Alam Semesta adalah tempat yang sangat luas, beragam, dan menarik, penuh dengan materi dan energi, dalam berbagai bentuk; dan semua ini dimainkan di atas panggung ruang-waktu sesuai dengan hukum fisika. Ini diilustrasikan oleh foto ini dari teleskop Hubble, yang menunjukkan sekelompok galaksi IDCS J1426.5 + 3508 . Dan seberapa banyak semua yang perlu dihilangkan sebelum kita benar-benar memiliki sesuatu?Mengamati dunia kita dan Alam Semesta kita, kita merenungkan dan bernalar tentang segala yang ada di dalamnya. Ini adalah berbagai partikel, atom, manusia, serta planet, bintang, galaksi, dan struktur terbesar. Bergantung pada minat kita, kita dapat membahas gas, debu, radiasi, lubang hitam, atau bahkan materi gelap. Tetapi segala sesuatu yang kita lihat, amati, atau keberadaan yang kita duga, mungkin tidak ada selamanya. Beberapa dari ini muncul dari materi yang sudah ada sebelumnya, sementara yang lain, tampaknya, muncul sepenuhnya dari ketiadaan. Tidak mengherankan bahwa tidak semua orang setuju dengan apa yang kami maksud, secara ilmiah, menggunakan kata-kata "tidak ada." Bergantung pada siapa (atau kapan) Anda bertanya, Anda bisa mendapatkan salah satu dari empat jawaban berikut. Dan itu sebabnya mereka semua penting bagi kita.
Galaksi paling sepi di Semesta - tidak ada satu galaksi lain di dekatnya, pada jarak 100 juta tahun cahaya. Tapi ini tidak bisa disebut representasi benar dari ruang kosong.1) Waktu di mana minat Anda tidak ada. Bagaimana alam semesta menciptakan planet? Bagaimana dengan bintang-bintang? Bagaimana dengan asimetri materi? Benda-benda ini tidak selalu ada, mereka harus diciptakan. Ketika mekanisme penampilan mereka diketahui, kita biasanya mengatakan bahwa subjek yang kita minati diciptakan dari sesuatu, dan bukan dari ketiadaan. Planet-planet muncul dari fragmen-fragmen bintang-bintang generasi sebelumnya, di nukleusnya unsur-unsur berat diciptakan, yang kemudian dibuang ke ruang antarbintang. Bintang-bintang muncul dari awan gas yang berkontraksi, di mana daerah yang cukup padat dan panas muncul yang dapat memicu fusi nuklir. Planet dan bintang adalah materi yang muncul dari bentuk materi sebelumnya; mereka diciptakan dari sesuatu, bukan dari ketiadaan.
Big Bang menciptakan materi, antimateri, dan radiasi, dan pada titik tertentu sedikit lebih banyak materi diciptakan, terima kasih yang muncul di Alam Semesta kita saat ini. Bagaimana asimetri ini muncul dalam proses yang dimulai secara simetris - pertanyaan ini tetap terbuka sejauh ini.Tetapi materi yang kita miliki saat ini tidak berasal dari beberapa yang ada sebelumnya. Pada titik tertentu di masa lalu yang jauh, Semesta terdiri dari bagian materi dan antimateri yang sama; hukum fisika yang kita kenal memungkinkan kita untuk membuatnya hanya dalam proporsi yang sama. Namun, jagat raya saat ini hampir seluruhnya terdiri dari materi, dan bukan antimateri; semua miliaran miliaran galaksi yang kita tahu terbuat dari materi, bukan antimateri. Dari mana asimetri itu berasal? Itu berasal dari keadaan sebelumnya yang simetris; dari negara di mana materi dan antimateri dibagi sama rata. Sejak saat asimetri tidak ada. Beberapa percaya bahwa ini berarti bahwa masalah yang kita miliki saat ini telah muncul dari ketiadaan - meskipun orang lain berdebat dengan mereka secara ketat mengikuti definisi lain tentang "tidak ada."
Namun, tidak ada yang berpendapat bahwa masalah ilmiah
baryogenesis , atau akar penyebab asimetri materi / antimateri, adalah salah satu misteri fisika modern yang paling memberatkan. Banyak ide dan mekanisme untuk penampilan materi diciptakan (bukan antimateri), tetapi kami tidak memiliki bukti untuk menyatakan pemenang di antara mereka.
Model Standar Fisika Partikel menggambarkan tiga dari empat interaksi (semua kecuali gravitasi), seluruh rangkaian partikel terbuka, dan semua interaksinya. Berkat teori medan kuantum yang bersamaan, kita juga bisa mengetahui sifat-sifat vakum kuantum.2) Ruang kosong. Bayangkan segala yang ada saat ini di alam semesta. Bayangkan semua komponen fundamental materi; setiap kuantum radiasi; setiap lubang hitam; setiap massa; setiap partikel dan anti partikel. Sekarang bayangkan kita telah menghapus semua ini. Bayangkan mereka menghilang dari Semesta, dan hanya menyisakan ruang kosong. Apa tepatnya yang akan tersisa setelah itu? Beberapa mengatakan bahwa tidak akan ada yang tersisa, dan definisi seperti itu cocok untuk mereka.
Visualisasi teori medan kuantum di mana perhitungan menunjukkan partikel virtual dari kekosongan kuantum. Bahkan di ruang kosong, energi ruang hampa tidak sama dengan nol.Tetapi entitas, yang dikenal sebagai ruang-waktu, masih akan tetap di tempatnya, seperti semua hukum fisika. Semua bidang hadir di ruang kosong, termasuk bidang Higgs, dan bidang kuantum, yang sering kita gambarkan sebagai pasangan partikel-antipartikel yang muncul dan menghilang, masih ada. Hukum fisik, seperti teori medan kuantum, masih berfungsi; Ada teori relativitas umum; konstanta fundamental ada dan tidak berubah artinya. Vakum ruang kosong itu sendiri memiliki energi nol selain nol. Hari ini, ia memanifestasikan dirinya sebagai energi gelap, dan itu, di masa lalu yang jauh, memiliki nilai yang sama sekali tidak nol, adalah kekuatan utama di balik inflasi kosmologis. Ketika mereka mengatakan bahwa Semesta muncul dari ketiadaan, mereka biasanya berarti "tidak ada" seperti itu: Big Bang, yang dihasilkan oleh inflasi.
Gambar ruang kosong datar, tanpa materi, energi atau kelengkungan. Jika ruang ini memiliki energi nol serendah mungkin, maka tidak mungkin untuk menguranginya3) Ruang kosong dengan energi serendah mungkin. Bagaimana jika energi nol alam semesta direduksi menjadi keadaan dasarnya? Pada akhir inflasi, energi vakum di Semesta turun sangat banyak: dari batang inflasi ke nilai saat ini. Penurunan energi ruang kosong ini menyebabkan peningkatan besar dalam energi partikel dan melahirkan Big Bang yang panas. Tetapi tidak ada jaminan bahwa sekarang kita berada dalam kondisi energi seminimal mungkin; ada kemungkinan bahwa kita berada dalam keadaan kekosongan palsu, dan kekosongan sejati menunggu kita setelah transisi bencana besar yang akan mengubah alam semesta.
Bidang skalar φ dalam ruang hampa udara palsu. Perhatikan bahwa energi E lebih tinggi dari pada vakum yang sebenarnya, atau kondisi dasar, tetapi ada penghalang yang mencegah medan agar tidak meluncur turun ke benar. Pada saat inflasi, Semesta tidak dalam keadaan hampa sejati; mungkin saja tidak hari ini.Jika Anda mencapai kondisi dasar sejati ini, apa pun itu, dan menghilangkan semua materi, energi, radiasi, dan gelombang ruang-waktu dari Semesta, apa yang tersisa? Ini mungkin ide akhir dari apa yang “tidak ada fisik” dapat: Anda masih memiliki adegan untuk dimainkan oleh alam semesta. Ini mungkin tidak memiliki pemain, peran, naskah, tetapi di jurang besar "tidak ada" masih memiliki adegan. Ruang hampa udara akan berada pada nilai minimum; tidak akan ada harapan untuk mengekstraksi kerja, energi atau partikel nyata darinya, tetapi ruang-waktu dan hukum fisika masih akan ada. Secara teori, jika Anda menambahkan partikel ke Semesta seperti itu, itu tidak akan berbeda dari partikel terisolasi yang ada saat ini di Semesta kita.
Seluruh rangkaian entitas yang tersedia di Alam Semesta saat ini memiliki asal mula dalam Big Bang. Terlebih lagi, Alam Semesta saat ini dapat muncul hanya karena sifat-sifat yang dimiliki ruang-waktu dan hukum fisika. Tanpa mereka, kita tidak bisa eksis dalam bentuk apa pun4) Semua yang tersisa jika Anda menghapus seluruh Alam Semesta dan hukum yang mengaturnya. Dan akhirnya, Anda bisa membayangkan bagaimana kita menghapus semuanya, termasuk ruang, waktu dan aturan yang mengatur semua partikel atau kuanta energi. Ini menciptakan jenis "tidak ada" yang tidak ada definisi dalam fisika. Ini melampaui "tidak ada" yang ada di Semesta, dan sebaliknya menjadi "tidak ada" yang lebih filosofis, absolut. Tetapi dalam konteks fisika, definisi "tidak ada" seperti itu tidak memberi makna. Kita harus berasumsi bahwa ada keadaan di luar ruang-waktu di mana ruang dan waktu dapat muncul dari keadaan hipotetis tentang “tidak ada” yang sebenarnya.
Apakah ini mungkin? Bagaimana ruang-waktu muncul di tempat tertentu jika tidak ada ruang? Bagaimana seseorang dapat menciptakan awal waktu jika tidak ada konsep "awal", jika tidak ada waktu? Lalu dari mana aturan yang mengatur partikel dan interaksinya berasal? Apakah setidaknya sesuatu berarti definisi terakhir tentang "tidak ada", atau hanya konstruksi logis yang tidak memiliki makna fisik?
Fluktuasi ruang-waktu pada skala kuantum selama inflasi membentang di seluruh Alam Semesta, dan memunculkan ketidaksempurnaan dalam kepadatan dan gelombang gravitasi. Dan meskipun ruang dalam keadaan inflasi dapat dengan tepat disebut dalam banyak hal “tidak ada,” tidak semua orang setuju.Tidak ada konsensus tentang masalah ini. Karena ambiguitas bahasa manusia, seseorang dapat mengatakan "tidak ada", yang berarti salah satu definisi ini, dan orang puritan akan meneriaki Anda karena berani menggunakan kata "tidak ada" dalam konteks yang kurang murni dari pada definisi mereka. Jika sesuatu benar-benar muncul ketika tidak ada yang seperti ini terjadi sebelumnya, itu bisa disebut tidak ada, tetapi tidak semua orang akan setuju dengan itu. Jika Anda menghapus semua materi, antimateri, radiasi, dan bahkan kelengkungan spasial, kami dapat dengan yakin mengatakan bahwa apa yang tersisa tidak akan ada apa-apa - tetapi masih akan ada sesuatu yang tersisa setelah pemurnian tersebut. Jika Anda menghilangkan semua energi yang melekat dalam ruang itu sendiri, dan hanya menyisakan ruang-waktu dan hukum-hukum alam, ini juga bisa disebut "tidak ada." Tetapi dari sudut pandang filosofis, beberapa orang masih akan tetap tidak puas. Dan hanya dengan menghapus sisa ini, mereka akan dapat setuju bahwa sisanya dapat disebut "tidak ada."
Keberadaan partikel dan antipartikel dari Model Standar diprediksi sebagai hasil dari hukum fisika. Tanpa undang-undang ini dan tanpa adegan ruang-waktu, dapatkah sesuatu yang nyata muncul?Jadi siapa yang benar? Semuanya, masing-masing dengan caranya sendiri. Maksudnya bukan untuk berdebat tentang apa sebenarnya "tidak ada" itu, tetapi untuk menerima dan memahami definisi ini dan penggunaannya. Penting untuk tidak membingungkan satu dengan yang lain, dan tidak bertengkar tentang mengapa Anda tidak dapat menggunakan kata dengan cara tertentu. Alih-alih, ketika seseorang - dan terutama seorang ilmuwan - menggunakan kata "tidak ada", cobalah untuk memahami dengan tepat makna yang ia maksudkan dan fenomena apa yang ia coba jelaskan. Karena, terlepas dari semua imajinasi kita, satu-satunya model yang benar untuk mengetahui sesuatu berdasarkan pada apa yang dapat kita uji dalam realitas fisik kita. Segala sesuatu yang lain, tidak peduli seberapa logis kedengarannya, hanya akan menjadi konsep pikiran kita.