Arrow of Time

Pertanyaan klasik, kenapa kita selalu ngeliat telor yang ada di meja trus jatoh ke lantai lalu pecah, cangkangnya bertebaran kemana2, cairannya juga mencar ke mana2, tapi kenapa gak sebaliknya?? Kenapa kita gak pernah liat cangkang telor dan isi telor yang berantakan bergerak dan kemudian tersusun kembali menjadi telor yang utuh? Kenapa kalo kita buka coca cola kalengan kita selalu ngeliat gas yang ada di dalem situ akan terdisperse ke ruangan, kenapa kita gak pernah liat sebaliknya, semua gas yang udah keluar tsb masuk kembali ke dalam kaleng tsb?

Semua hukum fisika itu selalu menganggap waktu adalah sesuatu yang simetri. Artinya kalo telor bisa pecah, maka secara hukum fisika, pecahan telor tsb bisa berkumpul kembali menjadi telor utuh. Kalo kita tau semua variable yang ada ketika proses telor tsb pecah (speed tiap pecahan, percepatan tiap pecahan, dsb), kita seharusnya bisa ngebuat proses kebalikannya (dengan menggunakan hukum newton klasik), tapi kenapa kita gak pernah liat itu terjadi di alam? Jawabannya juga sama seperti hukum entropi II, karena kecendrungan sebuah sistem itu berevolusi menuju state of high entropy. Telor yang utuh itu berada dalam kondisi low entropy, telor yang pecah itu dalam kondisi high entropy. Ada lebih banyak cara untuk telor tsb untuk berevolusi mejadi high entropy dari pada tetep di low entropy, oleh karena itu kita selalu ngeliat telor jatoh ke lantai lalu pecah, dan tidak sebaliknya.

Lalu bagaimana dengan hukum termodinamika ke II sendiri? Apa hukum ini juga memperlakukan waktu sebagai sesuatu yang simetri? Hukum II termodinamika bilang bahwa system cenderung menuju ke high entropy menuju ke masa depan, tapi karena semua hukum alam itu memperlakukan waktu sebagai sesuatu yang simetri, maka hukum entropi ini juga sama, kalo kita pundur waktu, maka sistem tsb juga cenderung menuju ke state of high entropy.

Nah paradoxnya disini.. Maksudnya gimana ke masa depan entropy naik, tapi ke masa lalu juga entropy naik? Ini gak masuk akal.. Contoh sederhana, misalnya kita ke meja makan lalu melihat ada sebuah gelas penuh dengan es batu yang masih utuh (low entropy). Nah, menurut hukum termodinamika yang memperlakukan waktu sebagai sesuatu yang simetri, maka es batu ini sejalan dengan waktu ke depan akan mencari (menuju state of high disorder), TAPI juga seharusnya es batu ini kalo kita jalan balik ke masa lalu, maka es batu ini akan mencair (menuju state of high entropy). Jadi kita masuk ke paradox dimana menurut hukum termodinamika II es batu yang kita liat di atas meja ini awalnya itu cair, lalu menjadi beku ketika kita datang (dengan sendirinya), lalu akan mencair lagi..

Tentunya ini semua gak sesuai dengan intuisi kita, lalu apa yang terjadi disini? Ea.. To be continued dulu..

Ps. Ane selesein aja deh, nanggung..

Jadi seperti yang ane bilang sebelomnya, bahwa hukum 2 termodinamika tidak melarang bahwa sebuah system berevolusi menuju state of high order (low entropy). Semakin banyak constituent dari sebuah system, seperti misalnya gas yang keluar ketika kita membuka kaleng coca cola terdiri dari banyak atom2 gas CO2 (constituent dari system tsb), maka semakin kecil probability sistem tsb berevolusi ke state of low entropy. Kenapa? Karena semakin banyak konstituentnya, semakin besar kemungkinan sistem tsb menuju ke state of high disorder. Kalo kita ambil contoh buku yang 500 pages itu, kalo ane tambahin pagesnya jadi 2000, maka semakin kecil kemungkinan ketika ane lempar itu lembaran2 ke udara, ketika sampe lantai mereka semua berada dalam kondisi high order, ato gampangnya ngurut lagi dari page 1 - 2000.

Nah, jadi sebenernya yang aneh itu adalah sebuah sistem yang sekarang ini berada di kondisi low entropy. Karena sejalan dengan evolusi alam, semua sistem itu bergerak menuju high entropy, kalo kita seakrang masih bisa ngeliat sistem dengan low entropy, justru itu yang aneh. Jadi bisa dibilang, yang harusnya kita pertanyakan adalah, dari mana entropy rendah dari es batu tsb? Well secara intuisi kita bisa bilang es batu tsb berasal dari kulkas. Tapi bukan itu intinya..

Kalo kita punya sebuah sistem dengan keadaan low entropy, kita punya dua pilihan dalam menganalisis apa yang terjadi sebelomnya (di masa lalu). Pilihan tsb adalah, entah sistem es batu ini sebelomnya berada pada kondisi entropi yang tinggi sesuai yang diajukan oleh hukum alam yang time simetri tapi bertolak belakang dengan intuisi kita, ATAU entropi dari sistem low entropi ini sebelomnya JAUH lebih rendah lagi, alias super low entropy. Tapi kalo kita mengikuti akal sehat kita, bahwa sistem ini berasal dari sistem yang super low entropy, kita terjebak ke paradoxnya, lalu dari mana sistem yang super low entropy ini berasal? Low entropy aja sebenernya udah sangat tidak masuk akal kalo kita liat dari kacamata probabilitas, apalagi super low entropy? Bisa bilang absurd..

Nah lalu yang sebenernya terjadi gimana???? Kalo kita liat universe kita sekarang yang berasal dari state of low entropy (karena cukup teratur), kalo kita ngikutin logika yang sama dengan es batu tsb, maka kita akan bilang bahwa di masa lalu universe kita itu tidak teratur acak2an, lalu secara kebetulan perlahan2 berevolusi menjadi teratur, yang lalu kemudian akan menjadi acak2an lagi di masa depan. Apa bener begitu?

Nah, kali kita liat dari pure probability, kemungkinan bahwa es batu ini pada awalnya berasal dari state oh high entropy yang lalu menjadi low entropy itu jauh lebih tinggi daripada state low entropy yang berasal dari super low entropy. Jadi bisa dibilang lebih masuk akal (dilihat dari kacamata probabilitas) bahwa es batu itu awalnya adalah cair, lalu menjadi beku dengan sendirinya, trus balik lagi menjadi cair.. Pasti agan2 akan bilang WTF?

Ternyata jawabannya berasal dari perumpamaan sederhana yang sangat terkenal.. Dari mana telor ayam dengan entropi yang sangat rendah berasal? Kita akan jawab telor tsb berasal dari ayam.. Lalu ayam dari mana? Dari telor.. Lalu telor dari mana? Dari ayam.. Dstttttttttttt... Nah kalo kita analisis, ayam itu sendiri sebenernya adalah sistem dengan kondisi entropy yang sangat rendah (high order).. Ayam itu hidup, makan, terus bertelor, dst.. Makanan dan oksigen menjadi sumber energi dari ayam tsb.. Sepanjang hidupnya, ayam itu menghasilkan heat dari tubuhnya yang bisa dibilang state of high entropy. Nah makanan yang ayam makan tsb juga berasal dari kondisi low entropy, jadi bisa dibilang makhluk hidup itu mengambil makanan dalam kondisi low entropy lalu membuangnya dalam bentuk heat yang berada dalam kondisi high entropy.

Lalu darimana makanan yang low entropy tsb? Kalo kita ngikutin food chainnya sampe ke makhluk herbivore, maka makanannya adalah tumbuhan.. Darimana energi yang dipake tumbuhan untuk mempertahankan kondisi low entropynya? Ternyata berasal dari proses fotosistensis.. Proses fotosintesis sendiri berasal dari sinar yang dihasilkan oleh matahari.. Dari mana matahari kita yang berada dalam kondisi low entropy berasal? Matahari berasal dari kumpulan gas2 yang kemudian karena gaya gravitasi mulai berkumpul dan menjadi padat sampe akhirnya cukup panas sangking padatnya sampe akhirnya terjadi reaksi nuklir.. Lalu dari mana gas2 itu berasal? Kemungkinan besar jawabannya adalah berasal dari bintang2 yang lebih tua yang meledak dan lalu menghasilkan supernova dan menyebarkan material2 pembentuk bintang selanjutnya.. Lalu darimana gas pembentuk bintang2 yang lebih tua tsb? Jawabannya adalah...

Tapi tunggu dulu, ada yang aneh gak dengan penjelasan ane? Kumpulan gas yang terkumpul menjadi satu karena pengaruh gaya gravitasi bukannya berevolusi menuju state of low entropy? Jawabannya tidak.. Memang bener bahwa gas2 yang berkumpul menjadi satu itu berevolusi menjadi state of low entropy, tapi jangan dilupakan produk dari pemadatan gas tsb.. Yaitu panas.. Panas yang dihasilkan oleh berkumpulnya gas2 ini bisa dibilang mengcompensate low entropy yang dihasilkan karena berkumpulnya gas2 tsb oleh gaya gravitasi.. Jadi totalnya tetep berevolusi menjadi state of high entropy.. Ini penting karena kita sering menghiraukannya.. Bukan berarti state of high order itu mustahil ada di alam, seperti misalnya tanaman dan hewan, mereka bisa aja ada karena panas ato produk laen yang dihasilkan oleh mereka itu yang cenderung dalam keadaan high entropy itu mengcompensate ke-low entropi-an dari makhluk itu sendiri, jadi tetep hukum termodinamika dua tidak dilanggar..

Nah jawaban akhirnya, sumber dari semua ke low entropy-an yang kita liat di dunia ini adalah BIG BANG itu sendiri . Big Bang menghasilkan state of super duper low entropy.. Dan sejak saat big bang terjadi, universe kita trus berevolusi menuju state of high entropy .

Mungkin pertanyaan selanjutnya, dari mana Big Bang itu berasal.. Kalo itu ane gak bisa jawab..

Oke cukup dulu untuk sekarang.. Capek ane nulis.. Sori kalo ada yang gak jelas, kalo ada pertanyaan monggo.. Moga2 ane bisa jawab .