Siapa tak kenal Albert Einstein bukan? Saintis terhebat abad ke 20. Sebahagian dari kita mungkin pernah belajar tentang sumbangan Einstein seperti E=mc2 yang kemudiannya digunakan untuk menghasilkan bom atom, dan juga tenaga nuklear. Namun, sumbangan Einstein yang merevolusikan bidang fizik merupakan teori kerelatifan beliau iaitu kerelatifan khas dan kerelatifan am. Kedua-dua teori beliau ini memang betul-betul perlu berfikir luar kotak lah, tak terjangka dek fikiran manusia. Namun, ini tidak bermakna kita tak boleh memahami sumbangan beliau. Bahkan, pelajar sekolah menengah pun mampu belajar teori kerelatifan khas!
Dalam artikel ini, kita akan menumpu pada teori kerelatifan beliau yang pertama iaitu teori kerelatifan khas. Secara asasnya, terdapat dua asas penting teori ini iaitu hukum fizik adalah sama dalam semua kerangka inersia, dan halaju cahaya adalah malar dalam semua kerangka inersia. Penerangan tentang asas ini saya telah terangkan dalam video berikut [1].
Daripada dua asas ini, pelbagai fenomena luar biasa yang diramalkan, antaranya ialah dilasi masa. Ringkasnya berkaitan dilasi masa, semakin pantas sesebuah objek bergerak, semakin perlahan masanya berlalu jika dilihat oleh orang yang tidak bergerak. Jika seseorang bergerak menghampiri halaju cahaya, masanya akan bergerak sangat-sangat perlahan dibandingkan dengan orang yang tidak bergerak. [2]
Fenomena dilasi masa ini dibayangkan berlaku kepada sepasang kembar. Seorang bernama Haziq, dan kembarnya bernama Peah. Andaikan kedua-dua mereka ialah 27 tahun. Kemudian, Peah menaiki kapal angkasa yang bergerak sangat pantas, dan kemudian kembali semula ke Bumi selepas 10 tahun. Maknanya, Haziq berumur 37 tahun, tetapi bagaimana pula dengan Peah? Kalau ikutkan fenomena dilasi masa, umur Peah sepatutnya lebih muda berbanding Haziq, mungkin Peah hanya 30 tahun! Jadi wujud paradoks antara umur Peah dan Haziq!
Contoh Haziq dan Peah di atas biasa digunakan untuk menerangkan tentang paradoks kembar. Walaupun contoh di atas menerangkan hakikat fenomena dilasi masa, tetapi ia tidak menerangkan tentang ‘paradoks’ yang berlaku. Paradoks ni bila ada percanggahan dua kenyataan, namun situasi di atas, tiada percanggahan pun kalau kita menerima teori kerelatifan khas bukan?
Jadi, di mana paradoksnya?
Paradoksnya adalah pada kerelatifan halaju. Macam mana tu? Begini. Bayangkan kita berada dalam kereta sambil menunggu lampu isyarat bertukar hijau. Pernahkan kita tiba-tiba rasa macam kereta kita bergerak ke belakang? Tapi bila tengok balik, sebenarnya kereta sebelah yang bergerak ke hadapan. Inilah yang dimaksudkan dengan halaju itu relatif. Jika kita nampak seseorang bergerak ke hadapan, orang tersebut juga boleh nampak kita yang sebenarnya bergerak ke belakang.
Berbalik semula kepada situasi Haziq dan Peah di atas, Haziq di Bumi dan Peah naik kapal angkasa. Apa yang Haziq nampak adalah Peah naik kapal dan bergerak sangat pantas dan kembali ke Bumi. Disebabkan Peah yang bergerak laju, maka jam Peah sepatutnya bergerak perlahan dan Peah sepatutnya lebih muda.
Paradoksnya adalah disebabkan laju itu relatif. Dari perspektif Peah, beliau melihat Haziq dan Bumi yang sebenarnya bergerak menjauhi beliau, sebelum kembali ke arah beliau. Jadi, dari sisi pandang Peah, disebabkan Haziq yang bergerak, maka sepatutnya jam Haziq yang perlahan, dan Haziq yang sepatutnya lebih muda!
Kita ada paradoks! Siapa yang lebih muda sepatutnya? Haziq atau Peah? Jawapan lengkap bagi paradoks ini memerlukan sedikit matematik, tapi kita akan cuba faham tanpa matematik. Apabila Peah naik ke kapal angkasa, beliau perlu melakukan beberapa kali pecutan (perubahan laju), iaitu ketika berlepas, berpatah balik, dan mendarat. Ketika pecutan ini, Peah tidak lagi berada dalam kerangka inersia (laju malar). Jadi, apabila Peah mendarat semula ke Bumi, Peah yang sebenarnya lebih muda disebabkan beberapa kali pecutan yang dilakukan oleh Peah.
Begitulah cerita sebenar mengenai paradoks kembar, dan penyelesaiannya.
[1]. https://youtu.be/pAFHkFtmd3A [2]. https://youtu.be/8y3mtGAKBKc
