Sabtu, 19 Mac 2022

6.22 Kembali Kepada Permulaan Alam Ini

 

Kembali Ke Permulaan Alam Semesta

 

Apabila kita kembali kepada masa silam alam ini, kita akan melihat bintang-bintang gergasi membakar hidrogen dan helium untuk menghasilkan elemen berat yang lain seperti karbon dan besi. Jika kita kembali lebih lagi, kita akan mendapati elemen-elemen yang berat telah hilang dan mereput menjadi elemen yang lebih ringan, dan maka kita telah sampai kepada alam yang terdiri daripada elemennya, hidrogen, deuterium, tritium, helium dan mungkin sedikit litium. Jika kita balik lebih jauh lagi, kita akan sampai kepada suatu peringkat di amana tenaga foton tidak akan membenarkan atom hidrogen untuk kekal stabil. Maka kita akan mendapati atom-atom ini terbahagi kepada elektron, nuklei hidrogen (proton), nuklei isotop hidrogen dan nuklei helium. Kemudiannya kita sampai kepada alam yang terdiri dari hadron (seperti proton), lepton (seperto elektron dan neutrini) dan foton. Jika kita kembali lebih jauh lagi, suhu alam akan menjadi sangat tinggi sehingga tenaga tinggi foton akan membenarkan pengeluaran zarah material apabila berlanggar antara satu sama lain. Kita juga mendapati zarah jirim dan antijirim muncul dan memusnahkan antara satu sama lain di dalam alam yang terdiri dari foton (atau tenaga memandangkan foton tidak berjisim), lepton, kuark, antikuark dan juga boson.

Walaubagaimanapun, kita tidak mampu untuk kembali melepasi jurang dan halangan yang menghalang pemerhatian saintifik kita ke atas apa yang ada di sebaliknya. Halangan ini wujud apabila suhu lebih kurang 1032 K dan pada waktu 10-43 saat setelah permulaan alam semesta. Hukum fizik tidak bekerja sebelum satu masa Planck-- walaupun pastinya, wujud beberapa spekulasi bagaimana teori tetali dapat bekerja sebelum waktu itu.

 

 


Rajah 28: Gambar salah satu galaksi tertua, yang dipercayai, mengikut "warna", berada kira-kira 13.2 bilion tahun cahaya.[1]

 

________________________

1. Foto: laman web NASA.

Kredit: NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens

(Universiti California, Santa Cruz dan Universiti Leiden), dan Pasukan HUDF09.

Boleh didapati di:

http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/farthest-galaxy.html

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 501

 

 

Apa pun, sekurang-kurangnya kita boleh membayangkan suatu zaman di mana daya graviti yang sekuat interaksi nuklear seperti yang dibincangkan di atas. Medan graviti tercipta bukan sahaja oleh jisim-jisim zarah, malah oleh segala bentuk tenaga. Bumi akan berputar mengelilingi matahari lebih pantas sedikit jika matahari tidak panas, kerana tenaga pada haba matahari menambah sedikit kepada sumber gravitinya. Pada suhu yang sangat tinggi, tenaga dari zarah di dalam keseimbangan termal boleh menjadi sangat besar sehingga daya graviti antara mereka menjadi sekuat mana-mana daya yang lain. Kita boleh menjangkakan keadaan ini telah dicapai pada suhu kurang lebih 100 juta juta juta juta juta darjah (1032 ° K).

 

Pada darjah suhu ini, segala jenis perkara aneh sepatutnya telah terjadi. Bukan sahaja daya graviti menjadi kuat dan pengeluaran zarah oleh medan graviti yang banyak, malah idea berkenaan "zarah" itu sendiri sebenarnya belum mempunyai apa-apa makna. “Ufuk” tersebut, suatu jarak yang mana jauhnya menyebabkan mustahil untuk menerima apa sahaja isyarat (lihat halaman 368), pada waktu ini lebih dekat dari satu panjang gelombang sebuah zarah biasa di dalam keseimbangan termal. Ringkasnya, setiap zarah akan menjadi sebesar alam yang dapat diperhatikan.

 

Kita tidak cukup tahu tentang sifat kuantum milik graviti untuk membuat sebarang spekulasi pintar berkenaan sejarah alam ini sebelum masa tersebut. Kita dapat membuat anggaran kasar bahawa suhu 1032 ° K telah dicapai setelah 10-43 setelah permulaan, namun tidak jelas samada anggaran ini mempunyai sebarang makna. Maka, tanpa mengira jika halangan lain telah ditiadakan, wujud satu halangan, pada suhu 1032 ° K yang masih menghalang pandangan kita ke atas zaman yang paling awal.

 

Apa pun, tiada satu pun ketidakpastian ini memberi kesan kepada astronomi pada tahun 1976. Poinnya adalah, pada saat pertama, alam ini diandaikan berada di dalam keadaan keseimbangan termal, di mana nombor dan pengagihan semua zarah, termasuk neutrino, akan ditentukan oleh hukum mekanik statistikal, bukan oleh sifat sejarah mereka sebelumnya. Apabila kita mengukur betapa banyaknya helium hari ini, atau radiasi gelombang mikro, atau malah neutrino, itu bermakna kita sedang memerhatikan tinggalan keseimbangan termal yang berakhir pada akhir saat pertama. Setakat yang kita tahu, tiada apa yang boleh kita perhatikan bergantung pada sejarah alam semesta sebelum masa itu.  (Khususnya, tiada apa yang kita perhatikan sekarang bergantung pada samada alam semesta adalah isotropik dan homogen sebelum detik pertama, kecuali mungkin nisbah foton-ke-nuklear-zarah itu sendiri.).

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 502

 

 

Seolah-olah makan malam disediakan dengan penuh berhati-hati - bahan-bahan yang paling segar, rempah-rempah yang dipilih dengan teliti, wain terbaik - dan kemudian dicampak kesemuanya dalam periuk yang besar untuk direbus selama beberapa jam.  Jika begitu keadaannya, tentu sukar walapun untuk seorang yang teliti mengetahui apa yang dihidangkan kepadanya.”[1]

 

“Kira-kira 14 bilion tahun yang lalu, pada permulaan masa, semua ruang, jirim dan tenaga alam yang diketahui, dapat dimasukkan ke dalam kepala jarum. Alam semesta ketika itu sangat panas sehingga daya-daya asas alam, yang secara kolektif menggambarkan alam semesta, digabungkan menjadi satu daya yang disatukan. Apabila alam semesta bergemuruh pada suhu 1030 darjah dan hanya berumur 10-43 saat - masa di mana semua teori jirim dan ruang tidak mempunayai apa-apa makna - lubang hitam secara spontan terbentuk, hilang, dan terbentuk semula akibat dari tenaga yang terkandung dalam kesatuan medan daya. Di bawah keadaan yang melampau ini, dalam apa yang diakui sebagai fizik spekulatif, struktur ruang dan masa menjadi sangat melengkung apabila ia menggelegak kepada struktur yang berbentuk span dan berbuih.  Semasa zaman ini, fenomena yang diterangkan oleh teori kerelatifan am Einstein (teori graviti moden) dan mekanik kuantum (penerangan jirim pada skala terkecilnya) tidak dapat dibezakan.”[2]

 

Kita hanya dapat mengetahui tentang permulaan alam ini dengan cara kita pulang semula ke masa silam bersama maklumat yang kita ada sekarang, yang diperolehi dari pemerhatian dan pengukuran, serta dilengkapi dengan persamaan yang terbukti dan hukum jirim, seperti persamaan Einstein, teori kerelatifan am dan khas beliau, dan teori kuantum Planck. Banyak  perkara yang dibentangkan oleh ahli kosmologi dan ahli fizik teoritikal berkaitan model piawai, teori dentuman besar, dan perjalanan alam ini (khususnya dlam beberapa minit pertama) adalah berdasarkan pengukuran tepat ke atas apa yang ada dalam alam kita sekarang ini. Sememangnya, kita tidak biasa dengan semua ini di dalam kehidupan seharian kita, malah kita mungkin menganggap ia sebagai aneh. Bagaimanapun ia bukanlah fiksyen, sebaliknya ia merupakan realiti yang mengelilingi kita. Teori kerelatifan am telah meramalkan kewujudan lohong hitam, dan kesan lohong hitam tersebut diperhatikan di alam ini. Akhirnya, ia dipantau dengan tepat pada abad kedua puluh satu, dan bukan lagi sekadar kemungkinan yang dijangkakan oleh teori saintifik seperti teori Einstein, Boson Higgs telah dipantau pada abad ke 21 dalam Pelanggaran

 

_______________________

[1] Sumber (Weinberg - Tiga minit pertama kehidupan alam semesta: ms 162-164. 1933 (saintis dalam teori fizik dan pemenang Hadiah Nobel pada 3/5/1979 Steven Weinberg)

[2] Sumber (Tyson dan Smith - Permulaan): ms 17

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 503

 

 

Hadron dan begitu juga dengan zarah kuantum lain di dalam fizik moden, yang bermula dengan teori kuantum Max Planck dan teori kerelatifan serta persamaan tenaga dan jirim oleh Einstein. Realiti bukanlah seperti apa yang disangkakan, begitu juga dengan pemahaman ke atas konsep masa dan ruang. Manusia bukan lagi sekadar mempunyai persamaan dengan tumbuhan dan haiwan kerana dihubungkan oleh pelan genetik sama, yang terbentuk pada kemunculan pertama hidupan di bumi, malah sekarang mempunyai persamaan dengan mana-mana batu, besi atau elemen jirim, walaupun yang tidak mempunyai jasad hidup di dalamnya. Semua kita terdiri dari lepton dan hadron, yang kemudiannya terdiri dari kuark.

Ahli kosmologi dan ahli teori fizik sekarang dapat menyatakan dengan keyakinan yang berasas bahawa mereka telah mengembara pulang ke zaman silam secara teori sehingga ke permulaan alam ini. Mereka telah meramalkan sifat alam ini.  Mereka telah melihat bagaimana hadron, lepton dan antilepton telah terbentuk dari tenaga dan saling memusnahkan antara satu sama lain agar hanya satu bahagian dari sebilion jirim (atau hadron dan lepton) kekal. Mereka telah melihat bagaimana empat daya (graviti, elektromagnet, nuklear kuat dan nuklear lemah) telah terbentuk, diikuti oleh pembentukan nuklei hidrogen dan helium, diikuti oleh atom ringan, seperti atom hidrogen, helium  dan litium.  Mereka melihat bagaimana elemen-elemen ini lemudiannya berkumpul di dalam awanan gas gergasi yang bergerak dan berubah, meningkatkan suhu mereka sehingga mereka mencapai pelakuran nukleaus. Kemudian terbentuklah kilang-kilang nuklear gergasi yang kita sebut sebagai bintang, di mana elemen-elemen yang berat seperti karbon dan besi di masak. Bintang tersebut itu kemudiannya akan meletup setelah kehabisan bahan api nuklear, menyebarkan elemen-elemen ini ke seluruh alam dan membentuk sebahagian dari planet atau bintang-bintang generasi  seterusnya. Ini berterusan sehingga akhirnya membentuk alam yang kita lihat hari ini.

 

Ahli kosmologi mungkin dapat menyatakan semua di atas, namun dapat juga disebutkan secara saintifik bahawa semua yang kita perhatikan dan semua hukum yang kita temui hanya menyebutkan tentang sifat suatu tempat di dalam alam yang kita diami. Dengan kata lain, kawasan yang kita perhatikan dan tinggal di dalamnya dan yang kita sebut sebagai “alam ini” hanyalah satu bahagian dari alam ini, dan sifat yang kita perhatikan dan hukum yang kita tulis hanya memberikan sebuah ekspresi untuk kawasan ini sahaja. Kita boleh bayangkan kawasan ini di dalam dalam ini sebagai sebuah bongkah ais yang terapung pada salah satu dari lautan di bumi ini. Ada juga sebuah permulaan alam ini yang disekat dari kita sepenuhnya—ia tidak dapat diperhatikan dan perinciannya tidak dapat ditentukan sepenuhnya. Apa sahaja yang dibentangkan berkenaan isu ini akan sentiasa terdiri dari kemungkinan dan andaian.

 

Dalam gambaran ini ini (tentang apa yang berlaku dalam tiga minit pertama permulaan alam semesta), mungkin meninggalkan

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 504

 

 

pada pembaca dengan perasaan kepastian saintifik yang melampau. Mungkin benar. Bagaimanapun, saya tidak mempercayai kemajuan saintifik sentiasa perlu didahului dengan minda terbuka. Selalunya kita perlu untuk melupakan keraguan diri dan mengikuti akibat dari andaian kita ke mana sahaja ia membawa kita—perkara besar bukanlah untuk bebas dari prejudis teoritikal, tetapi untuk mempunyai prejudis teoritikal yang tepat. Dan sentiasa keadaannya, ujian untuk mana-mana prasangka teoritikal adalah ke mana ia membawa kita. Model piawai alam awal telah memperolehi beberapa kejayaan, dan ia memberikan kerangka kerja yang koheren  untuk program eksperimental di masa hadapan. Ini bukanlah bermaksud ia benar, namun ia menunjukkan ia wajar diberikan perhatian serius.

 

Pun begitu, wujud satu ketidakpastian yang besar berkenaan model piawai. Mendasari semua pengiraan yang diterangkan dalam bab ini ialah Prinsip Kosmologi, andaian bahawa alam semesta adalah homogen dan isotropik. (Kami maksudkan “homogen” sebagai alam ini tampak sama kepada mana-mana pemerhati yang dibawa bersama perkembangan umum alam ini, di mana sahaja lokasi pemerhati tersebut; berkenaan “isotropik” pila, kami maksudkan alam ini tampak sama dari mana sahaja arah pemerhati tersebut. Kita dapat mengetahui dari pemerhatian terus bahawa radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik adalah sangat isotropik kepada kita, dan dari sini, kami membuat kesimpulan bahawa alam ini adalah sangat isotropok dan homogen sejak radiasi tidak lagi seimbang dengan jirim, pada suhu kurang lebih 3,000° K. Bagaimanapun, kita tidak mempunyai bukti bahawa Prinsip Kosmologi adalah sahih pada waktu awalnya.

 

Adalah berkemungkinan bahawa alam ini pada awalnya sangat tidak homogen dan sangat tidak isotropik, namun kemudiannya telah dilincirkan oleh daya geseran yang dikenakan oleh bahagian-bahagian alam yang sedang berkembang ini ke atas satu sama lain. Model yang bercampuran ini telah diadvokasikan khususnya oleh Charles Misner dari Universiti Maryland. Turut berkemungkinan haba yang di hasilkan oleh proses homogenisasi dan isotropikasi bergeser alam ini bertanggungjawab untuk jumlah ratio yang besar foton kepada zarah nuklear, 1,000 juta kepada satu, yang wujud pada masa sekarang. Walaubagaimanapun, setahu saya, tiada siapa boleh menjelaskan mengapa alam ini perlu mempunyai sebarang bentuk awal sifat tidak homogen atau isotropik, dan tiada siapa yang tahu cara untuk mengira haba yang dihasilkan dalam proses pelinciran tersebut.

 

Pada pandangan saya, respon terbaik untuk ketidakpastian ini bukanlah (seperti yang disukai oleh sesetengah ahli kosmologi) dengan menolak model piawai, sebaliknya dengan mengambil

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 505

 

 

 

serius dan menyelesaikan sebarang konsekuensi yang terhasil dengan teliti, walaupun dengan harapan sekadar menjawab percanggahan melalui pemerhatian. Malah bukanlah suatu perkara yang jelas untuk sifat awal tidak isotropik dan tidak homogen pada jumlah yang besar akan mempunyai kesan kepada kisah yang diceritakan di dalam bab ini. Mungkin alam ini telah dilincirkan dalam beberapa saat yang pertama; jika begitu halnya, pengeluaran kosmologikal untuk helium dan deuterium dapat dikira seolah-olah Prinsip Kosmologikal sentiasa sah. Walaupun jika sifat tidak isotropik dan tidak homogen alam ini kekal selepas era sintesis helium, dan pengeluaran helium dan deuterium di dalam mana-mana rumpun yang berkembang hanya akan bergantung kepada kadar perkembangan di dalam rumpun tersebut, dan mungkin tidak akan banyak berbeza dari pengeluaran yang dikira di dalam model piawai. Mungkin keseluruhan alam yang dapat kita lihat kebelakang di dalam masa sehingga ke zaman nukloesintesis hanyalah rumpun homogen dan isotopik di dalam sebuah alam lebih besar yang tidak homogen dan tidak isotropik.

 

Ketidakpastian yang menyelubungi Prinsip Kosmologikal menjadi sangat penting apabila kita melihat jauh ke masa silam sewaktu permulaan alam atau melihat jauh ke depan ketika pengakhiran alam ini. Saya akan banyak terus bergantung kepada Prinsip ini di dalam dua bab terakhir. Bagaimanapun, kita perlu sentiasa mengakui bahawa model kosmologikal ringkas kita mungkin hanya menjelaskan sebuah bahagian kecil alam ini, atau sebahagian terhad dalam sejarahnya.”[1]

 

Hakikatnya, Steven Weinberg mempercayai, mungkin di masa hadapan, akan menjadi jelas kepada kita bahawa apa yang kita anggap sebagai hukum fizik sejagat adalah sebenarnya hukum yang dicipta dan didasarkan kepada peristiwa sejarah, contohnya seperti pusingan planet-planet di dalam sistem solar mengelilingi matahari, sebabnya adalah arah pusingan awanan debu bergas yang merupakan asal usul matahari dan planet. Awanan ini sebelumnya berpusing mengikut arah tersebut, dan inilah sebabnya planet-planet membuat pusingan pada arah yang sama. Ini adalah peristiwa sejarah dan bukanlah hukum fizik.

 

“Sudah pasti, apa sahaja determinisme yang terus wujud di dalam prinsip ini tidak banyak membantu apabila kita harus berurusan dengan sistem sebenar yang tidak ringkas, seperti pasaran saham atau kehidupan di bumi. Gangguan dari peristiwa sejarah telah meletakkan had kekal ke atas apa yang kita boleh jelaskan. Apa sahaja penjelasan berkenaan hidupan di buka bumi hari ini perlu mengambil kira kepupusan dinosaur enam puluh lima juta tahun yang lalu, yang kini dijelaskan oleh impak

 

___________________________

[1] Sumber (Weinberg - Tiga minit pertama alam semesta): ms 133-135

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 505

 

 

sebuah komet, namun tiada siapa yang boleh menjelaskan mengapa sebuah komet dapat menimpa bumi hanya pada waktu tersebut. Harapan paling ekstrem untuk sains adalah kemampuan kita untuk menjelaskan semua fenomena alami melalui hukum-hukum terakhir dan peristiwa sejarah.

 

Gangguan peristiwa sejarah ke atas sains juga bermakna kita harus berhati-hati dengan jenis penjelasan yang kita mahukan dari hukum-hukum terakhir kita. Sebagai contoh, apabila Newton mencadangkan hukum gerakan dan graviti, bantahan telah diberikan bahawa hukum-hukum ini tidak menjelaskan salah satu dari ketetapan yang menonjol dalam sistem solar, iaitu semua planet mengelilingi matahari mengikut arah yang sama. Hari ini kita mengetahui ia adalah suatu peristiwa sejarah.  Cara semua planet mengelilingi matahari adalah akibat daripada cara sistem solar terkondensasi dari cakera gas yang berputar. Kita tidak mampu untuk mengetahui hal ini hanya dari hukum pergerakan dan graviti semata-mata. Pengasingan hukum dan sejarah adalah urusan yang sulit, suatu urusan yang kita belajar melakukannya sambil kita meneruskan perjalanan ini.

 

Bukan sahaja berkemungkinan apa yang kita anggap sekarang sebagai keadaan/syarat awal yang berat sebelah dapat disimpulkan dari hukum-hukum sejagat - ia juga berkemungkinan sebaliknya bahawa prinsip yang kini kita anggap sebagai hukum sejagat akhirnya akan mewakili peristiwa sejarah. Baru-baru ini beberapa ahli fizik teoritikal telah bermain dengan idea bahawa apa yang biasanya kita sebut sebagai alam semesta, awanan galaksi yang berkembang dan memanjang ke semua arah untuk sekurang-kurangnya sejauh berpuluh bilion tahun cahaya, hanyalah sub-alam, sebahagian kecil dari alam-mega yang lebih besar, yang terdiri daripada banyak bahagian.” [1]

 

___________________

1. Sumber (Weinberg - Dreams of the Final Theory): ms 40-41

 

 

Sebelum ✡✡ Kandungan ✡✡ Berikutnya

 

 

 

 

Tiada ulasan: