Empat daya yang mendiami ruang alam semesta ini adalah daya-daya yang tidak dapat dijelaskan menggunakan daya lain yang lebih asas. Setiap satunya bergantung kepada proses yang berbeza-beza dan setiap interaksi melibatkan pelbagai jenis zarah. Daya graviti, daya elektromagnet, daya nuklear yang kuat, dan daya nuklear yang lemah sangat diperlukan dalam memahami bagaimana objek di alam semesta ini berlaku.

daya-daya alam semesta

Taken from: https://www.pinterest.se/pin/464011567841636254/?autologin=true

1. Daya Graviti

Ianya merupakan daya yang pertama memisahkan diri dari kelompok asal kesemua daya. Ianya merupakan daya tarik seperti yang dinyatakan oleh Einstein: memberi kesan kelengkungan ruang-masa. Sekiranya kita melihat alam semesta ini suatu yang berbentuk kubus, kehadiran apa-apa objek yang mempunyai jisim akan menyebabkan perubahan bentuk kepada bentuk kubus tersebut.

Kebanyakkan fenomena-fenomena, seperti kelektromagnetisma, boleh diterjemahkan secara langsung dalam konsep yang disebut teori kuantum. Akan tetapi, graviti tidak! Teori kuantum menceritakan perilaku-perilaku objek dengan beranggapan jirim dan daya wujud dalam satu unit yang tak terbahagikan.

Namun, graviti ini pula dianggap istimewa dan ditakrifkan dalam teori relatif. Ianya istimewa kerana apabila sesuatu objek mengenakan sesuatu daya terhadap objek yang lain, daya itu akan terus bergerak diantara ruang objek-objek tersebut. Malah graviti lebih dari itu, graviti akan melengkungkan dan meledingkan ruang juga! Analoginya seperti ini: graviti adalah seperti sebuah lori, dimana lori tersebut bukan sahaja bergerak elok menyusuri atas jalan tersebut, malah ianya melengkungkan permukaan jalan itu juga!

Taken from: https://www.quora.com/How-do-you-explain-the-space-time-curvature-on-a-3D-plane

2. Daya Elektromagnet

Suatu ikatan yang menghubungkan konstituen pepejal, cecair, gas, dan plasma adalah berdasarkan daya electromagnet. Ianya aktif dimana dua polar terlibat iaitu cas positif dan cas negatif. Didalam molekul magnetik, daya ini lebih dominan dimana atom-atom yang bercas akan menarik antara satu sama lain.

Daya ini menarik zarah-zarah yang berbeza casnya dan menolak apabila mempunyai cas-cas yang sama. Daya ini juga bertindak untuk memegang electron didalam sesuatu atom pada suatu kerangka yang menyelubungi nukleus. Ianya menarik cas negatif pada elektron kepada nukleus yang bercaj positif.

3. Daya Kuat Nuklear

Ianya suatu daya yang memegang komponen-komponen didalam nukleus atom. Daya ini memegang kuark pada protons dan neutrons. Ianya juga dikenali daya ‘berwarna’ (colour force) dimana ianya mengawal sifat-sifat ‘warna’ kuark dan apabila ianya berfungi, kuark-kuark tersebut berubah ‘warnanya’ dengan gluons (zarah pembawa daya). Kuark-kuark yang bergabung akan terbentuk nuklear proton dan neutrons.

4. Daya Lemah Nuklear

Daya nuklear yang lemah dapat diterangkan pada penyusutan radioaktif suatu unsur. Ianya juga daya yang berinteraksi dengan daya nuklear lain. Interaksi yang lemah ini bertindak aktif didalam pepecahan neutron, dimana proton dan neutrino dibebaskan. Zarah pembawa daya ini adalah W+, W-, dan Z0 bosons.

Usaha-usaha untuk menggabungkan keempat-empat daya-daya tersebut: Teori Tetali (String Theory)?

Taken from: https://futurism.com/what-is-string-theory/

Definisi ringkas, teori tetali mencadangkan jirim, daya, ruang, dan masa terdiri dari tali kecil yang bergetar. Ianya mendapat perhatian yang meluas kerana menjadi calon teori yang akan menggabungkan teori-teori fizik dengan menggabungkan kesemua daya, jenis-jenis jirim, dan bagaimana perilaku jirim ini kepada satu set ‘principle’. Ketika kita meneropong lebih dekat lagi, tetali-tetali ini bergetar seperti tali gitar dan setiap zarah mempunyai getarannya yang tersendiri – ini menunjukkan dunia kita ini suatu alam yang bersimfoni.

Untuk membawa graviti ini ke dalam kerangka kuantum, ianya memerlukan suatu teori yang boleh menangani keadaan istimewa ini; yang disebut ‘Quantum Theory of Gravity’.

Teori ini menerangkan daya graviti dengan menggunakan prinsip-prinsip didalam kuantum lalu menggabungkan teori standard kuantum bersama-sama dengan teori relativiti Einstein. Disebabkan juga hubungan diantara graviti dan bentuk ruang ini, teori ini boleh dijadikan teori kuantum ruang.

Ruang yang wujud ini mungkin lebih kompleks lagi dari apa yang kita sangkakan. Cuba kita ambil contoh seperti jalanraya yang dilihatnya rata dan mendatar dari jauh, akan tetapi apabila dilihatnya lebih dekat, terdapat ruang yang merekah-rekah yang lebih kompleks lagi. Oleh itu, teori tetali cuba menjawab semua ini dengan menerangkan bagaimana graviti ini berfungsi sebagai satu cara tetali ini bergetar. Teori ini mengatakan ruang dan jirim ini tidak dapat dipisahkan. Jirim ini tidak wujud tanpa ruang. Kita tidak boleh ada ruang tanpa jirim ini, jika tidak, graviti ini tidak boleh wujud!

Selain teori tetali yang dapat menerangkan ‘Quantum Theory of Gravity’ ini, terdapat juga teori alternatif yang berpotensi juga untuk menyelesaikan masalah graviti ini seperti ‘Loop Quantum Gravity’. Dimana, ianya menyebut ruang dari sudut hubungan-hubungan atom yang berisipadu.

Kenapa kita ambil endah perkara ini?

Setiap perkara kecil yang misteri berlaku dalam hidup kita ini akan menganjurkan beberapa pertanyaan dan persoalan lagi. Dan setiap pertanyaan ‘oh, kerana ini….’ akan berterusan dengan pertanyaan ‘kenapa?’. Alam semulajadi ini seperti pohon yang besar lagi rendang.

Ketika mana kita mula pada suatu daun (fenomena yang kelihatan), ianya akan menuju kearah ranting dan dahan – akhirnya kita dapati ianya berhubung antara satu sama lain. Walau dimanapun kita bermula (daun), kita akan bertemu pada salah satu cabang yang utama; Teori Relatif (Graviti) dan Teori Kuantum (Tindakbalas kimia dan nuklear).

Perkara-perkara yang perlu kita tahu?

Teori tetali ini merupakan suatu ide dimana zarah-zarah sub-atomic ini terdiri daripada getaran tetali dengan membincangkan dalam kerangka ruang dan masa. Ianya merupakan cabang sains termaju, walaupun belum dibuktikan lagi dan mungkin juga ianya bersalahan.

Teori ini dan juga teori-teori yang lain adalah suatu percubaan untuk menggabungkan keseluruhan teori-teori yang sedia ada dalam satu pakej. Sekiranya ahli-ahli fizik ini betul, perkara-perkara yang kita sudah tahu adalah berbeza sama sekali!

-Hanafi Azami-

Bacaan seterusnya: Bumi mendatar vs Bumi Sfera

Rujukan:

  1. Musser, G (2008). The Complete Idiot’s Guide to String Theory. Alpha Penguin Group: New York, USA.
  2. Pullen, L (2014). The Universe. Parragon Books Ltd: Bath, UK.
  3. Frances, P (2005). Universe The Definitive Visual Guide. Dorling Kindersley Ltd: London, UK.
Shares