Sebagaimana para empu matematika gemar memperbincangkan ‘keindahan’ persamaan mereka, para empu fisika pun sejak lama senang berbicara ihwal ‘keindahan’ dalam hukum-hukum fisika. Heinrich Hertz, fisikawan abad ke-19, pernah menggambarkan perasan kagumnya terhadap persamaan James Clark Maxwell yang mentautkan fenomena listrik dan magnetik. “Persamaan itu memiliki eksistensi yang mandiri dan kecerdasannya sendiri,” kata Hertz, “persamaan itu bahkan lebih bijak dibandingkan penemuannya...”
Persamaan Maxwell memang ajaib. Ia menunjukkan bahwa karena medan listrik yang berubah-ubah menghasilkan medan magnet, dan sebaliknya medan magnet yang berubah-ubah menghasilkan meda listrik, maka keduanya saling menopang dan menghasilkan gelombang elektromagnetik yang menjalar melalui ruang hampa.
Medan listrik dan medan magnet laiknya pasangan yang menari bersama. “Masing-masing mengilhami yang lain,” kata Nobeli Fisika 2004, Frank Wilczek. Maxwell menggunakan persamaannya untuk menghitung seberapa cepat gelombang elektromagnetik itu menjalar, dan ia menemukan bahwa kecepatan penjalaran itu sesuai dengan kecepatan cahaya. Maka, Maxwell telah mencapai tataran keempuan berkat keberhasilannya dalam ‘menyatukan’ teori tentang listrik, magnet, dan cahaya.
Dalam bukunya, A Beautiful Question, Wilczek berusaha menjawab pertanyaan: “Apakah dunia ini merupakan wujud dari gagasan-gagasan yang indah?” “Apakah semesta fisik, dan persamaan yang diturunkan oleh para fisikawan untuk menjelaskannya, juga indah?”
Wilczek memulai perenungannya dengan teorema Phytagoras tentang segitiga siku-siku yang menyingkapkan hubungan antara geometri dan angka. Juga studinya mengenai musik, khususnya hubungan antara harmoni dan angka. “Inilah firasat pertama,” tulis Wilczek, “yang mengarah kepada keteraturan numerik yang mendasari dunia.”
Keindahan hukum fisika, menurut Wilczek, berakar pada dua unsur. Pertama, karakter simetrinya. Kita dapat membayangkannya seperti ini: “sesuatu berubah tanpa berubah”. Nyaris mistis. Contohnya ialah lingkaran yang berotasi pada porosnya. Rotasi ini mengubah posisi tiap titik dalam lingkaran tanpa mengubah bentuknya. Hukum simetri, kata Wilczek, berlaku pada situasi yang berubah tanpa mengubah atau kehilangan validitasnya. Hubungan timbal-balik antara medan listrik dan medan magnet dalam persamaan Maxwell juga mencerminkan watak simetri.
Sumber kedua keindahan dalam hukum fisika ialah produktivitasnya, yang oleh Wilczek disebut exuberance (semacam kualitas penuh energi). Segelintir prinsip dasar saja mampu menghasilkan banyak sekali konsekuensi yang menakjubkan.
Salah satu konsekuensi itu ialah kegunaan praktis. Laiknya keindahan kuda pacu, yang sebagian di antaranya terletak pada kemampuannya memenangi pertarungan di lintasan, keindahan suatu teori bergantung pula pada kedigdayaannya dalam memberi penjelasan mengenai bagaimana alam bekerja. Persamaan ini menjulang lantaran kesesuaiannya dengan eksperiman yang relevan dan mampu memprediksi yang tak seorang pernah melakukannya. Di dalam keindahan itu terkandung ‘kebenaran’. Seperti kata fisikawan Richard Feynman, “Anda dapat mengenali kebenaran melalui keindahan dan kesederhanaan persamaannya.”
Lantaran itulah, Wilczek mengusulkan cara untuk memotivasi eksperimen fisika. Pertama-tama, dikonstruksi lebih dulu persamaan indah itu, lalu diturunkan konsekuensinya, dan akhirnya dilakukan eksperimen untuk menguji kebenarannya. Menurut Wilczek, strategi ini sudah terbukti sangat berhasil dalam beberapa dekade terakhir, seperti ditemukannya partikel Higgs. Bila persamaan itu tidak indah, partikel Higgs tidak akan berhasil ditemukan. **
Ikuti tulisan menarik dian basuki lainnya di sini.
