Categories
Al-Islam Astro & Cosmos Coret-moret The Mechanism

Waktu Satu Detik

Satu detik adalah besaran terpenting dalam keseharian kita. Segala sesuatu kita tentukan berdasarkan skala ini. Tapi, apakah definisi satu detik itu?

Yang sudah dapat dipastikan adalah: pergantian hari pada pukul 00:00 tidak memiliki arti fisis.

Kenapa? Karena pada pukul 00:00 ini tidak ada peristiwa fisika yang memenuhi kriteria sebagai penunjuk waktu.

Beda cerita jika pergantian hari adalah pada saat matahari tenggelam.

Mungkin tidak ada besaran fisika yang lebih utama daripada waktu. Saya sudah pernah tulis tentang waktu satu tahun, sekarang saatnya menulis tentang waktu satu detik.

Semua kejadian alam bermula dari benda yang dinamis. Dinamika ditentukan oleh perubahan benda terhadap waktu. Pelangi, misalnya, terjadi karena perubahan kecepatan cahaya oleh butiran-butiran air di udara. Kecepatan adalah keluarga besaran vektor, dia memiliki komponen nilai dan arah. Perubahan kecepatan dapat melibatkan salah satu, atau kedua komponen tersebut. Perubahan kecepatan cahaya oleh butiran-butiran air ini melahirkan kejadian refleksi, refraksi, dan difraksi yang kombinasi ketiganya memberikan pelangi. Jika kecepatan cahaya tidak berubah, pelangi tidak tercipta.

Jika kita tidak dapat mengukur waktu, kita tidak paham dinamika benda. Akibatnya, kita tidak pernah mengerti fenomena alam. Akibatnya, kita tidak pernah tahu bagaimana memanfaatkan fenomena alam. Akibatnya, kita tidak pernah melahirkan teknologi canggih seperti yang kita miliki sekarang ini.

Itu sebabnya, tidak ada besaran fisika yang lebih utama daripada waktu.

Pertanyaannya sekarang adalah apakah itu waktu? Atau, “time” dalam bahasa Inggris.

Secara etimologi, “waktu” berasal dari bahasa Arab dan “time” dari bahasa Jerman kuno. Keduanya memiliki makna serupa, yaitu interval dari dua peristiwa. Jika dua peristiwa tersebut terjadi berulang-ulang dengan interval yang konstan, peristiwa tersebut dapat dijadikan pengukur waktu.

Detak jantung, misalnya, terjadi berulang-ulang dengan interval yang konstan — setidaknya pada manusia normal — maka kita dapat gunakan detak jantung sebagai pengukur waktu.

“Berapa lama kamu merebus telur ini?”
“Selama sembilan puluh tujuh detak jantung.”

Peristiwa apa saja yang dapat kita pakai untuk pengukur waktu? Peristiwa apa saja ASAL memenuhi dua kriteria. Pertama, teramati dan terukur. Kedua, terjadi berulang-ulang dengan interval yang sama.

Kriteria pertama adalah syarat sah sebuah peristiwa dalam fisika.

Kiteria kedua ini dalam fisika disebut sebagai gerak periodik, atau gerak bolak-balik, atau gerak melingkar. Namanya banyak, tapi mereka merujuk pada satu fenomena yang sama. Bandul yang berayun dan mempertahankan amplitudo ayunannya juga dapat menjadi pengukur waktu. Hanya saja ayunan bandul sulit diatur sama di seluruh dunia. Begitu juga dengan detak jantung.

Kita butuh satu peristiwa periodik yang semua manusia mengalaminya dan menyaksikannya secara konsisten dan konstan.

Apa itu?

Yaitu berputarnya Bumi pada porosnya. Seperti gasing, seperti baling-baling kipas angin, seperti seorang muslim tawaf: ada posisi awal, dan selama apapun bergerak selalu melewati posisi awal tersebut. Satu putaran adalah saat dia kembali ke posisi awal — harus terlihat DAN terukur!

Bagaimana cara mengetahui Bumi telah berputar satu putaran penuh?

Berdiri di satu tempat, lihat dan tandai posisi matahari pada satu waktu sebagai posisi awal. Putaran Bumi mengakibatkan posisi matahari berubah dan pada satu ketika akan kembali ke posisi awal.

Tapi, bukankah sulit untuk melihat, apatah lagi menandai, posisi matahari karena silau?

Ada dua kesempatan kita dapat dengan mudah melakukannya: tepat saat matahari terbit dan tepat saat tenggelam.

Saat matahari terbit, ada ilusi optik yang dapat terjadi. Ilusi ini mengesankan matahari terbit dua kali sehingga menyulitkan kita memastikan interval satu kali putaran rotasi Bumi dengan tepat.

Dalam tradisi Islam, ilusi ini dikenal dengan fajar kazib (palsu). Sedangkan matahari terbit sesungguhnya disebut fajar sidik (benar). Waktu salat subuh adalah saat fajar sidik.

Dengan demikian, kesempatan terbaik adalah tepat saat matahari terbenam.

Interval dua kali matahari terbenam didefinisikan sebagai satu hari matahari (one solar day), atau sering kita singkat sebagai satu hari.

Satu hari punya arti fisis? Ya, jelas, karena didefinisikan dari dua peristiwa fisika.

Kemudian manusia membaginya dengan 24 (menjadi jam), membagi lagi dengan 60 (menjadi menit), dan membagi lagi dengan 60 (menjadi detik).

Sehingga satu detik adalah satu per 24 kali 60 kali 60 hari, atau satu per 86.400 hari (86 ribu 400). Satu detik ini disebut juga satu detik matahari.

Kenapa pembaginya 24 dan 60? Bukan 27 dan 102? Atau, bukan 10 dan 100?

Jawaban singkatnya: itu cuma perjanjian manusia, tidak ada kaitan dengan interval dua peristiwa.

Jika Anda tertarik untuk jawaban yang komprehensif, Anda dapat mulai dari artikel berikut ini.

Jadi, satu detik tidak punya arti fisis?

TIDAK!

Bagaimana dengan satu menit dan satu jam?

Juga TIDAK!

Yang punya arti fisis adalah satu hari.

Bagaimana dengan satu detik yang didefinisikan oleh osilasi atom cesium-133 di antara level-level hyperfine-nya sebanyak 9 milyar 192 juta 631 ribu 770 kali (9.192.631.770) pada temperatur nol mutlak?

Ya, ini baru punya arti fisis. Nama canggihnya: satu detik atomik.

Sesungguhnya, satu detik yang dipakai para ilmuwan dalam penelitian mereka adalah satu detik atomik ini.

Satu detik atomik dikali 60 menjadi 1 menit atomik; dikali 60 lagi menjadi 1 jam atomik; dikali 24 menjadi satu hari atomik.

Apakah satu hari atomik sama dengan satu hari matahari?

Perhatikan dengan seksama: Satu detik atomik dan satu detik matahari tidak berasal dari peristiwa fisis yang sama. Yang pertama berdasarkan osilasi atom pada level energinya, yang terakhir berdasarkan rotasi Bumi pada porosnya dengan matahari sebagai acuan titik awal.

Dan, jangan kaget, rotasi Bumi tidak konstan! Bisa lebih cepat, bisa lebih lambat.

Lho, kok bisa?

Bisa, karena di dekat Bumi ada sumber gravitasi yang mempengaruhi pergerakan lautan. Bukan, bukan matahari, tapi bulan. Gravitasi bulan memengaruhi pergerakan air di permukaan Bumi. Pergerakan air ini dapat mengubah kecepatan rotasi Bumi. Efek ini disebut efek tidal.

Konsekuensinya adalah satu detik atomik tidak sama dengan satu detik matahari. Apatah lagi satu hari atomik dan satu hari matahari.

Itu sebabnya ada yang disebut leap second, yaitu penambahan atau pengurangan satu detik pada jam atomik supaya satu hari matahari sama dengan satu hari atomik.

Jadi, selama ini kita menggunakan satu detik yang manakah?

Jika kita gunakan satu detik matahari, dinamika hidup kita berdasarkan sesuatu yang takberdasar.

Jika kita gunakan satu detik atomik, barulah dinamika hidup kita punya dasar.

Petunjuk: Jika jam tangan Anda bukan bekerja berdasarkan osilasi level hyperfine atom cessium-133, sudah dipastikan satu detik Anda adalah satu detik matahari, alias satu detik takbermaka fisis.

Yang sudah dapat dipastikan adalah: pergantian hari pada pukul 00:00 tidak memiliki arti fisis.

Kenapa? Karena pada pukul 00:00 ini tidak ada peristiwa fisika yang memenuhi kriteria sebagai penunjuk waktu. Beda cerita jika pergantian hari adalah pada saat matahari tenggelam.

Sekarang, Anda ingin dinamis berdasarkan acuan waktu yang mana: berdasarkan, atau takberdasarkan fisika?

Anda yang memilih, karena ini hidup Anda. Tapi, seperti kata Dumbledore: it is our choices that show what we truly are, far more than our abilities.

Selamat memilih!

By febdian RUSYDI

a physicists, a faculty, a blogger.

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.