Memahami konsep ruang dan waktu relativitas, bukan hal sederhana. Pada artikel sebelumnya pembahasan terkait paradoks kembar sedikit menjadi pengantar.
Teori relativitas khusus menyatakan dalam sebuah fenomena, terdapat dua anak kembar yang salah satunya berada di bumi dan yang satunya berada pada ruang angkasa, dengan asumsi bahwa anak yang berada di ruang angkasa bergerak terhadap anak yang berada di bumi.
Perjalanan Ruang Angkasa
1. Pengertian
Secara sederhana paradoks ada dari kenyataan, dengan mengabaikan selang waktu saat anak yang berada di ruang angkasa bergerak yang mempercepat dan memperlambat, yang artinya anak yang berada pada luar angkasa berada dalam kerangka inersia. Dari prinsip relativitas hal tersebut bergerak secara terbalik, anak yang berada di ruang angkasa menganggap bahwa anak yang berada di bumilah yang berada pada kerangka inersia atau bergerak mengikutinya.
Namun hal tersebut tidak dapat dibenarkan, karena jika anak yang di bumi yang bergerak terhadap anak yang berada pada luar angkasa, maka yang mengalami dilatasi adalah anak yang berada dibumi. Namun faktanya anak yang berada di ruang angkasalah yang mengalami dilatasi.
2. Persamaan
Dalam memahami konsep tersebut dengan menggunakan persamaan, sederhananya ketika kedua anak kembar tersebut lahir maka waktu (T = 0) dan posisi (X = 0). Selanjutnya membandingkan jarak bumi dan ruang angkasa, jika dari pengamatan anak di bumi menggunakan simbol D (bumi), dilatadisi menggunakan simbol (gamma). Maka persamaan yang digunakan yaitu:
D (ruang angkasa) = D (bumi) – gamma
Persamaan tersebut karena terdapat kontraksi Lorentz yang merupakan penyusutan panjang benda akibat gerak benda yang relative terhadap pengamat. Hal ini terjadi karena terdapat dilatasi waktu dari teori relativitas khusus.
Langkah pertama dalam perhitungan kerangka anak yang berada di bumi, setelahnya melakukan perhitungan dalam kerangka anak yang berada di ruang angkasa. Dari hasil kedua perhitungan tersebut akan memperoleh hasil yang sama, hal tersebut karena tidak adanya perbedaan antara dua kerangka inersia yang ditinjau.
Selanjutnya perhitungan dengan menjadikan anak dibumi sebagai kerangka inersia. Anak yang berada di luar angkasa menempuh perjalanan sejauh 2D (bumi) dengan kecepatan V. Perjalanan pulang balik memakan waktu 2D (bumi)/V. Persamaan tersebut untuk mengetahui waktu di ruang yaitu: (T sebagai waktu dan X adalah jarak mereka).
T (luar angkasa) = [ T (bumi) – V . X/C^2 ]
Dengan perjalanan anak di ruang angkasa yaitu:
X (bumi) = V . T (bumi)
Subtitusi
Kemudian kedua persamaan diatas disubtitusi dan mendapatkan persamaan selang waktu yaitu:
T (luar angkasa) =T (bumi)/gamma
Berdasarkan persamaan tersebut menunjukkan bahwa waktu di ruang angkasa lebih lambat dari pada waktu yang berada di bumi karena faktor 1/gamma. Hal tersebut juga berlaku ketika anak yang berada di ruang angkasa kembali kebumi.
Perbedaan usia antara anak yang berada di ruang angkasa dan di bumi ketika bertemu di bumi, anak yang berada di bumi lebih tua dari anak yang berada di ruang angkasa. Untuk membuktikan atau menghitung selisih usia mereka menggunakan persamaan:
A (bumi) – A (ruang angkasa) = (1 – 1/ gamma) 2 . D (bumi)/V
Persamaan dalam kerangka inersia anak yang berada di bumi berdasarkan transvormasi Lorentz, terkait hubungan antara waktu di bumi dan di ruang angkasa yaitu:
T (bumi) = ( T (ruang angkasa) – V . X (ruang angkasa)/C^2)
Jika diturunkan maka persamaan yang ditunjukkan terkait selang waktu masing-masing yaitu:
T (bumi) = T (luar angkasa)/ gamma
Animasi keluar angkasa
Kesimpulan
Dari uraian tersebut penulis dapat menyimpulkan ketika kalian ingin awet muda maka pergilah ke ruang angkasa karena menurut paradoks kembar kalian akan berusia lebih muda dari teman seusia kalian yang tinggal di bumi. Jadi bagaimana menurut kalian? Apakah berminat untuk pergi ke ruang angkasa?.
Editor: Putri Nur Sabrini Anastasia
Referensi:
Kurnia, Ahmad. (2021). Konsep Pemahaman Teori Relativitas Khusus Einstein Tentang Pemuaian Waktu.
Anugraha, R. (2017). Pengantar Teori Relativitas Dan Kosmologi. 223.