Science is Fun! Sebuah Pengantar Ilmiah Untuk Lebih Mengenal Interstellar (2014)

Interstellar terinspirasi dari banyak film Sci-Fi yang terbaik, terutama adaptasi dari film Stanley Kubrick dari novel Arthur C. Clarke, 2001: A Space Odyssey. Saat itu diakui oleh sang sutradara  Christopher Nolan menonton film itu di usia tujuh tahun. Seperti tahun 2001, Interstellar memiliki dasar yang kuat dalam ilmu pengetahuan nyata. Sutradara Christopher Nolan bekerja sama dengan orang-orang seperti Kip Thorne, penasihat di bidang teori fisika, untuk mengintegrasikan konsep-konsep seperti teori relativitas, lubang hitam, worm hole serta ilmu kompleks lainnya menjadi sebuah plot film. Berikut ini panduan yang mempermudah kita untuk mengerti film ini. Panduan ini dipergunakan sebaiknya ketika sudah menonton film ini, tetapi masih bingung dengan apa yang terjadi di dalam film ini. Tanpa diduga Interstellar masih lebih mudah diikuti, jika dibandingkan dengan 2001: A Space Odyssey.

Hukum Murphy

Murphy adalah salah satu karakter kunci dalam film ini, dia bukan laki-laki tetapi perempuan yang cerdas dan jenius yang memperjuangkan ras manusia agar tetap selamat.

Apa itu hukum Murphy?

Bunyinya sederhana saja, "If anything can go wrong, it will!" Apabila diterjemahkan cukup sulit secara filosofis, karena cakupan  'anything' dan ' can go wrong' yang sangat luas. Tetapi yang lebih sulit lagi adalah memahami kebenaran hukum ini, karena syarat utamanya adalah pengalaman dan kesadaran, bukan kecerdasan. Tentu saja hal ini membuat hukum Murphy menjadi sangat ironis karena seseorang memalui pengalamannya perlu melanggarnya dulu untuk memahaminya.

Teori Mekanika Kuantum

Dalam ilmu fisika modern, teori mekanika klasik sudah digantikan dengan teori mekanika kuantum. Di Interstellar teori ini muncul ketika mereka harus menghadapi black hole yang besar yang dekat dengan planet pertama, Miller dan planet kedua, Mann.

Apa itu teori mekanika kuantum?

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom dan partikel subatomik seperti proton, neutron dan elektron yang tidak mematuhi hukum-hukum fisika klasik. Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron (yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik positif). Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, energi berupa sebuah partikel cahaya yang disebut foton, akan dilepaskan.

Hukum Gravitasi Newton

Gravitasi merupakan hal yang sering dibicarakan dalam film ini, gravitasilah yang menyebabkan adalanya perbedaan waktu (dilatasi waktu) yang terjadi pada para krew kapal Cooper, terutama ketika mereka sudah mendekati black hole.

Apa itu hukum gravitasi Newton?

Hukum tarik-menarik gravitasi Newton dalam bidang fisika berarti gaya tarik untuk saling mendekat satu sama lain. Dalam bidang fisika tiap benda dengan massa selalu mempunyai gaya tarik menarik dengan benda lain. Misalnya partikel satu dengan partikel lain selalu akan saling tarik-menarik. Teori ini kemudian dikembangkan lebih jauh lagi bahwa setiap benda angkasa akan saling tarik-menarik, dan ini bisa dijelaskan mengapa bumi harus berputar mengelilingimatahari untuk mengimbangi gaya tarik-menarik gravitasi bumi-matahari. Dengan menggunakan fenomena tarik menarik gravitasi ini juga, meteor yang mendekat ke bumi dalam perjalanannya di ruang angkasa akan tertarik jatuh ke bumi.

Lubang Hitam

Salah satu fitur ilmiah yang paling menonjol dalam film Interstellar. Gargantua adalah sebuah lubang hitam yang sangat besar dan sangat tua. Sangat indah untuk dilihat namun juga terlihat rapuh dan suram. Agar Gargantua ini terlihat hidup, tim CGI membuat model lubang hitam dari informasi jurnal akademik yang tercakup dalam persamaan yang kompleks. Kip Throne adalah pakar dan juga penasihat ilmiah yang cukup ternama dan digunakan oleh Nolan di film ini. Berdasarkan pakar ilmiah dari NASA, proses dan bentuk lubang hitam di film ini merupakan lubang hitam yang paling akurat yang pernah dibuat dalam sebuah film Sci-Fi.

Apa itu lubang hitam?

Lubang Hitam adalah massa gravitasi yang sangat besar sehingga cahaya pun mampu diserap masuk ke dalamnya. Lubang hitam semacam lubang terakhir di alam semesta dengan 'singularitas' terpusat (bukan 2 arah atau bukan berbentuk tabung / pipa), dimana gravitasi dan ruang menjadi sangat tak terbatas, sehingga memungkinkan untuk membentuk dimensi ke 5 karena pengaruh dari gravitasi yang sangat kuat. Lubang hitam terbentuk ketika bintang yang sangat besar mati dan hancur. Di Galaksi Bima Sakti, ada satu lubang hitam raksasa yang memiliki massa setara dengan empat juta kali dari massa matahari.

Diagram dari Kip Throne, bagaimana lubang hitam mampu mendistorsi cahaya?

Jembatan Einstein- Rosen (Wormhole) 

Salah satu penemuan favorit dalam perfilman Sci-Fi, wormhole adalah salah satu objek yang paling misterius di alam semesta Interstellar ini. Para penonton juga bisa masuk ke dalamnya dan mengarungi perjalanan singkat menuju sebuah tempat baru, bahkan galaksi baru. Jika menonton di layar IMAX kita akan benar-benar merasa sepertisedang mengikuti karakter yang masuk ke dalam wormhole. Di Interstellar, wormhole ditemukan dekan dengan planet Saturnus. Walaupun tidak sebesar lubang hitam, wormhole tetap memiliki peran signifikan dalam film, sebagai salah satu penyebab ekspedisi mencari planet baru di galaksi baru.  

Apa itu wormhole?  

Wormhole adalah konsep hipotetis yang memungkinkan sebuah peradaban maju yang signifikan untuk mendistribusikan/mengangkut apa pun yang masuk ke dalamnya secara instan antara dua titik di alam semesta. Saat ini masih belum banyak bukti yang dapat diamati bahwa wormhole benar-benar ada, tetapi banyak fisikawan telah meneliti konsep yang menggunakan persamaan dalam relativitas umum. Kip Thorne menyelidiki gagasan bahwa kita bisa menggunakan wormhole untuk perjalanan bolak-balik antara dua titik yang berbeda dalam ruang dan waktu, pada sebuah makalah yang ditulisnya di tahun 1988. Pemikirannya tentang wormhole dan apakah mungkin atau tidak mungkin untuk melakukan perjalanan kembali dalam suatu waktu telah disadurkan dalam film Interstellar. 

 

Teori Relativitas dan Dilatasi Waktu

Salah satu penyebab dari perbedaan waktu yang sigifikan dengan perbandingan dilatasi waktu yang relatif adalah efek dari gravitasi yang sangat kuat dari gargantua, black hole yang super masif dan tua.

Apa itu teori relativitas dan dilatasi waktu?

Berkat Einstein kita mengetahui bahwa ruang dan waktu memang terjalin: kecepatan dan jarak yang berhubungan dengan massa gravitasi, mempengaruhi seberapa relatif cepat kita melakukan perjalanan melalui waktu. Misalnya, detak jam pada satelit GPS yang mengorbit bumi pada jarak yang sangat jauh dari planet sedikit lebih cepat daripada detak jam di bumi. Massa gravitasi lubang hitam sangat besar. Jika kita mendekati lubang hitam maka detak jam kita akan sangat melambat (atau bahkan berhenti) jika dibandingkan dengan orang-orang yang menonton dari jauh. Itulah kenapa ada perbedaan (dilatasi) waktu yang sangat besar antara Cooper dan Amelie di planet pertama, Miller, dengan Romilly yang berada di stasiun luar angkasa. Satu jam di Planet Miller setara dengan tujuh tahun di satelit luar angkasa.

Persamaan Rocket Tsiolkovsky

Jika bumi sudah tidak bisa dihuni di masa depan nanti (seperti dalam film Interstellar), kita jelas harus meninggalkan bumi agar ras manusia tetap selamat. Sayangnya menempatkan benda-benda yang berat ke luar angkasa - seperti, katakanlah, setiap manusia di planet ini - membutuhkan banyak bahan bakar. Fakta inilah yang selama ini terkadang disepelekan, tetapi tidak di Interstellar yang memang menerjemahkan sains ke dalam film blockbuster sesuai keinginan kita. Inilah mengapa rencana A sangat sulit terealisasikan, jika dibandingkan dengan rencana B. Dan pada akhirnya Murphy menemukannya, jalan menuju rencana A.

Apa itu persamaan rocket Tsiolkovsky?
Menurut persamaan Rocket Tsiolkovsky , "sebuah benda seberat satu ton membutuhkan 20 sampai 50 ton bahan bakar untuk meloloskan diri dari gravitasi bumi. Bayangkan kalau  seluruh umat manusia beratnya sekitar 400 juta ton, meluncurkan semua orang ke ruang angkasa akan memerlukan puluhan triliun ton bahan bakar. Bahkan hitungan tersebut tidak termasuk hal-hal yang penting yang harus kita bawa. Terima kasih banyak fisika.

Five-dimensional Space (5 dimensi)

Manusia normal hidup dalam 4 dimensi. Sebuah ruang 5 dimensi merupakan spekulasi-spekulasi yang sampai sekarang masih sulit untuk diterapkan. Membicarakan hal ini, kita harus menontonnya (benar-benar harus), karena dalam Interstellar akan dijelaskan spekulasi ruang 5 dimensi menurut Nolan bersaudara.

Apa itu ruang 5 dimensi?

Length, width, space (volume) and time merupakan gambaran pasti 4 dimensi yang sudah diketahui oleh manusia awam. Jelas penggambaran 5 dimensi haruslah lebih tinggi dari dimensi ke 4, yaitu waktu. Apa yang lebih tinggi dari waktu? Sang pengendali waktu? Ataukah mereka yang berada di luar ruang waktu? Ada beberapa literatur yang cukup terpercaya bahwa untuk mendeskripsikan bentuk 5 dimensi adalah seperti negatif film (klise) yang diputar menjadi sebuah film (gambar yang bergerak). Anggaplah kita sebagai seorang sutradara yang memegang kuasa penuh atas negatif film yang didalamnya menceritakan sebuah ruang bersama waktunya. Sang sutradara mampu mengedit dan menambahkan bahkan mengurangi apa yang terjadi di dalam film (ruang 4 dimensi) selain hanya memperhatikan apa yang terjadi. Sang sutradara hidup di masa saat itu, tetapi dia bisa melihat masa lalu dan masa depan yang akan terjadi di film tersebut. Itulah penggambaran secara realitis mengenai ruang 5 dimensi.

O'Neill silinder

Lagi-lagi untuk membicarakan hal ini, kita harus menontonnya (benar-benar harus). Karena apabila diceritakan lebih lanjut maka spoiler yang sangat crusial bagi mereka yang belum menontonnya.

Apa itu silinder O'Neill?

Jika kita berhasil mendapatkan setiap manusia dari planet dalam rangka untuk mengangkut mereka ke tempat lain, kami mungkin akan melakukannya dengan menggunakan pesawat ruang angkasa teoritis disebut Silinder O'Neill. Hal ini dibayangkan oleh fisikawan Gerard K O'Neill dalam sebuah buku 1976 yang baru-baru ini diciptakan oleh tim efek khusus untuk merealisasikan film Interstellar ini. Letakkan silinder raksasa di ruang angkasa dengan radius sekitar sepuluh mil, dan berputar dengan kecepatan sekitar 40 kali dalam satu jam, dan Anda akan memiliki gravitasi buatan sama dengan di bumi. Sekarang semua yang Anda harus lakukan adalah membangun pesawat ruang angkasa diameter M25.

Nah mudah-mudahan bisa lebih jelas lagi mengenai film ini. Apalagi kalau ada niat untuk menonton film yang kedua atau ketiga kalinya. Ingatlah kalau ilmu sains itu ada disekitar kita, dan kita tidak boleh menolak dengan kemampuan bahkan kemauan alam yang akan terjadi di sekitar kita.