Memahami relativiti. (2)

Pada bahagian lepas penulis telah menerangkan secara ringkas dua postulat utama dalam teori relativiti. Dua postulat tersebut ialah:
a) Hukum alam adalah sama dalam semua bingkai rujukan (ruang)
b) Halaju cahaya adalah pemalar mutlak dalam semua bingkai rujukan

Dalam bahagian kedua penulis akan menerangkan dengan lebih lanjut apakah yang dimaksudkan dengan bingkai rujukan (English-frame of reference) dan gerakan relatif. (English-relative movement)

Untuk menerangkan dua konsep di atas, maka analogi tren akan digunakan.

Bayangkan sebuah tren bergerak meninggalkan sebuah stesen dengan halaju seragam, V. Dari sudut gerakan relatif, kita juga boleh mengatakan bahawa stesen bergerak meninggalkan tren dengan halaju seragam V pada arah bertentangan.


Rajah 1 (tren ialah kotak bertayar, sementara stesen ialah bulatan kecil tunggal) - tren meninggalkan stesen dengan halaju seragam V. Secara relatif, stesen meninggalkan tren dengan halaju seragam V pada arah bertentangan.

Bingkai rujukan adalah ruang di mana pemerhati berada. Sebagai contoh, bayangkan sebuah tren bergerak dengan halaju seragam V meninggalkan stesen (analogi yang sama sebelum ini). Terdapat dua pemerhati; satu di dalam tren dan satu lagi di stesen. Bagi pemerhati dalam tren, bingkai rujukan beliau ialah tren itu sendiri. Ini kerana beliau berada di dalam ruang tren tersebut dan bergerak bersama-samanya. Menggunakan definisi yang sama, maka bingkai rujukan bagi pemerhati di stesen tren ialah stesen itu sendiri.

Menurut relativiti, tidak ada bingkai rujukan yang bersifat pegun secara mutlak. Semua bingkai rujukan bergerak, relatif di antara satu sama lain. Ini dapat dilihat dalam analogi tren di atas. Jika diterjemah ke dalam teori relativiti, maka setiap satu bingkai rujukan yang terlibat (tren dan stesen) bergerak dengan halaju seragam antara satu sama lain.

Bingkai rujukan inersia dan kaitan dengan relativiti khas.

Teori relativiti merangkumi dua bahagian utama; teori relativiti khas dan teori relativiti am. Relativiti khas membincangkan hukum relativiti di antara bingkai-bingkai rujukan yang tidak dipengaruhi oleh sebarang daya; dengan kata lain kesemua bingkai-bingkai rujukan dalam perbincangan berkaitan teori ini adalah bingkai rujukan inersia. Sementara relativiti am pula membincangkan hukum relativiti yang melibatkan satu atau lebih bingkai rujukan yang ditindakkan oleh daya luar seperti lif yang sedang jatuh bebas dan tren yang memecut.

Bingkai rujukan inersia (English-inertial frame of reference) ialah bingkai rujukan yang tidak ditindakkan oleh sebarang daya luar. Kesemua jasad yang wujud di dalamnya berada dalam keadaan pegun jika bingkai rujukan tersebut pegun, atau bergerak bersama-sama bingkai rujukan jika bingkai rujukan tersebut bergerak dengan halaju seragam. Oleh itu seseorang yang sedang berada dalam sebuah bingkai rujukan inersia tidak akan dapat menentukan sama ada ruang yang menempatkannya itu bergerak atau tidak. Sebagai contoh dalam analogi tren di atas, kedua-dua bingkai rujukan (tren dan stesen) adalah bingkai rujukan inersia.

Jika sebuah bingkai rujukan bergerak dengan halaju tidak seragam (yakni memecut dan menyahpecut) maka bingkai rujukan tersebut bukanlah bingkai rujukan inersia. Hukum alam dalam bingkai rujukan bukan inersia akan bertindak secara luar biasa sepertimana yang berlaku pada penumpang sebuah bas jika bas tersebut memecut. Penumpang akan merasakan daya luar menolaknya ke depan atau ke belakang dan sekaligus dengan mudah menentukan bahawa ruang yang sedang menempatkannya itu sedang bergerak. Dengan kata lain, sebuah bingkai rujukan bukan inersia menerima tindakan dari suatu daya luar yang tidak diketahui. Pengiraan dan analisis untuk bingkai rujukan bukan inersia lebih kompleks dan diperjelaskan oleh Einstein dalam teori relativiti umum beliau, beberapa tahun selepas menjelaskan teori relativiti khas.

Untuk memahami bingkai rujukan inersia, bayangkan jika bumi sentiasa memecut dalam putaran atau peredarannya. Jika demikian maka kita akan sentiasa berada dalam keadaan digerakkan oleh suatu daya luar. Oleh itu bumi adalah bingkai rujukan inersia kerana tidak memecut atau menyahpecut.

-Bersambung pada bahagian ketiga-

Memahami relativiti.

Relativiti adalah salah satu daripada cabang ilmu fizik. Ia meneroka perkaitan di antara berbagai hukum fizik agar kesemuanya dapat dipadukan dalam sebuah teori alam semesta. Usaha ini seperti menyatupadukan kehendak setiap bangsa dalam sebuah negara ke dalam sebuah perundangan menyeluruh yang disebut perlembagaan. Pengembaraan dunia relativiti adalah pengembaraan mencari ‘perlembagaan’ alam semesta, yang mana kesemua hukum dan teori fizik patuh kepada perlembagaan ini.

Untuk bahagian pertama, penulis akan memperkenalkan beberapa istilah agar dapat mengurangkan kekeliruan. Sebarang pertanyaan dan kritikan boleh diajukan di ruangan komen. Jika rencana ini menimbulkan rasa inkuiri, penulis sangat mengalu-alukan anda mencari bahan bacaan dan memperkembang pembacaan anda.

Postulat/ aksiom. (English-postulate or axiom)
Dari segi bahasa, postulat bermaksud ‘perjanjian alam’, atau pernyataan yang dipersetujui kebenarannya secara mutlak dan tidak memerlukan sebarang ujikaji atau eksperimen untuk mengesahkannya. Postulat digunakan oleh saintis dan ahli falsafah pada zaman kuno sebagai asas kepada penghasilan pernyataan-pernyataan baru.

Ketika era Euclid, aksiom dan postulat dipisahkan antara satu sama lain, namun menjelang awal abad ke-20 ketika mana pelbagai teori baru dalam bidang matematik dan falsafah dibangunkan (seperti teori set dan teori medan), maka pemahaman ahli matematik terhadap konsep-konsep matematik meningkat dan perbezaan antara aksiom dan postulat termansuh. Oleh itu, kini kedua-duanya membawa maksud yang sama.

Contoh postulat ialah:
a) Dalam segitiga bersudut tegak, nisbah sisi bersetentang dengan hipotenus adalah pemalar.
b) Dalam segitiga bersudut tegak, nisbah sisi bersebelahan dengan hipotenus juga adalah pemalar.

Teorem pula adalah pernyataan yang dibentuk daripada pernyataan-pernyataan lain yang telah dipersetujui, seperti postulat. Teorem juga boleh dibentuk daripada teorem-teorem lain.

Contoh teorem ialah:
a) Teorem Pythagoras yang menyatakan bahawa hasil tambah kuasa dua sisi bersetentang dan kuasa dua sisi bersebelahan dalam sebuah segitiga sudut tegak adalah sama dengan kuasa dua hipotenusnya. Teorem ini dibentuk dari dua postulat di atas.

Relativiti khas.
Pada tahun 1905, Albert Einstein telah membentangkan tiga kertas kajian dalam jurnal Annalen der Physik (English- Annals of physics) dan salah satu daripadanya menerangkan mengenai relativiti khas.

Kertas kajian tersebut dimulakan dengan dua postulat:
a) Hukum alam adalah sama dalam semua bingkai rujukan (English-frame of reference)
b) Halaju cahaya dalam ruang kosong (hampagas) adalah pemalar mutlak dalam alam ini dan bebas daripada gerakan jasad yang memancarkannya.

Dari postulat tersebut, berbagai teori lain dalam relativiti khas dihasilkan.
Postulat pertama memberikan gambaran tentang ruang dan masa dan bagaimana hubungkait di antara keduanya dan sifat masing-masing. Sebelum itu, izinkan dahulu penulis menerangkan apa itu masa mutlak.

“Masa mutlak ialah masa yang tidak dipengaruhi oleh sebarang ruang yang dirangkumnya”

Dalam dunia fizikal, menurut Albert Einstein menerusi postulat pertamanya, masa adalah TIDAK MUTLAK.

Sebagai contoh, masa yang anda ukur ketika menaiki tren dari Birmingham ke London tidak sama dengan masa yang diukur oleh seorang yang lain yang berada di luar tren. Meskipun eksperimen ini tidak pernah dijalankan, namun ia ternyata benar melalui ujikaji tidak langsung oleh saintis fizik moden melalui eksperimen menggunakan partikel radioaktif. Ini kerana masa dalam tren adalah tertakluk kepada ruang yang dirangkumnya, iaitu tren itu sendiri. Jadi, masa bagi pengukur dalam tren ialah masa KHAS untuk ruang tersebut (tren) itu sahaja. Sementara masa yang diukur oleh seseorang yang berada di luar tren ialah masa KHAS untuk ruang tersebut (bumi) itu sahaja.

Apakah kaitannya dengan postulat pertama? Ia menyatakan bahawa hukum alam dalam setiap bingkai rujukan adalah sama. Hukum alam merangkumi sifat tabii kesemua jisim dan masa dalam suatu bingkai rujukan (bingkai rujukan adalah ruang yang menempatkan jisim dan masa). Oleh itu untuk sebuah tren yang sedang bergerak dengan halaju seragam, hukum fizik seperti graviti, pantulan cahaya, lantunan bola, dan segala fenomena fizikal kesemuanya berlaku di dalam tren sepertimana ia berlaku dalam sebuah ruang yang pegun. Hukum fizik dalam sebuah ruang adalah tersendiri dan tidak dipengaruhi oleh mana-mana hukum di luar ruang tersebut.

Jika sifat tabii masa dalam tren sama seperti tabii masa di luar tren, atau dengan kata lainnya, segala fenomena fizikal yang berlaku di dalam tren mengikut perjalanan tabii masa di luar tren, maka hukum alam di dalam tren akan berlaku secara luar biasa. Inilah yang berlaku jika masa dalam alam semesta ini bersifat mutlak, iaitu bebas dari sebarang rangkuman bingkai rujukan.

Apakah yang dimaksudkan dengan postulat kedua dalam relativiti khas ini?
“Halaju cahaya dalam ruang kosong (hampagas) adalah pemalar mutlak dalam alam ini dan bebas daripada gerakan jasad yang memancarkannya.”

Bayangkan anda sedang berada di dalam sebuah kapal yang pegun di tengah-tengah lautan. Di permukaan air terhasil dua gelombang yang sama halaju; satu ke hadapan dan satu ke belakang. Melalui pemerhatian anda dapat menyimpulkan bahawa kedua-duanya bergerak dengan halaju yang sama. Bagaimana jika kapal tersebut sedang bergerak dengan halaju seragam? Apabila keadaan ini berlaku, maka penentuan halaju kedua-dua gelombang air menjadi sukar. Ini kerana gelombang air yang bergerak pada arah yang sama dengan kapal akan nampak bergerak lebih perlahan daripada gelombang air yang bergerak pada arah yang bertentangan.

Jika gelombang air tersebut digantikan dengan gelombang cahaya, keadaan tersebut TIDAK BERLAKU menurut postulat kedua Einstein. Anda akan mendapati bahawa laju cahaya yang merambat pada arah pergerakan kapal akan sentiasa sama dengan laju cahaya yang merambat pada arah bertentangan. Situasi ini memang sukar digambarkan dan sekaligus, amat sukar dipercayai. Walaupun begitu, ia ternyata benar melalui eksperimen-eksperimen yang telah dilakukan oleh saintis-saintis terkemudian.

Situasi aneh ini berlaku kerana cahaya bergerak dengan kelajuan yang paling tinggi dalam alam semesta.

Sekian dahulu, dan bersambung pada bahagian kedua.

Kesan langsung dan tidak langsung.

Semua tindakan yang diambil oleh individu adalah untuk mendatangkan kesan.

Kesan terbahagi kepada dua, iaitu kesan langsung dan kesan tidak langsung. Kesan langsung bersifat disengajakan atau dalam lingkungan kawalan pelaku, sementara kesan tidak langsung bersifat sebaliknya atau berada di luar kawalan pelaku.

Kesan langsung ialah tujuan sebenar suatu tindakan diambil. Sementara kesan tidak langsung pula adalah tujuan sampingan, atau mungkin tidak dimahukan langsung.

Pelaku boleh merancang yang mana satukah kesan langsung dan tidak langsung daripada tindakannya. Pelaku juga boleh memanipulasikannya agar ia saling nampak bertukar antara satu sama lain. Disebabkan itu, kadangkala suatu kesan tidak langsung itu nampak seperti kesan langsung, dan begitu juga sebaliknya.

Pesakit dan ubat
Seorang pesakit memakan ubat berharap agar penyakitnya sembuh. Pesakit berpendapat bahawa kesan langsung memakan ubat ialah sembuhnya penyakit yang dialaminya. Kesan sampingan ubat tersebut ialah dia mungkin akan mengantuk dan pening kepala.

Namun seorang pesakit boleh menentukan yang mana satu kesan sampingan dan yang mana satu kesan langsung, iaitu dengan menggunakan kesan sampingan ubat tersebut sebagai kesan langsung bertujuan membunuh diri. Dia akan mengaburi pekedai farmasi dengan membeli ubat tersebut di farmasi-farmasi berlainan agar pekedai farmasi tidak nampak kesan langsung yang dicari oleh individu tersebut.

Budaya pertandasan
Masyarakat bukan Islam seperti orang putih beristinjak menggunakan tisu. Mereka menggunakan tisu dengan satu tujuan yang sama atau mereka mahukan kesan langsung yang sama; iaitu penurutan budaya pertandasan mereka. Selain itu mereka juga menggunakan tisu kerana ia lebih mudah. Kesan sampingan dari itu ialah tandas mereka sentiasa kering dan seterusnya, bersih. Ini kerana tandas yang kering tidak ada agen pembawa kotoran yang bernama AIR.

Kebersihan tandas di negara orang putih hanyalah kesan sampingan dari budaya mereka yang menggunakan tisu. Ia tidak ada kena-mengena dengan sikap mereka yang menjaga kebersihan. Jika mereka benar-benar menjaga kebersihan, bagaimana mereka boleh meninggalkan tandas yang telah digunakan dalam keadaan kotor meskipun lantainya kering?

Pemerintah
Pemerintah atau ahli politik adalah pihak yang paling banyak memanipulasikan konsep ini. Mereka menggunakan media sebagai kuda tunggangan untuk mengalihkan perhatian rakyat dari isu-isu yang lebih penting. Maka dengan itu, mereka akan menonjolkan berita-berita yang tidak penting seperti berita gosip artis dan sebagainya.

Kesan langsungnya ialah rakyat akan terdedah dengan berita dan dengan itu tidak berasa dihalang dari mengetahui perkembangan semasa. Kesan tidak langsung pula ialah rakyat tidak akan menumpukan kepada isu utama dan dengan itu kerajaan akan bebas daripada mendengar sebarang komen dan bantahan kerana rakyat menjadi tidak peduli. Kesan tidak langsung inilah sebenarnya merupakan kesan utama yang ingin dihasilkan oleh pemerintah, di mana ia akan disalah pandang oleh rakyat sebagai kesan tidak langsung.

Sejarah
Pernyataan bahawa Islam dibawa ke Asia Tenggara oleh para pedagang Arab sudah biasa kedengaran dan sudah muak dibaca. Bukan setakat pedagang dari Arab, malah dari India dan China. Namun adakah penyebaran Islam di Asia Tenggara itu tujuan utama pedagang tersebut? Kalau sudah namanya pedagang, maka sudah tentu berdagang tujuan utamanya. Lainlah jika namanya ulama, maka sudah tentu berdakwah tujuan utamanya. Oleh itu, ayat yang menerangkan fakta tersebut perlu dibetulkan. Jika menggunakan konsep kesan langsung dan tidak langsung, maka penyebaran Islam ke Asia Tenggara adalah kesan tidak langsung kedatangan pedagang Arab, sementara kesan langsungnya ialah mereka datang kerana hendak berniaga.

Sekian menerangkan konsep.