Teori Ilmiah Tidak Pernah Mati, Kecuali Ilmuwan Memutuskan Demikian

Meskipun sekarang kita mampu untuk memahami bagaimana Matahari dan tata surya terbentuk, ada beberapa skenario alternatif di luar sana yang tidak bisa dikesampingkan sepenuhnya, seperti halnya semua sains.
Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins/ Institut Penelitian Barat Daya (JHUAPL/SwRI).

Ketika memikirkan sains, kita selalu berkutat terhadap perumusan hipotesis, mengujinya, membuang yang tidak sesuai dan terus menguji yang sesuai hingga hanya menyisakan gagasan-gagasan terbaik. Tapi yang sebenarnya jauh lebih kompleks, sains sebenarnya melibatkan sedikit perubahan untuk meningkatkan hipotesis awal dan menariknya agar sesuai dengan apa yang telah kita ketahui. Upaya ini melibatkan lompatan untuk mempercayai sesuatu yang benar-benar ada namun belum bisa dibuktikan secara ilmiah. Ketika teori telah dirumuskan dengan benar, prediksi akan lebih sesuai dengan fakta daripada alternatif lainnya. Dan saat gagal, kita dapat kembali ke hipotesis awal. Sebenarnya, sebagian besar ilmuwan tidak penah meninggalkan hipotesis awal mereka. Saat benar-benar diterapkan, teori ilmiah tidak akan pernah bisa dimatikan. Satu-satunya cara agar teori ilmiah mati adalah jika para ilmuwan berhenti mengerjakannya.

Tanpa energi gelap, alam semesta tidak akan pernah bisa mengembang dengan lebih cepat. Untuk menjelaskan fenomena supernova di antara fitur-fitur lainnya, energi gelap tampaknya memang harus ada.
Ilustrasi ekspansi alam semesta.
NASA & ESA

Ketika pertama kali ditemukan, supernova jauh tampak lebih redup karena mengalami pergeseran merah dan selanjutnya merevolusi bidang kosmologi. Ekspansi alam semesta sangat terkait dengan materi dan energi yang ada di dalamnya. Untuk waktu yang cukup lama, kosmologi bertujuan untuk mengukur laju ekspansi dan perubahannya dari waktu ke waktu. Dari pengukuran ini, kosmologi ingin mengungkap apakah laju ekspansi alam semesta akan terulang kembali ke dalam sebuah siklus kosmos, meluas selamanya, atau berada di antara keduanya. Fenemona supernova yang meledak di tempat yang sangat jauh justu menunjukkan kemungkinan keempat, yaitu galaksi-galaksi terjauh melaju sangat cepat saat menjauhi kita. Berarti harus ada bentuk energi baru di alam semesta untuk menjelaskannya. Berbeda dari seluruh bentuk energi lainnya, "energi gelap" meresap di seluruh ruang.

Nebula Gelembung dihasilkan oleh supernova ribuan tahun sebelumnya. Jika supernova jauh berada di lingkungan yang lebih berdebu dibandingkan supernova dekat, mungkin mereka tidak akan mengungkap eksistensi energi gelap.
T.A. Rector/University of Alaska Anchorage, H. Schweiker/WIYN and NOAO/AURA/NSF

Selama bertahun-tahun, banyak fisikawan dan astronom yang ragu-ragu dengan gagasan materi gelap dan bertanya-tanya apakah tidak ada alternatif penjelasan lain. Salah satu teori alternatif yang diajukan adalah ruang tidak meluas karena energi gelap, namun ada sesuatu di wilayah sangat jauh yang menghalangi cahaya. Barangkali ada debu kosmik di alam semesta jauh yang menyebabkan supernova tampak redup bukan karena ekspansi ruang, tapi karena cahaya terhalang debu.

Cahaya inframerah mampu menembus lebih banyak debu dan gas daripada cahaya kasat mata dan memungkinkan observasi mendetail di nebula ini. Demikian pula dengan cahaya biru yang secara khusus lebih terhalang dibandingkan dengan cahaya merah. Jika memang debu berperan dalam meredupnya supernova jauh, semestinya warnanya akan tampak berbeda dari supernova dekat.
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), and J. Hester

Namun, butiran debu memiliki ukuran tertentu, dan ukuran butiran debu menentukan panjang gelombang cahaya yang secara khusus terhalang. Sebagian besar debu lebih efektif menghalangi cahaya biru daripada cahaya merah. Akan tetapi pengukuran panjang gelombang cahaya yang berbeda, menunjukkan bahwa baik cahaya merah dan cahaya biru terhalang dalam jumlah yang sama.

Apakah hal itu cukup untuk mengesampingkan teori “debu”? Ya, jika terkait perbedaan fenomena supernova jauh dan supernova dekat. Lantas, bagaimana jika debu di alam semesta jauh merupakan tipe baru yang menghalangi semua panjang gelombang cahaya secara equal? Jenis "debu abu-abu" yang belum ditemukan ini dapat menghalangi semua panjang gelombang secara equal. Jadi kita memerlukan beberapa cara untuk mengujinya, terkait dengan pengamatan supernova dari berbagai jarak, untuk melihat apakah debu akan terus menghalangi lebih banyak cahaya pada jarak yang lebih jauh, karena semakin banyak “debu abu-abu” maka akan cenderung menghalangi lebih banyak cahaya.

Pengamatan supernova jauh memungkinkan kita untuk melihat perbedaan antara “debu abu-abu” dan energi gelap. Namun modifikasi ‘pertambahan debu abu-abu’ masih belum bisa dibedakan dari energi gelap.
A.G. Riess et al. (2004), The Astrophysical Journal, Volume 607, Nomor 2

Ternyata tidak, jadi apakah energi gelap dipastikan nyata? Belum tentu, karena penjelasan “debu abu-abu” bisa dimodifikasi dengan memasukkan debu yang mengubah kerapatan dan lokasi dari waktu ke waktu, yaitu “pertambahan debu abu-abu.” Dengan menambahkan cukup banyak parameter, peringatan, sifat atau modifikasi ekstra pada teori, maka segala gagasan apa pun bisa diselamatkan. Selama kita bersedia untuk menyesuaikan apa yang telah diperoleh, kita tidak akan pernah bisa mengesampingkan segala sesuatunya.

Ada banyak gagasan dalam teori ini yang bermasalah, asalkan kita bersedia membuat teori lebih rumit dengan memasukkan data apapun. Penemuan latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) telah mengesampingkan teori Steady-State, namun para ilmuwan menambahkan cahaya bintang untuk menjelaskan CMB yang merupakan cahaya sisa dari Big Bang. Ketika spektrum CMB diukur, cahaya bintang kemudian dikesampingkan, namun mereka ngotot menambahkan serangkaian semburan dan “ledakan-ledakan mini” di masa lalu dan menciptakan teori Quasi-Steady-State. Ketika fluktuasi suhu CMB ditemukan, teori Quasi-Steady-State dikesampingkan, karena segala sesuatu yang dibutuhkan untuk mendukung peningkatan hipotesis awal, masih belum ada.

Tiga jenis pengukuran, bintang-bintang dan galaksi-galaksi jauh, struktur berskala besar di alam semesta, dan fluktuasi CMB, menyediakan informasi tentang sejarah ekspansi alam semesta dan menyingkirkan alternatif selain Big Bang.
NASA/ESA Hubble (kiri atas), SDSS (kanan atas), ESA dan Planck Collaboration (bawah)

Perilaku ini tidaklah unik bagi ilmuwan, namun telah menjadi ciri (atau kesalahan) sains selama berabad-abad. Hal ini mendorong Max Planck untuk membuat pernyataan lebih dari 100 tahun yang lalu: "Kebenaran sains tidak menang secara meyakinkan dari lawan-lawannya dan membuat mereka melihat cahaya, namun karena mereka akhirnya mati dan sebuah generasi baru tumbuh dan lebih familiar dengan kebenaran sains tersebut."

Pernyatan ini sering diparafrasekan sebagai “physics advances one funeral at a time”, mengingat fakta bahwa sebuah gagasan tidak dapat dibuktikan salah sebagaimana yang biasa kita pikirkan. Sebaliknya, mereka justru perlu disesuaikan agar lebih meningkat dengan sangat teliti dan tekun. Akhirnya gagasan ini kehilangan kekuatan prediktifnya dan akan selalu tertinggal ketika observasi-observasi baru dilakukan.

Menggabungkan teori kuantum dan model standar fisika partikel dengan Relativitas Umum memungkinkan kita untuk menghitung secara praktis segala sesuatu yang dapat kita bayangkan di alam semesta pada tingkat fundamental.
SLAC National Accelerator Laboratory

Itulah mengapa, teori-teori seperti teori di bidang kuantum dan relativitas umum begitu kuat. Bahkan setelah sekian dekade, mereka masih menghasilkan prediksi-prediksi baru yang tepat melalui eksperimen. Itulah mengapa materi gelap tetap terus bertahan, karena prediksi-prediksinya yang tepat termasuk kecepatan pasangan galaksi, jaringan kosmik berskala masif, fluktuasi dalam CMB, osilasi akustik barion, lensa gravitasi dan masih banyak lagi. Itulah mengapa inflasi kosmik, melalui prediksinya yang tepat termasuk fluktuasi superhorizon, puncak akustik dalam cahaya sisa Big Bang, permulaan dari invarian skala, dll, adalah teori utama untuk asal mula Big Bang. Dan itulah mengapa gagasan-gagasan alternatif, selain yang disebutkan di atas berada di tempat paling pinggir.

Riak-riak di jalinan ruang dan waktu yang timbul dari gelombang gravitasi melintasi tata surya kita, termasuk Bumi. Mereka mengompres dan memperluas ruang di sekitarnya. Alternatif-alternatif lain dapat dibatasi dengan sangat ketat berkat pengukuran gelombang gravitasi.
Observatorium Gravitasi Eropa, Lionel BRET/EUROLIOS

Kita selalu bisa menambahkan celah, parameter, atau epicycle (lingkaran kecil di dalam lingkaran besar) lain ke teori yang kita gagas agar “tidak dikesampingkan”. Saya, bersama sebagian besar fisikawan, merasakan hal ini sebagai alternatif non-standar, termasuk MOND, f(R) gravitasi, model Quasi-Steady-State, kosmologi tired-light, alam semesta plasma, dan sebagainya. Pada titik tertentu, kita hanya perlu mengatakan “cukup”. Kita harus menyadari bahwa tingkat perubahan untuk meningkatkan teori yang kita gagas sudah tidak masuk akal karena sudah tidak memiliki kekuatan prediksi. Mereka hanyalah sebuah contoh pembelaan khusus.

Warm-hot intergalactic medium (WHIM) telah terlihat sebelumnya di sepanjang wilayah yang sangat padat, seperti Tembok Sculptor yang digambarkan di atas. Tapi mungkin masih ada kejutan di alam semesta, dan pemahaman kita saat ini, sekali lagi akan menjadi sasaran bagi sebuah revolusi.
Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang. Illustration: CXC/M. Weiss

Tentu saja para penyokongnya tidak akan berpikir begitu. Mereka selalu mengira bahwa mereka terpinggirkan, tertindas, diabaikan, atau tidak dianggap serius. Pada kesempatan yang sangat langka sebenarnya mereka benar, dan saat itulah terjadi revolusi ilmiah. Penting untuk menjaga agar pikiran kita selalu terbuka terhadap kemungkinan itu, untuk menjelajahinya dan mempertimbangkan bagaimana jadinya jika alternatif ini benar. Tapi bagi sebagian besar ilmuwan yang mengerjakan gagasan alternatif ini, pekerjaan seumur hidup mereka akan berubah menjadi jalan buntu dan gagasan mereka akan padam saat mereka (dan mungkin murid-murid mereka) meninggal. Sungguh menyedihkan dan tragis untuk melihat kembali sejarah dan menyadari bahwa selama beberapa dekade terakhir karir ilmiah Einstein, Hoyle, Burbidge, Schrodinger, dan masih banyak lagi, secara total dikesampingkan. Tapi, apakah ilmuwan yang paling cerdas sekalipun menerima kebenaran ilmiah baru atau tidak, adalah tidak relevan. Selama pengetahuan dan pemahaman kita tetap maju ke depan.

Ditulis oleh: Ethan Siegel, kontributor www.forbes.com

Sumber: Scientific Theories Never Die, Not Unless Scientists Choose To Let Them

#terimakasihgoogle