Tentang Gravitasi
Gravitasi, secara singkat didefinisikan sebagai gaya tarik antarbenda. Banyak yang mengenal gravitasi dengan mengidentikannya sebagai “jatuh ke bawah”. Tak heran, karena orang pertama yang menyelidiki gravitasi secara menyeluruh, Newton, mendapat inspirasi mengenai gravitasi ketika dia melihat buah apel jatuh di kebunnya (cerita mengenai apel yang jatuh ke kepala Newton kemungkinan besar hanya mitos yang tidak memiliki bukti kuat). Namun, gravitasi tak sekedar masalah “jatuh ke bawah”. Newton juga merumuskan gravitasi setelah dia melihat bulan di langit sana yang tampak setia mengiringi bumi namun tidak “jatuh ke bawah” seperti buah apel. Dan hingga saat ini, gravitasi, adalah penjelasan terbaik mengapa dan bagaimana alam semesta bekerja. Dimulai dari mengapa hujan jatuh hingga teori bigbang, gravitasi menjadi salah satu teori paling cemerlang yang pernah dihasilkan manusia.

Meskipun kita hidup dalam lingkup gravitasi, nyatanya gravitasi menjadi hal pelik untuk bisa dirumuskan secara memuaskan. Aristoteles menjadi orang pertama yang mengait-ngaitkan gravitasi dalam kaitannya dengan teori geosentris (teori yang menyatakan bahwa seluruh alam semesta mengelilingi bumi sebagai pusatnya). Galileo, fisikawan Italia yang mengembangkan pengamatan teleskop untuk mendukung teori heliosentris (tata surya berputar dengan matahari sebagai pusatnya), mengembagkan gagasan gravitasi yang mencengangkan di abad ke-17. Dengan penuh kejutan, dia berhasil mendemonstrasikan bahwa dengan mengabaikan gesekan udara, semua benda yang jatuh dari ketinggian yang sama, akan mendarat pada waktu yang sama. Itu artinya, jika menjatuhkan seekor gajah dan seekor semut pada saat bersamaan di ketinggian yang sama, maka kedua hewan itu akan mendarat saat bersamaan pula. Demonstrasi Galileo yang terkenal di menara Pisa, telah menimbulkan gonjang-ganjing besar. Karena untuk pertama kalinya, dogma Aristoteles yang bertahan selama 2000 tahun lebih yang mengatakan bahwa benda yang lebih berat bakan jatuh lebih cepat, terpatahkan.

Namun gravitasi masih menjadi misteri. Ketika Newton mengajukan Hukum Gravitasi Universal pada tahun 1687, misteri mengenai gravitasi perlahan terkuak. Hukum pertama Newton menyatakan bahwa gaya gravitasi antara dua benda sebanding dengan massa kedua benda tersebut dan berbanding terbalik secara kuadrat terhadap jarak. Atau secara matematis dijabarkan dalam persamaan berikut, (dimana G adalah sebuah konstanta)


Hukum kedua Newton menyatakan bahwa gaya gravitasi setara dengan perkalian massa dan percepatannya, atau F=ma. Ini artinya, gajah yang jatuh selain disebabkan karena bumi yang “menariknya” juga karena gajah tersebut juga menarik bumi dengan gaya yang sama besarnya dengan arah yang berlawanan. Namun besarnya percepatan yang dialami benda semakin besar untuk benda yang lebih kecil. Itu sebabnya, percepatan bumi mendekati gajah tidak sebanding dengan percepatan gajah mendekati bumi, karena massa bumi jauh lebih massif daripada massa gajah. Karenanya, kita mengatakan bahwa gajah jatuh ke bumi, bukan bumi yang jatuh ke gajah.

Hampir dua ratus tahun lebih, teori gravitasi Newton menjadi satu-satunya penjelasan terhadap semua benda yang bergerak di alam semesta. Namun di akhir penghujung abad ke-19, para astronom menemukan sebuah fakta menggelisahkan. Teori gravitasi Newton secara memuaskan bisa menjelaskan mengapa bumi harus berputar mengelilingi bumi, dan mengapa planet Yupiter yang jaraknya jauh, tetap berada di posisinya, tidak semakin dekat atau semakin jauh dari matahari. Teori gravitasi Newton bahkan menjadi alat utama untuk menemukan planet-palent seperti Uranus dan Neptunus beserta satelit-satelitnya. Namun pengukuran yang lebih eksak memberikan hasil yang tidak akurat (meski tidak terlalu besar penyimpangannya), terutama saat astronom mengukur orbit planet Merkuri.

Teori relativitas umum Einstein lah yang bisa merevisi perhitungan Newton. Teori yang dipublikasikan sekitar tahun 1915 ini begitu mencengangkan karena tak hanya akurat untuk menghitung orbit Merkuri, tetapi juga bisa menghitung pergerakan benda-benda besar sekelas galaksi. Namun teori Einstein tidak mudah dan rumit. Itu sebabnya, untuk keperluan praktis, teori Newton masih digunakan.

Tetapi, bukan berarti teori Einstein sempurna. Meski bisa menjelaskan benda-benda seperti lubang hitam, dan pergerakan galaksi yang berisi jutaan bintang, teori Einstein menjadi lumpuh saat menjelaskan benda-benda sekecil dan lebih kecil dari atom. Teori dawai (string theory) yang menjadi topik hangat di dekade-dekade terakhir ini diharapkan menjadi teori yang bisa menjelaskan secara utuh mengenai gravitasi dan segala permasalahannya.

Karena gaya gravitasi sebanding dengan massa benda, benda yang sama bisa mengalami gaya yang berbeda jika berada di dekat dua benda yang berbeda. Untuk alasan ini, sebuah benda memiliki berat yang berbeda di planet yang berbeda. Itu sebabnya manusia menjadi lebih ringan jika berada di bulan dibandingkan saat di bumi.

Salah satu miskonsepsi umum yang populer ialah astronot mengalami nirberat (tidak merasakan berat tubuhnya) saat berada di ruang angkasa karena astronot berada di luar medan gravitasi. Astronot bisa melayang-layang di pesawat ruang angkasa karena ketiadaan gaya gravitasi. Namun hal ini merupakan hal yang keliru dan tidak benar. Nyatanya, keadaan nirberat selama perjalanan di ruang angkasa bukan disebabkan karena ketiadaan medan gravitasi bumi. Sebagaimana dituliskan di atas, gaya gravitasi selalu ada, hanya besarnya berkurang secara kuadrat terhadap jarak.

Penyebab utama astronot mengalami nirberat adalah karena mereka mengalami apa yang disebut sebagai “jatuh-bebas”. Astronot dan pesawat ruang angkasa, keduanya jatuh (atau dipercepat) pada kecepatan yang sama. Kecepatan yang sama ini memberikan dampak nirberat (atau melayang). Konsep ini sama saat kita mengendarai roller-coaster atau wahana terjun bebas di taman hiburan. Baik kita maupun wahana tersebut jatuh secara bersamaan sehingga kita merasakan efek melayang terhadap wahana tersebut. Efek yang sama yang akan dialami, jika pesawat atau elevator yang kita tumpangi tiba-tiba jatuh bebas sesaat setelah kecepatan “normal”nya.


Foto astronot yang sedang melayang di kehampaan ruang angkasa paling ikonik ini
merupakan foto astronot Bruce McCandless II yang diambil saat dia melakukan misi dengan STS-41-B tahun 1984

Membicarakan apa itu gravitasi dalam pengertian sains modern, tidak terlepas dari gagasan relativitas umum Einstein. Penjelasan sederhana dari teori superrumit ini akan ditampilkan pada tulisan yang akan datang.

bacaan lebih lanjut:
http://www.wisegeek.com/what-is-gravity.htm#
http://arxiv.org/abs/1001.0785
http://www.black-holes.org/relativity6.html
http://www.nasa.gov/audience/forstud...ravity-k4.html