KONFIGURASI JAGAT-RAYA.

Awal Waktu Prasejarah (sesi 4/8 sesi).

Di keheningan dan di kegelapan tidak menentu dan ketidak beraturan suasana dari jagat raya dini paska Dentuman Besar, Semar dan Togog merencanakan langkah selanjutnya sesuai tugas dari Yang Maha Kuasa. Mereka berhasil menggagalkan upaya Iblis Azazil menghancurkan ‘bayi’ jagat raya dan mengusirnya. Tetapi tampaknya ada yang mengganjal di hati Semar tampak dari raut mukanya yang ditarik lebih serius.

“Ada yang salah dari langkah kita kakang (kakak)?”, Togog membuka percakapan.

“Sadarkah kau Togog, kita tidak tahu bagaimana proses jagat raya sebelum kita menembus lorong waktu ke mari, dan Azazil mengacak-ngacak dengan ‘lubang hitam buatannya?’, dan kita diberi kesempatan berada di masa milyaran tahun ke masa lalu, diberi wewenang ‘mengubah dan menata-ulang jika perlu alur sejarah yang sudah berjalan dahulu’, kita hanya diberi wangsit (bisikan berupa ilham, untuk para Nabi bernama ‘wahyu’)”, ujar Semar tampak agak galau.

“Bisa kakang jelaskan wangsit dari Yang Maha Kuasa Allah SWT. ?”, kata Togog mulai menatap serius saudara tuanya.

Maka Semarpun menguraikan penjelasan yang ia terima melalui wangsit itu seperti diuraikan di bawah berikut.

Hanya dalam beberapa jam setelah Dentuman Besar, produksi helium dan unsur-unsur lain berhenti. Dan setelah itu untuk kira-kira sejuta tahun berikutnya tidak banyak yang terjadi dalam jagat raya ini, kecuali bahwa pemuaian berlanjut dan temperatur terus menurun. Akhirnya setelah temperatur telah turun ke beberapa ribu derajat, elektron serta inti tidak cukup besar lagi energinya untuk mengalahkan tarikan elektromagnetik antara keduanya, mulailah terbentuk atom-atom. Jagat raya secara keseluruhan terus memuai dan mendingin, tetapi dalam kawasan yang sedikit lebih rapat daripada rata-rata, pemuaian itu melambat disebabkan tarikan gravitasi ekstra. Akhirnya pemuaian di beberapa kawasan terhenti dan mulailah runtuh (mengerut) kembali oleh tarikan inti. Sambil runtuh, kawasan itu mulai berputar karena tarikan gravitasi oleh materi di luarnya. Makin kecil kawasan yang runtuh ini, makin cepat kawasan ini berpusing. Selanjutnya bila kawasan itu menjadi cukup kecil, pusingannya cukup cepat untuk mengimbangi gravitasi. Dengan cara ini terbentuklah galaksi putar yang mirip cakram. Kawasan lain yang kebetulan tidak berputar akan menjadi obyek berbentuk lonjong dan disebut galaksi lonjong (oval). Dalam galaksi ini, kawasan itu berhenti runtuh karena bagian-bagiannya beredar mengitari pusatnya dengan stabil, tetapi secara keseluruhan galaksi ini tidak berputar.

Dengan mengalirnya waktu, gas hidrogen dan helium dalam galaksi-galaksi akan terbagi-bagi dalam awan-awan yang lebih kecil yang akan runtuh oleh gravitasinya sendiri. Dengan mengerutnya awan ini, dan atom-atom di dalamnya saling bertabrakan, temperatur gas akan meningkat, sampai akhirnya menjadi cukup panas memulai reaksi nuklir paduan. Reaksi ini akan mengubah hidrogen menjadi helium. Kalor yang dibebaskan akan menaikkan tekanan dan awan itu berhanti mengerut. Kawasan ini akan tetap stabil dalam keadaan ini untuk waktu lama. Bintang dan matahari adalah salah satu contohnya. Hidrogen diubah terus menjadi helium dan energi yang dihasilkan dipancarkan ke luar sebagai kalor dan cahaya.

Bintang yang lebih masif perlu lebih banyak panas untuk mengimbangi tarikan gravitasi yang lebih kuat. Reaksi paduan nuklir terpaksa berlangsung jauh lebih cepat sehingga akhirnya hidrogen akan habis hanya dalam waktu 100E+6 tahun. Kemudian bintang itu akan sedikit mengerut dan temperatur meningkat lagi. Pada temperatur yang tinggi mulailah helium diubah menjadi unsur yang lebih berat, misalnya karbon atau oksigen. Reaksi ini tidak cukup banyak menghasilkan energi sehingga akan timbul krisis.

Yang terjadi berikutnya tidaklah jelas benar, namun tampaknya kawasan pusat bintang akan runtuh ke keadaan sangat rapat seperti misalnya bintang neutron atau lubang hitam. Kawasan luar bintang itu kadang dapat meledak menjadi suatu supernova (ledakan dari suatu bintang di galaksi yang memancarkan energi lebih banyak dari nova. Peristiwa supernova ini menandai berakhirnya riwayat suatu bintang.), yang cahayanya mengalahkan cahaya semua bintang dalam galaksi itu. Beberapa unsur kimia yang lebih berat dihasilkan menjelang kematian bintang itu akan terlempar keluar dalam bentuk gas dalam galaksi, dan akan merupakan bahan baku untuk pembuatan bintang generasi berikutnya.

Matahari kita sendiri mengandung unsur berat ini sebanyak 2% massanya, karena matahari adalah bintang generasi kedua dan ketiga, yang terbentuk sekitar 5E+9 tahun yang lalu dari awan yang berupa gas putar yang mengandung debu-debu dari supernova sebelumnya. Kebanyakan gas dalam awan membentuk matahari atau tertiup pergi, namun sedikit unsur yang lebih berat akan terkumpul bersama-sama dan membentuk benda langit yang sekarang beredar mengitari matahari sebagai planet bumi kita ini.

Gambaran suatu jagat raya yang berawal sangat panas dan mendingin karena memuai ini cocok dengan semua bukti pengamatan yang kita punyai dewasa ini. Meskipun demikian ada sejumlah pertanyaan yang tetap belum terjawab;

+1. Mengapa jagat raya yang dini itu begitu panas?.

+2. Mengapa dalam skala besar jagat raya itu begitu seragam? Mengapa tampak sama pada semua titik ruang dan dalam semua arah? Terutama, mengapa temperatur radiasi latar belakang gelombang mikro begitu mirip bila kita memandang ke arah-arah yang berlainan?. Dan dalam model jagat raya seperti tersebut di atas, tidak ada waktu sejak Dentuman Besar bagi cahaya untuk merambat dari suatu kawasan yang jauh kekawasan yang lain, meskipun kawasan-kawasan itu mula-mula berdekatan dalam jagat raya yang dini. Menurut teori relativitas, jika cahaya saja tidak dapat sampai dari satu kawasan ke kawasan lain, tidak ada informasi lain yang dapat disampaikan. Jadi tidak ada cara kawasan-kawasan yang berbeda-beda dalam jagat raya dini itu sama-sama temperaturnya, kecuali kalau kebetulan kawasan-kawasan itu berawalkan temperatur yang sama. Suatu kebetulan yang sebabnya tidak dapat dijelaskan.

+3. Mengapa jagat raya memulai dengan laju begitu dekat dengan nilai kritis, sehingga memisahkan model-model yang memuai abadi, sehingga bahkan sekarang, 10E+9 tahun sesudahnya, jagat raya itu masih memuai dengan laju yang mendekati laju kritis? Seandainya sedetik setelah dentuman besar laju pemuaian itu lebih kecil, sebanyak bahkan 1/100E+15 saja, jagat raya itu akan runtuh kembali sebelum pernah mencapai ukuran seperti sekarang ini.

+4. Meskipun dalam skala besar jagat raya itu begitu seragam dan homogen, jagat raya ini berisi ketidak-teraturan lokal, seperti misalnya bintang dan galaksi. Ketidak-teraturan ini diduga berkembang dari selisih rapatan yang kecil dari kawasan yang satu ke kawasan yang lain dalam jagat raya dini. Apakah asal-usul fluktuasi rapatan ini?.

Teori umum relativitas sendiri tidak dapat menjelaskan wajah-wajah ini atau menjawab pertanyaan ini, karena ramalannya bahwa jagat raya bermula dengan rapatan tidak besar pada singularitas Dentuman Besar. Pada singularitas itu relativitas umum dan semua hukum fisika akan runtuh dan tidak berlaku: orang tidak dapat meramalkan apa yang akan keluar dari dalam singularitas itu. Berarti orang dapat juga memotong Dentuman Besar dan setiap peristiwa sebelumnya dari dalam teori, karena Dentuman Besar dan peristiwa-peristiwa sebelumnya itu tidak dapat mempengaruhi apa yang kita amati. Ruang waktu mempunyai tapal batas – yaitu awal pada Dentuman Besar.

Tampaknya sains telah menyingkap seperangkat hukum yang mengatakan kepada kita bagaimana jagat raya akan berkembang dengan berjalannya waktu, jika kita tahu keadaan jagat raya itu pada satu waktu kapanpun. Ramalan ini masih dibatasi oleh asas ketidakpastian. Hukum-hukum ini mungkin asal mulanya telah didiskreditkan oleh Tuhan, namun tampaknya Tuhan sejak awal membiarkan jagat raya itu ber-evolusi menurut hukum-hukum itu dan sekarang Tuhan tidak campur tangan di dalam jagat raya. Tetapi bagaimana Dia memilih keadaan awal atau konfigurasi jagat raya itu? Apakah “syarat-syarat batas” pada awal waktu?.

Satu jawaban yang mungkin mengatakan bahwa Tuhan memilih konfigurasi awal jagat raya dengan alasan-alasan yang tidak dapat kita pahami. Mungkin terdapat sejumlah model jagat raya dengan kondisi awal yang berbeda-beda, yang semuanya tunduk pada hukum-hukum sains. Seharusnya ada sesuatu asas yang memilih satu keadaan awal (dari sekian kemungkinan), dan karenanya satu model untuk menggambarkan jagat raya ini.

Satu kemungkinan semacam itu adalah apa yang disebut ‘syarat-syarat batas kacau-balau’ (chaotic boundary conditions). Secara tersirat syarat ini mengandaikan bahwa atau jagat raya ini secara ruang tidak terhingga atau bahwa ada tidak terhingga banyak jagat raya. Menurut syarat batas kacau balau ini, setiap kawasan ruang tertentu setelah Dentuman Besar dapat berkonfigurasi apa saja dengan kemungkinan yang sama. Dalam suatu makna, probabilitas konfigurasi ini sama. Dengan kata lain, keadaan awal jagat raya dipilih sama sekali secara acak. Ini akan berarti bahwa jagat raya dini agaknya sangat kacau balau dan tidak teratur karena ada jauh lebih banyak konfigurasi yang kacau balau dan  tidak teratur untuk jagat raya itu daripada konfigurasi yang rata (lancar) dan tertib. Jika tiap konfigurasi sama propabilitasnya, sangat boleh jadi jagat raya itu berawal dalam keadaan kacau balau dan tidak teratur, semata-mata karena banyaknya konfigurasi semacam ini.

Sulit untuk memahami bagaimana kondisi awal yang kacau balau itu dapat menimbulkan jagat raya yang begitu lancar dan teratur pada skala besar. Diharapkan bahwa fluktuasi rapatan dalam model semacam itu akan mendorong dihasilkannya jauh lebih banyak lubang hitam purba daripada batas yang ditentukan berdasarkan pengamatan latar belakang sinar gama (yaitu 300 buah per tahun cahaya kubik).

Jika memang jagat raya itu secara tidak teratur atau tidak terhingga banyak jagat raya, agaknya akan ada beberapa kawasan luas di sesuatu tempat yang berawal dengan cara yang lancar dan seragam. Mungkinkah kebetulan kita menghuni suatu kawasan yang lancar dan seragam? Sekilas ini mungkin tampak sangat tidak boleh jadi, sebab kawasan-kawasan yang lancar semacam ini jumlahnya sedikit sekali dibandingkan kawasan yang kacau balau dan tidak teratur. Tetapi andaikan hanya di kawasan yang lancar galaksi dan bintang itu terbentuk dan di kawasan itu pula kondisinya cocok untuk perkembangan organisme rumit yang mampu mereplikasi diri seperti ras manusia, yang mampu melontarkan pertanyaan-pertanyaan; mengapa jagat raya begitu lancar? Inilah suatu contoh penerapan asas yang dikenal sebagai asas antropik, yang dapat diungkapkan sebagai: “kami memahami jagat raya seperti apa adanya, karena kami ada (eksis).”

Prinsip antropik adalah prinsip yang menyatakan bahwa alam semesta ada sebagaimana mestinya agar dapat memungkinkan penciptaan manusia sebagai pengamat. Atau prinsip ini menyatakan bahwa nilai-nilai parameter fisika dan kosmologi yang teramati dibatasi oleh kebutuhan bagi eksistensi si pengamat.

Terdapat dua jenis prinsip antropik: "prinsip antropik lemah" dan "prinsip antropik kuat".

Prinsip antropik lemah: "Kita harus siap mempertimbangkan fakta bahwa lokasi kita di alam semesta memang seharusnya istimewa sehingga [alam semesta] cocok dengan keberadaan kita sebagai pengamat."

Prinsip antropik kuat: "Alam semesta (dan maka parameter dasarnya) ada sebagai mestinya agar dapat memungkinkan penciptaan pengamat pada suatu tahap."

Oleh karena itu makhluk cerdas dalam kawasan-kawasan ini tidak boleh heran jika mereka menjumpai dalam pengamatan mereka bahwa lokalisasi mereka dalam jagat raya itu memenuhi kondisi yang diperlukan untuk eksistansi mereka. Ini sedikit mirip dengan seorang kaya yang lahir dan hidup dalam kalangan kaya dan tidak menyaksikan kemiskinan apapun.

Satu contoh penggunaan asas antropik lemah adalah untuk “menjelaskan” mengapa Dentuman Besar terjadi beberapa miliar tahun yang lalu. Karena diperlukan waktu selama itu untuk evolusi menjadi makhluk cerdas. Seperti diuraikan di atas, generasi dini bintang-bintang harus terbentuk dulu. Bintang-bintang ini mengubah hidrogen dan helium yang asli menjadi unsur seperti karbon dan oksigen. Tubuh kita terbuat dari unsur-unsur ini. Kemudian bintang-bintang meledak menjadi supernova, dan debunya membentuk planet dan bintang lain.

Tidak banyak yang menyangkal keabsahan atau kegunaan asas antropik lemah. Tetapi orang melangkah lebih jauh dan mengusulkan versi kuat asas ini. Menurut teori ini, ada atau banyak sekali aneka ragam jagat raya atau banyak aneka ragam kawasan dalam sebuah jagat raya tunggal, masing-masing dengan konfigurasi awalnya sendiri dan barangkali dengan perangkat hukum sainsnya sendiri. Dalam kebanyakan jagat raya ini kondisinya tidak cocok untuk perkembangan organisme rumit; hanya dalam beberapa jagat raya yang mirip jagat raya kita, makhluk cerdas akan berkembang.

Hukum-hukum sains, seperti yang kita kenal sekarang ini, berisi banyak bilangan fundamental, seperti ukuran muatan elektrik elektron dan nisbah massa proton lawan elektron. Sekurangnya saat ini, kita tidak dapat meramalkan nilai bilangan-bilangan ini dari teori semata, kita harus mencarinya dengan pengamatan. Mungkin satu saat kelak kita akan menemukan suatu teori terpadu yang lengkap yang meramalkan semuanya, tetapi juga mungkin beberapa atau semuanya akan beraneka dari jagat raya ke jagat raya, atau dari kawasan ke kawasan dalam sebuah jagat raya tunggal. Fakta yang mencolok adalah bahwa tampaknya nilai bilangan-bilangan ini telah dengan sangat halusnya disesuaikan untuk memungkinkan berkembangnya kehidupan. Misalkan, seandainya elektron hanya sedikit berbeda, maka bintang-bintang tidak mampu memfusikan hidrogen dan helium, atau bintang-bintang itu tidak akan meledak. Mungkin ada sesuatu entitas yang tidak memerlukan cahaya bintang seperti matahari atau unsur kimia yang lebih berat yang dibuat dalam bintang dan terlempar ke angkasa luar ketika bintang itu meledak. Meskipun demikian, kelihatan jelas bahwa bilangan-bilangan yang memungkinkan berkembangnya setiap kehidupan cerdas itu relatif kecil jangkauan nilainya. Kebanyakan perangkat nilai akan menimbulkan jagat-jagat raya yang, walaupun mungkin sangat indah, tidak berisi seorangpun yang akan mengagumi keindahannya. Orang dapat menganggap ini atau sebagi bukti tujuan Ilahi dalam Penciptaan, atau sebagai dukungan terhadap asas antropik versi kuat.

Ada sejumlah keberatan yang dapat dikemukakan orang terhadap asas antropik versi kuat sebagai suatu penjelasan mengenai jagat raya seperti yang kita amati ini. Pertama, dalam arti apa semua jagat raya yang berlainan itu dapat dikatakan ada (eksis)? Jika memang jagat raya ini terpisah satu dari yang lain, apa yang terjadi dalam suatu jagat raya lain tidak dapat mempunyai akibat yang dapat diamati dalam jagad raya kita. Oleh karena itu seharusnya kita gunakan asas ekonomi dan membuang jagat-jagat raya yang lain dari teori. Di pihak lain, jika jagat-jagat raya itu ternyata hanya kawasan-kawasan yang berlainan dari sebuah jagat raya tunggal, hukum-hukum sains haruslah sama dalam tiap kawasan, karena kalau tidak, orang tidak dapat berpindah secara sinambung dari kawasan yang satu ke kawasan yang lain. Dalam hal ini satu-satunya beda antara kawasan-kawasan adalah konfigurasi awal mereka dan demikianlah asas antropik kuat akan mengerdil menjadi asas antropik lemah.

Suatu keberatan kedua terhadap asas antropik kuat adalah bahwa asas itu melawan arus terhadap keseluruhan sejarah sains. Kita telah mengembangkan kosmologi, mulai dari kosmologi geosentrik Ptolemeus dan pendahulunya, lewat kosmologi heliosentrik Copernicus dan Galileo, ke gambaran modern yang di dalamnya bumi adalah sebuah planet ukuran sedang yang beredar mengitari sebuah bintang kelas menengah di daerah pinggiran luar sebuah galaksi spiral biasa. Galaksi inipun hanya satu dari sekitar sejuta galaksi dalam jagat raya yang kita amati. Toh asas antropik kuat mengklaim bahwa seluruh konstruksi maharaksasa ini eksis semata-mata demi kita. Ini sangat sukar untuk dipercaya. Tata surya tentu suatu prasyarat untuk eksitensi kita, dan orang mungkin memperluas argumen ini ke seluruh galaksi kita yang merupakan prasyarat untuk adanya bintang-bintang angkatan pertama yang membuat unsur-unsur kimia yang lebih berat. Tetapi kelihatannya semua galaksi yang lain itu tidak diperlukan. Juga tidak harus jagat raya itu begitu seragam dan serupa dalam semua arah pada skala besar.

Orang akan merasa lebih berbahagia mengenai asas antropik, sekurangnya versi lemahnya, jika ia dapat menunjukkan bahwa cukup banyak konfigurasi awal yang berlainan untuk jagat raya itu telah ber-evolusi untuk menghasilkan sebuah jagat raya seperti yang kita amati sekarang ini. Jika memang demikian halnya, sebuah jagat raya yang berkembang dari sesuatu jenis kondisi awal yang acak seharusnya mengandung sejumlah kawasan yang lancar dan seragam serta cocok untuk ber-evolusinya kekehidupan cerdas. Dipihak lain, seandainya keadaan awal jagat raya ini harus dipilih dengan luar biasa seksamanya untuk menuju ke sesuatu seperti yang kita saksikan disekitar kita ini, agaknya jagat raya ini tidak akan berisi kawasan apapun yang di dalamnya akan muncul kehidupan. Dalam model Dentuman Besar panas yang telah diuraikan disesi terdahulu, dalam jagat raya dini tidak cukup waktu bagi kalor untuk mengalir dari satu ke lain kawasan. Ini berarti bahwa dalam keadaan awal jagat raya di mana-mana temperaturnya harus eksak sama agar dapat dijelaskan mengapa latar belakang gelombang mikro mempunyai temperatur yang sama dalam semua arah itu. Laju awal pemuaian juga harus dipilih dengan sangat cermat agar laju pemuaian selanjutnya masih begitu dekat dengan nilai kritis untuk menghindarkan keruntuhan kembali. Ini berarti bahwa memang pasti keadaan awal dipilih dengan sangat seksama jika model dentuman besar itu benar sampai ke awal waktu sekalipun. Akan sangat sukar untuk menjelaskan mengapa jagat raya harus mulai tepat seperti itu.

Dalam suatu upaya menemukan suatu model jagat raya tempat banyak konfigurasi awal yang berlainan dapat ber-evolusi menjadi sesuatu seperti jagat raya sekarang ini. Dapat dikemukakan bahwa jagat raya dini mungkin pernah melewati suatu periode pemuaian yang sangat cepat. Pemuaian ini ‘inflasioner’, yang berarti bahwa pada satu waktu jagat raya itu memuai dengan laju yang bertambah, bukannya berkurang seperti sekarang ini. Jadi jari-jari jagat raya bertambah dengan 1E+30 kali dalam waktu hanya sepersekian detik.

Seperti diketahui jagat raya berawal Dentuman Besar dalam keadaan sangat panas tetapi dengan situasi kacau balau. Temperatur tinggi ini berarti bahwa partikel dalam jagat raya itu akan bergerak sangat cepat dan mempunyai energi yang tinggi. Diperkirakan pada temperatur tinggi semacam itu forsa elektro-magnetik, forsa nuklir kuat dan forsa nuklir lemah semuanya akan dipersatukan menjadi suatu forsa tunggal. Dengan memuainya jagat raya, ia akan mendingin, dan energi partikel akan turun. Akhirnya akan terjadi suatu proses yang disebut peralihan fase dan simetri antara forsa-forsa itu akan patah; forsa nuklir kuat akan menjadi lain dari forsa nuklir lemah dan forsa elektromagnetik.

Forsa adalah proses alam yang terjadi pada materi, yaitu forsa gravitasi kecenderungan jatuh kebawah atau tenggelam; atau forsa levitasi kecenderungan mengapung atau melayang.

Ambil contoh air, dapat melewatkan titik beku 0 derajat tanpa terbentukknya es. Jagat raya mungkin berperilaku serupa; temperatur mungkin turun ke bawah nilai kritis tanpa simetri antara forsa-forsa itu rusak. Jika ini terjadi, jagat raya akan berada dalam suatu keadaan tidak stabil, dengan energi yang lebih tinggi dibandingkan seandainya simetri itu telah rusak. Energi ekstra istimewa ini dapat ditunjukkan sebagai mempunyai efek antigravitasi: energi itu akan bertindak tepat seperti tetapan kosmolagi yang dimasukkan Einstein ke dalam relativitas umum ketika ia mencoba membangun suatu model statis jagat raya. Karena jagat raya telah membangun suatu model statis jagat raya. Karena jagat raya telah memuai seperti dalam model Dentuman Besar panas, maka efek menolak (repulsif) dari tetapan kosmologi ini akan menyebabkan jagat raya memuai dengan laju yang selalu bertambah. Bahkan dalam kawasan-kawasan yang banyaknya partikel-partikel materi di atas rata-ratapun, tarikan gravitasi dari materi akan dikalahkan oleh tolakan dari tetapan kosmologi efektif itu.

Jadi kawasan-kawasan ini juga akan memuai dengan cara inflasioner yang makin cepat. Dengan memuainya kawasan-kawasan ini dan partikel materi makin berjauhan, yang tersisa adalah suatu jagat raya yang memuai yang hampir tidak berisi partikel apapun dan masih berada dalam keadaan lewat dingin. Setiap ketidakteraturan dalam jagat raya semata-mata telah diratakan oleh pemuaian itu. Jadi keadaan lancar dan seragam jagat raya sekarang ini dapat ber-evolusi dari banyak keadaan awal yang tidak seragam dan berlain-lainan.

Dalam jagat raya semacam itu, ketika pemuaian dipercepat oleh suatu tetapan kosmologi bukannya diperlambat oleh tarikan gravitasi materi, akan cukup waktu bagi cahaya untuk merambat dari satu kawasan ke kawasan lain dalam masa dininya. Ini dapat memberikan jawaban terhadap problem, yaitu mengapa kawasan-kawasan yang berlainan dalam jagat raya itu mempunyai sifat-sifat yang sama. Lagi pula, laju pemuaian jagat raya itu automatis akan menjadi sangat dekat dengan laju kritis yang ditetapkan oleh rapatan energi jagat raya. Lalu ini dapat menjelaskan mengapa laju pemuaian itu masih begitu dekat dengan laju kritis, tanpa harus mengendalikan bahwa laju awal pemuaian jagat raya telah dipilih dengan sangat seksama.

Gagasan inflasi dapat juga menjelaskan mengapa terdapat begitu banyak materi dalam jagat raya itu. Ada kira-kira 1E+80 partikel dalam kawasan-kawasan jagat raya yang dapat kita amati. Dari mana semuanya ini? Teori kuantum memberi jawaban bahwa partkel dapat diciptakan dari energi dalam bentuk pasangan partikel-antipartikel. Tetapi jawaban itu hanya mengalihkan pertanyaan menjadi darimana energi itu? Jawaban adalah energi total jagat raya itu nol secara eksak. Materi jagat raya itu memang terbuat dari energi positif. Tetapi semua materi itu tarik-menarik secara gravitasi. Dua potong materi yang saling berdekatan energinya lebih rendah daripada bila kedua potong itu berjauhan, karena untuk memisahkan dua benda itu melawan forsa gravitasi yang melekatkan keduanya. Jadi dalam suatu makna, medan gravitasi mempunyai energi negatif. Dalam hal suatu jagat raya yang kurang lebih seragam dalam ruang, dapat ditunjukkan bahwa energi gravitasi yang negatif ini dengan eksaknya meniadakan energi positif yang dikandung oleh materi. Jadi energi total jagat raya adalah nol.

Maka dua kali nol adalah tetap nol. Jadi jagat raya dapat melipatkan banyaknya energi materi positif, dan juga melipatduakan energi gravitasi, tanpa melanggar asas kekekalan energi. Ini tidak terjadi dalam pemuaian normal jagat raya ketika rapatan energi materi turun jika jagat raya itu membesar. Tetapi memang terjadi dalam pemuaian inflasioner, karena rapatan energi dari keadaan lewat dingin tetap konstan sementara jagat raya memuai; bila ukuran jagat raya menjadi dua kali, energi materi positif dan energi gravitasi negatif keduanya menjadi dua kali, sehingga energi total tetap nol. Dalam fase inflasi, jagat raya itu bertambah sangat banyak ukurannya. Jadi banyaknya total energi yang tersedia untuk membuat partikel menjadi sangat banyak.

Sekarang ini jagat raya tidak memuai secara inflasioner. Jadi haruslah ada sesuatu mekanisme yang akan menyingkirkan tetapan kosmologi efektif yang sangat besar itu dan dengan demikian mengubah laju pemuaian dari pemuaian yang dipercepat ke pemuaian yang diperlambat oleh gravitasi. Dalam pemuaian inflasioner orang mungkin menunggu-nunggu bahwa akhirnya simetri antara forsa-forsa itu akan rusak. Energi ekstra dari keadaan simetri yang tidak rusak kemudian akan dibebaskan dan akan memanasi kembali jagat raya tepat ke bawah temperatur kritis untuk simetri antara forsa-forsa. Jagat raya lalu akan terus memuai dan mendingin tepat sama seperti model Dentuman Besar panas, tetapi ada penjelasan mengapa jagat raya memuai tepat dengan laju kritis dan mengapa berbagai kawasan sama temperaturnya.

Peralihan fase diandaikan terjadi dengan mendadak, agak mirip dengan munculnya kristal es dalam air yang dingin. “Gelembung-gelembung” fase baru yang simetrinya rusak itu akan terbentuk dalam fase lama, seperti gelembung kukus dikelilingi oleh air yang siap mendidih. Gelembung-gelembung ini dibayangkan memuai dan bertemu satu sama lain sampai seluruh jagat raya itu berada dalam fase baru. Masalahnya, jagat raya itu sedang memuai begitu cepat sehingga bahkan jika gelembung  itu tumbuh secepat cahayapun, mereka akan saling menjauh sehingga tidak sempat untuk bergabung. Jagat raya akan tetap berada dalam keadaan yang sangat tidak seragam, ada kawasan yang masih mempunyai simetri antara forsa-forsa dan ada yang sudah tidak mempunyai. Model jagat raya semacam ini tidak cocok dengan pengamatan. Kesulitan itu dapat diatasi bila gelembung-gelembung itu begitu besar sehingga kawasan kita seluruhnya dapat berada dalam sebuah gelembung tunggal. Agar ini berhasil, perubahan dari simetri ke rusaknya simetri haruslah berlangsung sangat lambat dalam gelembung itu, namun hal itu sangat dimungkinkan. Perlahannya kerusakan simetri itu sangat bagus, apabila gelembung-gelembungnya haruslah lebih besar daripada ukuran jagat raya pada saat itu.

Simetri akan rusak dimana-mana, bukannya hanya di dalam gelembung-gelembung. Ini akan menghasilkan jagat raya seragam seperti yang kita amati. Model yang mirip dengan tersebut di atas, yaitu “model inflasioner baru”, yang didasarkan pada gagasan pemecahan simetri secara lambat. (Model inflasioner lama adalah mengenai pemecahan simetri secara cepat dengan pembentukan gelembung-gelembung). Model inflasioner baru merupakan upaya yang baik untuk menjelaskan mengapa jagat raya itu seperti itu. Tetapi model itu meramalkan variasi temperatur radiasi latar belakang gelembung mikro yang jauh lebih besar daripada yang dijumpai dalam pengamatan. Sekurangnya itulah ramalan bentuk asli model itu.

Apakah dapat terjadi peralihan fase seperti diinginkan itu dalam jagat raya yang sangat dini.  Dalam model ini tidak ada peralihan fase maupun keadaan lewat-dingin. Sebagai gantinya ada medan spin 0 (nol) yang akan mempunyai nilai yang besar dalam beberapa kawasan jagat raya dini, oleh adanya fluktuasi kuantum. Energi medan dalam kawasan-kawasan tersebut akan bertabiat seperti tetapan kosmologi. Energi medan itu akan mempunyai efek gravitasi tolakan, dan dengan demikian menyebabkan kawasan-kawasan itu memuai dengan cara inflasioner. Dengan memuainya kawasan-kawasan ini, energi medan di dalamnya perlahan-lahan akan berkurang sampai pemuaian inflasioner itu berubah menjadi seperti pemuaian dalam model dentuman besar panas. Salah satu kawasan ini akan menjadi apa yang kita saksikan sekarang ini, jagat raya yang dapat diamati. Model ini mempunyai semua keunggulan model-model inflasiner terdahulu, tetapi tidak bergantung pada suatu peralihan fase yang samar-samar itu, dan lagi pula model itu dapat memberikan ukuran yang wajar untuk fluktuasi temperatur latar belakang gelombang mikro yang cocok dengan pengamatan.

Model-model inflasioner ini menunjukkan bahwa jagat raya dapat berasal dari sejumlah besar konfigurasi awal yang berbeda-beda. Ini penting karena untuk menunjukkan bahwa keadaan awal bagian dari jagat raya yang harus dipilih dengan seksama betul. Jika boleh kita menggunakan asas antropik lemah untuk menjelaskan mengapa jagat raya itu seperti sekarang. Tetapi mustahil bahwa tiap-tiap konfigurasi awal akan menggiring jagat raya menjadi seperti sekarang. Jadi pasti ada konfigurasi-konfigurasi awal yang tidak menghasilkan jagat raya seperti masa kini. Jadi, bahkan model inflasioner pun tidak menjelaskan mengapa konfigurasi awal itu bukan konfigurasi awal yang menghasilkan jagat raya yang berbeda sekali dengan jagat raya kita ini.

Untuk meramalkan bagaimana jagat raya itu seharusnya beranjak, diperlukan hukum-hukum yang berlaku pada awal waktu. Jika teori klasik relativitas umum itu benar, teorema singularitas menunjukkan bahwa awal waktu itu merupakan titik rapatan tak terhingga dan kelengkungan ruang-waktu yang tidak terhingga besar. Semua hukum-hukum sains yang dikenal akan runtuh pada titik semacam itu. Akan mengandaikan adanya hukum-hukum baru yang berlaku pada singularitas-singularitas, namun akan sangat sukar bahkan untuk merumuskan hukum-hukum semacam itu pada titik-titik yang buruk tabiatnya itu, dan tidak akan dipandu oleh hasil pengamatan seperti apa kira-kira hukum itu. Tetapi apa yang sebenarnya dinyatakan oleh teorema singularitas adalah bahwa medan gravitasi menjadi begitu kuat sehingga efek gravitasi kuantum menjadi penting; teori klasik tidak lagi merupakan pemerian yang baik mengenai jagat raya. Jadi orang harus menggunakan suatu teori kuantum gravitasi untuk membahas tahap-tahap sangat awal dari jagat raya itu. Dalam teori kuantum hukum-hukum sains biasa dimungkinkan untuk berlaku di mana-mana, termasuk pada awal waktu; tidaklah perlu untuk mempostulatkan hukum-hukum baru untuk singularitas, karena dalam teori kuantum tidak diperlukan singularitas apa pun."

(Sumber bahan: A Brief History of Time by Stephen Hawking.)

“Tidak dapat ditelaah jika ada Dentuman Besar lainnya, meskipun ada di kawasan jagat raya ini, kakang. Tapi mungkinkah jika ada, dia akan membentuk tatanan alam semesta bersama tatanan alam semesta yang sedang kita awasi perkembangannya?”, pendapat Togog setelah mendengar uraian panjang lebar dari Semar. “Apapun yang terjadi, kita akan upayakan sebaik-mungkin yang ada dihadapan kita dulu”, jawab Semar. “Aku sedang berpikir kemustahilan, terjadi replika jamak Dentuman Besar yang membentuk konfigurasi dan tatanannya sendiri.” Semar tidak menjawab, melainkan dia segera menepuk kuat kedua telapak tangannya dilambari kedahsyatan ilmunya, walau tidak sedahsyat dentuman besar, cukup membuat ledakan maha kuat membuat percikan-percikan api disertai sisa-sisa debu bekas dentuman besar.

“Coba perhatikan dan dengarkan gemanya Togog”, ujar Semar. Suara dapat dihantarkan melalui debu-debu zat-zat akibat dari dentuman besar. Dikegelapan alam semesta dini, dia memperhatikan, tepukan dahsyat Semar membuat gema, seakan membuat dentuman sendiri dan menyemburatkan awan debu-debu sendiri. Dia menghitung ada 12 gema dentuman. “Aku mengerti kakang, jadi kemungkinan ada tiruan gema dentuman besar yang membuat konfigurasinya sendiri, tapi kuperhatikan gema itu masing-masing ber-replika berdekatan, seakan makhluk bersel satu yang dapat membelah diri.” “Ya Togog, yang aku perhatikan, tiruan-tiruan Dentuman Besar memang terjadi di kawasan alam semesta kita, tapi ‘membentuk dimensi ruang dan waktu sendiri’ dan akan dinamakan jagat raya pararel. Yang kita kenal adalah baru 9 dunia pararel yang dihuni ayah, kakek, leluhur dan saudara-saudara Dewa.”, ujar Semar (dikisahkan pada sesi lalu). Togog hanya termangu-mangu.

“Sekarang kau ikuti caraku”, Semar berujar sambil memutar tubuhnya berlawanan jarum jam. “Uh..!! kakang dimana kau, kenapa ada ‘dinding’ tanpa batas dihadapanku?”, Togog kaget, karena sekonyong-konyong dihadapannya terbentang suatu ‘dinding’ sangat lebar tak bertepi dan menjulang keatas tak terlihat puncaknya. Mataharipun akan ditelannya oleh dinding itu. “Itu jempol kakiku, mau bantu aku menggarukkannya, kalau mau bersihkan kukuku kau terbang dulu ke atas kira-kira 150ribu meter.” kata suatu suara membisikkan ditelinga Togog, sangat dekat tapi gemanya menyiratkan sangat jauh, tapi dia tahu itu suara saudara tuanya, Semar.

Togog tidak meladeni kebiasaan gurauan kakaknya, dia segera meniru gerakan Semar dan bertriwikrama, mengikuti aura rasa dari ajian Semar. Tapi dia hanya mampu menyamai 80% dari besar triwikrama kakaknya. Sekali lagi diam-diam dia mengagumi kesaktian saudara tuanya itu. Dan kini dia lihat, Semar tengah memutar-mutar awan debu-debu jagat raya, sedang ‘menyemai bintang-bintang’ seakan memilih-milih butir-butir bibit unggul pada ayakan beras.    

“Aku sedang memilih-milih bibit bintang sesuai petunjuk Allah SWT. untuk tempat bermukim eyang Adam dan eyang putri Siti Hawa serta seluruh manusia dan makhluk hidup lainnya”, ujar Semar serius. “Ada ratusan jutaan pusar jagat (galaksi – redaksi) yang harus kita bentuk dan kita ‘ayak’, apakah sebaiknya kita berpencar membagi tugas kakang, aku disebelah lain jagat ini?, usul Togog. “Jangan Togog, aku perlu pendapatmu juga dari bibit-bibit yang kupilih, walau tugas ini akan memakan ratusan ribu tahun sampai jutaan tahun”, cegah Semar yang menyadari sulitnya pemilihan bibit-bibit bintang sesuai petunjuk Yang Maha Kuasa. “Lalu bagaimana dengan jagat-raya pararel akibat gema dentuman besar kakang?. “Aku punya keyakinan Togog, karena duplikat dari gema dentuman utama, dengan sedemikian rupa mereka ‘akan mencontoh secara alami’ konfigurasi dan tatanan jagat raya induknya yang sedang kita garap ini”, Semar berujar penuh keyakinan.

Mereka seakan seorang ‘kontraktor bangunan’ yang mendapat kontrak kerja dan  membangun sesuai ‘spesifikasi teknik’ dan ‘spesifikasi mutu bahan’ yang diberikan Pemilik Proyek yaitu Yang Maha Kuasa Allah Azza wa Jalla. Memang dalam prakteknya, alam semesta beserta seluruh galaksi-galaksi yang beraneka rupa bentuknya, akan terbentuk setelah kira-kira 380ribu hingga 7juta tahun setelah Dentuman Besar, hingga cahaya dari bintang-bintang baru terlihat. Dalam kegelapan dan keheningan tidak terbandingkan, mereka berdua dengan tekun dan kesabaran tak lumrah makhluk hidup, mengerjakan membentuk jagat-jagat raya jutaan tahun lamanya.

Galaksi pertama di alam semesta yang terbentuk dihuni oleh bintang-bintang besar yang memancarkan sinar ultra violet atau sinar ultra ungu atau biasa disingkat sinar UV, dan dipenuhi oleh kabut tebal dari gas hidrogen. Sinar UV yang sangat kuat itulah yang kemudian membersihkan kabur gas hidrogen. Bentuk oranye di tengah awan gas kosmik menyiratkan alam semesta masih sangat muda. Gas kosmik tersebut sedang dalam proses pembentukan menjadi salah satu pertama di Alam Semesta! Pengamatan seperti inilah yang akan membantu keduanya untuk menyelediki bagaimana galaksi akan dibentuk.

Proses Kelahiran dan Pembentukan Galaksi adalah dimulai dari sebuah sistem masif yang terikat gaya gravitasi yang terdiri atas bintang (dengan segala bentuk manifestasinya, antara lain bintang neutron dan lubang hitam), gas dan debu medium antarbintang, serta materi gelap. Galaksi tidak tersebar secara acak di alam semesta, tetapi sering ditemukan di sebuah "gugus galaksi", yang pada gilirannya juga merupakan bagian dari kelompok yang lebih besar yang disebut "super-gugus galaksi." Sekitar 380ribu hingga 7juta tahun setelah peristiwa Dentuman Besar, atom-atom hidrogen dan helium mulai terbentuk, dalam sebuah peristiwa yang disebut rekombinasi. Hampir semua hidrogen adalah netral (tidak terionisasi) dan dengan mudah menyerap cahaya, serta belum ada bintang yang terbentuk. Akibatnya periode ini disebut "Zaman Kegelapan". Dari fluktuasi kepadatan (atau ketidak-seragaman anisotropi) dalam materi purba inilah struktur-struktur yang lebih besar mulai muncul. Hasilnya, massa materi barionik mulai memadat dalam cincin cahaya materi gelap dingin. Struktur-struktur primordial inilah yang akhirnya menjadi galaksi.

Adanya protogalaksi (yang paling dasar dari galaksi), yang seawal itu kemunculannya menunjukkan bahwa protogalaksi tersebut pastilah berkembang dalam apa yang disebut "Zaman Kegelapan". Proses rinci terbentuknya galaksi seawal itu mereka lakukan dengan membagi dalam dua kategori: dari atas ke bawah (top-down) atau dari bawah ke atas (bottom-up).

Dalam top-down, keduanya membentuk protogalaksi dalam sebuah runtuhan serentak berskala besar yang berlangsung selama kira-kira seratus juta tahun. Dalam cara bottom-up,  struktur kecil seperti gugus bola terbentuk dahulu, lalu kemudian sejumlah struktur tersebut bergabung untuk membentuk galaksi yang lebih besar. Begitu protogalaksi mulai terbentuk dan mengerut, bintang-bintang berpendar cahaya pertamapun muncul di dalamnya. Bintang-bintang ini tersusun hampir seluruhnya oleh hidrogen dan helium dan kemungkinan berukuran masif.

Semar menduga, jika memang benar demikian, maka bintang-bintang yang sangat besar ini akan menghabiskan pasokan bahan bakarnya dengan cepat dan menjadi supernova, melepaskan unsur-unsur berat ke medium antarbintang. Bintang-bintang generasi pertama ini mengionisasi ulang hidrogen netral sekitarnya, menciptakan gelembung ruang yang mengembang yang bisa dengan mudah dilalui cahaya.

(BERSAMBUNG).

           

** & **