Apa Teori Tunak di Kosmologi?

Teori steady-state adalah teori yang diajukan pada abad ke-20 kosmologi untuk menjelaskan bukti bahwa alam semesta mengembang tetapi masih mempertahankan gagasan inti bahwa alam semesta selalu terlihat sama, dan karenanya tidak berubah dalam praktiknya dan tidak memiliki awal dan tanpa akhir. Gagasan ini sebagian besar telah didiskreditkan karena bukti astronomi yang menunjukkan bahwa alam semesta, pada kenyataannya, berubah seiring waktu.

Kapan Einstein menciptakan miliknya teori relativitas umum, analisis awal menunjukkan bahwa ia menciptakan alam semesta yang tidak stabil (mengembang atau berkontraksi) daripada alam semesta statis yang selalu diasumsikan. Einstein juga memegang asumsi ini tentang alam semesta statis, jadi dia memperkenalkan sebuah istilah ke dalam persamaan bidang relativitas umum yang disebutnya konstanta kosmologis. Ini melayani tujuan menahan alam semesta dalam keadaan statis. Namun kapan Edwin Hubble menemukan bukti bahwa galaksi jauh, pada kenyataannya, berkembang jauh dari Bumi ke segala arah, para ilmuwan (termasuk Einstein) menyadari bahwa alam semesta tampaknya tidak statis dan istilah itu dihapus.

Teori steady-state pertama kali diusulkan oleh Sir James Jeans pada 1920-an, tetapi benar-benar mendapat dorongan pada 1948 ketika ia dirumuskan kembali oleh Fred Hoyle, Thomas Gold, dan Hermann Bondi. Ada sebuah kisah yang meragukan bahwa mereka muncul dengan teori setelah menonton film "Dead of Night," yang berakhir persis seperti yang dimulai.

Hoyle khususnya menjadi pendukung utama teori ini, terutama yang menentang teori Big Bang. Bahkan, dalam siaran radio Inggris, Hoyle menciptakan istilah "big bang" dengan agak mengejek untuk menjelaskan teori yang berlawanan.

Dalam bukunya "Dunia Paralel," fisikawan Michio Kaku memberikan satu pembenaran yang masuk akal untuk pengabdian Hoyle pada model kondisi-mapan dan oposisi terhadap model big bang:

Salah satu cacat dalam teori [big bang] adalah bahwa Hubble, karena kesalahan dalam mengukur cahaya dari galaksi jauh, telah salah menghitung usia alam semesta menjadi 1,8 miliar tahun. Ahli geologi mengklaim bahwa Bumi dan tata surya mungkin berusia miliaran tahun. Bagaimana mungkin alam semesta lebih muda dari planetnya?

Dalam buku mereka "Endless Universe: Beyond the Big Bang," kosmolog Paul J. Steinhardt dan Neil Turok sedikit kurang simpatik terhadap sikap dan motivasi Hoyle:

Hoyle, khususnya, menemukan big bang yang menjijikkan karena dia sangat antireligius dan dia pikir gambar kosmologisnya sangat dekat dengan kisah Alkitab. Untuk menghindari ledakan itu, ia dan para kolaboratornya ingin merenungkan gagasan bahwa materi dan radiasi itu terus menerus dibuat di seluruh alam semesta sedemikian rupa untuk menjaga kerapatan dan suhu konstan sebagai alam semesta mengembang. Gambaran kondisi-mantap ini adalah posisi terakhir untuk para pendukung konsep alam semesta yang tidak berubah, memulai pertempuran tiga dekade dengan para pendukung model big bang.

Seperti yang diindikasikan oleh kutipan ini, tujuan utama teori kondisi-mapan adalah untuk menjelaskan perluasan alam semesta tanpa harus mengatakan itu alam semesta secara keseluruhan terlihat berbeda di berbagai titik waktu. Jika alam semesta pada suatu titik waktu pada dasarnya terlihat sama, tidak perlu mengasumsikan awal atau akhir. Ini umumnya dikenal sebagai prinsip kosmologis yang sempurna. Cara utama Hoyle (dan lainnya) mampu mempertahankan prinsip ini adalah dengan mengusulkan sebuah situasi ketika alam semesta mengembang, partikel-partikel baru diciptakan. Sekali lagi, seperti yang disampaikan oleh Kaku:

Dalam model ini, bagian-bagian dari alam semesta sebenarnya mengembang, tetapi materi baru terus-menerus diciptakan dari ketiadaan, sehingga kepadatan alam semesta tetap sama... Bagi Hoyle, tampaknya tidak masuk akal bahwa bencana yang hebat bisa muncul entah dari mana untuk mengirim galaksi yang meluncur ke segala arah; dia lebih suka penciptaan massa yang mulus dari yang tidak ada. Dengan kata lain, alam semesta abadi. Itu tidak memiliki akhir, atau awal. Itu tadi.

Bukti terhadap teori steady-state tumbuh ketika bukti astronomi baru terdeteksi. Misalnya, fitur tertentu dari galaksi jauh (seperti quasar dan galaksi radio) tidak terlihat di galaksi yang lebih dekat. Ini masuk akal dalam teori big bang, di mana galaksi-galaksi jauh sebenarnya mewakili galaksi "muda" dan galaksi yang lebih dekat lebih tua, tetapi teori steady-state tidak memiliki cara nyata untuk menjelaskan perbedaan ini. Faktanya, justru perbedaan yang dirancang untuk dihindari oleh teori itu.

"Paku terakhir di peti mati" kosmologi kondisi-mapan, bagaimanapun, berasal dari penemuan kosmologis radiasi latar belakang gelombang mikro, yang telah diprediksi sebagai bagian dari teori Dentuman Besar tetapi sama sekali tidak punya alasan untuk ada dalam teori steady-state.

Pada tahun 1972, Steven Weinberg berkata tentang bukti yang menentang kosmologi kondisi mapan:

Dalam beberapa hal, ketidaksepakatan adalah penghargaan terhadap model; sendirian di antara semua kosmologi, model steady state membuat prediksi yang pasti sehingga dapat dibantah bahkan dengan bukti pengamatan terbatas yang kami miliki.

Masih ada beberapa ilmuwan yang mengeksplorasi teori steady-state dalam bentuk teori kondisi semu-mapan. Ini tidak diterima secara luas di kalangan ilmuwan dan banyak kritik tentang itu telah diajukan yang belum ditangani secara memadai.

"Emas, Thomas." Kamus Lengkap Biografi Ilmiah, Anak-Anak Charles Scribner, Encyclopedia.com, 2008.

Kaku, Michio. "Dunia Paralel: Perjalanan Melalui Penciptaan, Dimensi Tinggi, dan Masa Depan Kosmos." Edisi 1, Doubleday, 28 Desember 2004.

Keim, Brandon. "Fisikawan Neil Turok: Big Bang Bukan Awal." Wired, 19 Februari 2008.

"Paul J. Steinhardt. "Departemen Fisika, Universitas Princeton, 2019, Princeton, New Jersey.

"Teori keadaan mapan." New World Encyclopedia, 21 Oktober 2015.

Steinhardt, Paul J. "Endless Universe: Beyond the Big Bang." Neil Turok, edisi Edisi Kelima atau Selanjutnya, Doubleday, 29 Mei 2007.

Dok. "Fred Hoyle." Ilmuwan Terkenal, 2019.