Alam Semesta yang Memuai

Pada tahun 1750 M telah diketahui bahwa bumi kita berada pada sebuah galaksi yang terdiri dari ribuan bintang yang disebut sebagai Bima Sakti (MilkyWay). Bahkan seorang astronom bernama William Herschel telah mendata posisi dan jarak sejumlah besar bintang. Namun data-data ini baru dapat diterima secara lengkap pada awal abad ke-20, dan pada abad ke-20 diketahui bahwa galaksi kita berbentuk piringan cakram (seperti spiral). Galaksi kita mempunyai garis tengah sekitar seratus ribu tahun-cahaya. Galaksi ini berputar lambat-lambat; bintang-bintang dalam lengan-lengan spiralnya beredar mengitari pusat galaksi sekali dalam tiap beberapa ratus juta tahun. matahari hanyalah sebuah bintang kuning biasa dengan ukuran rata-rata, dan terletak di dekat pinggir dalam dari salah satu lengan spiral galaksi kita itu.

Pada tahun 1924 M, seorang astronom Amerika Edwin Hubble melangkah lebih maju daripada para astronom sebelumnya. Dalam penelitiannya di Observatorium Mount Wilson California, ia melahirkan sebuah gambaran modern tentang alam semesta. Hubble menemukan bahwa Bima Sakti hanyalah satu dari beberapa ratus milyar galaksi yang ada di alam semesta ini, yang dapat dilihat dengan menggunakan teropong modern. Tiap-tiap galaksi berisi beberapa ratus milyar bintang, dan diantara galaksi-galaksi ini terdapat kawasan yang sangat luas yang merupakan ruang kosong. Untuk membuktikan hal ini diperlukan pengukuran untuk menentukan jarak antar galaksi. Edwin Hubble menggunakan metode dengan mengukur kecemerlangan kentara sebuah bintang yang bergantung pada berapa banyak cahaya yang dipancarkan (luminositas) dan jaraknya dari mata kita. Menurut Hubble jarak sebuah galaksi dapat dihitung dengan mengukur luminositas sebuah bintang yang berada pada galaksi lain dengan terlebih dahulu mengetahui jarak dan luminositas bintang dekat yang dapat dihitung. Hubble mencatat bahwa tipe-tipe bintang tertentu selalu sama luminositasnya. Dengan menggunakan metode ini, Edwin Hubble menghitung jauhnya sembilan galaksi yang berlainan.

Penelitian ini ternyata tidak mudah. Letak bintang-bintang itu begitu jauh dari bumi. Sinar yang dipancarkan, yang sampai pada kita hanya sebesar ujung jarum. Lalu bagaimana orang bisa membedakan tipe-tipe itu? Penelitain ini dilakukan dengan berdasar pada karekteristik kebanyakan bintang. Pada kebanyakan bintang, hanya ada satu segi karekteristik yang dapat diamati, yaitu warna komponen cahayanya (spektrum) seperti warna pada pelangi. Hubble menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk mendaftar jarak dan mengamati spektranya.

Pada beberapa penelitian astronom lain sekitar dalam dasawarsa 1920-an ditemukan bahwa terdapat geseran merah―lawan dari geseran biru―bintang bintang pada galaksi lain dengan berdasarkan hukum fisika yang dikenal sebagai Efek Dopler. Hal itu berarti bahwa galaksi-galaksi saling menjauhi satu sama lain. Pada waktu itu, kebanyakan orang membayangkan galaksi bergerak kian kemari dengan sangat acak. Jadi tentu mereka mengira bahwa mereka akan menjumpai spektra bergeser biru sebanyak spektra bergeser merah. Akan tetapi suatu hal yang sangat mengejutkan, dalam penelitian ditemukan bahwa ternyata kebanyakan galaksi tampaknya bergeser merah; hampir semuanya bergerak menjauhi kita. Yang lebih mengejutkan lagi penelitian Hubble yang diumumkan dalam tahun 1929 M menyatakan, bahwa ukuran geseran merah galaksi itu tidaklah acak, melainkan berbanding lurus dengan jauhnya galaksi itu dari kita. Atau dengan kata lain, makin jauh galaksi itu, maka semakin cepat ia bergerak menjauh. Hal ini menunjukkan bahwa alam semesta tidak statis, seperti disangka orang-orang sebelum penemuan ini, akan tetapi ia memuai; jarak antara berbagai galaksi itu terus menerus bertambah.

Penemuan bahwa alam semesta memuai merupakan salah satu revolusi intelektual besar dalam abad ke-20. Sebenarnya, tentang pemuaian alam semesta ini sebelumnya telah dikemukakan oleh seorang ahli fisika dan matematika dari Rusia, Alexander Friedman (1922 M) sebagai solusi persamaan medan Einstein (teori relativitas umum) yang memperlihatkan muaian ruang.

Hasil pengamatan Hubble atas memuainya alam semesta memberikan sebuah telaah baru, di mana jika alam semesta bergerak mundur ke masa lampau yang sangat jauh, maka alam semesta merupakan sebuah titik tunggal. Semua materi alam semesta berkumpul dalam satu titik tunggal tersebut. Dan alam semesta ini tercipta dari sebuah dentuman besar yang disebut Big Bang. Ruang dan waktu memiliki awal yaitu pada saat dentuman besar terjadi. Dengan demikian sebelum terjadinya dentuman besar tidak ada ruang dan waktu. Dan tak seorangpun dapat memprediksikan apa yang ada pada saat itu. Semua hukum fisika dan matematika menjadi runtuh. Teori umum realtivitas yang selama ini dinilai memberi gambaran paling lengkap mengenai kosmos, mengalami kegagalan di titik mula tak terdefinisi yang diramalkan sendiri. Titik itu adalah singularitas.