Browse By

Teori Tetangsi (Untuk Orang Kebanyakan)

String theory atau teori Tetangsi adalah salah satu topik dalam fizik yang kurang difahami mahu pun didengari oleh orang kebanyakan. Malah, bagi mereka yang berlatarbelakangkan bidang fizik (*batuk* macam admin *batuk*), teori ini juga adalah salah satu topik yang sering dielak daripada dijawab apabila orang kebanyakan bertanya. “String theory tu apa eh?”, “Dia macam teorilah. Something-lah. Entahlah. Google-lah. Fiziklah!“. Sejujurnya jawapan yang penuh keraguan seperti itu ada asasnya kerana teori Tetangsi adalah sebuah teori yang penuh misteri, penuh kesangsian dan belum mampu dibuktikan.

Disebabkan admin juga termasuk dalam golongan orang kebanyakan apabila berbicara mengenai teori Tetangsi, maka, makalah ini juga akan cuba ditulis dengan bahasa semudah mungkin agar tidak membebankan minda anda.

Alam semesta dibentuk daripada dua adunan asas: zarah dan daya. Salah satu contoh zarah yang sering kita dengar adalah elektron dan contoh daya yang amat sinonim dalam kehidupan kita adalah daya graviti. Realitinya, terdapat banyak lagi zarah dan daya yang telah dikenalpasti oleh fizikawan seluruh dunia. Jika ahli kimia mempunyai jadual berkala unsur mereka bermula daripada Hidrogen hinggalah ke Lawrencium;

Sumber: https://sciencenotes.org/

Fizikawan juga mempunyai jadual mereka yang tersendiri dan ia digelar Model Piawai (Standard Model):

Sumber: http://home.cern/

Bezanya, jika jadual berkala unsur menyusun unsur-unsur yang juga adalah atom dalam sebuah jadual, Model Piawai meneliti zarah yang lebih kecil daripada atom. (Lihat, elektron juga adalah salah satu zarah di dalam Model Piawai! Graviton, zarah yang dikatakan membawa daya graviti berada di luar jadual dan dikaburkan kerana masih belum dapat dibuktikan). Baca di sini untuk maklumat tambahan.

Jadi, lama kelamaan apabila semakin banyak zarah ditambah ke dalam Model Piawai, mungkin ada fizikawan yang mengajukan pertanyaan: “Hey, macam mana kalau semua zarah-zarah ini sebenarnya adalah benda yang sama?”.

Sumber: http://zidbits.com/

Maka, teori Tetangsi pun dilahirkan. Teori ini adalah cubaan untuk menjelaskan kewujudan semua zarah-zarah (dipanggil zarah keunsuran atau elementary particles) ini menggunakan struktur seakan tangsi atau tali tenaga yang bergetar. Tali 1 dimensi ini adalah ibarat filamen halus dan ia dikatakan begitu kecil. Bagi membantu anda membayangkan betapa kecilnya tali ini, bayangkan; jika sebuah atom hidrogen (atom paling kecil dalam jadual berkala unsur) dibesarkan sebesar seluruh alam semesta, tali yang berada di dalam elektron yang berada di dalam atom hidrogen ini masih mempunyai ketebalan sehelai rambut manusia!

Sumber: http://images.wisegeek.com/

Admin ada menyebut mengenai daya sebentar tadi di mana graviti adalah salah satu contoh. Selain graviti, daya yang paling asas yang digelar daya asas (fundamental forces) juga termasuklah elektromagnet, nuklear lemah dan nuklear kuat. Apa yang membingungkan fizikawan adalah, daya graviti diterangkan oleh teori Kerelatifan Am (yang diperkenalkan oleh Einstein) manakala tiga daya yang lain diterangkan oleh teori mekanik kuantum. Hal ini bermakna, kita memerlukan dua jenis teori untuk menerangkan sekumpulan daya yang sepatutnya dikelompokkan dalam keluarga yang sama. Oleh itu, dengan wujudnya teori Tetangsi, keempat-empat daya ini mampu diterangkan oleh sebuah teori tunggal yang elegan – kerana fizikawan memang begitu perangainya, suka meringkaskan sesuatu yang rumit :’)

Berbalik semula kepada sifat tali dalam teori ini. Setiap tali adalah serupa, tetapi yang membezakan antara seutas tali dengan yang lain adalah corak dan frekuensi getarannya. Corak dan frekuensi getaran yang berbeza akan menghasilkan zarah keunsuran yang berbeza. Hal ini bermakna, tali ini ibarat bahan binaan tunggal yang mampu mengambil bentuk yang berbeza hanya dengan bergetar dengan cara yang berlainan. Sama seperti bagaimana seutas tali biola yang sama mampu menghasilkan melodi yang berbeza jika ia digesek dengan cara yang berlainan.

Sumber: https://i.ytimg.com/

Dalam usaha memungkinkan teori ini menjadi suatu kenyataan, beberapa syarat diperlukan; antaranya adalah dimensi tambahan (extra dimension). Disebabkan kerumitan matematiknya, teori Tetangsi memerlukan sehingga 11 dimensi untuk wujud; iaitu tambahan 7 dimensi  daripada apa yang kita miliki sekarang. Untuk memudahkan pemahaman, tali ini dikatakan berlingkaran dalam 11 dimensinya tetapi kita, manusia yang mempunyai keupayaan memerhati yang terhad, hanya mampu menjumpai 4 dimensi daripadanya; iaitu 3 dimensi ruang dan 1 dimensi masa.

Sumber: https://s3-production.bobvila.com/

Ibarat kita melihat hos getah dari jauh, ia hanya kelihatan seperti seutas hos yang mempunyai 1 dimensi. Tetapi jika kita memerhati lebih dekat, kita mampu melihat bahawa hos tersebut berbentuk silinder, mempunyai ketebalannya dan kedalamannya; dengan kata lain, mempunyai 3 dimensi. Sekali lagi, kewujudan dimensi tambahan juga masih belum dapat dibuktikan.

Satu lagi perkara menarik mengenai tali adalah ia boleh mengambil dua jenis bentuk; sama ada dua hujungnya bebas (lingkaran terbuka) atau dua hujungnya terikat (lingkaran tertutup).

Sumber: http://cloudfront.net/

Amaran: Unsur cereka sains di hadapan.

Bagi zarah yang terbentuk oleh tali dengan bentuk lingkaran terbuka, ia sentiasa terikat pada dimensinya. Dimensi ini dipanggil brane dan tali yang melekat pada brane ini ibarat tali sebenar yang melekat pada dindingnya, tidak dapat bergerak bebas. Tetapi bagi zarah yang terbentuk oleh tali dengan lingkaran tertutup, salah satunya ialah graviton; disebabkan ia tidak mempunyai hujung yang bebas untuk melekat pada dinding brane-nya, ia mampu bergerak ke mana sahaja termasuklah merentasi dimensi lain. Gambar di bawah mempamerkan gambaran dua jenis tali yang terikat pada dan bebas daripada brane-nya.

Sumber: http://www.damtp.cam.ac.uk/

Teori ini dizahirkan dalam filem Interstellar apabila Cooper terperangkap dalam Tesseract. Disebabkan graviton mampu bergerak merentasi dimensi lain, Cooper dapat berkomunikasi dengan anaknya yang berada dalam dimensi yang berbeza hanya menggunakan graviti.

Sumber: http://www.thisiscolossal.com/

Teori Tetangsi bukanlah sebuah teori tunggal yang diterima sejagat. Terdapat beberapa versi yang diramalkan oleh fizikawan dan setiap versi mempunyai takrifan, asas, syarat dan matlamat yang sedikit berbeza. Sekiranya teori ini mampu dibuktikan di masa hadapan, ia akan membawa satu pembaharuan besar dalam dunia fizik!

Sumber makalah:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/String_theory
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Graviton
  3. https://www.youtube.com/watch?v=PTxoM5QvruY
  4. https://www.youtube.com/watch?v=y0UcrGncBTo