The Beauty of/in Physics & Math: Bahasa Cinta dan Keindahan yang susah saya share
****
Awal kita memasuki rimba Fisika, kita mengapresiasi Fisika sebagai satu keilmuan yang “make sense”, menjelaskan fenomena keseharian yang kasat mata, visible dengan prinsip-prinsip sederhana. Kita mengenal konsep massa, gaya dan percepatan dengan mudah karena tiga object ini bisa diindera dan bisa dirasa. Dan kita mengapresiasi rumusan Newton yang merangkum hubungan dari ketiga konsep ini.
Namun jangkauan Fisika sangat luas, mencakup wilayah yang tak kasat mata: Benda-benda kecil subatomic, objek2 yang melaju dengan kecepatan sangat tinggi, hingga sejarah milyaran tahun lalu ketika semesta masih bayi. Fisika menjangkau wilayah diluar “sense” atau “logic” kita. “Sense” manusia sesungguhnya terbatas, hanya mencakup area dimana panca indera masih bekerja. Oleh karena sistem operasi “logic” manusia dibangun atas dasar “sense”, maka perangkat “logic” kita pun terbatas.
Oleh karena itu, memasuki rimba fisika modern kita tak lagi mudah mengapresiasi Fisika. Karena semuanya menjadi “nggak make sense” alias diluar nalar. Kita diperkenalkan dengan konsep waktu yang relatif dan mulur untuk objek2 yang melaju dengan kecepatan sangat tinggi. Kita diperkenalkan dengan kucing yang sekaligus hidup dan mati dalam rimba sub-atomic. Bahkan hal-hal dasar seperti kausalitas dan lokalitas pun dipertanyakan, juga dimensi ekstra yang tak bisa dibayangkan mengingat keseharian kita yang selalu bersentuhan dengan hanya 3 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu.
Dalam situasi nalar “sense” yang tumpul di area yang tak kasat mata ini, kita pun tunduk pada satu bahasa universal: Matematika. Oleh karena itu, dititik ini seseorang takkan mampu melihat keindahan Fisika jika Ia tak mampu mencintai Matematika.
Saya pernah memberi warning pada kawan saya yang baru saja convert dari Mechaninal Engineering ke Particle Physics. “Barangkali sekarang kamu tertarik dengan Fisika karena fenomena2 fisis yang bisa “make senses” diterangkan dalam rumusan yang sederhana, atau dari cerita-cerita yang eksotis. Tapi kedepannya, keindahan Fisika ada dalam Matematika, tersembunyi dalam rumusan yang susah di make sense.” Kita mudah mengapreasiasi F = ma dalam mekanika, namun untuk mekanika lanjut keindahannya ada pada formulasi Lagrange dan principle of least action.
Contoh lain ada pada Fisika Partikel. Fisika Partikel dibangun atas symmetry, yang diformalkan dalam bahasa matematika bernama group theory. Inti dari symmetry sederhana, yakni perubahan atau transformasi pada sistem namun tetap meninggalkan suatu hal yang ajeg, kekal, conserve atau invariant. Emmy Noether, salah satu tokoh yang under appreaciated (namanya tidak sepopuler Planck, Einstein dll) merumuskan satu hal fundamental: Dibalik symmetry ada hukum kekekalan.
Hukum Fisika universal. Hukum Fisika di Serpong tentu sama dengan di Bandung. Ketika kalimat ini kita terjemahkan kedalam bahasa matematika: Jika kita geser sistem koordinat (translasi), persamaan harus berwujud sama (sebelum dan sesudah tanslasi). Symmetry atas transformasi translasi ini berkorelasi dengan hukum kekekalan momentum.
Hukum Fisika hari ini tentu sama dengan hukum fisika minggu lalu atau esok lusa. Symmetry atas transformasi waktu ini berkorelasi dengan hukum kekalan energi.
Kenapa ada tiga partikel pembawa interaksi lemah (W+, W-, Z)? karena ada symmetry atas transformasi yang dibangun dari matrix 2×2 bernama SU(2). Kenapa ada 8 species gluons sebagai pembawa interaksi kuat? karena ada symmetry atas transformasi yang dibangun dari matriz 3×3 bermana SU(3).
Segala cerita tentang Fisika Partikel yang begitu glamour, sekian Billions dollar yang keluar untuk membangun CERN basisnya ada symmetry atas transformasi yang bisa direpresentasikan dalam matrix 2×2 dan 3×3, demikian sederhana.
Dan inilah letak keindahan yang ingin namun susah saya share: Bahwa alam semesta yang sekilas terlihat complex dibangun diatas prinsip2 Fisika yang demikian sederhana, encoded dalam bahasa cinta universal: Matematika.
***
Sayangku, terkadang kita berkisah tentang keindahan musim gugur di Shenandoah, Virginia. Ketika daun berwarna merah dan kuning beradu dengan rintik hujan dan awan kelabu. Gloomy katamu.. tapi kamu suka.
Sayang aku belum mampu berkisah padamu, tentang cantiknya persamaan maxwell, atau bagaimana Higgs lahir dari keretakan spontan satu symmetry.
