Page 146 - ASTRONOMI DAN ASTROFISIKA

8.7. TEORI RELATIVITAS UMUM

A. Pengantar Teori Relativitas Umum

Sebelum Teori Relativitas Umum (TRU) diperkenalkan oleh Einstein pada
tahun 1915, orang mengenal sedikitnya tiga hukum gerak yaitu mekanika Newton,
relatifitas khusus dan gravitasi Newton. Mekanika Newton sangat berhasil dalam
menerangkan sifat gerak berkelajuan rendah. Namun mekanika ini gagal untuk
benda yang kelajuannya mendekati laju cahaya.

Kekurangan ini ditutupi oleh Einstein dengan mengemukakan Teori
Relativitas Khusus (TRK). Teori ini dibangun berdasarkan dua asas, yaitu:
1) Semua hukum fisika memiliki bentuk yang tetap di dalam sembarang kerangka
inersial.
2) Kelajuan cahaya di dalam ruang hampa bernilai tetap dan tidak bergantung
pada gerak sumber maupun pengamat.

Teori relativitas khusus Einstein berhasil menerangkan fenomena saat
benda melaju mendekati laju cahaya. Teori ini juga lebih lengkap daripada
mekanika Newton, karena untuk gerak dalam kelajuan rendah, mekanika
relativistik tereduksi menjadi mekanika Newton. Salah satu implikasi teori ini
adalah tidak ada benda atau sinyal yang dapat bergerak lebih cepat dari cahaya.

Pada Teori Relativitas Umum, Einstein mengemukakan gagasan yang yang
cukup revolusioner bahwa gravitasi bukanlah seperti gaya-gaya yang lain, namun
gravitasi merupakan efek dari kelengkungan ruang-waktu karena adanya
penyebaran massa dan energi di dalam ruang-waktu tersebut. Teori Relativitas ini
dibangun atas dua asas, yaitu pertama, asas kesetaraan (principle of equivalence)
dan kedua, kovariansi umum (general covariance)

Untuk menjelaskan asas kesetaran ini perlu diberikan gambaran sebagai
berikut. Misalnya seorang astronot berada di dalam sebuah roket yang masih
berada pada landasanya di permukan Bumi. Sebuah benda dilepaskan teramati
2
jatuh ke bawah dengan percepatan g = 9,8 m/s . Kemudian roket itu telah berada di
luar angkasa dengan medan gravitasi amat kecil sehingga dapat dianggap nol.
Pendorong kemudian dinyalakan dan memberikan percepatan yang dikendalikan
2
tepat sebesar g = 9,8 m/s . Sekali lagi benda tersebut dilepaskan, Maka benda
2
tersebut akan meluncur ke bawah dengan percepatan a = 9,8 m/s . Dari kedua
percobaan yang bersifat angan-angan ini diperoleh hasil yang sama.

Einstein menggunakan hasil percobaan angan-angan itu untuk
mengemukakan asas kesetaran yang berbunyi, ―Tidak ada percobaan yang dapat
dilakukan dalam daerah kecil (lokal) yang dapat membedakan medan gravitasi
dengan sistem dipercepat yang setara‖. Pernyataan daerah kecil ini perlu
disebutkan karena pada sistem dipercepat kedua benda akan bergerak paralel ke
arah sebaliknya dari percepatan roket, sedangkan pada sistem gravitasi dua benda

Astronomi dan Astrofisika 145