The earliest time measurements were observations of cycles of the natural world, using patterns of changes from day to night and season to season to build calendars. More precise time-keeping, like sundials and mechanical clocks, eventually came along to put time in more convenient boxes. But what exactly is it that we’re measuring? Is time something that physically exists, or is it just in our heads? At first the answer seems obvious— of course time exists; it constantly unfolds all around us, and it’s hard to imagine the universe without it.
Pengukuran waktu yang paling awal adalah pengamatan akan siklus alam, menggunakan pola-pola perubahan dari siang ke malam dan musim ke musim untuk menciptakan kalender. Pengukur waktu yang lebih akurat, seperti jam matahari dan jam mekanik, pada akhirnya muncul untuk meletakkan waktu di kotak yang lebih nyaman. Tapi apakah yang sebenarnya kita ukur? Apakah waktu adalah sesuatu yang berwujud, ataukah hanya dalam kepala kita saja? Awalnya jawabannya terlihat jelas-- tentu saja waktu ada; waktu terus berubah di sekitar kita, dan sulit dibayangkan dunia tanpa waktu.
But our understanding of time started getting complicated thanks to Einstein. His theory of relativity tells us that time passes for everyone, but doesn’t always pass at the same rate for people in different situations, like those travelling close to the speed of light or orbiting a supermassive black hole. Einstein resolved the malleability of time by combining it with space to define space-time, which can bend, but behaves in consistent, predictable ways.
Akan tetapi pengertian kita tentang waktu mulai menjadi rumit berkat Einstein. Teori relativitasnya mengatakan bahwa waktu berjalan untuk semua orang, tapi tidak selalu berjalan dengan kecepatan yang sama bagi orang-orang dalam situasi yang berbeda, seperti mereka yang berpergian mendekati kecepatan cahaya atau yang mengorbit lubang hitam supermasif. Einstein menjelaskan sifat lunak waktu dengan menggabungkannya dengan ruang untuk menjelaskan ruang-waktu, yang bisa bengkok, tetapi bersifat konsisten dan mudah ditebak.
Einstein’s theory seemed to confirm that time is woven into the very fabric of the universe. But there’s a big question it didn’t fully resolve: why is it we can move through space in any direction, but through time in only one? No matter what we do, the past is always, stubbornly, behind us. This is called the arrow of time.
Teori Einstein sepertinya mengkonfirmasi bahwa waktu ditenun ke dalam kain semesta. Namun ada pertanyaan besar yang belum benar-benar terselesaikan: mengapa kita bisa bergerak melewati ruang ke segala arah, tapi hanya searah melewati waktu? Apapun yang kita lakukan, masa lalu selalu, dengan bandel,berada di belakang kita. Hal ini disebut anak panah waktu.
When a drop of food coloring is dropped into a glass of water, we instinctively know that the coloring will drift out from the drop, eventually filling the glass. Imagine watching the opposite happen. Here, we’d recognize time as unfolding backwards. We live in a universe where the food coloring spreads out in the water, not a universe where it collects together.
Ketika setetes pewarna makanan menetes ke dalam segelas air, secara insting kita tahu bahwa pewarna tersebut akan menjauh dari tetesannya, akhirnya mengisi gelas. Bayangkan melihat kejadian yang sebaliknya. Di sini, kita mengenali waktu tidak bergerak mundur. Kita hidup di dunia di mana pewarna makanan menyebar dalam air, bukan di dunia di mana pewarna tesebut berkumpul.
In physics, this is described by the Second Law of Thermodynamics, which says that systems will gain disorder, or entropy, over time. Systems in our universe move from order to disorder, and it is that property of the universe that defines the direction of time’s arrow.
Dalam fisika, hal ini dideskripsikan sebagai Hukum Kedua Termodinamika, yang mengatakan bahwa sistem pada akhirnya akan menghasilkan ketidakteraturan atau entropi. Sistem-sistem di dunia kita bergerak dari teratur ke tidak teratur, dan ini adalah properti semesta yang menetapkan arah dari anak panah waktu.
So if time is such a fundamental property, it should be in our most fundamental equations describing the universe, right? We currently have two sets of equations that govern physics. General relativity describes the behavior of very large things, while quantum physics explains the very small. One of the biggest goals in theoretical physics over the last half century has been reconciling the two into one fundamental “theory of everything." There have been many attempts —none yet proven— and they treat time in different ways. Oddly enough, one contender called the Wheeler-DeWitt equation, doesn’t include time at all.
Jadi jika waktu adalah properti fundamental, waktu harus ada dalam persamaan paling fundamental kita dalam menjelaskan alam semesta, kan? Saat ini kita punya dua set persamaan yang mempengaruhi fisika. Relativitas umum menjelaskan perilaku dari hal-hal yang sangat besar, sementara fisika kuantum menjelaskan yang sangat kecil. Satu dari tujuan-tujuan besar dalam fisika teoritis selama separuh abad sudah menggabungkan dari dua menjadi satu fundamental "teori dari segalanya." Sudah banyak percobaan -- satupun belum terbukti-- dan mereka memperlakukan waktu secara berbeda. Anehnya, penantang yang disebut persamaan Wheeler-DeWitt, tidak memasukkan waktu sama sekali.
Like all current theories of everything, that equation is speculative. But as a thought experiment, if it or a similarly time-starved equation turned out to be true, would that mean that time doesn’t exist, at the most fundamental level? Could time just be some sort of illusion generated by the limitations of the way we perceive the universe? We don’t yet know, but maybe that’s the wrong way of thinking about it. Instead of asking if time exists as a fundamental property, maybe it could exist as an emergent one.
Seperti semua teori tentang segalanya yang ada, persamaan tersebut spekulatif. Namun sebagai eksperimen, jika hal ini atau persamaan tanpa-waktu yang mirip ternyata benar, apakah artinya waktu tidak ada, dalam level yang paling fundamental? Mungkinkah waktu hanya semacam ilusi yang terbentuk dari batasan-batasan dari cara kita melihat alam semesta? Kita belum mengetahuinya, tapi mungkin cara berpikir kita salah. Alih-alih menanyakan apakah waktu ada sebagai properti fundamental, mungkin waktu bisa ada sebagai emergen.
Emergent properties are things that don’t exist in individual pieces of a system, but do exist for the system as a whole. Each individual water molecule doesn’t have a tide, but the whole ocean does.
Properti emergen adalah hal-hal yang tidak ada dalam kepingan individual dalam sebuah sistem, tapi ada untuk sistem secara keseluruhan. Tiap individu molekul air tidak memiliki ombak, tapi keseluruhan lautan memiliki ombak.
A movie creates change through time by using a series of still images that appear to have a fluid, continuous change between them. Flipping through the images fast enough, our brains perceive the passage of time from the sequence of still images. No individual frame of the movie changes or contains the passage of time, but it’s a property that comes out of how the pieces are strung together. The movement is real, yet also an illusion. Could the physics of time somehow be a similar illusion?
Sebuah film menciptakan perubahan melalui waktu menggunakan serangkaian gambar diam yang terlihat memiliki perubahan yang mengalir dan terus-menerus. Dengan membolak-balik gambar dengan cukup cepat, otak kita mengenali berlalunya waktu dari urutan gambar diam. Tidak ada bingkai individu film yang berubah atau mengandung berlalunya waktu, tapi sebuah properti yang muncul tentang bagaimana kepingan-kepingan tersebut terangkai bersama. Gerakan tersebut nyata, tapi juga sebuah ilusi. Mungkinkah fisika dari waktu entah bagaimana adalah ilusi yang mirip?
Physicists are still exploring these and other questions, so we’re far from a complete explanation.
Para fisikawan masih menyelidiki hal ini dan pertanyaan-pertanyaan lainnya, karenanya kita masih jauh dari penjelasan yang lengkap.
At least for the moment.
Setidaknya untuk saat ini.