Stephen Hawking Dan Lubang Hitam

Stephen Hawking dan "Lubang Hitam" (Black Hole) Stephen Hawking yang pertama kali mengemukakan teka­teki paradoks lubang hitam pada  Juli lalu menyampaikan perubahan pandangannya. Paradoks informasi yang berumur 30  tahun ini menyatakan bahwa informasi yang masuk lubang hitam akan lenyap bersama  lenyapnya lubang hitam. Kini, lubang hitam dikaji ulang karena ada banyak kelemahan di  dalamnya. Ini jadi bersejarah bagi dunia astrofisika.  Prof Stephen Hawking penulis buku A Brief History of Time dikenal sebagai ilmuwan yang  sangat serius menyelidiki sistem tata surya. Ia menemukan teori Lubang Hitam dalam sistem  astronomi, daerah dalam alam semesta di mana materi, foton atau partikel dasar maupun  isyarat apa pun tak dapat lolos ke luar. Demikian pula foton dan materi luar yang bergerak  terlalu dekat dengan daerah ini akan tersedot ke dalamnya dan tidak akan dapat lolos lagi.  Bagaimana proses Lubang Hitam terbentuk? Lubang hitam muncul ketika sebuah bintang  yang besar dan padat (masif, berukuran 8­100 kali massa matahari) di sebuah supernova  meredup dan mati dengan membakar seluruh tenaga nuklirnya. Gaya gravitasi menarik berat  mahabesar dari lapisan­lapisan luar bintang itu untuk ikut meluruh ke arah inti. ?Permukaan?  dari sebuah lubang hitam disebut dengan sebuah event horizon.  Hancurnya gaya gravitasi menjadikan hampir seluruh cahaya tidak dapat melepaskan diri dan  tidak ada satu pun informasi dari permukaan itu yang berhasil lolos. Sama halnya dengan  figur kartun Cheshire Cat yang muncul lalu menghilang dalam gelap dengan hanya  meninggalkan senyumnya, sebuah lubang hitam mewakili bahan­bahan yang hanya  meninggalkan gravitasinya saja.  Sebagian kalangan berpikir banyak lubang hitam kecil terbentuk di awal mula pembentukan  jagat raya, Big Bang. Kemungkinan galaksi kita juga memiliki berlimpah lubang hitam mini.  Tapi, pada prinsipnya, lubang hitam memiliki massa yang berbeda­beda. Lubang hitam yang  terbentuk melalui kematian bintang­bintang sedikitnya memiliki massa dua kali daripada  massa matahari kita. Tetapi kerapatannya bisa semiliar kali lebih padat daripada matahari  kita.  Menurut Hawking, ada dua jenis Lubang Hitam, Lubang Hitam Kecil dan Lubang Hitam Besar.  Mengenai Lubang Hitam Kecil, Hawking mengajukan dugaan sebagai berikut. Di kala alam  semesta ini lahir, terjadi dentaman besar, yang menghasilkan tekanan yang luar biasa  besarnya. Tekanan ini dapat mengakibatkan kantung­kantung materi tergencet sehingga  menjadi sangat kecil dengan rapatan sangat besar. Pada rapatan yang besar, benda ini  menjadi lubang hitam. Lazimnya, lubang hitam primordial ini berukuran sebesar proton  (partikel bermuatan listrik positip yang terdapat di dalam inti atom) dengan massa satu miliar  ton.  Lubang hitam tidak seperti benda­benda pada umumnya; bebatuan, yang secara kasar  memiliki ukuran proporsional dengan akar persegi massa, lubang­lubang hitam memiliki  proporsi radial terhadap massanya. Secara virtual, bintang biasanya mati dan menghilang  dari jagat raya ke bentuk sebuah titik dengan kerapatan yang tidak terbatas (event horizon) di  mana hukum­hukum relativitas umum yang biasanya berlaku untuk ruang dan waktu luluh. 

Hukum­hukum fisika kuantum menyatakan, informasi­informasi itu tidak mungkin hilang  sepenuhnya. Hawking dan teman­temannya berpendapat medan gravitasi ekstrem dari  lubang hitam dapat menjadi pengecualian dari hukum­ hukum itu. Radius sebuah lubang  hitam (Rs) = 2MG/v2. Di mana M adalah massa lubang hitam, G adalah konstanta Gravitasi,  dan v adalah kecepatan yang dibutuhkan suatu objek untuk menghindar dari gaya tarik  gravitasi. Untuk kasus lubang hitam v adalah c atau kecepatan cahaya. Menurut Hawking,  ada dua jenis Lubang Hitam, Lubang Hitam Kecil dan Lubang Hitam Besar.  Untuk mengerti dan mengapresiasi pentingnya paradoks informasi ini dalam ilmu fisika harus  perlu dipahami apa dan sifat­sifat lubang hitam. Lubang hitam adalah benda angkasa yang  terbentuk sedemikian rupa sehingga memiliki gaya tarik besar sekali. Tidak sesuatu pun  dalam jangkauan medan gravitasinya akan terbebas dari gaya tariknya.  Lubang hitam bisa terbentuk dari sebuah bintang tua. Pada bintang "kumpulan gas­gas  partikel" terjadi reaksi fusi nuklir pada pusatnya yang memampukan partikel­partikel gas tadi  untuk tidak tertarik ke pusat bintang oleh gravitasinya sendiri. Jika bahan bakar reaksi fusi  habis, gaya dorong ke luar tidak lagi dihasilkan. Akibatnya, partikel­partikel gas akan tersedot  ke pusat gravitasi dan menekan seluruh massa bintang jadi lubang hitam.  Setelah hampir selama 30 tahun berkeyakinan bahwa lubang hitam (black hole) menelan dan  menghancurkan segala sesuatu yang terperangkap di dalamnya, fisikawan antariksa Stephen  Hawking berubah pikiran. Hawking mengaku telah salah meletakkan argumen kunci tentang  perilaku lubang hitam itu.  Dalam konferensi internasional tentang Relativitas Umum dan Gravitasi ke­17, Juli 2004,  Hawking mengumumkan apa yang ia percayai keliru. Menurut dia, informasi yang ditelan  lubang hitam mungkin bisa ditelusuri kembali dalam bentuk yang membingungkan. Ini  memungkinkan penyatuan teori gravitasi dan mekanika kuantum.  Informasi­informasi yang ada dalam lubang hitam itu ternyata memungkinkan untuk  melepaskan diri. Temuan barunya itu bahkan dapat membantu memecahkan paradoks  informasi di lubang hitam yang selama ini menjadi teka­teki besar dalam fisika modern. ?Saya  telah memikirkan tentang permasalahan ini selama 30 tahun terakhir, dan saya kira kini saya  telah memiliki jawabannya,? kata Hawking.  Menurutnya, sebuah lubang hitam hanya muncul untuk membentuk diri tetapi belakangan  membuka diri dan melepaskan informasi tentang apa yang telah terjatuh ke dalamnya. Jadi  kita dapat memastikan tentang masa lalu dan memprediksikan yang akan datang.  Paradoks dan Kemungkinan Lain  Jika informasi benar­benar hilang dalam lubang hitam, maka ada beberapa prinsip mekanika  kuantum yang dilanggar. Yang pertama adalah prinsip mikroreversibilitas. Sebagaimana  pendapat para peneliti di The Center for Nuclear Studies GWU Washington DC, paradigma  mekanika kuantum, setiap proses fisis dapat dibalik kejadiannya. 

Maka informasi akhir bisa digunakan menelusuri informasi awal proses. Lubang hitam adalah  sumber irreversibilitas di semesta karena salah satu pasangan partikel yang tercipta pada  produksi pasangan berada di luar cakrawala peristiwa tidak mengandung bit informasi  tentang apa yang terjadi di sisi dalam cakrawala peristiwa.  Prinsip selanjutnya yang dilanggar adalah unitarity. Propagasi informasi dari keadaan awal ke  keadaan akhir secara matematis mengalami evolusi yang unitary. Artinya, fluks dijamin utuh.  Menurut Preskill, profesor informasi kuantum di California Institute of Technology (Caltech),  yang terjadi pada lubang hitam adalah keadaan awal informasi yang murni berevolusi menjadi  keadaan yang bercampur. Keadaan ini melanggar prinsip unitarity.  Lebih parah lagi, prinsip kekekalan energi juga harus dilanggar. Dalam kekekalan energi  hilangnya informasi dalam bentuk materi harus diiringi terciptanya energi sangat besar. Jika  paradoks ini benar, alam semesta akan bersuhu sekitar 1.031 derajat hanya dalam beberapa  detik, yang dalam kenyataan tidak terjadi.  Atas semua polemik yang rumit di atas, Hawking tetap pantas menerima acungan jempol.  Sebab, teori lubang hitam telah membuka cakrawala baru dalam jagat fisika dan ilmu  pengetahuan secara umum. Pascalubang hitam, apakah ilmuwan akan menemukan lubang  putih? Masih teka­teki tentunya. Yang jelas manusia terus tertuntut untuk mencari dan  mencari.