Fisika Film Fiksi FIS1104 IPB University 2023 PDF

Department of Physics Fisika Film Fiksi FIS1104 : FISIKA SAINS DAN TEKNOLOGI Tim Dosen Departemen Fisika IPB University 2023 Tujuan Pembelajaran Mahasiswa mampu: Memahami fenomena fisika yang terdapat di film fiksi. Menganalisa kesalahan konsep...

Department of Physics Fisika Film Fiksi FIS1104 : FISIKA SAINS DAN TEKNOLOGI Tim Dosen Departemen Fisika IPB University 2023 Tujuan Pembelajaran Mahasiswa mampu: Memahami fenomena fisika yang terdapat di film fiksi. Menganalisa kesalahan konsep di dalam film fiksi. 2 Tinjauan konsep Termodinamika, Teori Relativitas dan Teori Kuantum pada film fiksi “The Avengers: EndGame” dan “Interstellar” 3 Tokoh fokus kita… 4 Kompleksitas Alam Alam merupakan sistem kompleks yang terdiri atas banyak komponen yang terkait satu sama lain melalui interaksi. Pemahaman kompleksitas alam hanya bisa diperoleh melalui pendekatan holistik atau menyeluruh. Termodinamika merupakan cabang fisika yang menangani sistem kompleks. 5 Hukum Kedua Termodinamika Alam semester merupakan sistem tertutup yang ketidakteraturannya terus meningkat. Entropi (derajat ketidakteraturan/kompleksitas) alam semesta selalu bertambah. Contoh: Aliran panas terjadi secara spontan dari sumber panas ke tempat yang lebih dingin dan tidak terjadi sebaliknya. Hukum kedua termodinamika hanya mengizinkan waktu untuk bergerak ke satu arah, yaitu menuju ke masa depan 6 Teori Relativitas Umum, Gravitasi dan Struktur Ruangwaktu Massa memberitahu ruangwaktu bagaimana harus melengkung, dan ruangwaktu memberitahu massa bagaimana harus bergerak… “Mass tells spacetime how to curve, and spacetime tells mass how to move”… Lensa Gravitasi 7  Relativitas Aliran Waktu Karena cahaya dapat dibelokan oleh objek bermassa besar, maka aliran waktu di permukaannya lebih lambat dibanding dengan aliran waktu yang dialami objek yang jauh dari permukaan tersebut. Anda lebih muda di luar bumi ketimbang mereka yang hidup di permukaan bumi. 8  Black Hole / Lubang Hitam Teori Relativitas mengizinkan kehadiran“Black hole” berupa singularitas di ruangwaktu dengan massa dan tarikan gravitasi yang teramat besar, bahkan cahaya sekalipun tidak dapat keluar. Terbentuk dari keruntuhan bintang yang bermassa lebih dari 10x massa matahari. Jika bumi menjadi “black hole”, radiusnya 8.7 mm dan bermassa: 5.972.000.000.000.000.000.000.000 Kg. 9  Einstein-Rosen (ER) Bridge Selain kehadiran “black hole” Teori Relativitas juga mengizinkan adanya “white hole” (Anti Black Hole), dan juga “Einstein-Rosen Bridge” atau “wormhole”, yang menghubungkan dua posisi di ruangwaktu sebagai sebuah jalan pintas. Sayangnya, waktu hidup “Einstein-Rosen bridge” teramat singkat untuk memungkinkan objek melewatinya! Kecuali terdapat materi eksotik dengan massa negatif yang menjaganya tetap terbuka.... 10  Perjalanan Waktu (???): “Closed Timelike Curves” (CTC) Selain “Einstein-Rosen bridge”, Teori Relativitas juga mengizinkan kehadiran “Close Timelike Curves” (CTC) yang menghubungkan dua waktu yang berbeda, sehingga memungkinkan perjalanan waktu (“time travel”) ke masa lalu! 11 CTC Merupakan Kenyataan??? TIDAK! Jangan terlalu menganggap serius CTC dalam skala relatif besar berdasarkan alasan berikut: 1. Dilarang oleh hukum kedua termodinamika terkait kompleksitas yang mengizinkan arah waktu hanya menuju masa depan. 2. The “Grandfather Paradox”. 3. Objek akan terperangkap di dalam “black hole” setelah mencapai masa lalu. 12 Perjalanan Menuju Masa Depan??? YA! Mungkin... Hanya dengan pergi ke “black hole” terdekat dan tinggal sebentar, maka Anda akan berada di masa depan ketika kembali pulang… 13 Perjalanan Captain Marvel & Joseph Cooper… Captain Marvel (The Avenger: EndGame) harus melakukan perjalanan melalui “Einstein-Rosen bridge” untuk mencapai bumi secepat-cepatnya di alam semesta yang sangat luas. Demikian juga dengan Joseph Cooper (Interstellar) untuk mencapai “Gargantua black hole”. Mereka harus mengandung materi eksotik dengan massa negatif agar dapat melewatinya. 14 Efek “Spaghetti” di Dekat “Black Hole” Joseph Cooper akan merasakan efek “spaghetti” ketika mendekati “black hole” karena perbedaan kuat gravitasi antara dua titik yang berdekatan amat besar. 15 Keanehan Dunia Kuantum: Eksperimen Celah Ganda Partikel menunjukkan sifat gelombang dan memperlihatkan ketidakpastian pengukuran posisi dan momentum 16  Sebuah elektron dapat berada di kedua celah secara bersamaan karena koherensi kuantum!... Ciri ini hilang ketika sebuah detektor diletakkan di salah satu celah. Partikel kembali berperilaku selayaknya partikel 17 Albert Einstein… 1. “Do you really believe the moon is not there when you are not looking at it?” – realism – 2. “God doesn’t play dice” – determinism – Niels Bohr… 1. “Yes, it can be” – no realism – 2. “Stop telling God what to do” – indeterminism – “COPENHAGEN INTERPRETATION” 18 Spekulasi untuk Menjelaskan Ketidakpastian: “Many Worlds Interpretation” Hugh Everett III: Hasil pengukuran lain yang mungkin, muncul di alam semesta paralel lainnya. Ada tak-hingga banyaknya alam semesta paralel! 19 Copenhagen vs. Many Worlds Dalam “Copenhagen Interpretation” setiap Dalam “Many Worlds Interpretation” setiap pengukuran bersifat probabilistik dan hanya hasil pengukuran yang mungkin terjadi di alam ada satu alam semesta semesta paralel. 20 “David Deutsch’s Time Travel” (Spekulasi berbasis Sains) Di skala kuantum, perjalanan “waktu” ke masa lalu diperbolehkan melalui CTC. “Grandfather Paradox” dapat dihindari karena adanya prinsip ketidakpastian dan eksistensi alam semesta paralel. 21 Kembali ke “Ant-Man”: Scott Lang (mekanisme fisis yang mungkin) Scott mengecilkan tubuhnya hingga skala sub- atomik dengan menggunakan “Pym’s Particles” untuk memanfaatkan sifat realita kuantum (“quantum realm”). Scott dan “Avengers” lainnya kembali ke masa lalu melalui “quantum scale CTC wormhole” dan sebaliknya. Mereka mengubah realitas di alam semesta paralel lainnya dengan membuat alur waktu (“timeline”) baru. 22 Ilustrasi “Timeline” Thanos dalam “Many Worlds Interpretation” Saat semua “infinity stones” masih utuh dan belum dikuasai Thanos… Lima tahun setelah Thanos menjentikkan jari… Alur waktu baru setelah “Avengers Time “Avengers” melakukan Traveling” “time traveling”… Thanos lenyap oleh “Avengers”… 23 Problems! Untuk mengecilkan tubuhnya, “Avengers” harus mereduksi ruang antara inti atom dengan elektron di sekitarnya, atau dengan mereduksi ukuran semua ukuran partikel fundamental. Semua ini tidak masuk akal. Bahkan jika terdapat kemungkinan untuk menghindari “Grandfather paradox”, namun mereka tetap tidak dapat menghindar dari hukum termodinamika kedua karena adanya proses dekoherensi kuantum. 24 Terima Kasih 25