12:23 AM |
Penamaan dan Pemaknaan Alam Semesta
Kata
Universe biasanya didefinisikan mencakup keseluruhan.
Namun, dengan menggunakan definisi alternatif, beberapa kosmolog
berspekulasi bahwa
Universe hanya merujuk pada alam dimana
keberadaan kita berada. Hal ini terkait dengan pemaknaan alam semesta
kita yang hanya merupakan satu dari banyak "semesta" yang secara
kolektif disebut
multiverse[1].
Sebagai contoh, dalam banyak hipotesis dunia semesta baru yang
melahirkan dengan setiap gagasan kutipan pengukuran kuantum, semesta ini
biasanya dianggap benar-benar terputus dari kita sendiri dan tidak
mungkin dapat diamati memalui indra kontektual manusia. Pengamatan
bagian yang lebih tua dari alam semesta (yang jauh) menunjukkan bahwa
alam semesta telah diatur oleh
hukum fisika yang sama dan konstan di sebagian besar wilayah luas yang mengandung sejarah. Namun, dalam teori
gelembung alam semesta,
mungkin ada variasi tak terbatas semesta yang dibuat dalam berbagai
cara, dan mungkin masing-masing memiliki konstanta fisik yang berbeda.
Sepanjang sejarah mencatat, beberapa kosmolog telah diusulkan untuk menjelaskan pengamatan Semesta. Model paling awal ialah
geosentris yang dikembangkan oleh seorang filsuf Yunani kuno bernama
Claudius Ptolomeuses.
Ia berpendapat bahwa alam semesta memiliki ruang yang tak terbatas dan
telah ada sebuah kekekalan, tetapi berisi satu set bola
konsentris dengan ukuran terbatas - sesuai dengan bintang tetap, Matahari dan berbagai planet - berputar mengelilingi
Bumi yang bulat dan tak bergerak. Selama berabad-abad, peningkatan keselarasan pemikiran manusia yang ditopang oleh penemuan teori
gravitasi Newton membuat teori
heliosentris Copernicus mengenai
Tata Surya mulai diyakini. Perbaikan lebih lanjut dalam
astronomi menyebabkan kesadaran bahwa tata surya tertanam dalam
galaksi yang terdiri dari jutaan bintang,
Bima Sakti,
dan bahwa ada galaksi lain di luar itu, sejauh selama instrumen
astronomi dapat mencapainya. Studi yang meneliti terhadap distribusi
galaksi-galaksi dan
garis spektrum telah menyebabkan banyak kosmologi modern terkuap. Penemuan
pergeseran gelombang merah dan
radiasi gelombang mikro, latar belakang
kosmik, mengungkapkan bahwa alam semesta berkembang dan tampaknya memiliki awal dan akhir.
Menurut model ilmiah yang berlaku di Alam Semesta, dikenal sebagai
Big Bang, alam semesta berkembang dari sebuah fase, sangat panas padat yang disebut
zaman Planck,
di mana semua materi dan energi alam semesta terkonsentrasi. Sejak
zaman Planck, Semesta telah berkembang untuk membentuk saat ini, mungkin
dengan jangka waktu singkat (kurang dari 10-32 detik) inflasi kosmik.
Beberapa pengukuran eksperimental independen mendukung
ekspansi teoretis dan, lebih umum, teori
Big Bang.
Pengamatan terbaru menunjukkan bahwa ekspansi ini telah mempercepat
energi gelap, dan bahwa sebagian besar masalah di Semesta mungkin dalam
bentuk yang tidak dapat dideteksi oleh instrumen ini, dan karenanya
tidak diperhitungkan dalam model alam semesta sekarang ini; ini telah
dinamai
materi gelap.
Kekurangakuratan pengamatan saat ini telah menghambat prediksi nasib
akhir alam semesta. Arus interpretasi pengamatan astronomi menunjukkan
bahwa umur alam semesta adalah 13,73 (
±
0,12) miliar tahun, [2] dan bahwa diameter alam semesta yang teramati
paling tidak 93 milyar tahun cahaya, atau 8,80 × 1026 meter. [3] Menurut
relativitas
umum, ruang dapat memperluas lebih cepat dari kecepatan cahaya,
meskipun kita dapat melihat hanya sebagian kecil dari alam semesta
karena pembatasan yang diberlakukan oleh hukum
kecepatan cahaya itu sendiri. Tidak pasti, apakah ukuran Semesta terbatas atau tak terbatas.
Etimologi, Sinonim dan Definisi
Alam Semesta atau sering disebut Jagad Raya adalah keseluruhan
ruang dan waktu yang terdiri dari triliyunan galaksi yang terbentuk dari bintang-bintang seusai peristiwa
Big Bang
ratusan milyar tahun yang lalu. Group bintang-bintang ini terlihat
membentuk sebuah kontelasi bintang yang oleh budaya Indonesia banyak
dimanfaatkan untuk masa
pertanian.
Kata
Alam Semesta berasal dari kata-kata
Univers (
Perancis), yang pada gilirannya berasal dari kata
Latin Universum [4].
Bahasa Latin banyak digunakan oleh
Cicero dan penulis lainnya, yang kemudian, banyak penggunaan indera makna yang sama seperti kata
bahasa Inggris modern yang digunakan. [ 5] Kata Latin berasal dari kontraksi
Unvorsum puitis - pertama kalinya digunakan oleh
Lucretius dalam Buku IV (baris 262)
De Rerum natura (Dalam Sifat Pemikiran) - yang menghubungkan
un,
uni (bentuk kombinasi dari Unus, atau "satu") dengan
vorsum,
versum
(sebuah kata benda yang terbuat dari participle pasif vertere sempurna,
yang berarti "sesuatu yang dirotasi, digiling, diubah"). [5]
Lucretius digunakan dalam arti kata "segalanya digulung menjadi satu, semuanya digabungkan menjadi satu".
Artistik rendition (sangat berlebihan) dari pendulum
Foucault menunjukkan bahwa
Bumi tidak diam, tetapi berputar.
Interpretasi alternatif
unvorsum adalah "semuanya diputar
sebagai salah satu" atau "segalanya diputar oleh salah satu". Dalam
pengertian ini, dapat dianggap sebagai terjemahan dari sebuah kata
Yunani sebelumnya untuk Semesta,
περιφορα,
"sesuatu diangkut dalam lingkaran", awalnya digunakan untuk
menggambarkan suatu program makan, makanan yang dibawa berkeliling
lingkaran para tamu makan malam. [6]
Bahasa Yunani ini mengacu pada model Yunani awal
alam semesta, di mana semua materi yang terkandung dalam bidang berputar berpusat di Bumi. Menurut
Aristoteles,
rotasi lingkup terluar bertanggung jawab atas gerak dan perubahan dari segala sesuatu. Itu adalah wajar bagi orang-orang
Yunani untuk menganggap bahwa
Bumi telah berubah dan bahwa
langit berputar mengelilingi bumi, karena pengukuran
astronomi dan
fisik dengan teliti (seperti pendulum Foucault) diperlukan untuk membuktikan sebaliknya.
Istilah yang paling umum untuk "Alam Semesta" di antara para
filsuf Yunani kuno dari
Pythagoras adalah το παν (Semuanya), yang didefinisikan sebagai
semua materi (το ολον) dan
semua ruang (το κενον). [7][8] Lainnya, sinonim untuk alam semesta antara
filsuf
Yunani kuno termasuk κοσμος (artinya dunia, kosmos) dan φυσις (artinya
Alam, dari mana kita berasal) [9] memiliki arti kata yang sama, yang
ditemukan di penulis Latin (totum, Mundus, natura) [10] dan bertahan
dalam bahasa modern, misalnya, kata-kata Jerman Das Semua, Weltall, dan
Natur untuk Universe.
Sinonim yang sama ditemukan dalam
bahasa Inggris, seperti semua (seperti dalam teori segala sesuatu),
kosmos (seperti dalam kosmologi),
dunia (seperti pada banyak-dunia hipotesis), dan Alam (seperti dalam hukum alam atau filsafat alam ). [11]
Definisi Luas: Realitas dan Probabilitas
Definisi luas dari
alam semesta ditemukan dalam
naturae De divisione oleh filsuf abad pertengahan
Johannes Scotus Eriugena,
yang didefinisikan sebagai segala sesuatu hanya, segala sesuatu yang
ada, dan segala sesuatu yang tidak ada. Waktu tidak dipertimbangkan
dalam definisi Eriugena's; demikian, definisinya mencakup segala sesuatu
yang ada, telah ada dan akan ada, serta segala sesuatu yang tidak ada,
belum pernah ada dan tidak akan pernah ada.
Definisi
ini mencakup segalanya yang tidak diadopsi oleh sebagian besar filsuf
di kemudian hari, tetapi sesuatu yang tidak sepenuhnya berbeda muncul
kembali dalam
fisika kuantum, mungkin paling jelas dalam perumusan jalan-terpisahkan dari
Feynman. [12] Menurut formulasi itu,
amplitudo
probabilitas untuk berbagai hasil percobaan yang diberikan sangat
ditentukan oleh keadaan awal sistem tersebut yang termajukan dari awal
ke keadaan akhir. Tentu saja, percobaan hanya dapat memiliki satu hasil,
dalam kata lain, hanya satu hasil yang mungkin adalah menjadi nyata di
Alam Semesta ini, melalui proses misterius pengukuran
kuantum,
juga dikenal sebagai runtuhnya fungsi gelombang (namun lihat-banyak
dunia hipotesis di bawah ini yang dijelaskan di bagian Multiverse).
Dalam hal ini,
matematika
didefinisikan dengan baik, bahkan yang tidak ada (semua path yang
mungkin) dapat mempengaruhi yang akhirnya tidak ada (pengukuran
eksperimental). Sebagai contoh khusus, setiap
elektron intrinsik identik dengan setiap lainnya, sehingga
amplitudo probabilitas
harus dihitung memungkinkan untuk kemungkinan bahwa mereka bertukar
posisi, sesuatu yang dikenal sebagai simetri tukar. Konsepsi ini
merangkul baik
Semesta ada dan
non-paralel longgar ada doktrin-doktrin Buddhis shunyata dan pengembangan saling bergantung realitas, dan
Gottfried Leibniz dengan konsepnya yang lebih modern dari kontingensi dan identitas
indiscernibles.
Definisi Sebagai Kenyataan
Lebih lazim,
Semesta didefinisikan sebagai segala sesuatu yang ada, telah ada, dan akan ada. Menurut definisi dan pemahaman kita,
Semesta terdiri dari tiga unsur:
ruang dan
waktu, yang dikenal sebagai
ruang-waktu atau
vakum,
materi dan berbagai bentuk
energi
dan momentum menempati ruang-waktu dan hukum-hukum alam yang mengatur
semesta raya. Elemen-elemen ini akan dibahas secara lebih rinci di bawah
ini. Sebuah definisi terkait istilah
Semesta, segala sesuatu
yang ada pada saat satu waktu kosmologis, seperti saat ini, seperti
dalam kalimat "Jagad Raya sekarang bermandikan seragam dalam radiasi
gelombang mikro".
Tiga unsur alam semesta (
ruang-waktu,
materi-energi, dan
hukum fisika) sesuai terhadap ide-ide
Aristoteles. Dalam bukunya
The Phsyics (Φυσικης, dari mana asal kata "fisika"), Aristoteles membagi το παν (semuanya) menjadi tiga elemen analog kira-kira:
materi (hal-hal yang Semesta dibuat),
bentuk
(susunan yang materi dalam ruang) dan perubahan (bagaimana hal
diciptakan, dihancurkan atau diubah dalam sifat-sifatnya, dan sama,
bagaimana bentuk yang berubah).
Hukum fisika dipahami sebagai aturan yang mengatur sifat materi, bentuk dan perubahan mereka. Kemudian filsuf seperti
Lucretius,
Ibn Rusyd,
Ibn Sina dan
Baruch Spinoza diganti atau disempurnakan dalam divisi tersebut, misalnya, Ibn Rusyd dan Spinoza melihat
naturans natura (prinsip-prinsip aktif yang mengatur Universe), unsur-unsur yang pasif atas tindakan sebelumnya.
Definisi Yang Dikaitkan Ruang dan Waktu
Galaksi Bima Sakti (Milky Way), galaksi dimana bintang kita,
matahari, menjadi salah satu anggota diantara trilyunan bintang lainnya.
Adalah sebuah kemungkinan untuk membayangkan
ruang-waktu yang terputus, masing-masing sudah ada tapi tidak dapat berinteraksi satu sama lain. Sebuah
metafora
mudah divisualisasikan adalah sekelompok gelembung sabun terpisah, di
mana pengamat yang tinggal di satu gelembung sabun tidak dapat
berinteraksi dengan orang-orang pada gelembung sabun lain, bahkan pada
prinsipnya. Menurut salah satu istilah umum, masing-masing "gelembung
sabun" ruang-waktu dilambangkan sebagai
alam semesta, seperti yang kita sebut bulan kami Bulan. Seluruh koleksi ruang ini yang terpisah-dilambangkan sebagai
multiverse. [13] Pada prinsipnya,
semesta tidak berhubungan satu dengan lainnya, yang mungkin memiliki dimensionalitas
topologi dan ruang-waktu yang berbeda. Berbagai bentuk
materi,
energi, dan
hukum fisik yang berbeda dari fisik konstanta yang kita ketahui, meskipun kemungkinan tersebut saat ini
spekulatif.
Definisi Sebagai Sebuah Realitas Yang Diamati
Menurut definisi yang "masih lebih restriktif", Semesta adalah
segalanya dalam waktu kita yang terhubung ruang untuk bisa memiliki
kesempatan untuk berinteraksi dengan kita dan sebaliknya. Menurut
teori relativitas umum, beberapa daerah ruang mungkin tidak pernah berinteraksi dengan kita, bahkan dalam seumur hidup, karena
kecepatan cahaya dan
ruang ekspansi
yang sedang berjalan. Sebagai contoh, pesan radio yang dikirim dari
Bumi tidak pernah dapat mencapai beberapa daerah ruang, bahkan jika
Semesta akan hidup selamanya; ruang dapat memperluas lebih cepat
daripada cahaya yang melintas. Perlu penekankan bahwa daerah-daerah yang
jauh dari ruang yang diambil ada dan menjadi bagian dari realitas
sebanyak seperti kita; namun kita tidak pernah bisa berinteraksi dengan
mereka. Wilayah
spasial di mana kita dapat mempengaruhi dan akan terpengaruh dilambangkan sebagai
alam semesta
teramati. Sebenarnya, seluruh alam semesta yang teramati bergantung
pada lokasi pengamat. Dengan perjalanan, pengamat dapat datang ke dalam
kontak dengan wilayah yang lebih besar dari ruang-waktu daripada seorang
pengamat yang teta di tempatnya, sehingga seluruh alam semesta teramati
untuk yang pertama lebih besar daripada yang kedua. Namun demikian,
bahkan oleh orang yang paling cepat, mungkin tidak dapat berinteraksi
dengan semua ruang. Biasanya, seluruh alam semesta yang teramati diambil
yang berarti alam semesta diamati dari sudut pandang kami di
Galaksi Bima Sakti.
Ukuran, Usia, Isi, Struktur, dan Hukum
Semesta adalah ruangan yang sangat besar dan mungkin tak
terbatas dalam volume; hal yang dapat diamati adalah tersebarnya ruang
pada ukuran setidaknya 93 miliar tahun
cahaya [14]. Sebagai perbandingan, diameter sebuah
galaksi
khas hanya 30.000 tahun cahaya, dan jarak khas antara dua galaksi
tetangga hanya 3 juta tahun cahaya. [15] Sebagai contoh, panjang
diameter Galaksi Bima Sakti kira-kira 100.000 tahun cahaya, [16] dan
galaksi saudara terdekat kita,
Andromeda
Galaxy, terletak sekitar 2,5 juta tahun cahaya.[17] Mungkin ada lebih
dari 100 miliar (1011) galaksi di alam semesta teramati. [18]
galaksi
kerdil umumnya memiliki sesedikitnya sepuluh juta [19] (107) raksasa
bintang sampai dengan satu triliun [20] (1012) bintang-bintang, semua
mengorbit
masa pusat galaksi. Dengan demikian, perkiraan yang sangat kasar dari angka-angka ini akan menyarankan ada sekitar satu
sextillion (1021) bintang di seluruh alam semesta telah teramati, meskipun studi 2003 oleh
astronom Universitas Nasional Australia menghasilkan angka 70 sextillion (7 x 1022) [21].
Hal diamati tersebar merata (homogen) di seluruh alam semesta, ketika
rata-rata jarak lebih dari 300 juta tahun cahaya. [22] Namun, pada
skala lebih kecil-panjang, hal ini diamati untuk membentuk "gumpalan",
yaitu untuk
kluster hierarkis ; banyak
atom terkondensasi menjadi
bintang,
bintang yang paling dalam galaksi, galaksi yang paling dalam cluster,
superkluster dan, akhirnya, struktur skala terbesar seperti Tembok Besar
galaksi. Hal diamati dari alam semesta juga menyebar isotropically,
yang berarti bahwa tidak ada arah pengamatan tampaknya berbeda dari yang
lain; setiap wilayah langit telah kira-kira konten yang sama. [23]
Semesta juga mandi di sebuah radiasi gelombang mikro yang sangat
isotropik yang sesuai ke spektrum kesetimbangan termal benda hitam
sekitar 2,725 kelvin. [24] Hipotesis bahwa alam semesta skala besar
adalah homogen dan isotropik dikenal sebagai prinsip kosmologis, [25]
yang didukung oleh pengamatan astronomi.
Kepadatan keseluruhan kini Semesta sangat rendah, sekitar 9,9 × 10-30
gram per sentimeter kubik. Massa-energi ini tampaknya terdiri dari 73%
energi gelap, 23% materi gelap dingin dan 4% materi biasa. Dengan
demikian kepadatan atom adalah atas perintah dari atom hidrogen tunggal
untuk setiap empat meter kubik volume [26] Sifat energi gelap dan materi
gelap yang belum diketahui.. Hal Dark gravitates sebagai hal biasa,
sehingga bekerja untuk memperlambat ekspansi dari alam semesta;
Sebaliknya, energi gelap mempercepat ekspansi.
Semesta sudah tua dan berkembang. Perkiraan paling tepat dari usia
alam semesta adalah 13,73 ± 0.12 miliar tahun, berdasarkan pengamatan
radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik. [27] Independen perkiraan
(berdasarkan pengukuran seperti radioaktif dating) setuju, walaupun
mereka kurang tepat, mulai dari 11-20 miliar tahun [28] untuk 13-15
miliar tahun [29] Alam semesta belum sama pada setiap saat dalam
sejarahnya;. misalnya, relatif populasi quasar dan galaksi telah berubah
dan ruang itu sendiri tampaknya diperluas. Perluasan ini account untuk
bagaimana Bumi terikat ilmuwan dapat mengamati cahaya dari 30 miliar
tahun cahaya dari galaksi, bahkan jika cahaya telah pergi untuk hanya 13
milyar tahun; ruang yang sangat di antara mereka telah diperluas.
Perluasan ini konsisten dengan pengamatan bahwa cahaya dari galaksi jauh
telah redshifted; foton dipancarkan membentangkan panjang gelombang
frekuensi yang lebih rendah lagi dan selama perjalanan mereka. Tingkat
ekspansi ini spasial adalah percepatan, berdasarkan penelitian supernova
IA Jenis dan diperkuat oleh data lain.
Fraksi relatif dari unsur-unsur kimia yang berbeda - khususnya atom
ringan seperti hidrogen, deuterium dan helium - tampaknya sama di
seluruh alam semesta dan sepanjang sejarah yang diamati [30] Alam
semesta tampaknya memiliki masalah lebih dari antimateri., Asimetri yang
mungkin berkaitan dengan pengamatan pelanggaran CP. [31] The Universe
tampaknya tidak memiliki muatan listrik bersih, dan karena itu gravitasi
tampaknya menjadi dominan interaksi pada skala kosmologis panjang.
Semesta juga tampaknya tidak memiliki momentum bersih atau momentum
sudut. Tidak adanya biaya bersih dan momentum akan mengikuti dari
hukum-hukum fisika yang berlaku (hukum Gauss dan perbedaan-non dari
pseudotensor stres-energi-momentum, masing-masing), jika alam semesta
itu terbatas. [32]