Bagaimana Teori Relativitas Einstein Pertama Kali Dibuktikan?

Pernahkah kamu membayangkan kalau ruang angkasa itu bukan sekadar kotak kosong yang gelap, melainkan sebuah kain raksasa yang bisa melar dan melengkung? Kedengarannya seperti fiksi ilmiah, kan? Tapi, inilah yang ada di kepala Albert Einstein pada awal abad ke-20.

Selama ratusan tahun, dunia sains nyaman banget dengan hukum gravitasi Isaac Newton. Newton bilang gravitasi itu gaya tarik. Tapi, Einstein datang dan bilang, “Bukan, gravitasi itu kelengkungan ruang dan waktu.” Masalahnya, ide sekeren apa pun kalau cuma di atas kertas, belum bisa disebut fakta sains. Dunia butuh bukti nyata.

Lantas, bagaimana Teori Relativitas Einstein pertama kali dibuktikan? Apakah Einstein harus pergi ke luar angkasa? Jawabannya ternyata melibatkan peristiwa alam yang sangat spesifik dan perjalanan ekspedisi yang nekat. Yuk, kita bedah sejarah sains paling epik ini dengan bahasa yang santai!

Table of Contents

Apa Itu Teori Relativitas Umum dalam Bahasa Sederhana?

Sebelum kita masuk ke momen pembuktiannya, kita harus satu frekuensi dulu soal apa yang sebenarnya mau dibuktikan. Banyak orang bingung karena istilah fisikanya terdengar “seram”. Padahal, konsep intinya sangat elegan.

Teori Relativitas Umum adalah penjelasan revolusioner Einstein yang menyatakan bahwa gravitasi bukanlah gaya tarik tak terlihat, melainkan efek dari kelengkungan ruang dan waktu (spacetime) yang disebabkan oleh massa benda besar.

Singkatnya, benda berat tidak “menarik” benda lain, tapi mereka “melekukkan” jalan raya yang dilalui benda lain. Nah, biar makin paham, mari kita pecah menjadi beberapa pertanyaan mendasar.

Apa Bedanya Gravitasi Newton dan Einstein?

Bayangkan kamu sedang main biliar. Menurut Newton, kalau bola A menabrak bola B, ada gaya yang bekerja di antara mereka. Simpel. Newton menganggap ruang dan waktu itu absolut—seperti panggung kaku yang tidak berubah, di mana aktor (planet dan bintang) bergerak.

Tapi Einstein punya ide gila. Dia bilang panggungnya itu sendiri (ruang waktu) bisa berubah bentuk! Kalau menurut Einstein, Matahari itu seperti bola bowling yang ditaruh di tengah kasur busa empuk. Kasurnya jadi melengkung ke bawah, kan? Nah, Bumi mengelilingi Matahari bukan karena ditarik tali gaib, tapi karena Bumi menggelinding mengikuti lengkungan kasur itu.

Mengapa Ruang dan Waktu Bisa Melengkung?

Di dunia fisika, massa (berat) punya kekuatan untuk mendistorsi geometri di sekitarnya. Semakin besar massa sebuah benda, semakin dalam “lekukan” yang dibuatnya di kain ruang waktu.

Inilah sebabnya mengapa kita tetap menempel di tanah. Bukan karena Bumi menarik kaki kita, tapi karena tubuh kita sedang meluncur menuju pusat lekukan yang dibuat oleh massa Bumi. Konsep ini mengubah segalanya, dari cara kita melihat jatuhnya apel sampai pergerakan galaksi.

Bagaimana Cahaya Bisa Terpengaruh Gravitasi?

Ini adalah kunci utama pembuktiannya nanti! Kalau gravitasi Newton hanya bekerja pada benda bermassa, Einstein bilang gravitasi mempengaruhi segalanya yang melewati ruang itu, termasuk cahaya.

Padahal, cahaya terdiri dari foton yang tidak punya massa diam. Logikanya, kalau tidak punya massa, tidak bisa ditarik gravitasi dong? Tapi karena ruangnya yang melengkung (seperti jalan yang berbelok), cahaya yang lewat di dekat benda besar (seperti Matahari) otomatis akan ikut berbelok mengikuti “jalan” tersebut. Prediksi inilah yang menjadi taruhan terbesar Einstein.

Nah, setelah kita paham konsep dasarnya, sekarang kita masuk ke bagian paling seru: momen pembuktiannya yang bikin dunia heboh.

Kapan dan Bagaimana Pembuktian Teori Relativitas Dilakukan?

Einstein merilis teori Relativitas Umum pada tahun 1915. Saat itu, Perang Dunia I sedang berkecamuk, membuat komunikasi antar ilmuwan sangat sulit. Namun, ada satu astronom Inggris bernama Arthur Eddington yang membaca makalah Einstein dan sadar bahwa ini adalah terobosan besar.

Untuk membuktikan Einstein benar, mereka butuh “penggaris” kosmik untuk mengukur lengkungan cahaya. Satu-satunya benda dengan gravitasi cukup besar di dekat kita adalah Matahari. Tapi, bagaimana cara melihat cahaya bintang yang lewat di dekat Matahari kalau Mataharinya silau banget?

Mengapa Harus Menunggu Gerhana Matahari Total?

Satu-satunya cara untuk melihat bintang-bintang di latar belakang yang posisinya tepat di samping Matahari adalah dengan “mematikan” lampu utamanya dulu. Dan alam menyediakan saklarnya lewat peristiwa Gerhana Matahari Total.

Pada saat gerhana total, piringan Bulan menutupi Matahari sepenuhnya. Langit menjadi gelap di siang bolong, dan bintang-bintang di sekitar Matahari akan terlihat. Momen inilah yang ditunggu-tunggu untuk melakukan eksperimen paling krusial dalam sejarah fisika.

Siapa Arthur Eddington dan Apa Perannya?

Arthur Eddington adalah astronom yang sangat teliti. Dia mengatur ekspedisi besar pada tahun 1919. Tujuannya satu: memotret posisi bintang-bintang di gugus Hyades saat terjadi gerhana matahari total.

Jika Newton benar, cahaya bintang itu harusnya lurus-lurus saja (atau berbelok sangat sedikit). Tapi jika Einstein benar, posisi bintang di foto akan terlihat “bergeser” dari posisi aslinya karena cahayanya berbelok saat melewati gravitasi Matahari.

Apa Hasil Pengamatan di Sobral dan Principe?

Eddington mengirim tim ke dua lokasi untuk menghindari risiko cuaca buruk: Sobral di Brasil dan Pulau Principe di lepas pantai Afrika.

Pada tanggal 29 Mei 1919, gerhana terjadi. Tim memotret dengan cemas. Setelah foto-foto itu dicuci dan dianalisis, hasilnya mengejutkan! Posisi bintang-bintang tersebut memang bergeser sesuai dengan prediksi matematika Einstein, yaitu sekitar 1,75 detik busur.

Dunia gempar. Judul berita di London berbunyi: “Revolution in Science: New Theory of the Universe: Newtonian Ideas Overthrown.” (Revolusi Sains: Teori Baru Semesta: Ide Newton Ditumbangkan). Detik itulah Einstein berubah dari fisikawan akademis menjadi selebriti dunia.

Tunggu dulu, biar kepalamu tidak berasap, kita istirahat sebentar dan lihat ringkasannya di bawah ini.

⏸️ Ringkasan Santai (Mid-Article)

Buat kamu yang mulai pusing, intinya begini:

Ide Lama: Ruang angkasa itu kaku. Benda saling tarik.
Ide Einstein: Ruang angkasa itu lentur (kayak kasur). Benda berat bikin kasurnya melengkung.
Buktinya: Cahaya bintang yang lewat dekat Matahari ternyata jalannya belok, tidak lurus. Ini ketahuan saat difoto pas Gerhana Matahari 1919.
Kesimpulan: Einstein benar, gravitasi bisa membelokkan cahaya!

Oke, napas sudah teratur? Lanjut! Ternyata bukti Einstein bukan cuma dari gerhana lho. Ada bukti lain yang sudah ada di depan mata tapi baru terselesaikan berkat teori ini.

Mengapa Orbit Merkurius Menjadi Bukti Awal Relativitas?

Sebelum pembuktian gerhana 1919, sebenarnya Einstein sudah “menguji” teorinya pada kasus planet tetangga terdekat Matahari, yaitu Merkurius. Para astronom zaman itu pusing tujuh keliling melihat kelakuan planet kecil ini.

Apa Masalah pada Orbit Planet Merkurius?

Dalam tata surya kita, semua planet mengelilingi Matahari dalam lintasan elips (lonjong). Titik terdekat planet ke Matahari disebut perihelion. Nah, posisi perihelion Merkurius ini bergeser sedikit demi sedikit setiap kali dia mengorbit. Fenomena ini disebut presesi.

Masalahnya, ketika dihitung pakai rumus Newton, angkanya selalu meleset! Ada selisih kecil yang tidak bisa dijelaskan, seolah-olah ada planet “hantu” bernama Vulcan yang mengganggunya. Tapi Vulcan tidak pernah ditemukan.

Bagaimana Einstein Menghitung Ulang Orbit Tersebut?

Einstein menyadari bahwa karena Merkurius berada sangat dekat dengan Matahari, dia berada di area di mana kelengkungan ruang-waktu sangat ekstrem. Hukum Newton kurang akurat untuk gravitasi sekuat itu.

Einstein memasukkan rumus Relativitas Umumnya untuk menghitung pergeseran orbit Merkurius. Dia memperhitungkan bagaimana lengkungan ruang di dekat Matahari mempengaruhi gerak planet tersebut.

Apakah Hasil Perhitungan Cocok dengan Realita?

Saat Einstein selesai menghitung, hasilnya cocok persis dengan data pengamatan astronomi! Selisih misterius itu terjawab tuntas tanpa perlu mengarang adanya planet hantu. Einstein konon sangat gembira sampai jantungnya berdebar kencang saat melihat hasilnya. Ini adalah bukti matematis pertama sebelum bukti visual gerhana 1919.

Supaya lebih jelas perbandingan dua jagoan fisika ini, coba cek tabel di bawah.

Perbandingan: Newton vs Einstein

Fitur	Gravitasi Newton	Relativitas Einstein
Definisi Gravitasi	Sebuah gaya tarik misterius antar benda.	Kelengkungan ruang dan waktu akibat massa.
Sifat Ruang	Kaku, pasif, dan absolut.	Fleksibel, dinamis, bisa melengkung.
Efek pada Cahaya	Tidak berpengaruh (cahaya dianggap lurus).	Cahaya ikut berbelok mengikuti ruang.
Akurasi	Sangat baik untuk kecepatan rendah (sehari-hari).	Sangat presisi untuk gravitasi kuat & kecepatan tinggi.

Bukti tahun 1919 dan Merkurius itu bukti “jadul”. Apakah teori ini masih relevan dengan teknologi canggih zaman sekarang? Jawabannya: Sangat!

Apa Saja Bukti Modern Teori Relativitas Einstein?

Di era modern, kita punya alat yang jauh lebih canggih daripada teleskop tahun 1919. Bukti kebenaran Einstein kini muncul di mana-mana, bahkan di teknologi yang kamu pakai tiap hari.

Bagaimana GPS Menggunakan Teori Relativitas?

Pernah pakai Google Maps? Kamu harus berterima kasih pada Einstein. Satelit GPS mengorbit Bumi dengan kecepatan tinggi dan berada di gravitasi yang lebih lemah dibanding kita di permukaan tanah.

Menurut relativitas, waktu berjalan lebih lambat bagi benda yang bergerak sangat cepat, dan berjalan lebih cepat di tempat yang gravitasinya lemah. Kalau insinyur GPS tidak memasukkan rumus Einstein untuk mengoreksi perbedaan waktu ini, lokasi di peta HP kamu bisa melenceng beberapa kilometer setiap harinya!

Apa Hubungan Gelombang Gravitasi dengan Teori Ini?

Ingat istilah interferensi yang biasa dipakai di fisika kuantum? Nah, konsep serupa digunakan di alat raksasa bernama LIGO. Einstein memprediksi kalau ada dua lubang hitam bertabrakan, mereka akan menciptakan riak di kain ruang waktu, disebut Gelombang Gravitasi.

Pada tahun 2015, LIGO berhasil mendeteksi riak ini menggunakan laser dan teknik interferensi yang super sensitif. Ini membuktikan bahwa ruang waktu benar-benar bisa “bergetar”, persis prediksi Einstein 100 tahun sebelumnya.

Bagaimana Foto Black Hole Membuktikan Teori Einstein?

Pada tahun 2019, dunia melihat foto asli lubang hitam (Black Hole) untuk pertama kalinya. Bayangan hitam dengan cincin cahaya oranye itu bentuknya sangat sesuai dengan simulasi yang dibuat berdasarkan Teori Relativitas Umum. Bahkan di kondisi gravitasi paling ekstrem di alam semesta pun, rumus Einstein masih belum terpatahkan.

FAQ (Pertanyaan yang Sering Penasaran)

Apakah Einstein pernah salah dalam teorinya?

Einstein pernah menyisipkan “Konstanta Kosmologis” karena dia pikir alam semesta itu diam (statis). Ternyata alam semesta mengembang (Big Bang). Dia menyebut itu kesalahan terbesarnya, meskipun belakangan konsep itu dipakai lagi untuk menjelaskan energi gelap.

Apakah Relativitas berlaku di dunia atom (Kuantum)?

Nah, ini tantangannya. Relativitas sangat jago menjelaskan benda besar (bintang, galaksi). Tapi saat masuk ke dunia elektron, foton, dan fisika kuantum yang penuh probabilitas dan prinsip ketidakpastian, aturan Einstein dan Kuantum sering “berantem”. Para ilmuwan masih mencari “Teori Segalanya” (Theory of Everything) untuk menyatukan keduanya.

Bisakah kita membuktikan relativitas sendiri di rumah?

Susah kalau tanpa alat canggih. Tapi efeknya nyata. Kalau kamu melempar bola, lintasannya melengkung ke bawah kan? Itu cara paling sederhana merasakan kelengkungan ruang waktu buatan massa Bumi, meski kita lebih mudah memahaminya sebagai “gaya tarik”.

Referensi Terpercaya

Penulis menyusun artikel ini berdasarkan pemahaman mendalam dari literatur fisika terkemuka. Untuk eksplorasi lebih lanjut, kamu bisa membaca sumber berikut:

Hawking, Stephen. (1988). A Brief History of Time. (Bantam Books).
Einstein, Albert. (1916). The Foundation of the General Theory of Relativity. (Annalen der Physik).
Kennefick, Daniel. (2019). No Shadow of a Doubt: The 1919 Eclipse That Confirmed Einstein’s Theory of Relativity. (Princeton University Press).
NASA. “Einstein’s Theory of General Relativity”. (nasa.gov).
LIGO Caltech. “What are Gravitational Waves?”. (ligo.caltech.edu).