Dua Jam Setelah Big Bang

Berbicara tentang big bang tentunya kita tak bisa lepas dari masalah pengukuran waktu dalam satuan detik sejak terjadinya big bang. Disini waktu ditetapkan dalam jumlah getaran atom dalam satu detik. Bila sebuah atom bergetar itu pertanda sebuah atom tersebut punya energi panas. Energi panas dalam sebuah atom diukur salah satunya dengan satuan elektron volt. Sedangkan bagian dari fisika yang mempelajari tentang panas adalah thermodinamika. Dalam thermodinamika entropi akan bertambah terhadap waktu. Integral lintasan digambarkan menyebar ke daerah ruang keadaan yang jauh lebih besar. Sistem ini digambarkan bermula dalam keadaan teratur dan berevolusi menuju keadaan yang kurang teratur, entropi akan bertambah terhadap waktu dan hukum ke-2 thermodinamika terpenuhi. Bila kondisi batasnya merupakan ruang keadaan yang lebih besar dan berevolusi menjadi ruang keadaan lebih kecil, pada saat ini integral lintasan akan tersempitkan ke ruang keadaan yang lebih kecil, ketidakteraturan dan entropi berkurang.

Evolusi semesta tampaknya bersifat tak teratur dalam model semesta inflasi, pengamatan spektrum galaksi menunjukkan semesta yang sedang mengembang. Rasanya masuk akal bila kita mengatakan bahwa arah waktu subyektif kita (dapat mengingat masa lalu dan tak dapat mengingat masa depan) searah dengan arah waktu thermodinamika yang mengatakan arah waktu sesuai dengan kenaikan entropi (perlu diingat bahwa entropi bertambah terhadap waktu). Karena arah waktu didefinisikan sesuai dengan kenaikan entropi, maka dari iru kita seharusnya berada dalam fase pengembangan alam semesta. Maka arah waktu subyektif kita searah dengan arah waktu semesta. Karena kehidupan cerdas macam kita hanya dapat muncul dalam fase pengembangan semesta, maka arah waktu thermodinamika selalu memiliki arah yang sama dengan arah waktu semesta. Sedangkan dalam fase pengerutan semesta, kehidupan cerdas macam kita (yang mempuyai arah waktu subyektif) telah lenyap dalam fase ini.

Big Bang

Seperti yang banyak diperkirakan oleh para ahli, sekitar 15 milyar tahun yang lalu, suatu benih yang teramat mampat meledak, membuat ruang menjadi mengembang, dan materi-materi terkondensasi menjadi bintang, planet, bulan, asteroid, komet, dll.
Kita bertanya, apa yang terjadi di waktu nol? apa yang ada sebelum semesta kita lahir?
Mekanika kuantum dalam persamaan probabilitasnya memprakirakan bahwa partikel-partikel atomik bisa muncul di tempat-tempat yang tidak diperkenankan oleh mekanika klasik. Prinsip ketidakpastian Heissenberg memberitahu kita bahwa ketidakpastian dapat muncul sehingga mengijinkan adanya fluktuasi kecil pada energi sebuah sistem dalam selang waktu yang amat singkat, misalnya dalam waktu 10 pangkat minus 30 detik sebuah elektron dan sebuah positron dapat muncul dari ketiadaan tanpa peringatan, bertemu kembali lalu lenyap lagi. Ini bukan spekulasi, hal ini terukur nyata dalam laboratorium, dan hukum-hukum kekekalan sama sekali tidak melarangnya dan prinsip ketidakpastian mekanika kuantum membuatnya tak terhindarkan.
Peristiwa pada tingkat sub-atomik seperti ini telah memberikan suatu perspektif baru tentang apa yang kita kenal sebagai ruang kosong (empty space). Pemunculan partikel-partikel virtual inilah yang kita sebut sebagai fluktuasi vakum : ternyata ruang kosong tak lagi kosong.
Tryon menyatakan bahwa jika benar semesta berenergi total nol, maka bisa saja ada suatu fluktuasi vakum yang berukuran lebih besar dari alam semesta kita dimana semesta kita berada di dalamnya dan muncul dalam selang waktu milyaran tahun.
Sementara itu, Valenkin berpendapat bahwa tak ada adalah suatu keadaan (state) tanpa ruang atau waktu klasik, tak ada hanyalah buih ruang waktu, tak ada masa lalu tak ada masa depan. Penciptaan tak hanya melahirkan semesta belaka, namun meciptakan waktunya juga. Ketiadaan adalah sesuatu yang tak stabil, gelembung-gelembung buih ruang-waktu terbentuk denga energi yang berbeda-beda, ada yang kemudian membentuk semesta kita namun ada juga yang tidak.
Ketiadaan memang kaya makna, bisa berarti tidak ada apa-apa atau munkin bisa berarti lautan ruang waktu tak hingga atau definisi lain baik yang sudah muncul ataupun yang belum, lalu apa yang ada sebelum semesta lahir? baiklah kita menyimak kemungkinan disekitar waktu nol (saat terjadi big bang) sampai 10 pangkat minus 43 detik setelah big bang.
Stephen hawking mengemukakan: teori relativitas umum Einstein menyatakan bahwa harus terdapat singularitas di awal semesta. Namun seperti semua teori fisika, relativitas umum tak lagi berlaku untuk waktu yang lebih awal dari 10 pangkat minus 43 detik setelah bigbang (waktu planck). Model semesta inflasi juga tidak bisa di terapkan lagi disini. Hawking berteori bahwa alam semesta dapat digambarkan oleh fungsi gelombang mekanika kuantum, meskipun tentu saja kita tidak pernah berharap untuk menuliskan persamaan yang akan menggambarkan "fungsi gelombang" seluruh semesta, namun berdasarkan definisi, semesta mencakup segala sesuatu yang dapat kita ketahui termasuk diri kita sendiri dan tak ada seorangpun yang berada "di luar" alam semesta untuk mengamatinya. Maka alam semesta akan "runtuh" dalam keadaan kuantum yang dimungkinkan. Cara yang dilakukan untuk menhitung probabilitas yang menggambarkan semesta adalah yang menggunakan interpretasi many worlds (semesta jamak) dimana pengaruh semua fungsi gelombang yang dimungkinkan dapat dihitung dan di jumlahkan menggunakan teknik integral lintasan Feynman.
Pada tahun 1924 seorang astronom yang bernama Edwin Hubble mendapati bahwa galaksi kita bukanlah satu-satunya galaksi di dalam semesta. Hubble percaya bahwa nebula spiral merupakan galaksi-galaksi yang sangat jauh terletak di luar galaksi kita. Dengan cara pengukuran yang sama seperti yang di gunakan Shapley untuk memetakan galaksi kita (Milky Way). Hubble dapat mengukur jarak ke galaksi-galaksi yang jauh terletak diluar galaksi kita. Hubble akhirnya mendapati bahwa sebagian besar galaksi jauh yang dia amati ternyata bergerak saling menjauh satu sama lain dengan kecepatan yang sebanding dengan jaraknya, yaitu dengan mendapati spektrum cahaya galaksi yang bergerak itu teringsut kepada warna merah bila dibandingkan dengan spektrum cahaya unsur-unsur yang bersesuaian di Bumi, (yang di bumi tentu saja dipandang tidak memiliki gerak relatif atau diam terhadap kita yang melakukan pengamatan di Bumi) berdasarkan efek doppler pada spektrum cahaya tersebut. Hubble memang terlalu optimistik karena data yang dimiliki hanya terdiri dari 33 titik. Namun apa yang dikemukakannya memicu pengamatan lebih jauh terhadap ingsutan merah objek-objek angkasa yang ada. Sesungguhnya Hubble telah membuat revolusi. Alam tidaklah statis seperti yang dikira Einstein, tapi ternyata alam semesta itu mengembang. Penemuan inilah yang memancing pemikiran bahwa mungkin pada jaman dulu semesta kita ini pernah sedemikian kecil dimasa lalu dan bertemu dengan apa yang disebut dengan The Big Bang.

Menurut salah satu model alam semesta yang disebut model semesta inflasi, semesta kita memiliki kelengkungan nol meskipun dari observasi didapati bahwa materi tampak yang teramati belum cukup membuat alam semesta kita berkelengkungan nol (observasi materi yang tampak telah menghasilkan model semesta berkelengkungan negatif).
Kita telah tahu bahwa alam semesta kita mengembang dan lebih rapat dimasa lalu dibandingkan saat ini, namun bagaimana kita dapat memprakirakan masa depannya berdasarkan pada apa yang telah kita temukan? terdapat tiga model semesta inflasi yang tunduk pada asumsi friedmann:

1. semesta yang memiliki kelengkungan ruang waktu positif, yang digambarkan berupa bola. semesta berkelengkungan positif kan mengembang sampai ukuran tertentu kemudian mengerut kembali.
2. semesta berkelengkungan negatif dapat digambarkan berupa pelana kuda. semesta ini akan mengembang terus meskipun laju pengembangannya berkurang.
3. semesta berkelengkungan nol dapat digambarkan sebagai sebuah permukaan datar. semesta ini mengembang dengan laju kritis sehingga pengembangan dengan laju ini hanya cukup untuk mencegah semesta macam ini untuk mengerut kembali.

Kita memang belum tahu persis apakah kontribusi dari materi gelap yang sekarang sedang diburu akan cukup untuk membuat semesta berkelengkungan nol? atau bahkan membuat semesta mengerut dan runtuh kembali. Sementara itu penemuan radiasi gelombang mikro background yang juga membuktikan adanya pengembangan alam semesta, diperluas oleh tim universitas Barkeley mencakup spektrum radiasi background yang lain.

Kluster-kluster gakasi (kumpulan galaksi yang jumlahnya banyak) membentuk superkluster-superkluster yang terpisahkan satu sama lain oleh void (ruang kosong). Struktur semacam ini diperkirakan terhasilkan oleh interaksi energi tinggi yang terjadi pada saat semesta masih sangat muda.

C O B E (cosmic backgrund explorer) sebuah satelit milik NASA mendapati struktur seperti ini dipinggiran semesta. Superkluster yang berbentuk filamen yang berada di rasi Perseus dan Pegasus panjangnya lebih dari semilyar tahun cahaya. Fluktuasi rapat materi pada saat semesta masih sangat muda menghasilkan ukuran skala semesta yang berbeda. Ukuran fluktuasi terawal yang terbangkitkan akan menentukan ukuran struktur terawal untuk tumbuh, sehingga memainkan peranan penting dalam menentukan sifat-sifat struktur berskala besar.

Para ahli mengamati gerak galaksi-galaksi yang jauh mendapati bahwa mayoritas galaksi tersebut tidak hanya sekedar bergerak menjauhi kita. Namun ternyata mereka semua (termasuk galaksi kita) sedang bergerak menuju kepada apa yang disebut The Great Attracktor. Strategi untuk menemukan the great attracktor dilakukan dengan cara mencari gerak absolut galaksi-galaksi dalam volume-volume ruang yang semakin besar dari komponen gerak yang terukur secara langsung berdasarkan red shift galaksi tersebut.