Alam semesta secara umum boleh didefinisikan sebagai hamparan fabrik ruang-masa yang diisi dengan tenaga (energy) dan jisim (mass). Tanpa kedua-dua ramuan tersebut, alam semesta hanyalah hamparan kosong yang terdiri daripada 3 dimensi ruang dan 1 dimensi masa tanpa kewujudan planet, matahari, bintang, galaksi, lohong hitam dan objek-objek cakerawala yang lain, termasuklah manusia itu sendiri.

Cuba bayangkan alam semesta yang kita diami ini hanya mempunyai jisim tetapi tidak mempunyai tenaga. Berdasarkan perspektif Newtonian mekanik (fizik yang kita belajar di sekolah menengah dan pra-universiti), kita boleh analogikan situasi tersebut dengan membayangkan seketul batu yang tidak bergerak dan hanya menetap di satu tempat sahaja.

Namun bagaimana pula dengan alam semesta yang mempunyai tenaga tetapi tidak mempunyai jisim. Ia agak mustahil kerana definisi tenaga berkait rapat dengan kewujudan jirim itu sendiri. Sebagai contoh, batu yang berada di hujung tebing mempunyai tenaga potensi yang tinggi atas faktor graviti, di mana ia boleh menyebabkan batu itu jatuh, dan apabila batu itu jatuh, tenaga potensi tersebut akan bertukar menjadi tenaga kinetik dan apabila batu itu mencecah tanah, tenaga kinetik akan bertukar menjadi bunyi, ‘shock waves’, tenaga haba dan pemecahan batu itu sendiri.

Bolehkah situasi tersebut (pertukaran tenaga) berlaku tanpa wujudnya batu atau tanah yang berada di bawah? Berdasarkan interpretasi klasikal fizik, ia seolah-olah menunjukkan bahawa jisim ialah sesuatu yang sudah wujud, dan seterusnya diikuti oleh tenaga sebagai satu ‘property’ atau sifat yang dimiliki oleh jisim itu sendiri. Namun menurut Einstein, gambaran ini tidak tepat dan inilah yang cuba diketengahkan oleh persamaan yang paling popular di dunia iaitu:

Persamaan ini menunjukkan bahawa jisim boleh ditukar ganti dengan jumlah tenaga yang sangat banyak dan seperti yang kita ketahui, kelajuan cahaya, , adalah malar (constant) iaitu 299792458 meter per saat. Persamaan ini sangat berguna untuk benda yang sangat berat dan bergerak dalam kelajuan yang sangat tinggi (menghampiri kelajuan cahaya). Disebabkan kelajuan cahaya adalah malar, ruang-masa kontinum harus berubah bagi membenarkan cahaya bergerak dengan kelajuan yang malar.

Apabila fabrik ruang-masa berubah, segala benda yang boleh diukur, seperti jisim dan tenaga, juga akan berubah. Sebagai contoh, sekiranya kapal angkasa bergerak pada kelajuan yang sangat tinggi dan menghampiri kelajuan cahaya, berat jisim kapal angkasa tersebut serta isinya, , akan turut bertambah. Tetapi dari mana datangnya jisim tambahan tersebut? Jisim tambahan tersebut datang daripada tenaga pergerakan (energy of motion), . Dalam kata lain, sebahagian daripada tenaga pergerakan kapal angkasa tersebut akan bertukar menjadi jisim.

Perhubungan di antara jisim dan masa yang didemonstrasi oleh persamaan ini merupakan jawapan kepada salah satu persoalan yang paling besar dalam bidang sains iaitu: Kenapa matahari bersinar? Sinaran matahari itu terhasil apabila hidrogen atom dimampatkan pada suhu yang tinggi dan kemudian sebahagian daripada jisim hydrogen tersebut bertukar menjadi tenaga. Proses ini dikenali sebagai pelakuran termonuklear (thermonuclear fusion).

Selain itu, persamaan ini juga memainkan watak penting dalam pembuatan bom atom namun ia tidaklah bermaksud Albert Einstein bertanggungjawab ke atas peristiwa pengeboman Hiroshima dan Nagasaki kerana persamaan tersebut tidak menjelaskan teknik pembuatan bom atom, ia hanya menjelaskan proses pelepasan tenaga di dalam bom atom tersebut (thermonuclear fision).

Ia juga merupakan salah satu hipotesis utama dalam ‘Theory of Special Relativity’ yang dikemukakan oleh Albert Einstein dan mempunyai banyak aplikasi dalam kehidupan seharian kita. Malah banyak proses semulajadi yang berlaku di alam semesta ini berkait rapat dengan persamaan tersebut. Melalui persamaan ini kita boleh fahami bahawa jisim dan tenaga adalah dua manifestasi benda sama – walau apapun benda tersebut.

RUJUKAN:

Einstein, A. (1905). DOES THE INERTIA OF A BODY DEPEND UPON ITS ENERGY CONTENT? https://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/E_mc2/e_mc2.pdf

Artikel dikirimkan oleh Amier Hakeem untuk The Patriots.