Film-film fiksi ilmiah yang saya tonton selalu sukses mengajak saya mendaki mimpi. Tetapi ia juga selalu menggoda nalar dan menimbulkan pertanyaan: Apakah sekadar fantasi belaka? Ataukah sesungguhnya tinggal sejengkal dari kenyataan?

Ilsutrasi oleh Juliana Tjitra

Ilsutrasi oleh Juliana Tjitra

Selain seri transportasi dan dinosaurus, ensiklopedia favorit saya sewaktu kecil adalah seri astronomi. Buku besar bersampul merah itu berisi lembaran yang menggambarkan berbagai planet dan bintang-bintang di tata surya.

Tetapi bagi saya bukan itu yang paling menarik. Sebab, pada bagian belakang, ensiklopedia berubah menjadi kitab ramalan. Penyusunnya berbicara soal masa depan. Ia menawarkan mimpi, bahwa pada 2000, kita semua akan memiliki pesawat antariksa yang memungkinkan manusia bepergian antar planet. Tentu saja belakangan saya kecewa.  Kini sudah 2015, dan kita masih terjebak di Bumi.

Namun melalui beragam film fiksi ilmiah, seperti Star Wars, Star Trek, E.T, Space Odyssey, Alien, Avatar, Promotheus atau juga Interstellar, mimpi itu tetap hidup dari waktu ke waktu, meski dibarengi skeptisisme. Dan pada akhirnya, skeptisisme itulah yang mendorong saya bicara dengan para ilmuwan untuk mengurai adegan dalam film fiksi ilmiah, demi mendapat pencerahan. Berikut adalah hasilnya:

#1 Kapten Kirk dan Warp
Dalam Star Trek, ketika terdesak, Kapten Kirk akan memerintahkan awak Starship Enterprise untuk mengaktifkan “warp speed” dan melesat dalam kecepatan cahaya. Begitu Enterprise berada di kecepatan tersebut, Kirk bisa duduk tenang, tersenyum, seraya melambaikan tangan pada musuhnya.

Faktanya, hingga saat ini belum ada satu benda pun (bahkan dalam tataran molekuler!) yang dapat bepergian dalam kecepatan cahaya. “Mendekati, mungkin, tetapi tidak sama,” tutur Dr. Handhika S. Ramadhan, Ph.D, dosen di Departemen Fisika Universitas Indonesia.

Handhika mencontohkan Large Hadron Collider (LHC), fasilitas laboratorium milik European Organization for Nuclear Research (CERN) di Swiss, yang melakukan eksperimen pada skala partikel. Pada LHC, partikel digerakkan dengan sangat, sangat cepat, sebelum ditumbukkan. Untuk melakukan itu pada partikel, LHC menyedot energi luar biasa besar, sehingga ketika musim dingin tiba di Swiss, LHC mesti dimatikan untuk menghemat energi.

Nah, bayangkan jika yang harus dilesatkan adalah pesawat USS Enterprise tipe NCC-1701-D, dengan dimensi 642,5 x 467 x 137,5 meter, dan berat 397.805 metrik ton!

“Secara hitung-hitungan hal itu tidak memungkinkan,” jelas Handhika.

Untuk mendapatkan jumlah energi yang dibutuhkan, seseorang mesti menggunakan rumus yang dibuat Albert Einstein, yaitu (lihat gambar):

silver chiffon dress

E adalah energi, M adalah massa, C adalah kecepatan cahaya (sekitar 300.000 km per detik), V adalah kecepatan objek, dan 1 adalah konstanta. Pada fisika, kecepatan cahaya ekuivalen 1.

Bingung? Sabar dulu. Fokuskan perhatian pada bagian ?1-v²/c², lalu masukkan angka-angkanya. Karena Kirk ingin terbang dengan kecepatan cahaya, maka rumus tersebut akan menjadi seperti berikut: ?1-1²/1². Hasilnya? 0. Masalahnya, nol dalam fisika bukan berarti “tidak ada”, melainkan “infinite” atau tak terhingga. Kiranya, dari mana Kirk bisa mendapat pasokan energi tersebut?

#2 Han Solo dan Percepatan

Pesawat antar bintang dalam Star Wars punya kemampuan masuk-keluar dari kecepatan cahaya sesuka hati, begitu pula Millenium Falcon milik Han Solo. Tetapi, jika Solo melakukannya di dunia nyata, penonton akan sangat bosan.

Dalam bukunya yang berjudul The Science of Star Wars, Jeanne Cavelos mengatakan penyebabnya: Gaya Gravitasi. Semakin besar gaya gravitasi – biasa disebut gaya “G” – semakin besar pula variabel angka, seperti 2G, 3G, 4G dan seterusnya.

Sekarang, bayangkan adegan umum dalam film Hollywood, seorang pilot yang membawa pesawat tempur F16 nya ke arah langit, sangat cepat, sangat tinggi, dan kemudian pingsan. Percayalah, itu bukan karena sang pilot takut ketinggian, melainkan karena G.

Ketika pilot itu dibebani G, maka tubuhnya akan terasa lebih berat. Penanda 1G berarti satu kali bobot tubuhnya sendiri, 2G sama dengan dua kali bobot tubuh, dan seterusnya. Di bagian dalam tubuh, darah akan turun ke kaki, dan saat G sedemikian besar jantung tidak lagi mampu memompa darah ke kepala. Selanjutnya adalah pandangan pilot menjadi buram dan membentuk terowongan hitam, kesadaran menurun, dan keluarga di rumah sebaiknya mulai merapal doa.

Manusia normal hanya sanggup menahan hingga 9G, itu pun tidak dalam percepatan seketika dan hanya untuk berlangsung beberapa saat. Sebagai pembanding, manusia bisa menahan 5G untuk dua menit, dan 3G untuk satu jam. Perlu diingat bahwa kita baru bicara soal pesawat F16 yang bergerak dalam level kecepatan suara, yaitu 340 meter per detik, bukan kecepatan cahaya. Bayangkan berapa G yang dibebani ke tubuh Solo ketika ia bergerak dalam kecepatan cahaya atau 300.000.000 meter per detik.

Ada satu cara untuk menyiasati efek fatal gaya G, yaitu dengan menaikkan kecepatan secara bertahap, sehingga memberi waktu bagi tubuh untuk beradaptasi terhadap peningkatan G. Tetapi itu juga bermasalah. Karena secara kasar, akselerasi yang aman dari 3G hingga mencapai setengah kecepatan cahaya akan memakan waktu dua setengah bulan. Bisakah Anda membayangkan film yang selama dua setengah bulan hanya bercerita soal peningkatan kecepatan? Ini tentu bukan episode yang bagus.

#3 Tentang Gaya Tolak

Tetapi sesungguhnya Solo tidak perlu khawatir tentang percepatan, karena berkat “gaya tolak”, ia akan meninggal dalam damai sesaat setelah menekan tombol kecepatan cahaya.

Bingung? Coba bayangkan Anda mengemudi mobil sports Ferrari berkecepatan 20km per jam, lalu secara tiba-tiba Anda menginjak pedal gas sehingga mobil berakselerasi mencapai kecepatan 200km per jam. Apa yang terjadi? Gaya G akan mendorong tubuh Anda ke belakang, melesakkannya menempel erat ke kursi.

Sesungguhnya, ketika itu terjadi ada gaya lain yang bekerja, yaitu gaya tolak. Gaya tolak memiliki kekuatan yang sama dengan G, namun bekerja berlawanan arah. Gaya tolak lah yang mendesak punggung Anda melalui kursi.

Nah, jika gaya tolak Ferrari dari kecepatan 20km per jam ke 200km per jam saja sudah bikin sesak, apa yang akan terjadi pada Solo? Bayangkan saja kue tart yang disambar truk.

#4 Shaw dan Tidur Panjang

Dalam film Promotheus, Elizabeth Shaw tidur untuk jangka waktu panjang sebelum tiba di planet yang jauh dari bumi. Ini skenario umum dalam fiksi ilmiah. Karena setiap benda tidak mungkin melampaui kecepatan cahaya (ingat poin #1), eksplorasi dengan jarak jutaan tahun cahaya hanya bisa dilakukan dengan dua cara: Kriogenik dan lubang cacing.

Mari fokus pada kriogenik dulu. Ada jenis katak yang mempunyai metode adaptasi luar biasa. Pada musim dingin, ia akan ikut membeku bersama benda-benda lain. Tetapi ia hanya pura-pura mati. Karena pada skala mikroskopik, sel-sel tubuhnya masih hidup, hanya melambat. Ketika musim panas tiba dan semua mencair, voila, ia bak bangkit dari kubur.

Dalam fisika ada yang namanya kriogenik, yaitu ilmu yang mempelajari materi dalam temperatur yang sangat rendah. Inilah yang menjadi acuan soal tidur panjang dalam film-film fiksi ilmiah.

Dr. Parada Hutauruk, peneliti fisika teori dari Grup Fisika Teori Indonesia (GFTI), menjelaskan, “Pada kondisi ini, atom-atom yang membentuk sel-sel atau jaringan tubuh tidak mendapat energi yang menyebabkan interaksi. Nah, ketika musim panas, tubuh mendapat energi panas matahari sehingga atom-atom kembali berinteraksi. Organ pun bekerja seperti semula.”

Tetapi dalam ilmu biologi, kriogenik pada manusia menjadi jauh lebih kompleks. Menurut Prasdianto, pengajar ilmu biologi senior dari situs belajar daring Zenius, masalah terbesar kriogenik pada manusia adalah peningkatan volume air yang akan terjadi di posisi empat derajat celcius.

“Karena sel-sel kita tidak dilindungi dinding sel layaknya sel tumbuhan, maka membran sel akan pecah,” tutur Prasdianto. “Dan ketika proses defrost, sel-sel kita sudah hancur akibat pengembangan volume air.”

Pada dasarnya, kasus hibernasi pada hewan, terutama amfibi dan reptil, dapat terjadi karena mereka adalah hewan berdarah dingin. Artinya, metabolisme tubuh mereka mengikuti suhu eksternal. Sementara untuk mamalia, seperti manusia, sistem tubuh akan mempertahankan suhu pada kisaran antara 36-37 derajat celcius. Semakin jauh perbedaan suhu di dalam dan di luar tubuh, semakin besar tubuh membutuhkan energi.

#5 Cooper dan Lubang Cacing

Cara lain untuk melakukan eksplorasi ke planet-planet berjarak jutaan tahun cahaya adalah melalui lubang cacing, seperti Cooper dalam film Interstellar. Tetapi bagaimana hal itu terjadi?

Jika manusia tak bisa bepergian dalam kecepatan cahaya, maka mereka bisa memanfaatkan melengkungnya ruang dan waktu. Setidaknya begitu menurut persamaan matematika Teori Relativitas Albert Einstein. Teori itu menunjukkan bahwa ruang dan waktu saling terkait, dan tidak datar.

Bayangkan kain dengan motif garis-garis (memanjang dan melebar) yang diikat di keempat ujungnya sehingga membentuk bidang datar. Anggap saja itu alam semesta. Garis-garis memanjang adalah ruang, sementara garis-garis melebar adalah waktu. Lalu taruh buah durian di tengah dan lihat apa yang terjadi. Durian akan membebani kain, membuatnya menjorok ke bawah. Garis-garis pun jadi melengkung. Durian itu melambangkan massa – dalam kenyataan, ia bisa berupa bintang, planet atau pun lubang hitam. Dan itulah alasan mengapa massa melengkungkan ruang dan waktu.

Cooper memanfaatkan lengkungan tersebut. Lubang cacing terbentuk oleh dua gravitasi massa yang kuat, yang membuat ruang dan waktu sedemikian lengkung dan –akhirnya – terhubung satu sama lain. Bingung? Bayangkan kain tadi. Semakin berat durian yang Anda taruh, semakin dekat pula jarak antara kain di sisi kiri dan kanan. Apa yang Cooper lakukan hanyalah melompat dari sisi kiri ke kanan.

Tetapi itu teori. Kenyataannya, belum ada yang pernah menemukan – apalagi melalui – lubang cacing.

“Itu belum menjadi kebenaran ilmiah, karena belum ada eksperimen yang membuktikannya,” jelas Handhika.

#6 Lubang Hitam Raksasa Gargantua

Tak hanya lubang cacing, pada satu kesempatan Cooper juga memasuki lubang hitam raksasa bernama Gargantua. Tetapi apa itu lubang hitam? Dan bagaimana Cooper bisa selamat?

Ingat kain tadi? Sekarang lemparkan apel dan jeruk ke sekeliling durian, maka keduanya akan berputar-putar mengitari durian sebelum akhirnya mendekat dan membentur durian. Itulah gravitasi. Ia menjelaskan bagaimana bulan mengitari bumi, bumi mengitari matahari, lalu matahari beserta bintang-bintang lainnya mengitari lubang hitam dan membentuk galaksi. Dan jika gravitasi lubang hitam itu mampu menarik para bintang, jelas ia bukan lubang hitam biasa. Ia adalah super massive blackhole, dan Gargantua adalah salah satunya.

Menurut Parada, “Secara sederhana lubang hitam terjadi ketika benda langit kehilangan bahan bakar yang berasal dari interaksi atom-atom atau partikel-partikel penyusun bintang.”

Penurunan menyebabkan gaya gravitasi lebih besar dari gaya antar penyusun bintang tersebut. Jika sudah begitu, bintang akan collapse pada kondisi gravitasi yang sangat dominan. Ia pun berubah menjadi lubang hitam.

Menyoal bagaimana Cooper bisa selamat ketika memasuki Gargantua, Handhika tidak mengetahuinya. Tetapi yang jelas, di dalam lubang hitam, gravitasi akan menarik semuanya. Bahkan cahaya pun tak dapat lolos. Ia membentuk singularitas, dan di sana, hukum fisika yang kita kenal runtuh.

Meski kata “singularitas” dan kalimat “runtuhnya hukum fisika” terdengar sangat meyakinkan, apa yang sesungguhnya ada di balik itu semua hanyalah ketidaktahuan. Menurut Brian Greene, profesor matematika dan fisika dari Columbia University, dalam artikel “It’s About Time: The Science of ‘Interstellar’ with Brian Greene”, keduanya merupakan penanda di mana hitungan matematika Einstein mulai kacau dan tidak bisa dimengerti sama sekali.

#7 Satu Tahun Cooper = Tujuh Tahun Murphy

Ketika Cooper bertemu kembali dengan putrinya, Murphy, sebuah perbedaan drastis terlihat. Cooper masih gagah, sementara Murphy sudah menjadi lansia. Menurut film, itu adalah dampak dari perbedaan waktu. Satu tahun yang dialami Cooper adalah tujuh tahun bagi Murphy. Mungkinkah?

Mungkin saja. Jika Anda keluar dari definisi waktu yang umum. Definisi waktu yang kita kenal merupakan hasil kerja Isaac Newton, ilmuwan legendaris Inggris. “Newton merumuskan waktu menurut hukum gerak atau mekanika,” jelas Handhika.

Ingat pelajaran fisika SMA? T=S/V. Waktu adalah jarak dibagi kecepatan. Tetapi, ada masalah dengan rumus ini.

Newton forgive me…,” tutur Einstein ketika teorinya menggulingkan dan mengobrak-abrik teori Newton pada 1905. Teori itu bernama Teori Relativitas. Dan dalam konteks Cooper, yang pertama dipakai adalah Teori Relativitas Khusus.

Sekarang, bayangkan Anda mengantar ibu yang ingin mudik naik bus. Di terminal, seiring bus bergerak, Anda melihat ibu bergerak menjauh dengan kecepatan tertentu. Tetapi, penumpang di sebelah ibu Anda tentu punya opini lain. Ia melihat ibu Anda sedang diam, tak bergerak sama sekali. Inilah relativitas.

Lalu Anda masih duduk di terminal itu, dan bus selanjutnya datang. Ketika bus lewat tepat di hadapan Anda, dua kilat menyambar berbarengan. Kilat pertama menyambar tiga meter di kiri Anda, dan kilat kedua menyambar tiga meter di kanan. Anda tentu melihatnya sebagai peristiwa serentak. Tetapi tidak bagi penumpang bus. Mereka akan melihat kilat pertama menyambar lebih dahulu, baru disusul kilat kedua. Tetapi mana yang benar, Anda atau mereka? Dua-duanya, menurut kerangka acuan masing-masing, benar adanya.

Tetapi karena relativitas itu, konsekuensi yang muncul adalah adanya time dilation atau mulurnya waktu. Ini maksudnya, jika ada jam yang bergerak dengan kecepatan tertentu, waktunya akan mulur. Semakin cepat ia bergerak, maka semakin memuai waktu.

Perbedaan waktu itu menjadi semakin lebar ketika Cooper musti memasuki lubang cacing dan mendekati lubang hitam raksasa Gargantua, di mana Teori Relativitas Umum juga dipakai.

“Dalam konteks lubang cacing, teori itu berlaku karena adanya pengaruh gravitasi,” jelas Parada.  “Ia disebut ‘dilasi waktu waktu gravitasi’.”

Ingat kain dengan durian di bagian tengah? Semakin dekat dengan durian, semakin lengkung waktunya.

#8 Tetapi Mengapa Murphy Menua?

Bukankah kendati Cooper bergerak jauh lebih cepat, mereka tetap berada di bawah ‘payung waktu’ yang sama? Dan bukankah semestinya kondisi biologis mereka tidak terpengaruh?

Jika Anda masih berpikir mereka berada di bawah payung yang sama, maka Anda masih berpikir dengan konsep waktu yang lama: Bahwa waktu itu universal dan absolut. Pada kenyataannya, waktu sangat personal. Waktu Anda berbeda dengan waktu saya. Anda dan saya hidup di ruang dan waktu berbeda.

Menyoal kondisi biologis, badan manusia tersusun dari kandungan yang sama dengan alam semesta. “Kita sama-sama memiliki elektron, proton, dan neutron, serta sama-sama tersusun atas quark dan mengalami gaya subatomik yang sama dengan semua materi alam semesta,” jelas Prasdianto. “Jadi jawabannya adalah, iya, badan manusia secara fisik terpengaruh oleh relativitas khusus fisika.

#9 Beam Me Up, Scotty!

Kalimat ini terdengar ketika Kapten Kirk meminta Scott untuk dikirim dari pesawat ke tempat lain dalam tempo sekejap. Teknologinya bernama “transporter”. Dalam konteks klenik, ini mirip dengan susuk, di mana seorang dukun memasukkan benda keras seperti emas atau berlian ke dalam tubuh manusia. Konsep dasarnya sama: Mengurai materi menjadi energi, mentransfernya, lalu menyusun kembali.

Secara teori, ini memungkinkan. “Namun ada syaratnya,” jelas Parada, “yaitu benda tersebut harus bergerak mendekati kecepatan cahaya.” Dasar teori ini adalah persamaan E=MC2. E adalah energi, M adalah massa, dan C adalah kecepatan cahaya.

Dalam persamaan tersebut, energi akan sebanding dengan massa, bila diasumsikan C=1. Nah, jika benda tersebut tidak bergerak dengan kecepatan cahaya, maka itu bukanlah C (konstanta bernilai 1). Ganti angka satu itu dengan yang lain, maka persamaan itu akan gagal. Karena menurut Hukum Kekelan Energi, total energi dan total massa harus tetap.

Masalahnya, “Manusia memiliki massa yang cukup besar, sehingga sulit untuk bergerak dengan kecepatan cahaya,” jelas Handhika. Itu sebabnya persamaan tersebut sulit dipenuhi.

Masalah lain adalah soal penyusunan kembali. Siapa yang bisa menjamin kepala akan tetap berada di posisinya, dan jari Anda tidak tertukar urutannya? Kemudian, bagaimana pula soal jiwa?

#10 Phaser dan Pedang Cahaya

Dalam Star Trek, Star Wars, atau film fiksi ilmiah manapun, adalah hal yang umum jika kita melihat senjata dengan peluru berupa laser. Dan menurut Parada, senjata semacam itu sangat mungkin dibuat.

Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) adalah alat yang mengemisi cahaya yang dihasilkan dari proses stimulasi energi radiasi elektromagnetik melalui proses penguatan sinyal.

“Saat ini laser telah mampu digunakan untuk keperluan astronomi untuk mengetahui posisi bintang. Selain itu, beberapa negara telah memiliki senjata seperti phaser yang menggunakan gelombang microwave,” tuturnya.

Namun bagaimanapun, penelitian lebih lanjut dibutuhkan, terutama untuk menghasilkan senjata yang tidak membutuhkan isi ulang peluru. “Ini hanya memungkinkan bila alat yang menghasilkan laser dan sumber energi berada dalam kemasan senjata tersebut,” imbuhnya.

Tentunya, ukuran senjata menjadi isu tersendiri.

Hal serupa juga berlaku untuk pedang cahaya alias lightsaber. Dalam film, sumber energi lightsaber berupa Kristal yang ditempatkan dalam gagang pedang. Jika itu sudah ada, pedang itu mungkin dibuat.

“Teknologi pembuatannya hampir sama dengan phaser. Hanya, diperlukan laser dengan panjang gelombang tertentu sehingga bisa memutuskan besi dan sebagainya,” jelas Parada.

Banyak orang bilang bahwa membahas apa yang terjadi di ruang angkasa, apalagi yang ada di film fiksi ilmiah, hanyalah membuang waktu dan sia-sia. Tetapi saya percaya apa yang dikatakan pelukis Picasso, bahwa, “Apa yang bisa Anda bayangkan adalah nyata.”

Buat saya, suguhan di layar lebar itu hanyalah pemantik. Keindahan fiksi ilmiah yang sesungguhnya justru dimulai saat film berakhir. Justru ketika pertanyaan-pertanyaan provokatif bermunculan: Siapakah kita? Apakah kita sendiri di alam semesta? Dan juga, seberapa dekat kita dengan fiksi ilmiah yang dipertontonkan?

Jika sudah begitu, saya selalu ingat ucapan ilmuwan Stephen Hawking, “Membatasi perhatian kita pada benda-benda di bumi berarti membatasi cakrawala semangat manusia itu sendiri.”