Mendiang Stephen Hawking Menyisakan ‘Paradoks Informasi’ Untuk Dijawab Generasi Kita

Artikel ini pertama kali tayang di Motherboard.

Peminat sains di seluruh penjuru dunia berduka selepas Stephen Hawking mangkat. Kita semua tahu dia seorang fisikawan ternama dan tokoh masyarakat yang begitu dicintai di dalam serta di luar lingkungan ilmuwan. Hawking wafat di usia 76 tahun, Kamis pekan lalu. Seumur hidupnya, Hawking tak henti berkutat menelaah misteri terbesar alam semesta dan memperkaya pemahaman kita akan fenomena-fenomena pelik kosmologi. Misalnya lubang hitam, keberadaan dunia paralel, dan masa depan manusia di Bumi atau planet mana pun yang dipercaya bisa menampung kehidupan.

ALS, penyakit yang menyerang saraf gerak tubuh, memasung Hawking di atas sebuah kursi roda dan memaksanya berkomunikasi alat pembantu bicara elektronik. Kendati demikian, rasa penasarannya membuncah dan ketertarikannya akan alamat semeseta—plus selera humornya yang jahil—tergambar dengan begitu kentara di buku-buku ilmiah populer, berbagai penampilan di muka publik hingga segala macam riset penting umat manusia yang Hawking lakukan.

Di tengah penghormatan terakhir yang mengharu biru dari karib, kolega, hingga para penggemar Hawking, ilmu pengetahuan wajib terus berkembang. Apalagi Hawking mewariskan sumbangan akademik yang berlimpah untuk terus kita pelajari. Berbagai warisan teori itu menabalkan Hawking sebagai kosmolog paling visioner di abad ini.

Salah satu pertanyaan yang berhasil ditemukan Hawking, namun tak pernah bisa dia tuntaskan sampai akhir hidunya adalah paradoks informasi terkait lubang hitam. Pertanyaan pelik ini pertama kali muncul dari prediksi Hawking pada 1974 bahwa lubang hitam tak sepenuhnya hitam pekat. Lubang hitam juga “memendarkan” sejumlah kecil masa dari waktu ke waktu. Prediksi tentang menupnya lubang hitang sepintas sepele. Padahal, sesungguhnya paradoks mampu menantang hukum-hukum fisika yang belaku.

Inti paradoks tersebut adalah ketegangan klasik antara mekanika kuantum dan teori relativitas Einstein. Mekanika kuantum dibangun berdasarkan asumsi “informasi” fisik alam semesta—maksudnya sifat-sifat elemental seperti massa, putaran hingga konfigurasi atom—tak bisa dihancurkan. Kendati bentuk fisik bisa berubah, contohnya sebongkah batu bara misalnya bisa dipepatkan menjadi berlian, namun informasi mengenai sampah-sampah kosmik tak pernah bisa dihapus.

Radiasi lubang hitam yang diusulkan Hawking secara teoretis melumat informasi-informasi ini setidaknya bila mengacu pada teori relativitas umum. Alhasil, Hawking menduga informasi yang terperangkap dalam lubang hitam bisa sepenuhnya hilang. Teori mengenai radiasi hitam ini akhirnya memicu “perang lubang hitam” antara Hawking dan fisiawan bernama Leonard Susskind—serta taruhan legendaris antara Hawking, Kip Thorne, dan John Presskill. Akhirnya, Hawking mengakui informasi tak sepenuhnya dihancurkan dalam lubang hitam. Tetap saja, paradoks informasi lubang hitam belum juga bisa dipecahkan.

Baiklah, kalau semua penjelasan di atas masih juga belum bisa kamu cerna, coba tonton penjelasan dalam bentuk animasi tentang konsep radiasi lubang hitam di bawah ini:

Hawking, sampai akhirnya hayatnya, terus tergelitik menyelesaikan paradoks ini. Bahkan, pada 2016, dia masih sempat mempublikasikan sebuah riset baru tentang masalah tersebut. Ilmuwan kosmologi lainnya juga sama gatalnya seperti Hawking. Beragam ide dan eksperimen dilakukan demi memecahkan atau setidaknya memberikan konteks baru pada paradoks ini. Salah satu ide yang paling banyak diperbincangkan adalah membuktikan informasi yang terperangkap dalam lubang hitam dipantulkan seperti bayangan dalam cermin, lantas disandikan dalam bentuk dua dimensi ke permukaan event horizon.

Fisikawan asal University of Rocheser, Sreenayh Sreenath Kizhakkumpurath Manikandan, belum lama ini mempresentasi sebuah cara pandang baru yang digarap bersama pembimbingnya, profesor fisika Andrew N. Jordan saat menghadiri sebuah pertemuan American Physical Society. Ketika kami hubungi via surel, Manikandan dan Jordan menjelaskan upaya mereka menunjukkan menguji radiasi Hawking di angkasa luar tidaklah mudah. Setidaknya, para ilmuwan harus bisa berada sedekat mungkin dengan lubang hitam. Alhasil, alih-alih benar-benar terbang dan nongkrong di sisi lubang hitam, para ilmuwanharus memanfaatkan sistem analog yang bisa mensimulasikan apa yang terjadi dalam lingkungan ekstrem dekat lubang hitam.

“Perlu dicatat, sampai saat ini keberadaan radiasi Hawking dari lubang hitam bekum bisa dideteksi,” kata Manikandan. “Namun, pendekatan matematika yang mirip dengan apa yang dijabarkan dalam makalahnya bisa diaplikasikan dalam berbagai sistem fisik seperti accelerating mirror. Nah, analogi-analogi macam ini ternyata memberikan bukti bahwa produksi partikel benar-benar terjadi seperti yang diprediksi Prof. Hawking.”

Dalam riset mereka, Manikandan dan Jordan mendemonstrasikan bila superkonduktor bisa memberikan analogi yang tetap untuk memahami paradoks informasi. Kuncinya adalah Andreev reflection, sebuah efek yang diidentifikasi terjadi pada superkonduktor. Ketika sebuah elektron meloncat dari sebuah logam menuju superkonduktor, elektron tersebut bakal segera berpasangan dengan elektron lainnya dan membentukan pasangan Cooper, namun ketikadaan logam dalam keduanya juga terekam dalam sebuah lubang yang menyimpan informasi asli elektron. Analogi menggunaan superkonduktor ini juga menjelaskan beberapa teori tentang lubang hitam sebelumnya pernah diajukan, satu teori dianatra diajukan oleh Patrick Hayden dan John Preskill dan satu teori lainnya digagas oleh Gary T. Horowitz dan Juan Maldacena.

Riset terbaru ini menghadirkan kemungkinan mengenai bagaimana informasi disimpan dalam lubang hitam. Manikndan dan Jordan mengatakan informasi seharusnya bisa “membentuk sebuah wormhole (atau dikenal dengan nama jembatan Einstein Rosen) dan berakhir di dunia lain.” Topik tersebut sekarang berusaha didalami Manikandan dan Jordan dalam penelitian laboratorium superkonduktor mereka di masa depan.

“Kami percaya bahwa analogi lubang hitam/superkonduktor yang kamu usulkan dalam memudahkan kita menguhi prediksi kuantum teoretis menyangkut lubang hitam dengan menggunakan eksperimen superkonduktor. Ini adalah celah yang belum banyak dimanfaatkan,” ujar kedua periset sembari mewanti-wanti bahwa lubang hitam dan superkonduktor tidak sama persis. Alhasil, eksperimen dengan superkonduktor hanya mampu memetakan sebagian kecil fenomena yang melingkupi lubang hitam.

Tim dari University of Rochester bukanlah satu-satunya ilmuwan yang berusaha mencari cara inovatif memecahkan paradoks informasi, dilema paling alot yang pernah dipikirkan Hawking. Lantaran teori-teorinya tak bisa diujikan di laboratorium, Hawking tak pernah diganjar Nobel—sebuah penghargaan yang diberikan pada penemuan-penemuan yang sudah dibuktikan secara eksperimental. Mungkin nanti, kita akan menemukan bukti keras yang bisa mendemistifikasi pertanyaan tentang paradoks informasi ini. Terlepas dari itu, Hawking masih tetap mendapatkan apresiasi publik cukup imajinatif menemukan paradoks ini.

“Di samping menjadi penemu sebuah pertanyaan paling menantang dalam fisika teori saat ini, Hawking juga benar-benar berupaa mengomunikasikan ide-idenya kepada publik, hingga menginspirasi generasi pelajar baru untuk mendalami fisika,” ujar Manikandan dan Jordan.

“Inilah yang bakal jadi warisan paling berharga dari Prof. Hawking,” imbuh mereka. “Sebagai salah satu pemilik otak paling mengagumkan dalam sejarah manusia, dia akan terus menginspirasi generasi-generasi ilmuwan berikutnya di masa depan.”