Sufism and Quantum Physics (by Ibrahim B. Syed)

| |
There are parallels in Sufism and in quantum theory. A view of the world is very similar to the views, held by Sufis and modern physicists. In contrast to the mechanistic world view of the Westerners, for the Sufis all things and events perceived by the senses are interrelated, connected, and are but different aspects or manifestations of the same ultimate reality. For Sufis “Enlightenment” is an experience to become aware of the unity and mutual interrelation of all things, to transcend the notion of an isolated individual self, and to identify themselves with the ultimate reality.

An exact science is expressed in the highly sophisticated language of modern mathematics, whereas Tasawwuf is based on meditation and insists on the fact that Sufis’ insight cannot be communicated verbally. Reality as experienced by the Sufis is completely indeterminate and undifferentiated. Sufis never see the intellect as their source of knowledge but use it merely to analyze and interpret their personal Tasawwuf experience. The parallel between scientific experiments and Tasawwuf experiences may seem surprising in view of the very different nature of these acts of observation. Physicists perform experiments involving an elaborate teamwork and a highly sophisticated technology, whereas the Sufis obtain their knowledge purely through introspection, without any machinery, in the privacy of meditation or Dhikr. To repeat an experiment in modern elementary particle physics one has to undergo many years of training. Similarly, a deep Tasawwuf experience requires, generally, many years of training under an experienced master. The complexity and efficiency of the physicist’s technical apparatus is matched, if not surpassed, by that of the mystic’s consciousness-both physical and spiritual-in deep Dhikr. Thus the scientists and the Sufis have developed highly sophisticated methods of observing nature which are inaccessible to the layperson.


The basic aim of Dhikr is to silence the thinking mind and to shift the awareness from the rational to the intuitive mode of consciousness. The silencing of the mind is achieved by concentrating one’s attention on a single item, like one’s breathing, the sound of Allah or La Ilaha Illallah. Even performing Salat is considered as Dhikr to silence the rational mind. Thus Salat leads to the feeling of peace and serenity which is characteristic of the more static forms of Dhikr. These skills are used to develop the meditative mode of consciousness. In Dhikr, the mind is emptied of all thoughts and concepts and thus prepared to function for long periods through its intuitive mode. When the rational mind is silenced, the intuitive mode produces an extraordinary awareness; the environment is experienced in a direct way without the filter of conceptual thinking. The experience of oneness with the surrounding environment is the main characteristic of this meditative state. It is a state of consciousness where every form of fragmentation has ceased, fading away into undifferentiated unity.


Sufism is based on direct insights into the nature of reality, and physics is based on the observation of natural phenomena in scientific experiments. In physics the model and theories are approximate and are basic to modern scientific research. Thus the aphorism of Einstein, “As far as the laws of mathematics refer to reality, they are not certain; as far as they are certain, they do not refer to reality.” Whenever the essential nature of things is analyzed by the intellect, it must seem absurd or paradoxical. This has always been recognized by the Sufis, but has become a problem in science only very recently, e.g. Light as wave or photon or duality of light. Great variety of natural phenomena belonged to the scientists’ macroscopic environment and thus to the realm of their sensory experience. Since the images and intellectual concepts of their language were abstracted from this very experience, they were sufficient and adequate to describe the natural phenomena. However the atomic and subatomic world itself lies beyond our sensory perception. The knowledge about matter at this level is no longer derived from direct sensory experience, and therefore our ordinary language, which its images from the world of the senses, is no longer adequate to describe the observed phenomena. As we penetrate deeper and deeper into nature, we have to abandon more and more of the images and concepts of ordinary language. Probing inside the atom and investigating its structure, science transcended the limits of our sensory imagination. From this point on, it could no longer rely with absolute certainty on logic and common sense. Quantum physics provided the scientists with the first glimpses of the essential nature of things. Like the Sufis, physicists were now dealing with a nonsensory experience of reality and, like the Sufis, they had to face the paradoxical aspects of this experience. From then on therefore, the models, and images of modern physics become akin to those of Tasawwuf of the Sufis.


Scientists realized that our common language is not only inaccurate, but totally inadequate to describe the atomic and subatomic reality. With the advent of Relativity and Quantum mechanics in modern physics it was very clear that this new knowledge transcends classical logic and that it cannot be described in ordinary language. Similarly in Tasawwuf it has always been realized that reality transcends ordinary language and the Sufis were not afraid to go beyond logic and common concepts. The problem of language faced by the Sufi is exactly the same as the problem the modern physicist faces. Both the physicist and the Sufi want to communicate their knowledge, and when they do so with words their statements are paradoxical and full of logical contradictions. These paradoxes are characteristic of all who practice Tasawwuf and since the beginning of the 20th century they are also characteristic of modern physics.


In Quantum Physics, many of the paradoxical situations are connected with the dual nature of light or – more generally – of electromagnetic radiation. Light produces interference phenomena, which is associated with the waves of light. This is observed when two sources of light are used resulting in bright and dim patterns of light. On the other hand, electromagnetic radiation also produces the “photoelectric” effect: when short wave length light such as ultraviolet light or x-rays or gamma rays strike the surface of some metals, they can “knock off” electrons from the surface of the metal, and therefore it must consist of moving particles. The question which puzzled physicists so much in the early stages of quantum theory was how electromagnetic radiation could simultaneously consist of particles (that is of entities confined to a very small volume) and of waves, which are spread out over a large area in space. Neither language nor imagination could deal with this kind of reality very well. Sufism has developed several different ways of dealing with the paradoxical aspects of reality. Works of Attar, Hafiz, Ibn Arabi, Rumi, Bastami, etc show they are full of intriguing contradictions and their compact, powerful, and extremely poetic language is meant to arrest the reader’s mind and throw it off its familiar tracks of logical reasoning. Heisenberg asked Bohr: Can nature possibly be so absurd as it seemed to us in these atomic experiments?

Whenever the essential nature of things is analyzed by the intellect, it must seem absurd or paradoxical. This has always been recognized by the Sufis, but has become a problem in science in the 20 the century. The macroscopic world is in the realm of our sensory experience. Through this sensory experience one can draw images, intellectual concepts and express them in a language. This language was sufficient and adequate to describe the natural phenomena. The Newtonian mechanistic model of the universe described macroscopic world. In the 20th century the existence of atoms and subatomic particles or the ultimate “building blocks” of nature was experimentally verified. The atomic and subatomic world itself lies beyond our sensory perception. The knowledge about matter at this level is no longer derived from direct sensory experience, and therefore our ordinary language, which takes its images from the world of the senses, is no longer adequate to describe the observed phenomena. As we penetrate deeper and deeper into nature, we have to abandon more and more of the images and concepts of ordinary language. From this point on, it could no longer rely with absolute certainty on logic and common sense. Quantum physics provided the scientists with the first glimpse of the essential nature of things. Like the Sufis the physicists were now dealing with a nonsensory experience of reality and, like the Sufis, they had to face the paradoxical aspects of this experience.


According to the Sufis, the direct mystical experience of reality is a momentous event, which shakes the very foundations of one’s worldview, that is the most startling event that could ever happen in the realm of human consciousness (as-Shuhud). Upsetting every form of standardized experience. Some Sufis describe it as “the bottom of a pail breaking through.”

Physicists in the early part of the 20th century felt much the same way when the foundations of their world-view were shaken by the new experience of the atomic reality, and they described the experience in terms which were often very similar to those used by the Sufis. Thus Heisenberg wrote: “…recent developments in modern physics can only be understood when one realizes that here the foundations of physics have started moving; and that this motion has caused the feeling that the ground would be cut from science.” The discoveries of modern physics necessitated profound changes of concepts like space, time, matter, object, cause and effect, etc., and these concepts are so basic to our way of experiencing the world, that the physicists who were forced to change them felt something of a shock. Out of these changes a new and radically different world-view is born which is still in the process of formation. Quantum theory implies an essential interconnectedness of nature. Quantum theory forces us to see the universe not as a collection of physical objects, but rather as a complicated web of relations between the various parts of a unified whole. This is the way the Sufis have experienced the world.


The Sufis seem to be able to attain nonordinary states of consciousness (Shuhud) in which they transcend the three-dimensional world of everyday life to experience a higher, multidimensional reality. In relativistic physics if one can visualize the four-dimensional space-time reality, there would be nothing paradoxical at all. The Sufis have notions of space and time, which are very similar to those implied by relativity theory. In Tasawwuf, there seems to be a strong intuition for the “space-time” character of reality. The Sufis have experienced a state of complete dissolution (Fana) where there is no more distinction between mind and body, subject and object. In a state of pure experience, there is no space without time, no time without space, they are interpenetrating. For the physicist the notion of space-time is based on scientific experiments whereas for the Sufi it is based on Tasawwuf. The relativistic models and theories of modern physics are illustrations of the two basic elements of Tasawwuf world-view-the Tahwid of the universe and its intrinsically dynamic character. Space is curved to different degrees, and time flows at different rates in different parts of the universe. Our notions of a three-dimensional Euclidean space and of linear flow of time are limited to our ordinary experience of the physical world and have to be completely abandoned when we extend this experience. The Sufis talk about an extension of their experience of the world in higher states of consciousness, and they affirm that these states involve a radically different experience of space and time. They emphasize not only that they go beyond ordinary three-dimensional space in meditation, but also - and even more forcefully-that ordinary awareness of time is transcended. Instead of a linear succession of instants, they experience an infinite, timeless, and yet dynamic present. In the spiritual world there are no time divisions such as the past, present and future; for they have contracted themselves into a single moment of the present where life quivers in its true sense.


Einstein showed the mass-energy equivalence, through a simple mathematical equation, E=mc*2. Physicists measure the masses of particles in the corresponding energy units. Mass is nothing but a form of energy. This discovery has forced us to modify our concept of a particle in an essential way. Hence particles are seen as "Qunata" or bundles of energy. Thus particles are not seen as consisting of any basic "stuff." But energy is associated with activity, with processes, which means that the nature of subatomic particles is intrinsically dynamic and they are forms in four-dimensional entities in space-time. Therefore subatomic particles have a space aspect and a time aspect. Their space aspect makes them appear as objects with a certain mass, their time aspect as processes involving the equivalent energy. When subatomic particles are observed, we never see them as any substance; but what we observe is continuously changing patterns of one to the other or a continuos dance of energy. The particles of the subatomic world are not only active in the sense of moving around very fast; they themselves are processes. The existence of matter and its activity cannot be separated. They are but different aspects of the same space-time reality.

The Sufis, in their nonordinary states of consciousness, seem to be aware of the interpenetration of space and time at a macroscopic level. Thus they see the macroscopic world in a way which is very similar to the physicists’ idea of subatomic particles. For the Sufis "all compounded things are impermanent" - fanah. The reality underlying all phenomena is beyond all forms and defies all description and specification, hence to be formless, empty or void. To the Sufis all phenomena in the world are nothing but the illusory manifestation of the mind and have no reality on their own.


The principal theories and models of modern physics lead to a view of the world, which is internally consistent, and in perfect harmony with the views of Tasawwuf. The significance of the parallels between the world-views of physicists and Sufis is beyond any doubt. Both emerge when man inquires into the essential nature of things-into the deeper realms of matter in physics; into the deeper realms of consciousness in Tasawwuf-when he discovers a different reality behind the superficial mundane appearance of everyday life. Physicists derive their knowledge from experiments whereas Sufis from meditative insights. The Sufi looks within and explores his or her consciousness at its various levels. The experience of one’s body is, in fact, often seen as the key to the Tasawwuf experience of the world. Another similarity between the physicist and the Sufi is the fact that their observations take place in realms, which are inaccessible to the ordinary senses. To the physicist the realms of the atomic and subatomic world; in Tasawwuf they are nonordinary states of consciousness in which the sense world is transcended. Both for the physicists and the Sufis, the multidimensional experiences transcend the sensory world and are therefore almost impossible to express in ordinary language.

Quantum Physics and Tasawwuf are two complementary manifestations of the human mind; of its rational and intuitive faculties. The modern physicist experiences the world through an extreme specialization of the rational mind; the Sufi through an extreme specialization of the intuitive mind. Both of them are necessary for a fuller understanding of the world. Tasawwuf experience is necessary to understand the deepest nature of things and science is essential for modern life. Therefore we need a dynamic interplay between Tasawwuf intuition and scientific analysis.

Read More

All about... the metric system

| |
How do we know how long a metre is? And who first decided how we would measure everything? Find out below.

In the 18th century, Europe used a vast range of different measurements. In France alone, there were hundreds of different terms for each type of unit. Some were connected to the human body (thumb, finger, handful, armful, foot, pace), others to transport (donkey-load, load, bag, barrel). The situation was made more complex by the fact that the same word always referred to a range of different values. A foot, for example, corresponded to 20 or so different lengths within the kingdom.

How long is a metre?

In 1790, a year after the start of the French Revolution, a proposal was put in front of the Assembly that existing measures were to be abandoned and attempts made to find a measurement that was the same everywhere. The Assembly then drafted a decree which was aimed at defining the standard metre.

In March 1791, it was decided, on the recommendation of the Academy of Sciences, that a metre should be one ten-millionth of the length of the distance from the equator to the north pole. The term “metre” was first used in 1790, but was not officially adopted until the Law of 1 August 1793.

Measuring the metre

It was then necessary to produce the two prototype standards (metre and kilogram) on to which the measurements would be copied for distribution across France. On 22 June 1799, these two prototypes were deposited in the Archives of the Republic, in the iron safe where they are still kept today.

More than a century and a half after it was finally established in France, the metric system has prevailed and spread across the whole world, although we no longer use the prototypes as the standard to judge our metre-sticks by. Scientists have come up with a much more accurate way of measuring distance – wavelengths and light speed. Since 1983, the metre has been internationally defined as the distance travelled by light in a vacuum during a time interval of 1/ 299 792 458 of a second.
When it all goes wrong

Even though its use seems to be standard, errors can still happen:

In 1983 a Boeing 767 jet ran out of fuel in mid-flight because of two mistakes in figuring the fuel supply of Air Canada's first aircraft to use metric measurements.
In 1999 NASA lost a $125 million Mars orbiter because one engineering team used metric units while another used US customary units for a calculation.

Read More

A New Astronomical Quranic Method for The Determination Of The Greatest Speed C

| |
by Dr. Mansour Hassab-Elnaby

The greatest speed C, denoting the velocity of light in vacuum, is hinted at in two glorious Quranic verses relating this fundamental universal contant C with the motion of the Earth-Moon system. A new relativistic interpretation of this Quranic relation gives C=299792.5 km/s in an extremely marvellous agreement with the accepted international value. This astonishing result emphasises the unity of the physical world, the validity of the special theory of relativity and the authenticity of the Glorious Quran for unbelievers.

The velocity of light C in vacuum belongs to a small group of the fundamental constants; however, it occupies an outstanding position even within this group. First of all, it is encountered in very different branches of physics. It will come as no exaggeration if one says the story of the determination of the velocity of light is a concise history of physics. And this story has not come to an end yet. 
From the ancient Greeks down to the Middle ages, the speed of light was believed to be infinite. Aristotle believed that light propagates instantly!. In the eleventh century, an Arabic scientist Alhassan suggests that light travels at a finite speed. Galileo (1600) tried this speed but he Eailed saying that light is extraordinarily rapid(l). Roemer (1676) was the first measuring C using the eclipses of the Jovian satellite Io. He obtained an inaccurate value of C (215000 km/s) because the diameter of the earth's orbit was not known exactly.

Starting from 17th century, experiments show the progress of methods and techniques in the determination of the speed C as indicated in the following table (1).table 1
Froome's value was considered to be the most accurate for a long period until 1983 when the modulated laser radiation interferometers were applied for the determination of C with great precision.
According to the US National Bureau of Standards(3): C = 299792.4574 + 0.0011 km/
and according to the British National Physical Laboratory C = 299792.4590 + 0.0008 km/s
A basically new definition of the metre wasaccepted in October 1983 at the 17th General Conference on Measures and Weights(3):

"The metre is the length of the path travelled by light in vacuum during a time interval of
1/299792458 of a second".

The Fixation of the value of C after the formation of the new definition of the meter does not mean yet the end of the story of this fundamental constant C. There are numerous other questions dealing with the realtion between this multifarious, enigmatic constant C and the theory of Relativity.
Recalling the second postulate of the special theory of relativity declared by Albert Einstein (1905):
"The velocity C of light in vacuum is the same in all inertial frames of reference in all directions and depend neither on the velocity of the source nor on the velocity of the observer".
Pauli(4) (1958) said that the data on binarystars allowed us to consider this postulate of the constancy of the velocity of light to be almost certainly correct.
According to Einstein's general theory of relativity (1917), the law of the constancy of the velocity C of light in vacuum can not claim any unlimited validity because the curvature of rays of light can only take place when the velocity of propagation of light varies with position!. Einstein(4) himself solved this contradiction between special and general relativity declaring in his paper written (1917):
"The results of the special relativity hold only so long as we are able to disregard the influence of gravitational fields on the phenomena".
This validity condition of the second postulate of special relativity is considered in the present work because the constancy of the velocity C needs absolute space (vacuum). To attain vacuum in the Einstein's sense of this word. it is not: sufficient just to eleminate from a volume of space every atom, molecule and particle, it is necessary also to get rid of the gravitational field. Therefore we have screened out the effect of the solar gravitational field on the geocentric orbital motion of the moon, which is considered here, according to the applied Quranic equation; as a standard measure reference for evaluating the greatest cosmic speed described in the Holy Quranic verses.

Fourteen centuries ago, the QURAN(5), i.e. .the Holy Book of Islamic Religion, was directed from GOD to all humanity through Prophet Mohammad, who lived in the Arabian Peninsula.

The ARAB people use the lunar system in their calculation of time. The Quran addressed them in the only language they could understand without upsetting their habits. GOD (in Arabic ALLAH: the ONE and Only GOD, the CREATOR) says in the Quran:
"GOD is the ONE who made the sun a shining glory and the moon a light and for her ordained mansions, so that you might know the number of years and the reckoning" (10:5)
The lunar year is twelve months, the month is defined recently as the time of one revolution of the moon in its orbit around the earth. God hints at such orbit in the Quran:
"GOD is the ONE who created the night, the day, the sun, and the moon. Each one is travelling in an orbit with its own motion" (21:33).
Here an essential scientific fact is clearly stated, namely, the existence of the earth's, sun'so and moon's orbits; besides, a reference is made to the travelling of these celestial bodies in space with their own motion! A new concept had therefore been established in the Quran, hundreds of years before it was discovered by modern science(6-7)
Today the concept of the lunar year is widely spread and, as we know, the moon is our nearest neighbour in space, and a companion to our planet. It is often said that the earth and moon form a twin-planet. As the moon orbits around the earth, the change in the relative positions of the moon, earth and sun cause the moon to show its phases(8-9). The time between consecutive new moons is 29.53 days and is called the synodic month. During this time, however, the earth, and consequently the moon's orbit, have travelled some way around the sun, so the position of the moon against the background of stars is different. 'l;he time for the moon to return to the same position in the sky as viewed from earth is called the sidereal month (27.32 days) which represents the actual real net time of one revolution in the moon's orbit. This orbit is almost circular having an average radius r=384264 km.
Fig. 1 describes the moon's motion during a lunar month. Position A1 shows a new moon. Position B (about 2 weeks later than A1) illustrates the following full moon. Position A2 the moon has orbited the earth once (with respect to an apparently fixed star). Thus one sidereal period (27.32 days) has elapsed since position A1. The next new moon does not occur until position A3 where the moon has once again lined up with the sun. Thus one lunar synodic period (29.53 days) has elapsed since position A1.
Referring to the Quranic verse (10:5), we notice that it discriminates between the apparent synodic period for knowing the number of years and the real sidereal period for reckoning in scientific calculations. These two systems of measuring time are now given in the text books of Astronomy as indicated(l،) in table 2:
Table (2) Lunar month and terrestrial:day

Lunar Month T27.321661 days = 655.71986 hours29.53059 days
Terrestrial day t23 h, 56 min 4.0906 sec = 86164.0906 sec24 hours = 86400 sec

The aim of this work is to determine the value of the greatest speed mentioned in the following relativistic Quranic verses. In these verses the sideral system should be used for both the lunar month and the terrestrial day as accurate measured periods (with respect to a distant apparently fixed star).

The length of the moons' orbit L and the time t of one terrestrial day are correlated in a marvellous Quranic verse which describes a universal constant velocity of a certain cosmic affair as follows:

"GOD rules the cosmic affair from the heavens to the earth. Then this affair travels, to Him (i.e. through the whole universe) in one day, where the measure is one thousand years of your reckoning"(32:5)
the Quranic expression "of your reckoning" leaves no doubt as to our understanding of the year as the lunar year.
The verse begins with a reference to a certain "cosmic affair" which GOD creates and commands. This affair travels, permanently through the whole universe between the heavens and the Earth, so speedily that it crosses in ONE DAY a maximum distance in space equivalent to that which the moon passes during ONE THOUSAND LUNAR YEAR (i.e. during 12000 Sidereal months). The question which pause.; itself now is: what could this cosmic affair be? and what is its greatest velocity as expressed in this Quranic equation?.
To answer this question. The above Quranic verse has been understood** in terms of the following equation:
Distance crossed in vacuum by the universal cosmic affair in Osle sidereal day = length of 12000 revolutions of the moon around the earth.
.:. Ct = 12000 L .
C is the velocity of the cosmic affair,
t is the time interval of one terrestrial sidereal day kefined as the time of one rotation of the earth. about its axis (relative to the stars). i.e. 23 hr, 56 min, 4.0906 sec = 86164.0906sec. )
L is the inertial distance which the moon covers in c-o revolution around the earth during one sidereal month i.e. L is the net length of the moon's orbit due to its own geocentric motion, without the interference of its spiral motion causec by the earth's revolution around the sun, i.e. _ is the lunar orbit length excluding the effec- of the solar gravitational field on the measured value.
Let V is the measured average orbital velocity of the moon deduced from the average radius R of the lunar geocentric orbit tas measured from an orbiting earth during its heliocentric motion)
.:. V=2 Pi *R/T....................................................(2)
substituting R = 384264 km and T = the siderial lunar month = 655.71986 hr
.:. V= (2X3.l4l6x384264 )/ 655.71986= 3682.07 km/hr
This value is given in all text books of astronomy and is accepted by NASA.
Let @ (Fig. 1) is the angle travelled by the earth moon system around the sun during one sidereal month of period 27.321661 days. We can calculate @ if we take into consideration the period (365.25636 days)of one heliocentric revolution (1 year) of the earth-moon system (Fig.l).
@ = 27.321661*360/365.25636= 26,92848
Thus @ is a characteristic constant of this system depending on uniformperiods of the month and the year.
Since the presence of the sun changes the geometrical properties of space and time , we must screen out its gravitational effect on the earth moon system according to the validity condition of the second postulate of special relativity, i.e. we must only consider the lunar geocentric motion without the heliocentric motion of the earth-moon system. Thus a velocity component VO=V cosO representing the net orbital velocity of the moon as shown in fig. (1) is introduced for calculating the net length L of the lunar orbit assuming a stationary earth.
.:. L = V cos @ T ......................... (3)
From equation (1) and (3) we get a new Quranic relation for the earth moon system:
Ct= 12000 V cos @T.......................................(4)
.:. C =12000 V cos @ T/t..................................(5)
substituting the sidereal values of the periods t and T from table (2), the NASA value of the measured orbital lunar velocity V = 3682.07 km/hr., and the calculated yalue of cos@ = cos 26.92848 = 0.89157, we get the velocity of the cosmic affair from eq. 5 as expressed in the Holy Quran.
C=12000 x 3682.07 x 0.89157 x 655.71986/86164.0906
.:. C = 299792.5 km/s
Referring to table (1) and the international value of C = 299792.458 km/s we find an extremely marvellous agreement. Thus we conclude that the cosmic affair, mentioned in the previous Quranic verse, is identical to LIGHT and all similar cosmic affairs travelling in vacuum with this maximum speed such as: all types of electro magnetic waves propagating between the heavens and the earth, the expected Gravitational waves spreading all over the universe, and all particles travelling in this cosmic greatest spead such as neutrinos.
It is very interesting to mention here the second Quranic verse that hints at the same relativistic Quranic equation in the earth-moon system: God Most High said:
"A day in the sight of thy Lord is like a thousand years of your reckoning" (22:47)
Thus both relativistic Quranic equations emphasise the obtained value of the greatest speed C and show that C is a permanent absolute constant. Actually there have been no scientific evidence that the value of C can change in time as yet. The constancy principle of special relativity is confirmed in the present work, which correlates also the speed of light C in vacuum with the celestial mechanics of the earth-moon system. Referring to equation (4) and substituting the velocity V from eq. (2), we find that the average radius of the moon.
R = [C/12000x2 Pi Cos@]*t......................................(6)
.:. "The average radius R of the lunar orbit is directly proportional to the period of one terrestrial sidereal day t.".
This new law deduced in the present work is important so far as it confirms the law of conservation of momentum in the Earth-Moon system. Moreover it implies the influence of the tidal effect and the gravitational change factor on the this system.
According to Dirac's cosmology, the universal gravitational constant G must be variable in time! i.e., it decreases with the age Tv of the universe according to Diracs equation:
where e the electronic charge, m and p are the masses of the the electron and proton respectively. Also according to Newtons law, the gravitational changes affect the radius R of the lunar orbit as indicated in the following equation(ll)
where h is the angular momentum of the moon about the earth, m and M are the masses of the moon and earth respectively. Since h,m and M remain unchanged with time, the radius R is inversely proportional to G. Correlating the last three equations, further studies in Cosmology may be prompted and facilitated.

It is both important and interesting to find a new astronomical relationZ between the radius of the lunar orbit R and the time t of one terrestrial day deduced according to a new relativistic interpretation of a cosmic Quranic verse alluding to the greatest universal speed identical to the velocity C of light in vacuum.

It is so awesome to find unity in the complex of phenomena, that at first sight appear to have nothing in common. This work proves the universality and constancy of the fundamental constant C as the Greatest Cosmic Speed and reveals the Glorious Quran as a Holy Book worth studying with meticulous analysis since its author is the CREATOR of the Universe.

1) "The speed of light", J.H. Rush Scientific American p. 67, August, 1955.

2) Physics, Halliday and Resnick, John Wiley and Sons Inc., New York, 1966.
3) The Greatest Speed, S.R. Filonovich, Mir Publishers Moscow 1986.
4) Theory of Relativity, Pauli, W. Pergmann Press, Oxford, 1958.
5) The meaning of the Glorious Quran, A. Yusuf, Ali. Dar Al-Kitab Al-Masry.
6) The Glorious Quran and Modern Science, Mansour, Hassab, El-Naby, General Egyptian Book Organization BoulacCairo (1990).
7) The Bible, The Quran and Science, Maurice Bucaill, North American Trust Publication (1979).
8) Astronomy, J. Mitton, Faber and Faber London, P. 20 (1978).
9) Discovering the universe Charles, E. Long, Harper & Row Publishers, P. 63 (1980).
10) Macmillan Dictionary of Astronomy, Valerie Illingworth, The Macmillan Press Ltd., London, 1985.
11) The Structure of the Universe, J. Narlikar, Oxford Univ. Press, P. 139, 172, 175 (1977).

Sumber artikel ini:
Read More

Luar Biasa! Masuk Islam Karena Menekuni Fisika

| |

Ada seorang pemuda bernama Demitri Bolyakov, seorang ahli fisika yang sangat menggandrungi kajian sereta riset-riset ilmiah. Ia mengumumkan keislamannya di Islamic Centre di Kiev. Lantas apakah yang membuat dirinya memilih islam sebagai agamanya?

Ia menerangkan bahwa pintu masuk keislamannya adalah fisika. Demitri mengatakan bahwa ia tergabung dalam sebuah tim peneliti ilmiah yang dipimpin oleh Prof. Nicolai Kosinikov, salah seorang pakar dalam bidang fisika. Mereka sedang dalam sebuah penelitian terhadap sebuah sampel yang diuji di laboratorum untuk mempelajari sebuah teori modern yang menjelaskan tentang perputaran bumi pada porosnya. Kereka berhasil menetapkan teori tersebut. Akan tetapi Demitri mengetahui bahwasannya diriwayatkan sebuah hadits dari Nabi shallallahu’alayhiwasallam yang diketahui oleh semua umat islam, bahkan termasuk inti akidah mereka yang menguatkan “keharusan” teori tesebut dan sesuai dengan hasil yang dicapainya. Demitri merasa yakin bahwa pengetahuan seperti ini yang umurnya lebih dari 1400 tahun yang lalu, sumber satu-satunya yang mungkin hanyalah pencipta alam semeseta ini.
Teori yang dikemukakan Prof. Kosinikov merupakan teori paling baru dan paling berani dalam menafsirkan fenomena perputaran bumi pada porosnya. Kelompok peneliti ini merancang sebuah sampel berupa bola yang diisi penuh dengan papan tipis dari logam yang dilelehkan, ditempatkan pada area magnet yang terbentuk dari dua elektroda yang saling berlawanan arus. Ketika arus listrik berjalan pada dua elektroda tersebut maka menumbulkan gaya magnet dan bola yang dipenuhi papan tipis dari logam tersebut mulai berputar pada porosnya. Fenomena ini dinamakann “gerak integral elektromagnetik”. gerak ini pada substansinya menggambarkan aktivitas perputaran bumi pada porosnya.
Pada tingkat realita di alam kita ini, daya matahari merupakan “kekuatan penggerak” yang bisa melahirkan arah magnet yang akan mendorong bumi untuk berputar pada porosnya. Kemudian gerak perputaran bumi ini dalam hal cepat atau lambatnya seiring dengan intensitas daya matahari. Atas dasar ini pula posisi dan arah kutub utara bergantung.

Telah diadakan penelitian bahwa kutub magnet bumi hingga tahun 1970 bergerak dengan kecepatan tidak lebih dari 10 km dalam satu tahun. Akan tetapi pada tahun-tahun terakhir ini, kecepatan tersebut bertambah hingga mencapai 40 km dalam setahun. Bahkan pada tahun 2001 kutub magnet bumi bergeser dari tempatnya hingga mencapai jarak 200 km dalam sekali gerak. Ini berarti bahwa bumi dengan pengaruh daya magnet tersebut mengakibatkan dua kutub bumi akan bergantian tempat. Artinya, bahwa “gerak” perputaran bumi akan mengarah pada arah yang berlawanan. Ketika itu matahari akan keluar [terbit] dari barat!!!
Ilmu pengetahuan dan informasi seperti ni tidak dibaca oleh Demitri pada kitab manapun atau tidak pernah ia dengar dari siapapun. Akan tetapi ia berhasil mencapai kesmpulan tersebut dengan upayanya melalui riset dan percobaan serta penelitian. Ketika ia menelaah kitab-kitab samawi lintas agama, ia tidak mendapatkan satu pun petunjuk selain dari islam. Ia menemukan sebuah hadits yang diriwayatkan oleh Muslim dari Abu Hurairah, Ia berkata Rasulullah shallallahu’alayhiwasallam bersabda “Siapa yang bertaubat sebelum matahari terbit dari barat maka Allah menerima taubatnya”
Ketika itu tidak ada jarak lagi yang mengahalangi antara Demitri dan memeluk islam selain mendatangi Islamic Centre, kemudian mengucapkan dua kalimat syahadat.

Demitri tidak berhenti dari melakukan penelitian setelah masuk islam. Saat ini ia sedang mengerjakan disertasi doctoral yang ingin ia rampungkan, akan tetapi tentu saja dengan roh dan semangat baru, yaitu roh seorang ilmuwan fisika muslim yang mengetahui keagungan sang Pencipta sehingga bertasbih memuji-Nya.

Read More

Satuan Panjang (Length) dalam Fisika serta Sejarahnya

| |
fisikasma-online: Salah satu besaran pokok yang telah kita kenal adalah panjang. Standar satuan untuk panjang dalam SI adalah meter. Sistem satuan yang didasarkan pada meter sebagai standar pengukuran dinamakan sistem metrik. Beberapa alat ukur panjang yang sering digunakan dalam bidang fisika adalah mistar, mistar geser, dan milimeter skrup.

Sejarah Satuan Panjang

Asal - usul meter ini dimulai sekitar abad ke-18. Pada tanggal 8 Mei 1790, The French National Assembly (Majelis Nasional Prancis) menetapkan 1 meter sama dengan panjang pendulum yang menempuh setengah periode selama satu detik. Kemudian pada tanggal 30 Maret 1791 The French National Assembly menyetujui usulan the French Academy of Sciences yang menyatakan bahwa 1 meter sama dengan 1/10.000.000 kali jarak sepanjang permukaan bumi dari kutub utara hingga khatulistiwa melalui meridian Paris. Namun, terjadi kesalahan ketika melakukan perhitungan sehingga prototipe lebih pendek 0,2 milimeter karena the flattening of the earth due to its rotation. Walaupun demikian, anggapan ini tetap digunakan sebagai jarak resmi untuk satuan panjang pada waktu itu.

Pada tahun 1795, Dibuat batasan 1 meter temporer dari logam kuningan. Pada tanggal 10 Desember 1799, The French National Assembly menetapkan batasan 1 meter platinum yang dibuat pada 23 Juni 1799 dan disimpan di National Archives, digunakan sebagai standar akhir. 

Ketidakpastian dalam pengukuran jarak tersebut menyebabkan Konferensi Umum tentang Berat dan Satuan (General Conference on Weights and Measures - CGPM) digelar untuk pertama kalinya pada tanggal 28 September 1889 dan menentukan 1 meter sebagai jarak antara dua garisan pada batang platinum dengan campuran iridium 10% yang diukur pada suhu titik lebur es (0 derajat Celcius).

6 Oktober 1927, Konferensi CGPM ke-7 menyesuaikan definisi 1 meter untuk jarak, pada suhu 0 derajat Celcius, antara sumbu dari dua garis tengah yan ditandai pada panel prototipe platinum-iridium, panel ini menjadi subjek tekanan atmosfir standar dan dukungan pada dua silinder yang paling sedikit berdiameter 1 cm, simetris ditempatkan pada bidang horizontal pada jarak 571 milimeter dari yang lainnya.

Definisi 1889 meter, berdasarkan prototipe artefak internasional platinum-iridium, digantikan oleh CGPM tahun 1960. Tepatnya pada tanggal 14 Oktober 1960, Konferensi CGPM ke-11 menetapkan 1 meter sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang dalam ruang hampa sehubungan dengan transisi antara 2p10 dan tingkat kuantum 5d5 dari atom krypton-86 (Kr-86). (Dari sumber lain ada yang menyebutkan 1 meter sama dengan 1.650.761,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom gas krypton-86 (Kr-86) di dalam ruang hampa pada suatu loncatan listrik.)

Pada gilirannya, untuk mengurangi ketidakpastian, pada 21 Oktober 1983 Konferensi CGPM ke-17 menetapkan 1 meter sama dengan jarak yang ditempuh kecepatan cahaya (dalam ruang hampa) dalam selang waku 1/299.792.248 sekon. Tahun 2002 Komite Internasional tentang Berat dan Satuan (The International Committee for Weights and Measures - CIPM)menganggap meter menjadi satuan panjang yang tepat dan dengan demikian merekomendasikan definisi yang membatasi "ℓ panjang yang cukup pendek dengan dampak yang diramalkan oleh relativitas umum yang bisa diabaikan untuk ketidakpastian yang realisasi".

Konversi Satuan Panjang

Berikut ini adalah satuan ukuran secara umum yang dapat dikonversi untuk berbagai keperluan sehari-hari yang disusun berdasarkan urutan dari yang terbesar hingga yang terkecil :

km = Kilo Meter
hm = Hekto Meter
dam = Deka Meter
m = Meter
dm = Desi Meter
cm = Centi Meter
mm = Mili Meter

Untuk satuan ukuran panjang konversi dari suatu tingkat menjadi satu tingkat di bawahnya adalah dikalikan dengan 10 sedangkan untuk konversi satu tingkat di atasnya dibagi dengan angka 10. Contoh :

- 1 km sama dengan 10 hm
- 1 km sama dengan 1.000 m
- 1 km sama dengan 100.000 cm
- 1 km sama dengan 1.000.000 mm
- 1 m sama dengan 0,1 dam
- 1 m sama dengan 0,001 km
- 1 m sama dengan 10 dm
- 1 m sama dengan 1.000 mm

Untuk memudahkan silahkan gunakan kalkulator panjang.


Sumber bacaan:

Read More

Jawaban Alam Terhadap Kesombongan Manusia

| |
“Sesungguhnya Allah itu indah, suka pada keindahan. Sombong itu menolak kebenaran dan merendahkan sesama manusia” [HR. Imam Muslim]
“maukah kalian aku beri tahu ahli neraka?” Baliau pun menjelaskan “Yaitu, setiap orang yang kejam, rakus dan sombong” [HR. Bukhori dan Muslim]

Sikap angkuh dan sombong dapat menimpa siapa saja: saya, anda, kita, dia dan mereka. Sekali lagi, dapat menimpa siapa saja. Ungkapan seperti ‘kalau bukan saya, mana mungkin bisa!’, ‘Untung saja ada saya kalau tidak wah bahaya..’, ‘saya ini orang terkenal lho!’ dan ‘ah, dia kan ngajinya juga baru kemaren sore, sedangkan saya lulusan perguruan tinggi agama’ dan sejumlah uangkapan yang lain, merupakan indikasi sikap kesombongan. 

Padahal jika kita menengok ke dalam diri kita, apa yang bisa kita sombongkan. Diri kita tidak bisa melakukan apa-apa apabila tidak digerakan oleh yang menciptakan kita dan yang menciptakan alam semesta, yaitu Allah swt. Jika kita bandingkan antara diri kita dan kebesaran ciptaan Allah swt maka kita akan melihat sesungguhnya diri kita tidak ada apa - apanya. Marilah kita simak betapa kecilnya diri kita jika dibandingkan dengan alam semesta ciptaan Allah swt berikut ini:

Tuhan yang memelihara kedua tempat terbit matahari dan Tuhan yang memelihara kedua tempat terbenamnya.(QS. ar-Rahman (55) : 17)
Kami akan memperhatikan sepenuhnya kepadamu hai manusia dan jin.(QS. ar-Rahman (55) : 31)

Wahai jamaah jin dan manusia, jika kamu sanggup menembus (melintasi) penjuru langit dan bumi, maka lintasilah, kamu tidak dapat menembusnya melainkan dengan kekuatan.
(QS. ar-Rahman (55) : 33)

Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan?
(QS. ar-Rahman (55) : 34)

Read More

Sepintar Apakah Pengetahuan Sains Anda?

| |

Apakah pengetahuan sains anda lebih cerdas  daripada  rata - rata orang Amerika? Coba saja ikuti kuis berikut ini:

Take the quiz and find out
Read More

Menyukai Fisika Lewat Imajinasi

| |
Imajinasi lebih utama daripada pengetahuan. Pengetahuan bersifat terbatas. Imajinasi melingkupi dunia. -Albert Einstein.

Berbicara tentang fisika dapat menimbulkan tanggapan yang beragam. Bukan gosip lagi kalau fisika merupakan salah satu "hantu" yang ditakuti oleh banyak pelajar, baik itu di tingkat menengah, umum, dan bahkan di perguruan tinggi. Sebagian orang menghafalkan rumus-rumus fisika layaknya buku sejarah tanpa menyadari maknanya. Ada juga yang pasrah karena menganggap fisika hanyalah milik orang-orang yang serius, cerdas, gila matematika, dan pada umumnya "kurang gaul". Bahkan, tidak sedikit yang beranggapan bahwa menjadikan fisika sebagai karir hidup adalah pilihan yang salah karena "masuknya" mudah tapi "keluarnya" susah. Dengan kata lain, menjadi mahasiswa fisika tidaklah sulit tapi lulusnya setengah mati dan kerjanya paling-paling menjadi guru atau kalau beruntung bisa menjadi dosen.

Beberapa pelajar mengagumi fisika karena membaca berita mengenai keberhasilan tim olimpiade fisika atau membaca buku tentang kehidupan para ilmuwan besar. Sayang, banyak juga yang hanya sebatas mengagumi tidak sampai menghayati atau mendalami fisika. Seringkali orang yang menguasai fisika dianggap sebagai orang "keren" sekaligus "aneh" karena mau belajar sesuatu yang sulit, padahal kalau jadi pengusaha bisa kaya-raya. Persepsi-persepsi demikian mengakibatkan masyarakat umum cenderung menggemari ilmu lain seperti metafisika. Disaat negara-negara lain berusaha untuk menyadarkan masyarakatnya agar tidak "gatek" alias gagap iptek negara kita melalui beberapa media massa tampaknya bekerja keras meyakinkan masyarakat agar tidak "gagib" atau gagap gaib. Padahal, penyampaian informasi ini menggunakan aplikasi fisika dan elektronika. Singkatnya, menemukan orang yang menyukai fisika bagaikan mencari jarum pentul didalam tumpukan jerami.

Banyak sekali pelajar atau mahasiswa yang sabar menunggu penayangan rumus-rumus fisika di papan tulis, kemudian mengerjakan soal-soal fisika. Dari pengalaman, soal-soal tersebut diselesaikan dengan cara "gotong-royong" karena hanya sedikit orang yang bisa atau mau mengerjakannya. Keberhasilan pengajaran tidak jarang didasarkan atas kemampuan mengerjakan soal-soal ujian akhir, bukan pada penguasaan makna fisis dari rumus tersebut.

Sebagai contoh, hampir semua orang di kelas tahu hukum kedua Newton, F = m.a, tetapi mungkin tak pernah terbayangkan bahwa rumus tersebut dapat menceritakan mengapa orang-orang gendut lebih suka main tarik tambang daripada lari 100 meter. Kemudian, siapa yang tak mengenal persamaan terkenal Einstein E = mc2 ? Sayang, sedikit sekali orang yang mengetahui bahwa massa sebuah buku fisika dasar mengandung energi yang dapat membawa suatu wahana antariksa ke bulan!

Salah satu penyebab persepsi negatif tentang fisika adalah bahwa ilmu tersebut seringkali diajarkan tanpa penghayatan sehingga terasa menyebalkan. Padahal, melalui fisika kita dapat mengetahui banyak hal. Seorang pelajar yang mulai mempelajari ilmu ini tidak perlu jauh-jauh mengunjungi laboratorium untuk melihat fenomena fisika. Kapanpun dan dimanapun ia dapat berimajinasi (menghayal) tentang lingkungan sekitarnya. Keindahan warna bunga yang tampak oleh mata, musik yang terdengar nyaman di telinga, air terjun yang memikat, aliran angin yang sejuk, adalah sedikit contoh dari fenomena fisika sehari-hari. Penjelasan bahwa setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda dan bahwa benda-benda menyerap serta meradiasikan panjang gelombang tertentu sehingga sampai ke mata kita, dapat dibaca dalam buku fisika. Akan tetapi seringkali orang tidak peduli dengan penjelasan itu karena tidak berimajinasi sehingga ia lupa akan keindahan alam dan tidak memiliki rasa ingin tahu.

Imajinasi lahir dari lingkungan yang mendukung seseorang agar memikirkan berbagai fenomena disekitarnya. Jika masyarakat sekitar atau keluarga di rumah tidak menghargai kebebasan berpikir maka daya imajinasi sulit untuk berkembang. Hampir semua fisikawan terkenal adalah orang-orang yang suka berimajinasi dan seringkali dikatakan sebagai pemikir "radikal" karena dianggap aneh oleh lingkungan yang seringkali bersifat dogmatis. Einstein adalah contoh populer dari orang yang suka berimajinasi dan mengembangkannya. Ia membayangkan bagaimana seandainya ia dapat bergerak dengan kecepatan cahaya. Pemikiran aneh ini menghasilkan teori relativitas khusus yang sampai kini masih digunakan. Hal yang sama dilakukan oleh Newton. Kalau saja ia tidak suka melamun dibawah pohon apel mungkin hukum gravitasi universalnya tidak ditemukan sampai berpuluh-puluh tahun kemudian.

Melalui imajinasi, kesadaran untuk mengamati fenomena alam dan membaca buku-buku fisika akan muncul dengan sendirinya. Sebagai contoh, molekul air (H2O) terdiri atas dua buah atom hidrogen dan sebuah atom oksigen. Kita tentu tidak mungkin melihat molekul air dengan mata telanjang. Akan tetapi, kita bisa berimajinasi bahwa molekul-molekul tersebut berukuran kecil sekali sehingga tak tampak. Oleh karenanya, jumlah molekul yang menyusun suatu benda haruslah sangat banyak. Melalui imajinasi kita tergerak untuk mempelajari bahwa satu mol molekul air (yang beratnya sekitar 18 gram) mengandung sekitar 6 x 1023 molekul. Jadi, satu sendok air ternyata terdiri atas sekitar 1022 molekul. Jumlah itu sangatlah besar. Jika seluruh penduduk indonesia diberi tugas untuk menghitung satu per satu molekul berbeda tiap 5 detik maka itu membutuhkan waktu bermiliar-miliar tahun!

Fisikawan tidak membuat rumus-rumus untuk dihafalkan atau ditulis pada telapak tangan. Rumus-rumus dibuat untuk memahami fenomena-fenomena alam dalam bentuk yang ringkas, indah, universal, dan berguna untuk menyelesaikan masalah yang menyangkut fenomena tersebut. Memang, fisika tidak mungkin terlepas dari matematika. Tanpa definisi matematis, fisika sangat sulit dikembangkan dan dimanfanfaatkan sebagai teknologi. Meskipun demikian, untuk mempelajari dasar-dasar fisika seseorang tidak perlu menjadi "gila" matematika ataupun menjadi serius dan takut tak dapat pacar karena "kurang gaul". Belajar fisika memang tidak mudah, tapi dengan melepaskan diri dari pemikiran yang dogmatis dan keinginan untuk berpikir bebas, imajinasi akan muncul dan bisa menjadi petualangan yang menyenangkan bagi siapapun.

Sungai Gorge di Afrika Selatan menyimpan keindahan tiada tara. Banyak sekali fenomena fisika yang membuat pemandangan diatas begitu mempesona: Hukum pemantulan dan pembiasan menghasilkan gambaran 'gunung terbalik' yang terlihat diatas permukaan sungai. Polarisasi cahaya matahari oleh molekul diudara memberikan pemandangan biru yang sangat serasi dengan warna hijau dan coklat muda. Tiupan angin akibat adanya perbedaan tekanan udara menggerakan dedaunan pohon secara terirama. Tampak seekor hewan mengkonsumsi makanan dan minuman untuk mempertahankan kehidupan, suatu proses mengurangi entropi (ketidakteraturan) dengan cara menambah energi dalam hewan. Bukankah fisika itu indah? (diambil dari Microsoft Reference Library 2003. Encarta)
Oleh : Mumud Salimudin
Sumber :
Read More

Terkaan Maldacena, Batu Rosetta dalam hep-th

| |
Judul diatas mengindikasikan bahwa terkaan Maldacena (Maldacena conjecture) merupakan sebuah penemuan sangat penting dalam perkembangan fisika energi tinggi teoretis (high energy physics-theory, hep-th, istilah lazim dalam Ibarat ditemukannya batu Rosetta yang menyibak rahasia abjad kuno Mesir, terkaan Maldacena menghubungkan dua teori yang selama ini seolah terpisah, teori gauge/medan dan teori string. Dalam artikel ini, saya ingin memperkenalkan pencetus terkaan ini dan salah satu ahli teori string terkemuka saat ini, Juan Maldacena, beserta karya yang membuat namanya melambung sekitar 10 tahun yang lalu, AdS/CFT correspondence yang merupakan nama umum dari terkaan Maldacena.

Berdasarkan filsafat positif, ada baiknya jika saya perkenalkan sedikit tentang sosok Maldacena (lebih jauh dapat ditelusuri via google), kemudian gambaran umum tentang karyanya. Dr. Juan M. Maldacena, ini dia jagoan yang pantas ditiru. Lahir di sebuah negara berkembang (1) seperti Indonesia, yaitu Argentina, 10 September 1968, yang mana ayahnya adalah seorang insinyur, namun kelak dia mampu meraih posisi cemerlang dengan menjadi profesor fisika penuh di Universitas Harvard pada usia 31 tahun, meskipun ia baru saja meraih gelar doktornya dari Princeton 3 tahun sebelumnya. Hal ini dimungkinkan karena ia memang berhasil menemukan sesuatu yang ‘menggemparkan’ komunitas fisika teori energi tinggi saat itu, sekitar tahun 1997-1998. Seorang muda asal Argentina, mampu menembus penghalang dan tantangan yang ada, akhirnya mampu menorehkan namanya dalam catatan sejarah sebagai ilmuwan kelas satu.

Dari masa SMU nya, Dr. Maldacena memang mulai senang akan fisika. Awalnya bahkan ia tidak tahu fisika itu apa. Yang ia tahu hanyalah teknik, karena ayahnya adalah seorang insinyur. Selepas SMU, karena ingin tahu lebih jauh tentang fisika, ia masuk Universitas Buenos Aires tahun 1985, dan mulai saat itu ia semakin tertarik untuk belajar fisika. Gelar Licenciatura, setara dengan Master (S2) diperolehnya dari Instituto Balseiro, Universidad de Cuyo, Bariloche, Argentina, tahun 1991. Kemudian, ia berangkat ke Amerika tahun 1992 dan pada tahun 1996 ia memperoleh gelar doktor dari Universitas Princeton, di bawah bimbingan seorang fisikawan teoretis yang juga terkenal, Dr. Curtis Callan. Selesai dari Universitas Princeton, untuk sementara ia bekerja di Universitas Rutgers, sebagai peneliti post-doktoral, lalu ia bekerja di Universitas Harvard sebagai profesor tamu. Proses peningkatan karir yang sangat cepat ini dikarenakan beberapa temuan teoretisnya mengenai penjelasan dari teori string tentang lubang hitam (untuk karya ini ia banyak mengalahkan ahli-ahli senior lain di seluruh dunia yang berusaha menjelaskan hal yang sama), dan puncaknya untuk makalahnya yang diterbitkan di ‘Adv. Theor. Math. Phys. 2:231-252, 1998’ yang berjudul The Large N limit of superconformal field theories and supergravity atau popular dikenal dengan cikal-bakal istilah AdS/CFT correspondence.

Subjek AdS/CFT correspondence ini menteorikan adanya kaitan teori string (yang ada saat itu dikenal barulah sebuah ‘permainan’ matematis tentang teori fisika paling fundamental) dengan teori gauge yang telah banyak diaplikasikan untuk partikel (teori fisika yang realistik), sehingga para ahli teori string saat itu semakin optimis bahwa teori string mendekati kebenaran meskipun masih jauh untuk dapat dibuktikan secara percoabaan. Namun demikian, nama Dr. Maldacena menjadi harum, dan pada tahun 2001, ia ditunjuk menjadi profesor fisika di School of Natural Sciences, IAS, Princeton, di tempat yang sama dengan Dr. Witten. Institusi ini merupakan institutsi riset teori terbaik di dunia dengan penggajian para peneltiti di dalamnya (termasuk profesornya) yang sangat besar. Sebuah angka yang besar sehingga peneliti di dalamnya dapat berpikir dengan tenang tanpa harus khawatir akan nafkah hidup, bahkan tidak perlu memberikan kuliah. Posisi ini dapat dikatakan sebagai posisi impian sebagian besar (ada juga yang menolaknya, misalkan Richard Feynman) peneliti teori di dunia ini. Meskipun Dr. Maldacena dikenal luas oleh komunitas fisika teori dunia, rekan kerjanya di Harvard yang juga profesor ahli teori string, Dr. Cumrun Vafa pernah memberi gambaran demikian untuknya “Dia (Dr. Maldacena) adalah seorang fisikawan yang sangat rendah hati dan cemerlang”. Hal ini ditimpali oleh Dr. Andrew Strominger yang juga terkenal dan banyak bekerja sama dengan Dr. Maldacena, mengatakan ”kerendah hatiannya tidak biasa untuk orang secemerlang dia”. Luar biasa… (-Anto-) AdS/CFT (2) Correspondence (3)

Penjelasan mikro tentang alam sebagaimana yang dimengerti saat ini dan didukung oleh eksperimen mengandung Teori Medan Quantum (misalkan elektrodinamika kuantum, menggabungkan kuantum dan elektrodinamika. Konsep fungsi gelombang pada teori kuantum digabungkan dengan medan gauge [nonabelian] yang merupakan besaran dinamik dari medan listrik dan magnet). Semua partikel merupakan ekstitasi dari beberapa medan. Partikel-partikel ini adalah berupa titik dan mereka berinteraksi secara local (posisi menentukan kekuatan interaksi) dengan partikel lain. Meskipun Teori Medan Quantum menjelaskan alam ini pada jarak yang dapat kita amati di eksperimen, ada interaksi kuat yang melibatkan elemen-elemen baru pada jarak sangat pendek (energi sangat tinggi, karena untuk menguraikan materi untuk ukuran yang semakin kecil, dibutuhkan energi yang makin besar), jarak dalam orde skala Planck. Alasan mengapa demikian, yaitu pada jarak ini, efek gravitasi kuantum menjadi signifikan. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah teori gravitasi kuantum yang valid. Namun sampai sekarang belum dapat ditemukan sebuah teori kuantum gravitasi yang memilki perumusan seperti teori interaksi dasar yang lain, seperti quantum electrodynamics (qed) atau quantum chromodynamics (qcd). Perumusan yang luas dipakai untuk teori-teori ini dapat dikenali dengan digunakan diagram Feynman (representasi dari pendekatan perturbasi interaksi partikel elementer).

Namun demikian, seseorang dapat membangun sebuah teori gravitasi kuantum yang konsisten dengan membuang konsep partikel titik sebagai partikel fundamental, dan mengantikannya dengan objek satu dimensi atau tali, atau kerennya disebut string. String ini dapat berosilasi, oleh karena itu akan ada spektrum energi, atau massa. String yang berosilasi terlokalisasi, yang mana bagi pengamat dalam energi rendah (misalkan laboratorium penumbuk dengan energi kecil) akan memandangnya seperti objek berdimensi nol saja, alias partikel titik. Praktis, dari sebuah string yang berosilasi (dengan banyak modus osilasi yang mungkin), maka akan dapat menggambarkan sangat banyak pertikel-pertikel, yang diteorikan tergantung dari keadaaan osilasinya (state). Semua teori string mengandung partikel dengan massa nol dan spin-2 (dalam pendekatan ala qed/qcd merupakan sifat dari graviton sebagai analogi foton atau gluon). Agar lebih jelas, mungkin sebagian pembaca cukup familiar dengan teori relativitas umum Einstein, yang mana besaran dinamik yang hendak dicari solusinya dari persamaan terkait yaitu tensor metrik yang merupakan tensor rank-2. Apabila teori Einstein ini dibawa ke dalam baju ala qed/qcd, maka tensor metrik ini direpresentasikan dengan medan dengan 2 indeks tensor dan memiliki spin-2, massless (graviton). Analoginya yaitu medan foton dengan indeks tensor 1 buah saja, yaitu medan dengan spin-1 yang juga massless. Sayangnya teori string tidak dapat ‘hidup’ dalam sembarang jumlah dimensi ruang. Misalkan saja, versi Bosonic dapat hanya hidup dalam 26 ruang, lalu versi super(symmetric)string di 10 dimensi. Tentu saja gambaran ruang banyak ini tidak mudah untuk divisualisasikan. Coba anda bayangkan 26 buah ruas garis yang saling orthogonal satu dengan yang lain. Kalau Cuma tiga ya gampang.

Namun apapun permasalahan yang dihadapi dalam realita dimensi banyak, jika kita harus menanganinya secara aljabar, maka persoalannya jadi lebih sederhana. Ibaratnya, tinggal menambahkan saja huruf-huruf dengan pangkat dua dalam rumusan Phytagoras. Nah, jika seorang ahli teori ditanyakan kenapa dimensi di alam nyata hanya ada 4 (3 spasial+1 waktu), maka ia akan menjawab:’Ooo, yang lebihnya ter(4)kompaktifikasi, yaitu dimensi-dimensi lebih ini tergulung menjadi objek manifold yang kompak dengan radius sangat-sangat kecil, sehingga praktis tidak dapat diamati dalam energi rendah –kehidupan keseharian kita-’. Apakah argumen ini benar? Perlu dibuktikan, namun yang frontal membuktikan salah juga belum ada jadi kita terima saja serambi mungkin nanti ada yang dapat membuktikannya salah. Namun, demikian sebelum melangkah lebih jauh, perlu kita ingat bahwa teori string pertama kali dibangun oleh para pendirinya dalam usaha untuk menjelaskan melimpahnya data hadron dan meson pada tahun 1960an. Idenya, masing-masing partikel tersebut adalah wujud dari string yang berosilasi pada keadaan berbeda-beda. Ibarat gitar, tekanan jari pada tiap string pada freet yang berbeda akan menghasilkan bunyi yang berbeda. QCD merupakan sebuah teori gauge dengan grup simetri SU(3) (5). QCD memiliki sifat kebebasan asimptotik, yaitu pada energi tinggi, konstanta kopling (interaksi) nya menjadi kecil sehingga perhitungan terkait dapat dilakukan relatif mudah. Dalam energi rendah, konstanta kopling ini menjadi besar, sehinga perhitungan yang umumnya bersifat perturbatif tidak dapat dilakukan, jadinya lebih rumit. Perhitungan analitis dalam energi rendah sangatlah susah, oleh karena itu para ahli beralih ke metode numerik, yaitu perhitungan dengan metode kisi, dimana ruang-waktu dimana hadron dianalisa dipotong-potong menjadi persegi-persegi kecil, menggantikan penanganan dimana ruang-waktu adalah kontinuum.

Lalu dalam perkembangannya, ‘t Hooft (konon, fisikawan teori peraih Nobel asal Belanda ini tahu dengan salah satu mantan fisikawan teoretis ITB, (alm.) Hans J. Wospakrik) mengusulkan bahwa theory QCD akan lebih sederhana apabila jumlah ‘warna’ Nc adalah besar (tahun 1974). Menariknya, kemudian ditemukan bahwa ekspansi diagramatik dari teori medan mengindikasikan bahwa teori dengan N yang besar adalah teori string yang bebas (6) dan konstanta kopling string ini adalah 1/N. Dalam hal ini telah ada petunjuk yang mengarah kepada alasan mengapa pada awalnya teori string sepertinya dapat menjelaskan spektrum massa dan momentum sudut dari hadron. Lebih jelasnya lagi, dalam kondisi jumlah N yang besar, teori gauge memiliki keterkaitan dengan teori string. Menarik… Tidak heran, mengapa nantinya Maldacena 23 tahun kemudian menggunakan argumen ‘t Hooft ini. Namun demikian, salah satu sifat yang dimiliki teori gauge yang dapat diaplikasikan dalam realita yaitu kopling yang tidak tetap (running coupling), tepatnya pada QCD. Ingat bahwa teori ini memiliki kebebasan asimptotik, pada energi tinggi, koplingnya jadi kecil, energi rendah jadi besar.

Di lain pihak, dibutuhkan teori yang memiliki kopling yang tetap, atau canggihnya dia memiliki keinvarianan konformal (conformal field theory, CFT). Lalu seiring dengan banyaknya para ahli teori yang percaya bahwa alam ini memiliki sifat supersimetri (boson dan fermion terkait langsung dalam transformasi-transformasi yang menjaga sebuah teori invarian), maka contoh yang paling umum diambil dalam menggambarkan AdS/CFT adalah Teori Gauge (dengan simetri SU(N) atau U(N)) Supersimetrik dengan muatan-super (supercharges) yang dimiliki paling banyak yang mungkin dalam dalam 4 dimensi yaitu 4 buah (N=4). Singkatnya teori ini disebut N=4 SYM (7) dan mengandung bermacam-macam partikel/medan yaitu gluon-gluon (medan gauge), 4 buah medan fermion, dan 6 medan scalar dalam representasi adjoint dari grup gauge terkait. Grup konformal dalam 4 dimensi yaitu (8) SO(4,2) yaitu mengandung transformasi skala dan konformal spesial sebagai tambahan terhadap transformasi Poincare (Lorentz + translasi 4 dimensi). Sejauh ini mungkin sudah dapat dibayangkan bahwa yang dibahas dalam alinea ini hanyalah dari aspek teori medan (gauge) saja. Ada simetri SO(4,2) yang terkandung didalamnya.

Sekarang kita berpindah ke sisi teori string (gravitasi) yang terutama membahas dari sudut pandang ruang. Ruang yang mengandung simetri SO(4,2) adalah ruang Anti de Sitter (AdS) berdimensi 5. Ruang AdS merupakan solusi persamaan gravitasi Einstein dengan simetri maksimal dengan konstanta kosmologi negatif. Terkait sebelumnya teori gauge/medan yang dibahas memiliki supersimetri, maka teori string yang dipakai juga harus memiliki ini, dinamakan teori superstring. Nah, teori superstring hidup dalam 10 dimensi, artinya ada 5 lebih lagi ruang selain 5 dari AdS yang dibahas. Karena teori gauge yang kita gunakan memiliki simetri U(N), salah satunya yaitu U(4) yang aljabarnya mirip (isometri) dengan (9) SO(6), maka dapat disimpulkan bahwa dimensi berlebih ini berupa bola sangat-sangat kecil (hasil kompaktifikasi) berdimensi 5, S5, 5-sphere. Maka teori string yang kita bahas adalah superstring dengan background(10)(metrik)x AdS5xS5.

Saya pikir, sampai pada titik ini, para pembaca telah mendapat sense apa itu AdS/CFT (11). Lebih jauh, diharapkan dapat diambil manfaat praktis dari teori ini –AdS/CFT-. Misalkan dengan kopling 1/N dan N besar pada sisi superstring, yang tentu saja kondisi kopling lemah, perhitungan perturbatif dapat dilakukan, dan ini telah banyak dilakukan. Sementara, jumlah N besar mengakibatkan kopling kuat pada sisi teori gauge, artinya ini adalah daerah yang selama ini menjadi permasalahan oleh para fisikawan karena perhitungan menjadi rumit. Dengan kata lain, teori superstring (kopling lemah) dengan teori gauge (kopling kuat) dapat dikaitkan dengan kondisi tertentu.

Eksperimen seperti RHIC atau bahkan LHC dapat memberikan test terhadap teori gauge dalam kopling kuat. Tentu saja prediksi dari teri gauge sendiri untuk percobaan ini susah (tidak mungkin) dilakukan. Maka jika terkaan Maldacena benar, perhitungan dari sisi teori superstring sebagai pengganti teori gauge untuk kopling kuat akan memberikan prediksi yang baik. Kita tunggu saja dalam beberapa tahun ke depan. Para fisikawan teoretis sedang menjadikan topik ini sebagai salah satu yang terhangat saat ini. Sangat menarik…
Oleh : Haryanto M. Siahaan
sumber :
(1) Namun tidak sepenuhnya seperti Indonesia. Misalkan dalam hal universitas, Universitas Buenos Aires termasuk dalam top 200 versi Sanghai Jia Tong. Saya rasa, masih akan lama bagi Indonesia bisa seperti ini. Butuh usaha dan modal (sayang banyak dikorupsi) yang tidak kecil.
(2) Lebih lanjut akan disingkat dengan AdS/CFT saja.
(3) Artikel ini saya buat dengan bahan bacaan utama saya adalah Kitab AdS/CFT, hep-th/9905111. Saya hanya mengambil sebagian dari sub-bab 1.1 nya saja, karena disinilah diperkenalkan dengan cukup baik apa itu AdS/CFT secara popular. Saya juga menambahkan beberapa point secara personal untuk mempertegas hal-hal yang dirasa kurang jelas oleh pembaca yang agak awam. Diharapkan, artikel ini dapat menjadi pengantar bagi para rekan fisikawan yang menggeluti fisika teori, karena jujur, jika tidak memiliki latar belakang ini mungkin artikel ini tidak akan banyak memberikan manfaat. Namun, untuk sekedar menambah pengetahuan tentu akan sangat baik.
(4) Disini digunakan imbuhan ter-, bukan di-, karena saya pikir belum ada oknum ciptaan-Nya yang sanggup mengkompaktifikasi ruang. Jadi memang sudah demikian adanya.
(5) Maaf sebelumnya jika para pembaca kurang familiar dengan istilah ini. Jika harus dijelaskan lebih detail sampai ngerti, akan panjang dan lari dari konteks, selain harus banyak rumus. Namun demikian, anda dapat membayangkan (bagi yang tahu) bahwa teori elektrodimanika kuantum adalah salah satu jenis teori gauge. Ia memiliki grup simetri U(1), hanya ada satu jenis foton. Dalam kasus QCD, dengan grup SU(3), akan ada 8 jenis partikel pembawa gaya, gluon.
(6) Istilah bebas di sini yaitu string tidak mengalami interaksi, biasanya dengan string lain.
(7) SYM merujuk pada supersymmetric Yang-Mills (setelah nama C.N. Yang dan R. Mills yang mencetuskan teori medan gauge non Abelian). Medan Yang-Mills dipakai dipakai dalam menjelaskan interaksi lemah dan kuat.
(8) Merupakan grup rotasi. Contoh, dalam ruang Euklid 3 dimensi, ada 3 macam rotasi yaitu terhadap x, y, dan z. Pembangkit rotasi ini (operator, matriks) membentuk grup yang dinamakan O(3). Dalam hal determinan matriks pembangkit (representasi grup) adalah 1, maka ditambahkan huruf S (special) sehingga menjadi SO(3). Dalam kasus SO(4,2) sebenarnya mirip dengan SO(6), rotasi dalam 6=4+2 dimensi. Angka 2 terpisah dari 2 menandakan adanya beda tanda +(-) dalam komponen metrik terkait, misalkan R2 = -A2 -B2+ C2+ D2+ E2+ F2 dengan ABCDEF=dimensi-dimensi.
(9) Ingat, simetri SO(3) membentuk permukaan berupa bola 2 dimensi (permukaan bola padat 3 dimensi). Maka dapat dimengerti bahwa SO(n) terkait dengan objek geometri berdimensi (n-1). Dalam kasus SO(6) dengan bola 5 dimensi.
(10) Jika ada diantara pembaca (mahasiswa fisika tapi bukan mengambil keahlian teori) budiman yang akhirnya dapat mengerti istilah-istilah dalam alinea ini, maka hal itu adalah sangat baik, karena dibutuhkan usaha yang tidak kecil untuk dapat mengeri ini semua.
(11) Sebenarnya masih banyak aspek yang dapat disampaikan berdasarkan acuan utama saya, misalkan tentang Dp-brane, formulasi GKPW (Gubser-Klebanov-Polyakov-Witten) dalam mengaitkan fungsi Green untuk teori medan dari fungsi pembangkit supergravitasi yang merupakan metoda perhitungan utama, namun ini semua akan membuat artikel ini kurang menarik.
Read More