27 November 1994

155. Aplikasi Hukum Thermodinamika Kedua dalam Cakrawala yang Lebih Luas dari Iptek

Fisika klasik maupun fisika relativitas dengan gambaran dunia ruang waktu empat dimensi (four dimensinal picture of the world) tidak mempunyai ketegasan pengertian tentang arah waktu (time arrow). Oleh karena itu ada saja pakar yang membuat postulat tentang arah waktu sebaliknya, dari masa depan ke masa lalu. Postulat ini menimbulkan inspirasi bagi penulis novel yang bersifat tahyul sains (science fiction), mengarang cerita tentang orang-orang yang menembus lorong waktu, kembali ke masa silam.

Dalam thermodinamika dikenal sebuah TaqdiruLlah yang disebut Hukum Thermodinamika Kedua, dengan perumusan William Thomson Kelvin (1842 - 1907) dan perumusan Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822 - 1888). Perumusan Kelvin menjadi asas mesin-mesin kalor dan perumusan Clausius menjadi asas mesin-mesin pendingin. Walaupun kedua perumusan itu secara verbal berbeda, namun pada pokoknya ialah dalam setiap proses thermodinamis entropi akan naik. Secara keseluruhan entropi alam syahadah naik terus, jangankan turun, berhentipun tidak pernah. Ini yang disebut irreversible.

Ludwig Boltzmann (1844 - 1906) tertarik melihat fenomena ini. Berkat kemampuannya yang tinggi dalam matematika, dia dapat menunjukkan bahwa kenaikan entropi dalam proses thermodinamis, tidak lain hanya merupakan kasus khusus dari suatu prinsip umum: dalam setiap transformasi fisis terjadi kerugian ketertiban (loss of order). Dalam hal panas, kenaikan entropi itu sebenarnya suatu kerugian dalam organisasi molekuler. (Ini pernah disinggung dalam Seri 006-Pemanfaatan Sains-)

Ungkapan organisasi molekuler ini perlu penjelasan. Sebuah batu yang jatuh jika dilihat secara mikroskopis, maka molekul-molekul batu bergerak ke bawah dengan kecepatan yang sejajar dan sama besarnya setiap saat dengan pertambahan tenaga kinetis yang sama besar pula. Kita melihat dua hal, yaitu energi dan organisasi energi. Setelah batu itu menghantam landasan beton, maka sebagian dari molekul-molekul itu mengalami tabrakan dengan besar kecepatan dan arah gerak secara acak (random), ibarat nyamuk-nyamuk yang berkeliaran tak teratur dalam kamar. Sebagian pula geraknya tetap terorganiser, yaitu kecepatan tetap sejajar dan besarnya sama. Maka tenaga itu terbagi dua. Tenaga molekul-molekul yang acak tak terorganiser seperti nyamuk itu berwujud energi panas, sedangkan tenaga molekul-molekul yang tetap teroganiser itu tetap berwujud tenaga kinetis yang menyebabkan batu melenting ke atas. Makin tinggi keacakan (randomness) makin besar pula kuantitas terjadinya tenaga panas, dan itulah yang dimaksud dengan kerugian dalam organisasi molekuler yang disebutkan di atas itu.

Karena memang didapatkannya ilmu thermodinamika ini untuk kepentingan teknologi, sedangkan sifat Iptek yang dipelajari sekarang ini dibangun di atas landasan empirisme yang bergandengan tangan erat dengan pandangan hidup positivisme dan utilitarianisme, maka pengkajian sudah logis apabila pemikiran sudah berhenti pada aplikasi Ip pada Tek. Lain halnya apabila Iptek itu dimerdekakan dari kungkungan positivisme dan menjangkau di atas cakrawala yang lebih tinggi dari utilitarianisme, yakni Iptek itu dibangun di atas landasan empirisme yang bernilai Tawhid dengan tidak mengabaikan kemanfaatannya (lihat Seri 006-Pemanfaatan Sains-), maka pemikiran tidak akan berhenti hanya pada aplikasinya dalam rancang bangun (design) mesin-mesin konversi tenaga belaka.

***

Allah SWT adalah Sumber Ilmu. Sumber Informasi yang berasal dari Allah SWT disebut ayat. Ada yang berwujud ayat Qawliyah (verbal), yaitu Kitab-Kitab Suci yang diturunkan kepada para Rasul dalam bahasa ibu para Rasul itu. Seperti misalnya Injil dalam bahasa Ibrani yang diturunkan kepada Nabi 'Isa AS dan Al Quran dalam bahasa Arab yang diturunkan kepada Nabi Muhammad SAW. Ada pula yang berwujud ayat Kawniyah (kosmologis) yang berwujud alam syahadah.

Sehubungan dengan arah waktu Allah SWT berfirman dalam ayat Qawliyah, S.AlA'lay,1,2:
Sabbihi Sma Rabbika lA'lay. Alladziy Khalaqa fa Sawway Sucikanlah Nama Maha Pengaturmu Yang Maha Tinggi. Yaitu Yang mencipta lalu menyempurnakan. Adapun menyempurnakan dalam ayat Qawliyah ini memberikan keterangan secara tegas tentang arah waktu (time arrow) yaitu dari masa lalu ke masa depan.

Demikian pula arah waktu dipertegas dalam ayat Kawniyah yaitu Hukum Thermodinamika Kedua yang irreversible. Setiap proses thermodinamis akan menghasilkan kenaikan entropi secara kuantitatif. Di alam syahadah ini sedang terjadi proses pengurangan dalam persediaan tenaga, dan persediaan itu akan habis jika entropi sudah mencapai maximum. Proses itu irreversible oleh karena setiap proses akan menghasilkan keacakan molekulair yang tak terorganiser menjadi semakin tinggi. Entropi "bergerak" menanjak naik dari nol hingga maksimum. Pada waktu entropi nol, tidak ada materi, sehingga tidak ada suhu, itulah sebabnya entropi nol. Wa l'Ashr, perhatikanlah waktu, Allah mencipta DENGAN waktu, "lahirlah" ruang dan materi. Mengalirlah panas dari space and matter yang suhunya lebih tinggi ke yang lebih rendah, menanjaklah entropi dari nol ke maksimum. Inilah ketegasan arah waktu (time arrow) yaitu dari masa lalu ke masa depan dalam ayat Kawniyah. Waktu berjalan mundur seperti dalam novel ataupun film tahyul fiksi sains, adalah hal yang mustahil berdasar ketentuan time arrow, baik menurut ayat Qawliyah maupun ayat Kawniyah.

Hukum Thermodinamika Kedua tidaklah menyangkut tabiat butir molekul secara individu, melainkan menyangkut keseluruhan unsur molekul yang acak dalam masyarakat molekul yang hiruk pikuk (the random element in a crowd). Demikianlah Hukum Tehermodinamika Kedua memberikan ketegasan tentang arah waktu dari masa silam ke masa depan.

Keadaan molekul yang makin acak tidak terorganisasi itu menunjukkan arah waktu yang tegas dari masa lampau ke masa depan, oleh karena molekul yang ibarat gerak nyamuk itu tidak dapat lagi kembali kepada keadaan semula. Keacakan ini adalah harga yang dibayar oleh transformasi kemajuan (evolusi) fisis suatu prinsip umum TaqdiruLlah yang diungkap oleh Boltzmann. Fenomena dalam ayat Kawliyah ini menunjukkan pula, seperti yang telah banyak dibahas dalam pembahasan ayat Qawliyah, bahwa tidak ada kemajuan tanpa pengorbanan, yang orang Jawa bilang: "Jer Basuki mao beo".

Allah SWT menyempurnakan hasil ciptaannya (fa Sawway) berupa transformasi fisis di alam syahadah di satu pihak, sedangkan di lain pihak Allah SWT mengurangi persediaan tenaga. Begitu transformasi fisis sudah disempurnakan Allah SWT, entropi menjadi maximum, terjadilah keseimbangan panas, habislah persediaan tenaga di alam syahadah, matahari dan bintang-bintang yang cemerlang (nujuwmun) menjadi redup, berhenti pulalah proses di alam syahadah ini, dan waktupun berhentilah pula, dan inilah akhir alam syahadah, kemudian menyusullah hari kiamat (dari Qiya-m artinya berbangkit), hari pengadilan dan akhirnya hari akhirat. Insya Allah demikianlah keadaannya. Allah Maha Kuasa, fa''aalu limaa yuriyd, dapat saja proses itu "di-cut" Allah SWT ditengah berlangsungnya proses menanjaknya entropi, artinya entropi tidak sampai mencapai maksimum, qiyamat lebih dahulu ditetapkan Allah SWT. Qiyamat itu rahasia Allah. WaLlahu a'lamu bisshawab.

*** 27 November 1994