Saya akan mulai tulisan ini dengan pertanyaan paling bodoh sedunia. Kita tentunya sering melihat orang membangun istana pasir di pantai. Tentunya bangunan pasir itu tidak bertahan lama. Disapu ombak sedikit pun akan langsung runtuh dan tidak berbentuk lagi. Pertanyaannya: Kita sering melihat istana pasir rubuh, tetapi mengapa kita tidak pernah melihat pasir di pantai yang tiba-tiba membuat bentuk istana dengan sendirinya? Mengapa pula kita sering melihat gelas pecah, tapi tidak pernah melihat pecahan gelas membentuk gelas lagi dengan sendirinya? Kenapa rumah yang tidak pernah dirawat akan runtuh dengan sendirinya?
Bagi yang menganggap pertanyaan di atas sebagai pertanyaan paling bodoh sedunia, saya tidak menyalahkan anda. Lagipula sudah saya peringatkan sebelumnya kan :)? Tapi terkadang (walaupun tidak semua!) teori dalam ilmu alam dimulai dari pengamatan sederhana.
Kembali lagi ke kasus-kasus di paragraf sebelumnya, sebenarnya itu semua adalah contoh bahwa di alam semesta ini ada proses yang tidak dapat dibalik (irreversible). Istana pasir yang telah susah payah dibangun bisa jadi akan runtuh dengan sendirinya, baik diterjang ombak, ataupun saat pasirnya mengering sehingga tidak lagi lengket satu sama lain. Demikian juga dengan gelas, sekali gelas itu pecah, maka tidak akan kembali utuh lagi, kecuali kita mengeluarkan usaha untuk membetulkannya. Seolah-olah apapun yang kita buat di alam ini akan mudah sekali hancur? Benar! Apapun yang kita buat akan mudah sekali hancur dan kembali ke asalnya. Pertanyaan di atas terdengar bodoh, karena semua ini sudah bagian dari hukum alam yang kita amati sehari-hari. Kita semua menganggap kejadian itu sangat lumrah, taken for granted, dan kita tidak merasa perlu mempertanyakannya kembali. Padahal di balik kejadian inilah bersembunyi salah satu konsep penting dalam ilmu alam.
Mengapa proses-proses yang saya sampaikan di atas semuanya tidak dapat dibalik? Di sini saya akan memperkenalkan satu kagu konsep penting yang disebut dengan "kekacauan", atau dalam fisika disebut sebagai entropi. Apapun di alam ini bisa dilihat dari tingkat kekacauan atau tingkat entropinya. Mari kita lihat contohnya. Gelas pecah memiliki tingkat kekacauan yang lebih tinggi dibandingkan gelas utuh. Ini jelas sekali. Pasir pantai yang berbentuk istana tentunya memiliki tingkat kekacauan yang lebih rendah dibanding pasir yang terhampar begitu saja. Rumah yang roboh memiliki tingkat kekacauan lebih tinggi dibanding rumah yang masih berdiri tegak. Mudah bukan?
Satu hal lagi yang menarik adalah, alam yang kita tempati ini ternyata senantiasa bergerak ke arah kekacauan!! Dalam bahasa ilmiah, alam semesta selalu bergerak dari tingkat entropi rendah ke tingkat entropi yang lebih tinggi. Tidak percaya? Saya tidak menyalahkan anda apabila TIDAK percaya, apalagi melihat alam kita yang indah, jauh dari yang kita sebut sebagai kekacauan :). Bagaimana dengan bunga yang indah, hewan-hewan seperti lebah misalnya bisa menciptakan sarang yang bentuknya begitu teratur, hutan dan tanaman, yang semuanya enak dilihat. Terlebih lagi, kita sendiri bisa membangun gedung yang tinggi, kota-kota yang teratur, dan sebagainya. Bagaimana menjelaskan semua itu kalau alam semesta selalu bergerak ke arah kekacauan??
Ya sudah, saya mengaku salah. Karena itu pernyataannya saya modifikasi sedikit: Dalam suatu sistem tertutup, sistem tersebut akan selalu bergerak ke arah kekacauan.
Loh, kok malah tambah membingungkan? Apa pula yang disebut dengan sistem tertutup?
Apapun bisa dijelaskan dengan contoh, karena itu mari berandai-andai kita punya suatu ruangan. Di dalam ruangan itu ada meja-kursi kayu, buku-buku, rak buku dari besi. Apabila ruangan itu saya kunci dan saya biarkan selama bertahun tahun, apakah yang akan terjadi? Tidak sulit untuk menebaknya: kayu akan lapuk, buku menguning, rak besi akan berkarat hingga suatu saat semuanya akan jebol. Pokoknya jadi berantakan, dan semua itu terjadi dengan sendirinya!! Apabila kita kaitkan dengan teori kekacauan (entropi), maka mudah saja menyimpulkan ruangan tertutup itu bergerak dengan sendirinya menuju ke arah tingkat kekacauan yang lebih tinggi.
Sekarang, daripada ruangannya saya kunci, saya ubah perlakuannya. Setiap hari saya akan masuk ke ruangan itu dan saya bersihkan. Rak buku saya cat setiap enam bulan sekali supaya tidak berkarat. Kayu-kayu juga saya lapisi vernis supaya tidak lapuk. Apa yang akan terjadi? Sampai berpuluh-puluh tahun pun ruangan itu akan tetap bagus seperti semula karena saya rawat setiap hari. Nah di sini tentunya ruangan itu tidak bergerak ke arah kekacauan. Tapi jangan lupa: ruangan ini bukan lagi sistem tertutup, karena saya setiap hari mondar-mandir keluar-masuk di situ!!
Apa yang menarik di sini? Ternyata kekacauan bisa dihindari dengan cara mengintervensi ruangan itu (menjadi sistem yang tebuka, tidak lagi tertutup), dan bahkan saya bisa membuat tingkat kekacauan ruangan itu berkurang. Misalnya saja saya juga melukis tembok ruangan itu supaya lebih indah, terus saya membuat patung untuk saya letakkan di dalam ruangan itu, bukankah ruangan itu jadi lebih rendah lagi kekacauannya? Pokoknya selama ruangan itu tidak dikunci, bukankah apapun bisa?? Benar sekali!! Hukum kekacauan ini memang hanya berlaku di sistem (dalam kasus ini ruang) tertutup. Apabila terbuka, maka tidak berlaku lagi. Hanya saja, perlu diingat bahwa dalam setiap kontrak apapun selalu ada fine print, tulisan dengan huruf kecil-kecilyang bisa menjebak anda apabila tidak berhati-hati. Demikian pula dengan hukum kekacauan ini.
Bunyi fine print-nya adalah: Tingkat kekacauan dalam sistem tertutup dapat diturunkan dengan cara memberikan energi pada sistem tersebut (ingat, saya butuh makan untuk bisa membersihkan ruangan), namun total tingkat kekacauan di sistem yang lebih besar akan tetap meningkat!! Wah seram sekali, sepertinya kita tidak pernah lepas dari kekacauan!!
Mari kita lihat buktinya. Saya mengecat tembok ruangan supaya lebih indah dan kekacauan di ruangan itu berkurang. Apa akibatnya? Kaleng cat bekas mengecat jadi berserakan di halaman rumah itu. Kuas-kuas bekas, kertas koran yang saya pakai untuk alas juga berserakan di halaman, tempat sampah semuanya bekas cat. Serpihan-serpihan kayu bekas patung juga berserakan di rumah. Apa-apaan ini? Saya ingin membuat ruangan itu rapi, tapi malah rumahnya jadi berantakan!! Belum lagi saya selama membersihkan ruangan itu juga perlu makan, butuh energi. Tahu gitu nggak usah saya cat sekalian!! Apabila rumah atau bangunan tempat ruangan itu berada kita anggap sebagai suatu sistem, maka meskipun ruangan yang saya rawat itu jadi lebih rapi, namun total jenderal kekacauan di rumah itu meningkat!!
Jadi penting diingat di sini: Kita cuma bisa memindahkan kekacauan dari satu sistem ke sistem lain, namun total kekacauan di sistem yang lebih besar akan tetap lebih tinggi!!
Jadi ya sudahlah, kita menyerah saja dengan kesimpulan akhir ini: alam semesta memang akan senantiasa bergerak ke arah tingkat kekacauan (entropi) yang lebih tinggi.
Ada yang belum selesai dari contoh di atas. Bagaimana alam sekitar kita bisa terbentuk dengan indah, lebah membentuk sarang yang teratur, bunga bisa berbentuk simetris dan indah? Perlu diingat bahwa bumi kita BUKANLAH sistem tertutup!! Bumi adalah sistem terbuka, dan secara kontinu kita selalu mendapat pasokan energi yang besar. Dari mana? Dari matahari tentunya. Semua energi yang ada di alam ini berasal dari matahari (sliakan lihat tulisan saya yang lain tentang energi matahari http://teknologi.kompasiana.com/2009/12/26/mobil-tenaga-matahari-apa-hebatnya-saya-juga-punya-kok/). Tanaman membentuk daun, batang dan bunga berkat proses fotosintesa. Hewan pemakan tumbuhan tentunya mengambil energi dari hasil fotosintesa ini. Dan hewan predator mengambil energi yang dikumpulkan oleh hewan pemakan tumbuhan. Demikian seterusnya.
Lalu, apakah dengan menyerap energi matahari maka kekacauan di alam semesta ini akan meningkat? Jawabannya, ya!! Matahari terdiri dari hidrogen yang bereaksi secara fusi nuklir menjadi helium. Proses ini tentunya adalah suatu pergeseran dari derajat kekacauan yang lebih rendah ke kekacauan yang lebih tinggi, karena secara pasti hidrogen akan habis berubah menjadi helium dan matahari berhenti bersinar.
Konsep kekacauan / entropi inilah yang menjadi landasan dari hukum kedua termodinamika. Implikasi dari hukum kedua termodinamika ini sangat luas, dan akan saya tuliskan di tulisan selanjutnya.
