How fast are you moving right now? That seems like an easy question. The first tempting answer is, "I'm not moving." Upon further reflection, you realize that maybe the Earth's motion counts. So, a second tempting answer is, "19 miles/second around the Sun." But then you recall learning that the Sun moves around the center of the Milky Way galaxy, and the Milky Way moves within the Local Group of galaxies, and the Local Group moves within the Virgo Cluster, and the Virgo Cluster moves within... "How fast are you moving?" is not an easy question. When Mission Control tells astronauts how fast they're going, there's always an assumed standard of rest. At the start of the voyage, speeds are given relative to the launchpad. But later, when the launchpad is just one more arbritrary place down there on Earth's spinning surface, speeds are given relative to the idealized, non-spinning pinpoint center of Earth. On their way to the Moon, Apollo astronauts had a hard time answering the question, "How fast are you moving?" Speed away from Earth was one thing, and speed toward the Moon was quite another. That's because the Earth and the Moon move relative to one another. Ah, of course! Speed is a relative quantity. When Captain Kirk ask Lieutenant Sulu if the Starship Enterprise has reached a speed of warp 7, Sulu should reply, "Relative to what, Captain?" Such a sassy reply may get subordinate Starfleet officers in trouble, but it is the only good answer to the question, "How fast are you moving?" This is basic relatively talking. Not fancy Einsteinian relativity, but good old fashioned (and still correct) Galilean relativity. Galileo seems to have been the first person to realize that there is no such thing as an absolute speed. Speeds are relative. This means that speeds only have meaning when they are referred to a reference frame. Presumably that reference frame is itself at rest. But then we have to ask again, "At rest relative to what?" Because even the concept of rest has lost any hint of absolute meaning. Speed is relative, and rest is relative. Earth's speed is 19 miles/second relative to the Sun. The Enterprise's speed is warp 7 relative to the center of the Milky Way galaxy. Your speed is zero relative to your easy chair. But depending on where you sit, it is hundreds of miles/hour relative to Earth's center. When we furrow a brow and ask, "But how fast is Earth really moving?" we imagine Spaceship Earth plowing through the ocean of space as it orbits the Sun. But space is not an ocean. It has no substance as water does. Space is not a thing; space is nothing. Space is no thing. You can move between two points in space, say between Earth and Mars, but you can't move through space. There's nothing to move through. It's like trying to say how much a hole weighs. A hole weighs exactly nothing because a hole is nothing. It's a void, and so is space. To move relative to nothing is meaningless. The concepts of speed and of rest have only relative meaning. They are absolutely meaningless. They mean something only with respect to arbitrarily chosen, artificial frames of reference. If, someday, you are buckled into your spaceship, and you see from the side window, say, a space station whizz by at constant speed, there is no way to know which of you is really moving. Neither of you is really moving because there is no deep reality about constant speed. Constant speed in a straight line has only relative meaning, a kind of relative reality. Does this mean that all motion is relative? No! Some motions have only relative meaning, but some motions have absolute meaning, are absolutely real. For example, constant speed is relative, but change in speed is absolute. Calling something absolute in science means that arbitrary standards are not used in its measurement. It is unambiguously measurable. When your spaceship fires its engines, your change in speed is beyond doubt. You feel it in your stomach, and your ship's sensors can measure it. Outside your window, the passing space station may seem to be changing speed, but the beings inside the station will not feel it. And no sensors can measure it. You are really changing speed, and they are really are not. There's something absolutely real about changes in speed. The same goes for rotation. If your spaceship is spinning, you can feel it, and your ship's sensors can measure it. The space station outside may seem to be going around you, but it is you who feels queasy, not the folks in the space station. You are really spinning, and they really are not. There's something absolutely real about rotation. So, some motions are relative, and some are not. There is no deep reality about constant speed, but changes in speed are deeply real, and so are rotations. We have to be thoughtful in our analysis of everyday experience in order to identify what is deeply real. Since we can be fooled by perceptions as basic as speed, maybe every perception deserves careful scrutiny. This is what inspired Einstein to his incredible insights about the speed of light and forward time travel. Knowing how to identify what is deeply real is tough and important work. If a police officer ever pulls you over for speeding and asks, "Do you know how fast you were going?" an insightful, though perhaps unwise, reply would be, "Relative to what?" And then, as you sit in the backseat of the police car and feel it accelerate toward jail, you can add, "But some things are absolute!"
Seberapa cepat kamu bergerak saat ini? Sepertinya itu pertanyaan yang mudah. Jawaban menggoda pertama, “Aku tidak bergerak.” Setelah berpikir lebih lanjut, kamu menyadari bahwa mungkin pergerakan Bumi diperhitungkan. Jadi, jawaban menggoda kedua adalah, “19 mil/detik mengelilingi matahari.” Tapi kemudian kamu ingat belajar bahwa matahari bergerak di sekitar pusat Galaksi Bima Sakti, dan Galaksi Bima Sakti bergerak di dalam Grup Lokal galaksi, dan Grup Lokal bergerak di dalam Gugus Virgo, dan Gugus Virgo bergerak di dalam... “Seberapa cepat kamu bergerak?” bukan pertanyaan yang mudah. Saat Pengendali Misi memberitahu astronot secepat apa mereka bergerak, selalu ada standar istirahat yang diasumsikan. Di awal perjalanan, kecepatan relatif terhadap landasan peluncuran. Kemudian, saat landasan peluncuran adalah satu dari sekian lokasi pada permukaan Bumi yang selalu berputar, kecepatan menjadi relatif terhadap pusat Bumi yang idealnya tidak berputar. Saat menuju bulan, astronot Apollo menemukan kesulitan dalam menjawab pertanyaan, “Seberapa cepat kalian bergerak?” Kecepatan menjauhi Bumi adalah satu hal, dan kecepatan menuju bulan juga hal yang berbeda. Itu karena Bumi dan bulan bergerak relatif satu sama lain. Ah, tentu saja! Kecepatan adalah besaran relatif. Saat Kapten Kirk bertanya pada Letnan Sulu kapan Starship Enterprise mencapai kecepatan Warp 7? Sulu seharusnya menjawab, “Relatif terhadap apa, Kapten?” Jawaban terus terang yang dapat membuat perwira Starfleet dalam masalah, tapi memang hanya itu jawaban terbaik dari pertanyaan “Seberapa cepat kamu bergerak?”. Ini adalah bahasan relativitas mendasar. Bukan relativitas Einstein yang keren, melainkan yang kuno (namun tetap benar) Relativitas Galileo. Galileo sepertinya menjadi orang pertama yang menyadari bahwa tidak ada hal yang disebut kecepatan mutlak. Kecepatan itu relatif. Ini berarti bahwa kecepatan hanya jadi berarti saat mereka dirujuk pada suatu kerangka acuan. Yang mana kerangka acuan tersebut diam. Tapi kemudian kita kembali bertanya, “Relatif diam terhadap apa?” Karena bahkan konsep dari diam telah kehilangan arti makna mutlak. Kecepatan itu relatif, dan diam itu relatif. Kecepatan Bumi adalah 19mil/detik relatif terhadap matahari. Kecepatan Enterprise adalah Warp 7 relatif terhadap pusat Galaksi Bima Sakti. Kecepatanmu nol relatif terhadap kursi santaimu. Tapi tergantung kamu duduk di mana, akan jadi 100 mil/jam relatif terhadap pusat Bumi. Saat kita mengerutkan alis dan bertanya, “Tapi sebenarnya seberapa cepat Bumi bergerak?” kita bayangkan Pesawat Luar Angkasa Bumi mendayung sepanjang lautan luar angkasa sambil mengitari matahari. Tapi luar angkasa bukan lautan. Ia tidak memiliki zat seperti halnya air. Luar angkasa bukanlah benda; luar angkasa adalah hampa. Luar angkasa adalah ketiadaan. Kamu bisa bergerak antar 2 titik di luar angkasa, katakanlah antara Bumi dan Mars, tapi kamu tidak dapat bergerak dalam luar angkasa. Tidak ada yang bisa dilalui. Sama seperti mencoba menyebutkan berapa berat suatu lubang. Sebuah lubang tidak mengandung berat karena lubang adalah kehampaan. Lubang adalah kekosongan, begitu juga luar angkasa. Untuk bergerak relatif terhadap kehampaan tidak ada artinya. Konsep kecepatan dan berdiam hanya memiliki arti yang relatif. Mereka sesungguhnya tidak memiliki arti. Mereka memiliki arti hanya terhadap benda yang ditentukan, kerangka acuan buatan. Jika suatu hari, kamu duduk di pesawat angkasamu, dan melalui jendelamu terlihat, katakanlah, sebuah stasiun antariksa melesat dalam kecepatan konstan, tidak ada cara untuk mengetahui siapa yang sedang bergerak. Tiada dari kalian yang bergerak karena tidak ada realitas tentang kecepatan konstan. Kecepatan konstan dalam garis lurus hanya memiliki arti yang relatif, sebuah kenyataan yang relatif. Apakah ini berarti semua gerakan adalah relatif? Tidak! Beberapa gerakan memiliki arti relatif, tapi beberapa gerakan memiliki arti mutlak, adalah benar adanya. Contohnya, kecepatan konstan adalah relatif, namun perubahan kecepatan adalah mutlak. Menyebut sesuatu sebagai mutlak dalam sains berarti standar pemilihan acuan tidak digunakan dalam perhitungannya. Ini adalah pengukuran yang jelas. Ketika pesawat luar angkasamu meluncur, perubahan kecepatanmu tidak diragukan lagi. Kamu merasakan dalam perutmu, dan sensor pesawatmu dapat mengukurnya. Di luar jendelamu, ada stasiun antariksa yang tampaknya sedang merubah kecepatan, namun awak yang di dalam pesawat tidak merasakan apa-apa. Tidak ada sensor mampu mengukurnya. Kecepatanmu benar-benar berubah, sedangkan mereka tidak. Ada hal yang nyata tentang perubahan kecepatan. Sama halnya dengan perputaran. Jika pesawat angkasamu berputar, kamu dapat merasakannya, dan sensor pesawatmu mengukurnya. Stasiun antariksa di luar akan seperti mengelilingimu, tapi kamulah yang merasa mual, bukan mereka yang di stasiun antariksa. Kamu memang berputar, sedangkan mereka tidak. Ada hal yang nyata dalam perputaran. Jadi, beberapa gerakan relatif, dan beberapa tidak. Tidak ada realitas tentang kecepatan konstan, tapi perubahan kecepatan adalah nyata, dan begitu juga perputaran. Kita harus bijak dalam analisis kehidupan kita untuk memastikan yang manakah realitas. Sebab kita dapat tertipu oleh persepsi seperti halnya kecepatan, mungkin setiap persepsi memerlukan kecermatan. Inilah yang menginspirasi Einstein pada wawasannya yang keren tentang kecepatan cahaya dan penjelajahan waktu. Tahu bagaimana untuk memastikan apakah realitas cukup sulit dan penting. Jika seorang polisi menghentikanmu karena mengebut dan bertanya, “Tahukah kamu seberapa cepat lajumu?” Jawaban berwawasan, meskipun tidak bijak, adalah, “Relatif terhadap apa?” Lalu, sembari kamu duduk di kursi belakang mobil polisi dan merasakan laju cepat ke penjara, kamu bisa menambahkan, “Tapi beberapa hal adalah mutlak!”