Lahirnya Kosmologi Modern

Lahirnya sains modern melalui revolusi Copernicus yang diusung oleh Galileo dan Kepler telah membawa pembaharuan terhadap cara-cara manusia dalam memahami dan menjelaskan berbagai fenomena alam. Penjelajahan dalam kosmos yang dilakukan oleh sains memiliki sebuah tujuan akhir, yaitu menyajikan suatu teori tunggal yang dapat menjelaskan alam semesta secara keseluruhan. Hal ini meliputi dua aspek, pertama, penjelasan terhadap perubahan alam semesta dalam ruang dan waktu yang diterjemahkan dalam hukum-hukum fisika, dan kedua, menjawab pertanyaan tentang keadaan awal alam semesta serta nasibnya di masa yang akan datang.

Sepertinya tidak mudah menyusun suatu teori yang menjelaskan semua alam semesta sekaligus. Sebagai gantinya, masalah dipecah-pecah menjadi bagian-bagian kecil dan menjadi sejumlah teori parsial. Tiap teori parsial menjelaskan dan meramalkan golongan tertentu bagi pengamatan yang terbatas dengan mengabaikan pengaruh-pengaruh kuantitas lain, atau mewakili kuantitas-kuantitas ini dengan suatu himpunan bilangan yang sederhana. Pendekatan ini memang diakui memiliki kelemahan, sebab jika secara mendasar semua hal dalam alam semesta ini bergantung pada semua benda lain, maka mungkin menjadi mustahil untuk mendapatkan sebuah kerangka rujukan yang utuh, yang bisa menjelaskan alam semesta secara keseluruhan dengan hanya menyelidiki bagian-bagian kecil dan mengucilkan bagian yang satu dengan bagian yang lain. Meskipun demikian, sepertinya inilah jalan satu-satunya yang bisa dilakukan manusia untuk sedikit demi sedikit memecahkan misteri di balik kejadian alam semesta.

Sebelum penulis melanjutkan pada berbagai penemuan sains modern dalam usahanya menemukan jawaban atas keberadaan alam semesta yang dituangkan dalam bentuk teori parsial yang merupakan hasil pengamatan terbatas atas alam semesta, penulis terlebih dahulu akan menjelaskan apa yang disebut dengan Teori Keilmuwan serta perbedaan pengertiannya dengan Model.

Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, kata teori diartikan sebagai suatu pendapat yang dikemukakan sebagai keterangan mengenai suatu peristiwa. Sedangkan model adalah acuan dari sesuatu yang akan dibuat atau dihasilkan. Pengertian ini mirip dengan pengertian hipotesis. Akan tetapi pada dasarnya ia berbeda. Hipotesis adalah anggapan dasar atau sesuatu yang dianggap benar untuk alasan atau pengutaraan pendapat, meskipun kebenarannya masih harus dibuktikan.

Dalam kaitannya dengan alam semesta, Stephen Hawking memberikan penjelasan bahwa suatu teori hanyalah suatu model alam semesta. Atau model bagi suatu bagian terbatas dari alam semesta, dan seperangkat aturan yang menghubungkan kuantitas dalam model itu dengan hasil pengamatan yang kita buat. Suatu teori akan dianggap baik, apabila ia dapat memenuhi dua syarat. Pertama, teori itu harus bisa memberikan suatu penjelasan dengan tingkat kepresisian yang tinggi mengenai sekelompok besar pengamatan atas dasar suatu model yang hanya mengandung beberapa unsur secara sewenang-wenang. Kedua, teori itu harus membuat ramalan yang pasti mengenai hasil pengamatan di masa depan. Dalam hal ini Hawking memberikan contoh teori Aristoteles yang mengatakan bahwa tiap benda tersusun atas empat unsur: tanah, udara, api dan air. Teori ini memenuhi persyaratan yang pertama. Namun teori ini tidak membuat ramalan pasti apa pun. Di sisi lain, teori gravitas Newton didasarkan pada model yang lebih sederhana lagi. Dalam model itu benda saling tarik-menarik dengan suatu forsa yang berbanding lurus dengan suatu kuantitas yang disebut massa masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara benda-benda itu. Teori ini meramalkan gerak matahari, bulan dan planet-planet dengan tingkat kepresisian yang tinggi.

Lebih lanjut Hawking menyebutkan bahwa teori fisika bersifat spekulatif, dalam arti teori itu hanyalah suatu hipotesis. Atau dengan kata lain, suatu teori bisa gugur apabila hasil suatu pengamatan dapat membuktikan bahwa teori itu salah, bahkan satu bukti saja dari hasil pengamatan yang menyatakan ketidakcocokan dengan teori tersebut sudah dianggap cukup untuk menggugurkan teori itu dan menggantinya dengan teori yang baru. Jadi, kriteria teori yang baik menurut Karl Popper yang dikutip oleh Hawking adalah dicirikan dengan fakta bahwa teori itu membuat sejumlah ramalan yang pada prinsipnya dapat dibuktikan keliru oleh pengamatan. Teori itu akan selamat dan tetap bertahan apabila hasil pengamatan mendukung terhadap teori tersebut, demikain pula sebaliknya.

Dalam kosmologi, nantinya, yang memiliki telaah berbeda dengan telaah bidang sains lainnya, yaitu kosmos, yang merupakan satu-satunya objek amatan, memiliki teori yang berbeda dengan teori fisika maupun teori dari bidang lain yang hampir selalu dapat diuji untuk banyak gejala serupa. Hipotesis kosmologi hanya dapat diterapkan ke kosmos itu sendiri. Dengan alasan ini, para kosmolog memperkenalkan hipotesis dengan arti berbeda.

Model lebih sering dipergunakan daripada hipotesis atau teori. Keuntungannya, kata model menunjukkan bahwa teori-teori kosmologi tidak pernah merupakan jawaban akhir. Teori dalam kosmologi hampir senantiasa terbentur dengan teka-teki yang jawabannya mengambang dalam satu-satunya ruang-waktu yang diketahui.

Hal serupa tentu saja juga berlangsung dalam ilmu-ilmu lainnya. Hanya saja, dalam kosmologi pertanyaan terbuka jauh lebih banyak. Sebuah model kosmologi bukan semata hipotesis hasil perampatan empiris data amatan dari kawasan tertentu ruang-waktu, melainkan buah interaksi antara unsur observasional dan unsur konseptual matematika serta fisika. Sementara itu, kosmos sebagai sebuah kesatuan tetap merupakan keseluruhan absolut yang unik dan tak sepenuhnya dapat tertuang dalam data amatan.

Dengan demikian kita telah mengetahui bagaimana suatu teori keilmuwan itu bekerja dalam menjelaskan fenomena alam. Oleh karena itu, penulis segera mengulas beberapa teori parsial yang diajukan oleh sains modern atas penjelajahannya dalam kosmos, dan teori-teori itu masih dianggap benar karena didukung oleh sejumlah hasil pengamatan dengan tingkat ketepatan yang tinggi.