Interstellar merupakan film dengan genre science fiction yang dirilis pada tahun 2014. Film ini menceritakan misi umat manusia untuk mencari tempat tinggal baru di luar angkasa akibat keadaan bumi yang semakin memburuk. Film yang disutradarai oleh Christopher Nolan ini memiliki cerita yang menarik berdasarkan fenomena-fenomena fisika yang terdapat pada dunia nyata. Seorang profesor fisika peraih nobel yang bernama Kip Stephen Thorne juga ikut andil dalam pembuatan film ini.
Gambar 1. Film Interstellar
(Sumber: https://www.hollywoodreporter.com/movies/movie-news/google-promotes-christopher-nolans-interstellar-738067/)
Beberapa fenomena fisika yang dihadirkan oleh film ini sebagai berikut :
Memvisualisasikan Lubang Hitam Gargantua
Di dalam film Interstellar, terdapat sebuah lubang hitam atau black hole yang bernama Gargantua. Gargantua digambarkan sebagai lubang hitam yang sangat besar dan berputar dengan sangat cepat. Pada film ini, Gargantua diorbit oleh Planet Miller dan Planet Mann.
Gambar 2. Lubang Hitam Gargantua pada film Interstellar
(Sumber: https://www.space.com/28552-interstellar-movie-black-holes-study.html)
Profesor Kip Thorne bekerja sama dengan Tim Double Negative Visual Effects untuk membuat lubang hitam ini semirip mungkin dengan aslinya berdasarkan pada rumusan yang berasal dari Teori Relativitas Umum Einstein. Einstein telah menjelaskan black hole pada teori relativitas umum yang dibuatnya pada tahun 1915. Menurutnya, lubang hitam merupakan bagian dari ruang waktu dimana terdapat tarikan gravitasi yang sangat kuat, bahkan cahaya sekalipun tidak bisa lepas dari tarikan gravitasinya. Dari teori tersebut, para ilmuwan berpendapat bahwa gravitasi black hole akan memengaruhi bintang dan gas panas untuk berputar di sekitar lubang hitam.
Dalam proses pembuatannya, rumusan dan persamaan yang berasal dari teori relativitas umum tersebut dikomputasi melalui sebuah program komputer yang dinamakan Double Negative Gravitational Renderer. Program ini berfungsi untuk menyelesaikan persamaan berkas cahaya melalui ruang waktu dari lubang hitam yang berputar. Selain itu, program ini digunakan untuk rendering CGI yang telah dibuat untuk ditampilkan di dalam film dengan kualitas yang tinggi.
Gambar 3. (a) Lubang Hitam Gargantua pada film Interstellar; (b) Lubang Hitam M87
(Sumber: https://www.latercera.com/mouse/interstellaragujero-negro-eht-gargantuadiferencias/)
Dari kedua gambar terlihat perbandingan antara hasil proses rendering Lubang Hitam Gargantua pada film Interstellar yang dirilis pada tahun 2014, dengan gambar akurat pertama lubang hitam M87 yang ditangkap melalui teleskop bernama Event Horizon pada tahun 2019 yang lalu. Bukan hanya membuktikan keberadaan lubang hitam menggunakan Teori Relativitas Einstein, Profesor Kip Thorne dan Tim Double Negative Visual Effects juga berhasil memprediksi dan menggambarkan secara akurat lubang hitam pada film Interstellar.
Satu Jam Sama Dengan Tujuh Tahun
Pada Planet Miller, diceritakan bahwa waktu berputar lebih cepat dibandingkan dengan waktu yang ada di bumi, dimana satu jam pada Planet Miller sama dengan tujuh tahun waktu di bumi. Ketika kecepatan yang digunakan Cooper untuk mencapai Planet Miller mendekati kecepatan cahaya atau sesuai dengan rotasi black hole Gargantua, akan didapatkan perbedaan waktu yang signifikan, yaitu satu jam di planet Miller sama dengan tujuh tahun di Bumi.
Hal ini ternyata dapat dijelaskan dengan Teori Relativitas Umum yang dikemukakan oleh Albert Einstein.
Einstein menjelaskan bahwa gravitasi muncul sebagai bagian dari ruang dan waktu, dimana ruang dan waktu akan berbeda pada setiap tempat. Penjelasan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 4. Kelengkungan ruang-waktu
(Sumber: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2015/09/Spacetime_curvature)
Dalam gambar tersebut dapat dilihat bahwa terdapat objek yang berbeda-beda. Objek-objek yang yang berada di atas garis-garis tersebut memiliki massa dan akan membuat lengkungan. Lengkungan tersebut biasa kita ketahui sebagai gravitasi. Hal ini akan menyebabkan objek-objek lain di sekitarnya bergerak mengikuti lengkungan tersebut.
Kembali ke konsep ruang waktu yang dikemukakan oleh Albert Einstein, bahwa ruang dan waktu memiliki keterkaitan dan akan berbeda pada setiap tempat. Oleh karena itu, dari teori yang telah dipaparkan sebelumnya, tentunya matahari dan lubang hitam memiliki massa yang berbeda, yang akan menciptakan ruang dan waktu yang berbeda.
Gambar 5. Perbandingan kelengkungan ruang-waktu
(Sumber: https:/www.facebook.com/12ourscience/photos/a.336677426774010/1019142151860864/?type3)
Mengutip dari pernyataan Profesor Kip Thorne, tarikan gravitasi dari lubang hitam tiga kali lebih besar dibandingkan dengan matahari. Selanjutnya, ruang dan waktu dari lubang hitam atau black hole jauh lebih besar dibandingkan dengan matahari sehingga waktu akan melambat secara signifikan. Oleh karena itu, pada dalam film ini ditunjukkan bahwa terdapat perbedaan waktu diantara Planet Bumi dan Planet Miller.
Perbedaan waktu antara Planet Miller dan Bumi juga ditemukan konsep dilatasi waktu yang terdapat pada Teori Relativitas Khusus Einstein. Dilatasi waktu merupakan konsep dimana kecepatan pengamatan antar dua pengamat akan berpengaruh pada waktu. Waktu tersebut akan relatif pada kecepatan konstan, yaitu kecepatan cahaya. Pada konsep dilatasi waktu ini terdapat suatu persamaan yang disebut dengan Transformasi Lorentz yang dapat menunjukkan perbedaan waktu antara Planet Miller dan Bumi. Persamaan tersebut dituliskan sebagai berikut.
Gambar 6. Transformasi Lorentz
Persamaan di atas menunjukkan bahwa ketika salah satu pengamat (dalam film ini adalah Murphy) mengamati Cooper, maka waktu yang dialami Cooper akan bergerak lebih lambat dibandingkan Murphy.
Wormhole : Apakah Sudah Dapat Dibuktikan Keberadaannya?
Di dalam film, Dr. Romilly menjelaskan kepada Cooper tentang wormhole yang dapat membawa mereka ke bagian lain dari alam semesta dengan waktu yang cepat. Namun, apakah sebenarnya lubang cacing itu?
Wormhole atau lubang cacing merupakan ide yang dikembangkan oleh dua orang ilmuwan yaitu Albert Einstein dan Nathan Rosen dengan nama Einstein-Rosen Bridge. Wormhole merupakan suatu struktur ruang waktu yang dapat menghubungkan antara dua titik yang berbeda pada alam semesta. Berbeda dengan lubang hitam yang akan menarik dan mengoyak materi-materi didekatnya hingga menjadi atom, lubang cacing akan membawa materi-materi yang masuk ke dalamnya ke suatu tempat lain pada alam semesta. Lubang cacing dapat diibaratkan sebagai sebuah terowongan yang dapat mempersingkat perjalanan dari satu titik ke titik lainnya. Lubang cacing dapat mempersingkat jutaan tahun waktu perjalanan menjadi beberapa jam atau menit.
Gambar 7. Wormhole
(Sumber: https://iasbaba.com/2022/07/wormhole/)
Sampai saat ini, para ilmuwan belum dapat membuktikan keberadaan lubang cacing di alam semesta. Hal ini disebabkan oleh belum adanya pembuktian tentang mekanisme pembentukan lubang cacing secara alami yang terdapat di alam semesta. Sejauh ini, lubang cacing hanya berupa temuan dari teori relativitas umum yang pernah dikemukakan oleh Einstein sebelumnya. Stephen Hawking mengatakan bahwa lubang cacing memiliki sifat yang sangat tidak stabil sehingga tidak mungkin bisa dilewati. Oleh karena itu, menurut Stephen Hawking, apabila lubang cacing memang dapat dibuktikan kebenarannya, itu tidak membuat manusia dapat menggunakannya untuk melakukan teleportasi secara sembarangan.
Untuk membuka lubang cacing diperlukan exotic matter, yaitu materi yang memiliki kerapatan energi dan tekanan negatif. Sifat lubang cacing yang tidak stabil akan menyebabkan tertutupnya lubang cacing, berubah menjadi lubang hitam. Oleh karena itu, diperlukan suatu materi negatif yang dapat menjaga kestabilan dari lubang cacing dengan cara menolak gravitasi agar lubang cacing tetap terbuka agar bisa dilewati. Namun, materi semacam ini masih belum ditemukan sampai sekarang sehingga perjalanan intergalaktik melalui lubang cacing belum bisa diwujudkan.
Penulis: Kendra Khairan Ajie, dan Shafa Tania
Referensi
Dejan Stojkovic. (2022, Agustus 31). What are wormholes? An astrophysicist explains these shortcuts through space-time Diperoleh 28 Desember 2022, dari
https://theconversation.com/what-are-wormholes-an-astrophysicist-explains-these-shortcuts-through-space-time-187828
Mike Wall. (2014, November 24). ‘Interstellar’ Science: Is Wormhole Travel Possible?’. Diperoleh 28 Desember 2022, dari
https://www.space.com/27845-interstellar-movie-wormhole-travel-feasibility.html
Oliver James., et al., “Gravitational lensing by spinning black holes in astrophysics, and in the movie Interstellar” 2015. Class. Quantum Grav. 32 065001 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0264-9381/32/6/065001/pdf
The Editors of Britannica. (n.d.). space-time. Diperoleh 28 Desember 2022, dari https://www.britannica.com/science/space-time
Wahyu Norrudin. (n.d.). Apa itu Lubang Cacing (Wormhole)? Teori, Fakta, dan Harapan tentang Lubang Cacing. Diperoleh 28 Desember 2022, dari https://warstek.com/lubang-cacing/
