Memahami relativiti (7-akhir)

Pada bahagian ini penulis akan menyimpulkan keseluruhan penerangan penulis mengenai relativiti khas. Berikut adalah pecahan-pecahan artikel relativiti khas yang telah lepas:

Bahagian 1

Bahagian 2

Bahagian 3

Bahagian 4

Bahagian 5

Bahagian 6

Selepas membaca kesemua bahagian-bahagian di atas diharapkan pembaca akan dapat:

a) Memahami bagaimana dua postulat relativiti khas mempengaruhi hukum fizik sedia ada.
b) Mengetahui bahawa kesemua perubahan yang dilakukan dalam hukum fizik sedia ada yang disebabkan oleh relativiti khas bergantung kepada postulat-postulat tersebut.
c) Memahami secara umumnya bahawa sebarang perubahan kecil yang diperkenalkan dalam hukum fizik akan memberi pengaruh yang bukan sedikit terhadap pandangan manusia mengenai bagaimana alam bekerja

Teori Einstein dan paradoks-paradoks yang menentangnya

Kesemua penerangan penulis mengenai relativiti khas berasal daripada kertas kerja Albert Einstein pada tahun 1905 mengenai relativiti khas. Kertas kerja ini menyediakan pengetahuan paling asas sebelum dikembangkan ke dalam bentuk atau model yang mudah difahami, umpamanya model ‘cliché’ tren dan bumi oleh ahli-ahli fizik yang menyusul beliau.

Oleh itu, katakan jika Einstein berbohong atau sengaja mereka-reka teori ini, maka kesemua penerangan penulis dari bahagian satu sehingga bahagian ini adalah bohong belaka dan patut ditolak terus dari kotak pemikiran para pembaca. Ini adalah jalan para cendekiawan yang mesti diikuti dan merupakan kaedah pemikiran intelektual.

Sebelum meneruskan rumusan, penulis akan menerangkan apakah yang dimaksudkan dengan teori.

Teori menurut bahasa adalah cadangan bagaimana alam bekerja berasaskan pemerhatian empirikal (pemerhatian kasar) atau secara pemikiran rasional.

Paradoks pula adalah persoalan-persoalan yang menentang teori. Apabila suatu paradoks wujud, ia berperanan menyahsahihkan teori tersebut. Akhirnya, teori tersebut tidak sahih dan perlu ditolak oleh para cendekiawan.
Dengan kata mudah, paradoks adalah masalah yang wujud dalam teori, yang mana ia menyebabkan teori tersebut tidak boleh diterima logik akal.

Dalam teori relativiti khas, wujud dua paradoks yang masyhur iaitu paradoks kembar (English-twin paradox) dan paradoks tiang dan reban (English-barn and pole paradox). (Leo Sartori, Understanding Relativity; A Simplified Approach to Einstein’s Theories, University of California Press, 1996, ms 166 hingga 193)

Walau bagaimanapun paradoks-paradoks ini berjaya diselesaikan dengan analisis yang lebih mendalam mengenai postulat Einstein. Paradoks ini akhirnya dimansuhkan, bahkan memberikan ahli fizik sebuah hadiah yang tidak ternilai; iaitu pemahaman yang lebih mendalam mengenai relativiti khas.

Setakat ini teori Einstein masih bertahan dan sehingga sekarang masih tidak muncul sebarang paradoks baru selepas dua paradoks terkenal tersebut diselesaikan. Sekiranya sebuah paradoks baru muncul dan tidak berjaya diselesaikan, maka teori relativiti khas mesti ditolak.

Demikian juga adalah bagaimana fakta-fakta sains yang diajar di sekolah-sekolah dan di institusi pengajian tinggi dihasilkan. Kesemuanya adalah teori. Apabila sains berkembang dan muncul paradoks-paradoks yang menentang teori lama, maka teori lama mesti dimansuhkan dan digantikan dengan teori baru.

Contoh paling dekat dengan rata-rata pelajar sains berkelulusan SPM jurusan sains teknikal atau sains hayat adalah teori ‘plum pudding’ yang diperkenalkan oleh J.J. Thomson pada tahun 1897 bagi menjelaskan bagaimana struktur sebenar atom. Teori ini menjelaskan bahawa elektron dianggap sebagai cebisan buah plum bercas negatif yang diselaputi agar atau pudding yang bercas positif. Maka disebabkan itu ia digelar teori puding plum.


sumber:http://reich-chemistry.wikispaces.com/file/view/plum_pudding.gif/103491351/plum_pudding.gif

Namun sekitar tahun 1909 menerusi eksperimen Geiger-Marsden yang dijalankan oleh Ernest Rutherford , beliau menyedari bahawa teori puding plum mengenai struktur atom adalah salah dan perlu digantikan dengan struktur berbentuk ‘sistem suria’ seperti rajah di bawah. Ini adalah paradoks yang menentang teori puding plum.


Model Niels Bohr yang mirip model asal yang dicadangkan oleh Ernest Rutherford
sumber: http://knowledgepublications.com/doe/images/DOE_Nuclear_Bohr_Model_of_the_Atom.gif

Maka teori lama yang mengatakan bahawa struktur atom adalah seperti puding plum, termansuh dan digantikan dengan teori baru yang mengatakan bahawa ia berbentuk seperti sekumpulan planet (elektron) mengelilingi sebuah matahari (nukleus).

Fakta sains hanyalah bersifat sementara dan binasa (fana’). Semakin pemikiran manusia khususnya saintis dan cendekiawan menjadi matang, maka semakin banyaklah paradoks baru yang akan muncul dan memansuhkan teori-teori lama.

Sehingga kini teori sains masih berkembang dan berterusan berubah dari masa ke semasa.

Kesimpulannya ialah, kesemua penerangan penulis mengenai teori relativiti khas ini hanyalah fakta saintifik yang bersifat fana’ atau sementara. Ia akan bertahan selagi mana tiada paradoks baru ditemui, atau setiap paradoks baru berjaya diselesaikan.

Dan teori Einstein setakat ini, masih bertahan dan merupakan teori yang paling penting dalam aplikasi teknologi nuklear. Disebabkan

a) penemuan ini membuka mata ahli fizik tentang bagaimana atom bekerja dan
b) ia masih bertahan bahkan kerap diaplikasikan dalam penciptaan teknologi zaman moden seperti laser dan bom nuklear,

maka Albert Einstein disenaraikan antara 100 orang paling berpengaruh pada abad ke-20 dan merupakan antara saintis yang paling berpengaruh dalam sejarah dunia.


Reka bentuk bom nuklear oleh Teller dan Stanislaw Ulam
sumber:http://library.thinkquest.org/05aug/00639/en/images/teller-ulam_firing_sequence.jpg


Laser
sumber:http://www.instructables.com/image/FAUMS7BF4WY1LPY/Laser-Flashlight-Hack.jpg

Relativiti adalah teori induk dalam fizik yang menerangkan bagaimana dua elemen penting dalam fizik; ruang dan masa berperanan. Dengan memiliki pengetahuan asas mengenai relativiti, kita akan dapat melihat bagaimana kebesaran Maha Pencipta dalam penciptaan alam ini.

Dengan ini, penulis telah menyimpulkan keseluruhan artikel mengenai relativiti khas.

Pembaca disarankan membaca bacaan tambahan. Satu-satunya buku yang disyorkan penulis mengenai relativiti khas ialah:
Leo Sartori, Understanding Relativity; A Simplified Approach to Einstein’s Theories, University of California Press, 1996


sumber:http://www.amazon.com/Understanding-Relativity-Simplified-Approach-Einsteins/dp/0520200292

Buku ini memberikan penerangan panjang lebar tanpa memerlukan pengetahuan matematik yang kompleks seperti kalkulus dan sebagainya. Pembaca hanya memerlukan sedikit pengetahuan mengenai algebra sahaja. Pada pendapat penulis buku ini sesuai buat mereka yang telah mengambil A Level dalam subjek Matematik. Kelayakan A Level Further Mathematics tidak diperlukan bahkan tidak digalakkan sama sekali untuk memahami buku ini.

Penulis akan meneruskan penulisan mengenai satu lagi teori Einstein yang masyhur iaitu relativiti AM pada masa akan datang. God willing.