PROBACA.COM – Kalau kamu berdiri di sebuah tempat di Bumi, kamu mungkin hanya bisa melihat sampai garis horizon. Tapi tak ada alasan untuk mengira bahwa setelah batas pandangan itu, Bumi mendadak berhenti. Kemungkinan besar, di balik sana masih ada jalan, rumah, gunung, atau video kucing buatan AI.
Para kosmolog menghadapi persoalan yang mirip ketika membicarakan alam semesta. Di luar wilayah yang bisa kita amati, mungkin saja masih ada lebih banyak bintang, galaksi, dan ruang. Namun, seberapa besar keseluruhan alam semesta—termasuk bagian yang tak pernah bisa kita lihat—mungkin tidak akan pernah kita ketahui.
Batas alam semesta teramati bukan sekadar jarak terjauh yang bisa dijangkau teleskop saat ini. Batas itu berkaitan dengan informasi: ada jumlah informasi yang terbatas yang pada akhirnya dapat sampai kepada kita, bahkan jika kita menunggu selama mungkin. Di luar batas tersebut, kita hanya bisa menarik kesimpulan dan berspekulasi.
Salah satu kemungkinan paling sederhana adalah alam semesta tidak terbatas. Ruang terus berlanjut selamanya tanpa ujung. Tapi ada kemungkinan lain: alam semesta berukuran terbatas, namun tidak memiliki tepi.
Kedengarannya aneh? Bumi bisa membantu membayangkannya. Luas permukaan Bumi memang terbatas, tetapi seseorang yang terus berjalan di atasnya tidak akan menemukan papan bertuliskan “ujung dunia”. Jika berjalan cukup lama ke satu arah, ia justru bisa kembali ke tempat semula. Permukaan Bumi melengkung dan menutup kembali pada dirinya sendiri.
Jadi, sesuatu bisa berukuran terbatas tanpa memiliki tepian. Pertanyaannya kemudian: bagaimana kita tahu bahwa suatu ruang melengkung?
Salah satu caranya adalah dengan mengamati segitiga. Di bidang datar, jumlah tiga sudut segitiga selalu 180 derajat—terima kasih, Euclid. Namun, jika kita menggambar garis-garis yang sangat panjang di antara tiga kota yang berjauhan di Bumi, jumlah sudut segitiga itu bisa lebih dari 180 derajat. Penyebabnya bukan kesalahan menggambar, melainkan permukaan Bumi yang melengkung.
Garis sejajar juga bisa memberi petunjuk. Di atas kertas datar, dua garis sejajar tidak akan pernah bertemu. Namun, bayangkan kamu dan saya berdiri di dua titik berbeda di garis khatulistiwa, lalu berjalan lurus ke utara. Jalur kita pada akhirnya bertemu di Kutub Utara. Kita tidak pernah berbelok ke arah satu sama lain. Permukaan Bumi-lah yang melengkung di bawah kaki kita.
Astronom dapat melakukan tes geometri serupa terhadap alam semesta, meskipun tentu saja skalanya jauh lebih besar. Salah satu alat terbaik untuk itu adalah cosmic microwave background atau CMB—radiasi gelombang mikro kosmik, semacam “sisa cahaya” dari masa sangat awal alam semesta.
Radiasi ini dilepaskan ketika alam semesta yang semula panas dan padat cukup mendingin sehingga cahaya bisa bergerak bebas. Para ilmuwan cukup memahami fisika plasma yang relevan untuk memperkirakan pola-pola yang seharusnya muncul pada cahaya purba tersebut. Perkiraan itu mencakup variasi suhu yang sangat kecil dan tersebar di seluruh CMB.
Menariknya, variasi itu memang terlihat. Lebih dari itu, ilmuwan juga dapat menghitung seberapa besar pola-pola suhu tersebut seharusnya tampak dari Bumi.
Jika ruang alam semesta melengkung kuat, cahaya yang menempuh perjalanan selama miliaran tahun cahaya akan mengikuti jalur yang berubah. Akibatnya, ukuran tampak pola-pola pada CMB juga akan berubah. Dengan membandingkan ukuran yang diamati dengan ukuran yang diprediksi untuk berbagai bentuk geometri ruang, astronom bisa menguji bentuk alam semesta.
Hasilnya? Pola-pola CMB muncul dengan ukuran yang pada dasarnya sesuai dengan perkiraan untuk ruang datar. Itulah sebabnya para ilmuwan mengatakan bahwa alam semesta tampak datar secara geometris.
Tapi tunggu dulu. Apakah “datar” otomatis berarti “tak terbatas”?
Tidak juga. Bayangkan kamu mencoba mengukur kelengkungan Bumi hanya dari lingkungan rumah. Jalan, halaman, dan segitiga kecil yang kamu buat kemungkinan akan terlihat hampir datar. Jalur-jalur pendek juga tidak menunjukkan tanda-tanda bahwa mereka akan bertemu.
Itu bukan berarti Bumi benar-benar datar. Ukuran lingkunganmu saja terlalu kecil dibandingkan dengan ukuran keseluruhan planet.
Hal serupa bisa terjadi pada alam semesta. Di dalam wilayah yang dapat kita amati—meskipun ukurannya sangat besar—ruang tampak sangat datar. Namun, alam semesta di luar wilayah itu mungkin jauh lebih luas. Bisa saja kelengkungannya baru terlihat pada skala yang jauh lebih besar daripada yang mampu kita akses.
Jika itu benar, ruang pada akhirnya mungkin melengkung kembali dan menutup dirinya sendiri. Secara teori, perjalanan terus-menerus ke satu arah bisa membawa kita kembali ke titik awal, seperti perjalanan mengelilingi Bumi. Dalam praktiknya, pemuaian alam semesta membuat wilayah-wilayah di luar horizon kosmik tetap berada di luar jangkauan. Jadi, perjalanan semacam itu masih menjadi eksperimen pikiran, bukan rencana liburan antargalaksi.
Namun, keanehannya belum selesai. Alam semesta bisa saja datar sekaligus “membungkus” dirinya sendiri.
Untuk membayangkannya, ambil selembar kertas datar. Gambar segitiga dan garis-garis sejajar di atasnya. Kemudian gulung kertas itu menjadi silinder tanpa meregangkan atau merobeknya. Secara lokal—di area kecil yang kamu amati—geometrinya tetap datar. Segitiga masih mengikuti aturan biasa, dan garis sejajar tetap sejajar.
Tetapi ada satu arah yang kini berputar mengelilingi silinder dan kembali ke titik semula.
Contoh ini menunjukkan perbedaan antara geometri dan topologi. Geometri membahas sifat seperti kelengkungan. Topologi membahas bagaimana suatu ruang tersambung dan apakah bagian-bagiannya bisa kembali terhubung melalui jalur tertentu.
Jadi, alam semesta yang tampak datar secara geometris belum tentu tak terbatas ke segala arah. Satu atau beberapa dimensinya mungkin saja “menggulung” dan tersambung kembali pada dirinya sendiri, sambil tetap terlihat datar di wilayah lokal.
Nah, di sinilah jawaban tentang ukuran alam semesta menjadi benar-benar ganjil: ruang yang kita lihat tampak datar, tetapi itu belum cukup untuk memastikan bahwa ia tak berujung. Alam semesta bisa tak terbatas—atau terbatas tanpa tepi, bahkan mungkin datar namun tetap membungkus dirinya sendiri.
***
DISCLAIMER: Sebagian proses pengolahan artikel ini dibantu oleh teknologi AI. Pembaca disarankan memverifikasi kembali data dan informasi melalui sumber resmi atau sumber primer
Disadur dari ScienceDaily
