Sempat Menganggap Alam Semesta Statis, Einstein Klarifikasi

Albert Einstein. Kredit: InfoAstronomy.org

InfoAstronomy - Albert Einstein, dikenal luas melalui teori relativitas umum yang diterbitkan pada 1915, memberikan wawasan baru tentang gravitasi sebagai lengkungan ruang-waktu akibat massa dan energi. Ketika diterapkan pada alam semesta secara keseluruhan, persamaan Einstein menunjukkan bahwa alam semesta tidak dapat statis; ia harus memuai atau menyusut.

Namun, pada awal abad ke-20, pandangan dominan saat itu adalah menganggap bahwa alam semesta statis (tidak memuai atau menyusut) dan abadi, yang mana hal ini mencerminkan keyakinan filosofis dan observasi saat itu. Ini menciptakan konflik antara teori Einstein dan pemahaman umum.

Einstein, dengan teori revolusionernya, menghadapi tantangan untuk menyelaraskan pemahamannya dengan pandangan masyarakat kala itu, yang masih menganggap sebagian kumpulan bintang dan beberapa noda kabur di langit malam sebagai awan gas dan debu di dalam galaksi kita, bukan galaksi lain yang berjarak jauh dan bergerak.

Konstanta Kosmologis

Dalam rangka menyelaraskan teorinya dengan pandangan umum, Einstein memperkenalkan konstanta kosmologis pada 1917, yang ia tambahkan ke persamaan relativitas umum. Konstanta ini, dilambangkan dengan huruf lambda (Λ), berfungsi sebagai gaya anti-gravitasi untuk menjaga keseimbangan, mencegah alam semesta memuai atau menyusut, sehingga tetap statis.

Ini adalah upaya untuk membuat model kosmologis yang homogen, statis, dan melengkung secara spasial, sesuai dengan pemahaman saat itu.

Konstanta kosmologis dapat dianggap sebagai energi bawaan dalam ruang kosong yang dapat menyebabkan ekspansi, meskipun pada saat itu Einstein menggunakannya untuk menjaga keseimbangan. Ini adalah langkah inovatif, tapi juga menunjukkan bagaimana teori ilmiah dapat dipengaruhi oleh keyakinan pada masa itu, tidak objektif.

Teori Ditentang

Pada 1920-an, observasi mulai menentang pandangan alam semesta statis. Alexander Friedmann, seorang matematikawan Rusia, pada 1922 menunjukkan bahwa persamaan Einstein memungkinkan model dinamis, baik memuai maupun menyusut, bukan hanya statis. Friedmann memperkenalkan solusi matematis yang menunjukkan alam semesta dapat berubah seiring waktu, membuka jalan untuk pemahaman baru.

Georges Lemaître, seorang fisikawan Belgia, pada 1927 menyimpulkan bahwa alam semesta memuai berdasarkan observasi pergeseran merah galaksi, yang kemudian dikonfirmasi oleh astronom lainnya yang bernama Edwin Hubble pada 1929.

Hubble menemukan hubungan linear antara pergeseran merah galaksi dan jaraknya, menunjukkan galaksi-galaksi di alam semesta rupanya menjauh satu sama lain, menjadi bukti kuat ekspansi alam semesta. Ini mendukung teori Big Bang, yang mengusulkan alam semesta berasal dari keadaan panas dan padat, kemudian memuai sejak saat itu.

Pergeseran merah, dalam konteks ini, adalah fenomena ketika cahaya dari galaksi jauh bergeser ke panjang gelombang lebih panjang (ke arah merah), menunjukkan bahwa galaksi itu menjauh, mirip dengan efek Doppler pada suara.

Hukum Hubble, v = H0 × d, menunjukkan bahwa kecepatan (v) galaksi menjauh berbanding lurus dengan jarak (d), dengan H0​ merupakan konstanta Hubble yang nilainya sekitar 70 kilometer per detik per megaparsec.

Einstein Klarifikasi

Awalnya, Einstein skeptis terhadap ide alam semesta memuai. Namun, proses berpikirnya berubah melalui interaksi dengan tokoh-tokoh astrofisika seperti Friedmann, Lemaître, dan Hubble. Pada 1931, Einstein akhirnya menerima bahwa alam semesta memuai, yang ia umumkan dalam laporan ke Akademi Ilmu Pengetahuan Prusia.

Pada 1932, bersama rekannya bernama Willem de Sitter, ia mengusulkan model Einstein-de Sitter, yang mengasumsikan kurvatur spasial nol dan konstanta kosmologis nol, menunjukkan alam semesta yang memuai selamanya tanpa kebutuhan konstanta kosmologis. Model ini menjadi standar hingga pertengahan 1990-an.

Ada cerita bahwa Einstein menyebut pengenalan konstanta kosmologis sebagai "kesalahan terbesarnya" setelah melihat observasi Hubble. Einstein mengklarifikasi bahwa konstanta kosmologis sama sekali tidak diperlukan.

Tapi, Einstein Ternyata Relevan

Meskipun Einstein mengabaikan konstanta kosmologis setelah menerima fakta bahwa alam semesta berekspansi, perkembangan pada 1990-an membawanya kembali ke pusat perhatian. Pada akhir dekade itu, dua tim astronom menemukan bahwa ekspansi alam semesta tidak melambat seperti yang diharapkan karena gravitasi, melainkan malah mengalami percepatan.

Penemuan ini, berdasarkan pengukuran supernova jarak jauh, memenangkan Nobel untuk pemimpin tim dan memperkenalkan konsep energi gelap, energi yang dianggap sebagai gaya misterius yang menyebabkan percepatan, dan konstanta kosmologis Einstein, yang sebelumnya dianggap tidak perlu, kembali relevan sebagai penjelasan untuk energi gelap ini.

Alhasil, konstanta kosmologis Einstein membentuk model kosmologi standar modern, Lambda-CDM, yang menggabungkan konstanta kosmologis untuk menjelaskan dinamika ekspansi saat ini. Model ini menunjukkan bahwa sekitar 68% energi alam semesta adalah energi gelap, dengan konstanta kosmologis sebagai penjelasan sederhana, meskipun ada teori lain seperti quintessence, bidang dinamis yang berubah seiring waktu.

Perjalanan Einstein menunjukkan pentingnya fleksibilitas ilmiah dan kemampuan untuk merevisi teori berdasarkan bukti baru. Dari keyakinan awal pada alam semesta statis, ia beradaptasi dengan fakta ekspansi, dan konstanta kosmologis yang ia perkenalkan, meskipun dianggap "kesalahan", ternyata penting untuk memahami energi gelap dan dinamika alam semesta modern.

Kini, misteri energi gelap tetap menjadi fokus penelitian, menyoroti bagaimana ilmu pengetahuan terus berkembang melalui observasi dan revisi.

Sumber & Referensi:

• Boylan-Kolchin, M. (2023). Stress testing Λ CDM with high-redshift galaxy candidates. Nature Astronomy, 7(6), 731-735.
• Gonfa Tolasa, D. (2024). Comparison between ΛCDM and Einstein-De Sitter Models. Available at SSRN 4801802.
• Gleiser, M. (2018). The Universe According To Albert Einstein: Relativity. NPR.
• Nussbaumer, H. (2014). Einstein’s conversion from his static to an expanding universe. The European physical journal H, 39(1), 37-62.
• Shu, F. H. (2025). The Einstein–de Sitter universe. Britannica.
• von Marttens, R., & Alcaniz, J. (2025). Dark energy and cosmic acceleration. arXiv preprint arXiv:2502.00923.
• Yin, W. (2024). Cosmic clues: DESI, dark energy, and the cosmological constant problem. Journal of High Energy Physics, 2024(5), 1-9.