dan satu koordinat waktu (t). Koordinat baru ditandai dengan tanda apostrof diucapkan “abstain,” seperti x’ dibaca “x-abstain.” Pada contoh dibawah ini, kecepatan adalah dalam arah x’, dengan besar u:

x’=(x-ut)/√(1-u2/c2 )

y’=y

z’=z

t’={t-(u/c^2 )x}/√(1-u2/c2)

Transformasi tersebut hanya untuk demonstrasi. Aplikasi dari persamaan tersebut akan ditangani secara terpisah. Bentuk √((1-u2/c2) sering muncul dalam relativitas sehingga dilambangkan dengan simbol yunani γ (dibaca gamma) dalam beberapa penyajian.

Perlu diingat bahwa pada kasus u << c (u jauh lebih kecil dibandingkan c), maka u2/c2

akan menjadi sangat kecil sehingga di dalam bentuk akar akan menghasilkan nilai satu, maka nilai γ akan menjadi satu. Oleh karena itu, dilatasi ruang dan waktu menjadi sangat tidak berpengaruh untuk benda yang bergerak jauh dibawah kecepatan cahaya.

Konsekuensi dari Transformasi Lorentz

Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan Transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :

Dilatasi waktu (termasuk “paradok kembar” yang terkenal) Konstraksi panjang Transformasi kecepatan Efek doppler relativistk Simultanitas dan sinkronisasi waktu Momentum relativistik Energi kinetik relativistik Massa relativistik Energi total relativistik

Kontroversi Lorenz dan Einstein

Beberapa orang mengatakan bahwa sebenarnya sebagian besar pekerjaan dari relativitas khusus yang telah dikerjakan einstein telah ada dalam transformasi Lorentz. Konsep dilatasi dan simultanitas untuk pergerakan benda telah disebutkan dan secara matematis

telah dikembangkan oleh Lorentz dan Poincare. Beberapa orang mengganggap bahwa Einstein adalah seorang plagiator.

Tentunya terdapat validitas untuk tuduhan tersebut. Tentu saja, revolusi besar Einstein dibangun berdasarkan pekerjaan-pekerjaan orang lain, dan Einstein mendapatkan banyak hasil atas apa yang telah mereka hasilkan secara kasar.

Pada waktu yang sama, tetapi harus dipertimbankan bahwa Einstein mengambi konsep-konsep dasar ini dan memebangunnya menjadi sebuah kerangka teori yang menjadikan konsep-konsep tersebut untuk bukan hanya sekedar trik matematis untuk menyelamatkan dying teori (teori sekarat) seperti teori eter, melainkan menggunakan aspek-aspek fundamental alam pada tempatnya. Terdapat ketidakjelasan bahwa Larmor, Lorentz, atau Poincare yang dimaksudkan agar berani bergerak, namun sejaraha telah memberikan penghargaan kepada Einstein atas wawasan dan keberainannya.

Pada 1905, Teori Einstein (relativitas khusus), dia menunujukkan bahwa diantara kerangka acuan inersia tidak terdapat kerangka acuan “utama.” Perkembangan dari relativitas umum terjadi, sebagian sebagai upaya untuk menunjukkan bahwa ini benar di antara non-inersia (yaitu mempercepat) kerangka acuan juga.

Evolusi Relativitas Umum

Pada 1907, Einstein mempublikasikan artikelnya yang pertama pada Efek gravitasi pada cahaya dibawah relativitas khusus. Pada makalah tesebut, Einstein menguraikan “prinsip ekuivalensi,” yang menyatakan bahwa pengamatan pada percobaan di bumi (dengan percepatan gravitasi g) akan identik dengan pengamatan pada percobaan dalam roket yang bergerak dengan kecepatan g. Prinsip ekuivalensi tersebut diformulasikan sebagai:

we [...] assume the complete physical equivalence of a gravitational field and a corresponding acceleration of the reference system.

Yang artinya kurang lebih demikian :

Kami [...] mengasumsikan kesetaraan fisis lengkap dari medan gravitasi dan hubungannya dengan percepatan dari sistem kerangka acuan.

Seperti yang dikatakan Einstein atau pada buku Fisika Modern:

There is no local experiment that can be done to distinguish between the effects of a uniform gravitational field in a nonaccelerating inertial frame and the effects of a uniformly accelerating (noninertial) reference frame.

Atau dalam bahasa indonesia kurang lebih demikian :

Tidak ada percobaaan lokal yang dapat dilakukan untuk membedakan antara efek dari medan gravitasi seragam dalam kerangka acuan yang tidak dipercepat dan efek dari percepatan seragam (tidak inersia) kerangka acuan.

Artikel kedua pada subjek muncul pada tahun 1911, dan 1912 Einstein secara aktif bekerja untuk memahami sebuah teori relativitas umum yang bisa menjelaskan relativitas khusus, tetapi juga akan menjelaskan gravitasi sebagai fenomena geometris.

Pada tahun 1915, Einstein menerbitkan serangkaian persamaan diferensial yang dikenal sebagai persamaan medan Einstein. Relativitas umum Einstein menggambarkan alam semesta sebagai suatu sistem geometris tiga ruang dan satu dimensi waktu. Kehadiran massa, energi, dan momentum (kuantutasi secara kolektif sebagai kepadatan massa-energi atau tekanan-energi) yang dihasilkan dalam tekukan sistem koordinat ruang-waktu. Gravitasi, oleh karena itu, merupakan sebuah pergerakan sepanjang “sederhana” atau paling tidak rute energetik sepanjang lengkungan ruang-waktu.

Bentuk Matematika Dari Relativitas Umum

Pada bentuk yang sederhana, dan menghilangan matematika yang kompleks, Einstein menemukan hubungan antara kelengkungan ruang-waktu dengan kerapatan massa-energi:

(Kelengkungan ruang-waktu) = (kerapatan massa-energi)*8µG/c4

Persamaan tersebut menunjukkan hubungan secara langsung, proporsional terhadap kontanta. Kontanta gravitasi G, berasal dari hukum Newton untuk gravitasi, sementara ketergantungan terhadap kecepatan cahaya, c, adalah berasal dari teori relativitas khusus. Dalam kasus nol (atau mendekati nol) (yaitu ruang hampa), ruang-waktu berbentuk datar. Gravitasi klasik adalah kasus khusus untuk manifestasi gravitasi pada medan gravitasi lemah, dimana bentuk c4 (denominator yang sangat besar) dan G (nilai yang sangat kecil) membuat koreksi kelengkungan kecil.

Sekali lagi, Einstein tidak tidak keluar dari topik. Dia bekerja keras dengan geometri Riemannian (geometri non Euclidean yang dikembangkan oleh matematikawan Bernhard Riemann beberapa tahun sebelumnya), meskipun ruang yang dihasilkan adalah 4 dimensi Lorentzian bermacam-macam daripada geometri Riemann ketat. Namun, karya Riemann sangat penting bagi persamaan medan Einstein.

Apakah sebenarnya Relativitas Umum?

Untuk analogi relativitas umum, pertimbangkan bahwa kamu membentangkan sebuah seprai atau suatu lembaran yang datar dan elastik. Sekarang kamu meletakkan sesuatu dengan berat yang bervariasi pada lembaran tersebut. Jika kita menempatkan sesuatu yang sangat ringan maka bentuk seprai akan sedikit lebih turun sesuai dengan berat benda tersebut. Tetaoi jika kamu meletakkan sesuatu yang berat, maka akan terjadi kelengkungan yang lebih besar.

Asumsikan terdapat benda yang berat berada pada lembaran tersebut, dan kamu meletakkan benda lain yang lebih ringan di dekatnya. Kelengkungan yang diciptakan oleh benda yang lebih berat akan menyebabkan benda yang lebih ringan “terpeleset” disepanjang kurva ke arah kurva tersebut, karena benda yang lebih ringan mencoba untuk mencapai keseimbangan sampai pada akhirnya benda tersebut tidak bergerak lagi (dalam kasus ini, tentu saja terdapat pertimbangan lain, misalnya bentuk dari benda tersebut, sebuah bola akan menggelinding, sedangkan kubus akan terperosot, karena pengaruh gesekan atau semacamnya).

Hal ini serupa dengan bagaimana relativitas umum menjelaskan gravitasi. Kelengkungan dari cahaya bukan karena beratnya, tetapi kelengkungan yang diciptakan oleh benda berat lain yang membuat kita tetap melayang di luar angkasa. Kelengkungan yang diciptakan oleh bumi membuat bulan tetap bergerak sesuai dengan orbitnya, tetapi pada waktu yang sama, kelengkungan yang diciptakan bulan cukup untuk mempengaruhi pasang surut air laut.

Pembuktian Relativitas Umum

Semua temuan-temuan relativitas khusus juga mendukung relativitas umum, karena teori-teori ini adalah konsisten. Relativitas umum juga menjelaskan semua fenomena-fenomena mekanika klasik, yang juga konsisten. Selain itu, beberapa temuan mendukung prediksi unik dari relaivitas umum:

Presisi dari perihelion Merkurius Pembelokan gravitasi cahaya bintang Pelebaran alam semesta (dalam bentuk konstanta kosmologis) Delay dari gema radar Radiasi Hawking dari black hole

Prinsip-Prinsip Fundamental dari Relativitas

Prinsip umum relativitas: Hukum-hukum fisika harus sama untuk setiap pengamat, terlepas dari mereka dipercepat atau tidak.

Prinsip kovarian umum: hukum-hukum fisika harus memiliki bentuk yang sama dalam semua sistem koordinat.

Gerak Inersia adalah gerak geodesik: Garis dunia dari partikel yang tidak terpengarus oleh gaya-gaya (yaitu gerak inersia) adalah bakal waktu atau null geodesik dari ruang waktu. (ini berarti tangen vektornya negatif atau nol.)

Invarian lokal Lorentz: aturan-aturan dari relativitas khusus diaplikasikan secara lokal untuk semua pengamat inersia.

Lengkungan ruang-waktu: seperti yang dijelaskan oleh persamaan medan Einstein, lengkungan ruang dan waktu, sebagai responnya terhadap massa, energi, dan momentum menghasilkan pengaruh gravitasional yang dilihat sebagai bentuk gerak inersia.

Prinsip ekuivalensi, di mana Albert Einstein menggunakannya sebagai titik awal untuk relativitas umum, membuktikan konsekuensinya terhadap prinsip-prinsip tersebut.

Relativitas Umum dan Konstanta Kosmologis

Pada 1922, para ilmuwan menemukan bahwa aplikasi dari persamaan medan Einstein pada bidang kosmologi menghasilkan perluasan alam semesta. Einstein percaya bahwa alam semesta itu statis (dan karena itu pemikiran persamaannya menjadi salah), penambahan konstanta kosmologis pada persamaan medan, yang memungkinkan hasil statis.

Edwin Hubble, pada 1929, menemukan bahwa terdapat pergesaranmerah dari bintang-bintang jauh, yang menyiratkan bahwa bintang-bintang itu bergerak terhadap bumi. Alam semesta tampaknya berkembang. Einstein menghilangkan kontanta kosmologis dari persamaannya dan menyebutnya sebagai kesalahan terbesar dalam karirnya.

Pada 1990, ketertarikan pada konstanta kosmologis kembali ada dalam bentuk dark energy. Solusi untuk teori medan kuantum telah menghasilkan sejumlah besar energi dalam ruang hampa kuantum yang berakibat pada percepatan perluasan alam semesta.

Relativitas Umum dan Mekanika Kuantum

Ketika para fisikawan berupaya untuk menerapkan teori medan kuantum pada medan gravitasi, hal-hal menjadi sangat kacau. Pada betuk matematis, kuantitas fisis terjadi penyimpangan, atau hasil yang tak terhingga. Medan gravitasi di bawah relativitas umum memerlukan koreksi angka tak terhingga atau “renormalisasi”, konstanta-kontanta untuk penyesaiannya ke dalam persamaan yang terpecahkan.

Upaya untuk memecahkan “masalah renormalization” terletak di jantung teori kuantum gravitasi. Teori-teori gravitasi kuantum biasanya bekerja mundur, meramalkan sebuah teori dan kemudian mengujinya dan bukan benar-benar mencoba untuk menentukan konstanta yang tak terbatas diperlukan. Ini trik lama dalam fisika, tapi sejauh ini tidak ada teori telah cukup terbukti.

Beberapa Kontrovesi Lainnya.

Masalah utama dengan relativitas umum, yang telah sebaliknya sangat sukses, adalah keseluruhan ketidaksesuaian dengan mekanika kuantum. Potongan besar teori fisika ditujukan ke arah mencoba untuk menyamakan dua konsep: pertama yang memprediksi fenomena makroskopik melintasi ruang dan kedua yang memprediksi fenomena mikroskopik, sering kali dalam ruang yang lebih kecil daripada sebuah atom.

Selain itu, ada beberapa kekawatiran Einstein yang sangat diperhatikan terhadap ruang-waktu. Apa itu ruang-waktu? Apakah hal tesebut ada secara fisik? Beberapa telah memperkirakan “busa kuantum” yang menyebar ke seluruh alam semesta. Usaha baru pada teori string (dan pada teori anakannya) menggunakan ini atau penggambaran

kuantum lain dari ruang-waktu. Sebuah artikel dari majalah New Scientist meperkirakan bahwa ruang-waktu mungkin adalah sebuah superfluida kuantum dan bahwa seluruh alam semesta dapat berputas pada sumbu.

Beberapa orang telah menunjukkan bahwa jika ruang-waktu sebagai substansi fisik, itu akan bertindak sebagai kerangka acuan universal, seperti eter. Penganut Anti-relativitas sangat gembira mendengar ini, sementara yang lain melihatnya sebagai upaya non ilmiah untuk mendiskreditkan Enstein dengan membangkitkan sebuah konsep abad-mati.

Isu-isu tertentu dengan singularitas black hole, di mana lengkung ruang-waktu mendekati pada tak terhingga, juga telah menimbulkan keraguan apakah relativitas umum secara akurat dapat menggambarkan alam semesta. Sangat sulit untuk diketahui secara pasti, bagaimanapun juga, selama black hole hanya dapat dipelajari seperti saat ini.

Sampai ia berdiri sekarang, relativitas umum adalah teori yang sangat sukses tetapi sangat sulit dibayangkan dan akan merugikan banyak orang karena ketidakkonsistennya dan kontroversi sampai mucul fenomena yang sangat bertentangan dengan prediksi dari teori.

Kutipan Mengenai Relativitas

“Spacetime grips mass, telling it how to move, and mass grips spacetime, telling it how to curve” — John Archibald Wheeler.

“The theory appeared to me then, and still does, the greatest feat of human thinking about nature, the most amazing combination of philosophical penetration, physical intuition, and mathematical skill. But its connections with experience were slender. It appealed to me like a great work of art, to be enjoyed and admired from a distance.” — Max Born

TUGAS FISIKA

TENTANG

MATERI DUALISME GELOMBANG,TEORI ATOM, DAN TEORI RELATIVITAS

DISUSUN OLEH:

MAGHFIROH FITRIANI M

12 IPA 3

TAHUN PELAJARAN 2013-2014