Apa itu ruang-waktu? Sebuah misteri di tengah kenyataan

Ruang-waktu sering digambarkan sebagai “jalinan realitas”. Dalam beberapa cerita, tatanan ini disebut sebagai “blok alam semesta” empat dimensi yang tetap – sebuah peta lengkap dari semua peristiwa, masa lalu, masa kini, dan masa depan.

Di negara lain, ini adalah bidang dinamis yang melengkung dan melengkung sebagai respons terhadap gravitasi. Namun apa sebenarnya arti keberadaan ruang-waktu? Benda apakah itu: struktur ruang-waktu, substansi, atau metafora?

Inti dari fisika modern

Pertanyaan-pertanyaan ini bukan hanya bersifat filosofis. Hal-hal tersebut penting dalam cara kita menafsirkan fisika modern dan secara diam-diam membentuk segala sesuatu mulai dari cara kita memahami relativitas umum hingga cara kita membayangkan perjalanan waktu, multiverse, dan asal usul kita.

Pertanyaan-pertanyaan ini menjelaskan munculnya ruang-waktu itu sendiri dan usulan baru yang radikal yang memperlakukannya sebagai memori alam semesta. Namun bahasa yang kita gunakan untuk menggambarkan ruang-waktu seringkali tidak jelas, bersifat metaforis, dan sangat tidak konsisten.

Filsuf Austro-Inggris Ludwig Wittgenstein pernah memperingatkan bahwa masalah filosofis muncul ketika “bahasa tidak lagi digunakan”. Ternyata fisika bisa menjadi contoh yang bagus untuk hal ini.

Selama satu abad terakhir, kata-kata sehari-hari seperti “waktu”, “ada” dan “abadi” telah digunakan kembali dalam konteks teknis tanpa memeriksa beban apa yang mereka bawa dari bahasa sehari-hari.

Hal ini menyebabkan kebingungan yang luas mengenai arti sebenarnya dari istilah-istilah tersebut.

Masalah bahasa

Dalam filsafat fisika, khususnya dalam pandangan yang dikenal sebagai paham abadi, kata “abadi” digunakan secara harfiah. Eternalisme adalah gagasan bahwa waktu tidak mengalir atau berlalu – bahwa semua peristiwa sepanjang waktu adalah sama nyatanya dalam struktur empat dimensi yang dikenal sebagai “blok alam semesta”.

Menurut pandangan ini, seluruh sejarah alam semesta sudah terlacak, tanpa batas waktu, dalam struktur ruang-waktu. Dalam konteks ini, “abadi” berarti bahwa alam semesta itu sendiri tidak bertahan atau berkembang dalam arti sebenarnya. Tidak ada penjadian. Tidak ada perubahan. Hanya ada satu blok, dan seluruh keabadian ada tanpa batas waktu di dalamnya.

Namun hal ini menimbulkan masalah yang lebih dalam. Jika segala sesuatu yang terjadi sepanjang kekekalan juga nyata dan semua peristiwa sudah ada, apa sebenarnya yang dimaksud dengan ruangwaktu?

Seekor gajah di dalam ruangan

Ada perbedaan struktural antara keberadaan dan kejadian. Yang satu merupakan modus keberadaan, yang lain merupakan modus terjadinya.

Bayangkan ada seekor gajah di sebelah Anda. Anda mungkin akan berkata, “Gajah ini ada.” Anda dapat mendeskripsikannya sebagai objek tiga dimensi, namun yang lebih penting, ia adalah “objek tiga dimensi”. yang ada.”

Sebaliknya, bayangkan seekor gajah murni tiga dimensi yang muncul sejenak di dalam ruangan: momen melintang dalam kehidupan seekor gajah yang ada, muncul dan menghilang seperti hantu. Gajah ini sebenarnya tidak ada dalam arti biasa. Itu terjadi. Ini sedang terjadi.

Seekor gajah yang ada bertahan sepanjang waktu, dan ruang-waktu mengkatalogkan setiap momen keberadaannya sebagai garis dunia empat dimensi – jalur suatu objek melalui ruang dan waktu sepanjang keberadaannya. “Gajah pertunjukan” imajiner hanyalah bagian spasial dari tabung ini; momen tiga dimensi.

Sekarang mari kita terapkan perbedaan ini pada ruangwaktu itu sendiri. Apa artinya keberadaan ruangwaktu empat dimensi dalam artian keberadaan gajah? Apakah ruang-waktu tetap berada pada arah yang sama? Apakah ruangwaktu mempunyai rangkaian momen “sekarang” sendiri? Ataukah ruangwaktu – kumpulan semua peristiwa yang terjadi sepanjang kekekalan – sekadar sesuatu yang terjadi? Apakah ruang-waktu hanyalah sebuah kerangka deskriptif untuk menceritakan peristiwa-peristiwa ini?

Eternalisme mengaburkan perbedaan ini. Ia memperlakukan seluruh keabadian – yaitu seluruh ruang-waktu – sebagai struktur yang ada dan menganggap berlalunya waktu sebagai ilusi. Namun ilusi ini tidak mungkin terjadi jika seluruh ruang-waktu terjadi dalam sekejap.

Untuk mendapatkan kembali ilusi aliran waktu dalam kerangka ini, ruang-waktu empat dimensi harus ada dengan cara yang lebih mirip dengan ruang-waktu tiga dimensi. yang ada gajah – yang keberadaannya digambarkan oleh ruang-waktu empat dimensi.

Setiap acara

Mari kita bahas pemikiran ini lebih jauh.

Jika kita membayangkan bahwa setiap peristiwa dalam sejarah alam semesta “ada” di dalam blok alam semesta, maka kita mungkin bertanya: kapan blok itu sendiri ada? Jika ia tidak berkembang atau berubah, apakah ia akan tetap ada selamanya? Jika ini kasusnya, maka kita menempatkan dimensi waktu lain pada sesuatu yang dimaksudkan untuk menjadi abadi.

Untuk memahami hal ini, kita dapat membangun kerangka lima dimensi, menggunakan tiga dimensi spasial dan dua dimensi temporal. Sumbu temporal kedua memungkinkan kita untuk mengatakan bahwa ruangwaktu empat dimensi ada dengan cara yang persis sama seperti yang biasa kita bayangkan tentang seekor gajah di dalam ruangan yang ada dalam ruang tiga dimensi di sekitar kita, peristiwa-peristiwa yang kami katalog sebagai ruangwaktu empat dimensi.

Pada titik ini kita menjauh dari fisika mapan yang menggambarkan ruangwaktu hanya melalui empat dimensi. Namun hal ini mengungkapkan masalah yang mendalam: kita tidak memiliki cara yang koheren untuk membicarakan arti keberadaan ruang-waktu tanpa secara tidak sengaja memasukkan kembali waktu melalui dimensi tambahan yang bukan bagian dari fisika.

Ini seperti mencoba mendeskripsikan sebuah lagu yang ada sekaligus, tanpa dibawakan, didengarkan, atau disebarkan.

Dari fisika hingga fiksi

Kebingungan ini membentuk cara kita membayangkan waktu dalam fiksi dan sains pop.

Dalam film James Cameron tahun 1984, Terminatorsemua peristiwa dianggap tetap. Perjalanan waktu bisa saja dilakukan, namun garis waktu tidak dapat diubah. Segala sesuatu sudah ada dalam keadaan tetap dan tidak lekang oleh waktu.

Di film keempat Pembalas dendam waralaba, Pembalas dendam: Permainan Akhir (2019), perjalanan waktu memungkinkan karakter untuk mengubah peristiwa masa lalu dan membentuk kembali garis waktu, menunjukkan blok alam semesta yang ada dan berubah.

Perubahan ini hanya dapat terjadi jika garis waktu empat dimensi ada dengan cara yang sama seperti dunia tiga dimensi kita ada.

Namun, terlepas dari apakah perubahan tersebut mungkin terjadi atau tidak, kedua skenario tersebut mengasumsikan bahwa masa lalu dan masa depan sudah ada dan siap untuk dinavigasi. Namun, tidak ada yang membahas keberadaan seperti apa yang tersirat di dalamnya, atau bagaimana ruangwaktu berbeda dari peta peristiwa.

Pahami kenyataan

Ketika fisikawan menyatakan bahwa ruangwaktu “ada”, mereka sering kali bekerja dalam kerangka yang secara diam-diam mengaburkan batas antara keberadaan dan kejadian. Hasilnya adalah model metafisik yang kurang jelas dan, paling buruk, mengaburkan hakikat realitas.

Semua ini tidak membahayakan teori relativitas matematika atau ilmu empiris yang menegaskannya. Persamaan Einstein masih berfungsi. Namun cara kita menafsirkan persamaan ini penting, terutama karena persamaan tersebut membentuk cara kita berbicara tentang realitas dan cara kita mendekati masalah yang lebih dalam dalam fisika.

Pemahaman ini mencakup upaya untuk merekonsiliasi relativitas umum dengan teori kuantum – sebuah tantangan yang dieksplorasi dalam perdebatan filosofis dan sains populer.

Mendefinisikan ruang-waktu lebih dari sekedar perdebatan teknis: ini adalah tentang jenis dunia yang kita pikir kita tinggali.