Gravitasi adalah salah satu konsep yang paling sulit dipahami. Ia merupakan inti dari hukum gerak pertama yang didefinisikan dalam fisika.
Dalam kehidupan sehari-hari, gravitasi tampak relatif lemah, namun dalam skala kosmologi, gravitasi merupakan gaya yang paling kuat dan paling berpengaruh di alam semesta.
Gravitasi adalah gaya tarik menarik yang dimiliki oleh planet atau benda untuk menarik benda lain ke pusatnya.
Dua tokoh terbesar yang telah memberikan kontribusi terhadap pemahaman manusia tentang gravitasi adalah Isaac Newton dan Albert Einstein. Namun, ada perbedaan mendasar dari teori mereka.
Teori gravitasi
Newton Sir Isaac Newton, sekitar tahun 1686, percaya bahwa prinsip yang membuat benda jatuh ke Bumi, seperti apel dari pohon, sama dengan yang mengatur pergerakan benda-benda di langit.
Konsep ini dikenal sebagai Hukum Gravitasi Universal yang menjadi elemen kunci dari mahakaryanya Newton pada 1687, yakni Principia.
Dikutip dari laman Aerospace America AIAA, hukum gravitasi ini menggambarkan gaya tarik antara dua massa sebagai proporsional.
Gravitasi terjadi karena setiap partikel materi menarik setiap partikel lainnya dengan gaya yang berbanding lurus dengan hasil kali massa mereka dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara mereka.
Jadi makin jauh jarak antar partikel dan/atau semakin kecil massa partikel, makin kecil pula gaya gravitasinya.
Teori ini menyatakan bahwa ruang dan waktu itu mutlak. Newton menyimpulkan gravitasi sebagai gaya sentripetal tak kasat mata.
Dinamikanya bersifat kinetik karena menganggap gaya sebagai penyebab gerakan yang diamati. Umumnya dimodelkan dalam ruang Euklides yang isomorfik, artinya berbentuk sama dengan waktu sebagai kuantitas absolut.
Teori gravitasi Einstein
Teori gravitasi Albert Einstein dikenal sebagai teori Relativitas Umum, yang menjelaskan tentang bagaimana gravitasi memengaruhi tatanan ruang dan waktu.
Mengutip laman Kompas.com (3/6/2024), teori Relativitas Umum dipublikasikan Albert Einstein pada 1915.
Menurut teori Relativitas Umum, ruang dan waktu adalah benda empat dimensi yang harus mematuhi persamaan yang disebut “persamaan Einstein”.
Jika Newton menyimpulkan gravitasi sebagai gaya sentripetal tak kasat mata, Einstein menyimpulkannya sebagai kelengkungan manifold 4 dimensi.
Persamaan ini menjelaskan bagaimana materi melengkungkan ruang dan waktu. Einstein menyadari bahwa benda-benda besar di alam semesta menyebabkan distorsi dalam ruang-waktu.
Relativitas umum menjelaskan gravitasi, di mana ia bukan lagi sebuah "gaya". Medan gravitasi muncul dari gambaran relativitas umum sebagai akibat dari ruang-waktu yang melengkung.
Dinamika Newton bersifat kinetik karena menganggap gaya sebagai penyebab gerakan yang diamati. Einstein sebaliknya, apa yang dikenal sebagai gravitasi bukanlah gaya. Tetapi bukti bahwa manusia ada dalam ruang pseudo-Riemannian (nonisomorfik) yang bentuknya berasal dari keberadaan massa dengan waktu sebagai kuantitas relatif.
Perbedaan teori gravitasi Newton dan Einstein
Teori gravitasi Einstein, yang dikenal sebagai teori relativitas umum, berbeda dalam banyak hal dari teori gravitasi awal milik Newton.
Salah satu yang paling penting adalah bahwa teori Einstein menggabungkan batas kecepatan kosmik: kecepatan cahaya.
Dilansir dari laman BBC Sky at Night Magazine, Newton berasumsi bahwa gravitasi dirasakan di seluruh alam semesta secara instan. Artinya gravitasi bergerak pada kecepatan tak terhingga. Sehingga, jika Matahari menghilang pada saat ini, Bumi akan segera menyadari tidak adanya tarikan gravitasi dan terbang keluar dari Tata Surya.
Sementara Einstein menyadari tidak ada sesuatu pun, bahkan gravitasi, yang bergerak melebihi kecepatan cahaya. Sehingga Bumi tidak akan menyadari tidak adanya gravitasi selama 8,5 menit. Itu adalah waktu yang dibutuhkan gravitasi untuk bergerak (dengan kecepatan 300.000 kilometer/detik) dari Matahari ke Bumi.
Perbedaan lain adalah, Newton mengakui bahwa sumber gravitasi adalah massa, sementara teori Einstein menganggap sumbernya tetapi energi, yang salah satu bentuknya adalah massa. Ini berarti semua bentuk energi memiliki gravitasi, termasuk energi suara, energi panas, dan seterusnya.
Gravitasi sendiri merupakan bentuk energi, jadi gravitasi menciptakan lebih banyak gravitasi. Artinya, di dekat Matahari, saat gravitasi matahari berada pada titik terkuatnya, gravitasinya sedikit lebih kuat daripada yang diprediksikan Newton.
Di sisi lain, dalam gravitasi Newton, sebuah planet hanya dapat mengikuti orbit elips, tetapi orbit Merkurius terus bergeser sehingga membentuk pola seperti roset. Prediksi “presesi” perihelion Merkurius ini merupakan salah satu kunci kemenangan teori gravitasi Einstein.{sb}
