Dalam LQG, ruang dianggap terdiri dari garis-garis medan gaya yang membentuk medan tertutup yang disebut sebagai loop. Garis-garis medan gaya ini tidak harus berupa garis lurus. Loop ini dapat berpotongan satu sama lain untuk menciptakan jaringan yang sangat halus - ini mirip seperti jaringan benang yang saling berpotongan satu sama lain untuk membentuk selembar kain - jaringan ini lalu diberi nama spin network. Kemudian, evolusi atau perubahan yang terjadi pada jaring-jaring spin (spin network) setiap waktu disebut sebagai spin foam atau busa spin. Ukuran dari loop yang membentuk jaring-jaring spin ini ukurannya sangat kecil, yaitu sepanjang ukuran panjang Planck.
Loop quantum gravity (LQG) berbeda dari pendekatan lain terhadap gravitasi kuantum, seperti halnya teori string. LQG sama sekali tidak memodifikasi prinsip relativitas umum maupun teori quantum. Menurut para pendiri teori LQG, prinsip-prinsip dalam relativitas Einstein maupun teori kuantum telah teruji dengan baik melalui eksperimen yang akurat, sehingga kedua teori tersebut tidak perlu dimodifikasi lagi. Jadi, LQG murni didasarkan pada usaha penyatuan yang konsisten dari kedua teori tersebut dan tidak lebih dari itu.
Dalam pendekatan LQG, teori relativitas umum dengan tiga dimensi ruang dan satu dimensi waktu digabungkan dengan mekanika kuantum. Hal ini menghasilkan teori terperinci yang memberi gambaran baru tentang sifat ruang-waktu yang muncul ketika ditelusuri pada skala Planck (skala kuantum). Aspek yang paling mengejutkan adalah bahwa pada skala tersebut ruang tidak bersifat kontinu atau berkesinambungan, melainkan tersusun dari elemen-elemen diskrit. Jadi, dalam LQG tidak dikenal apa yang dinamakan dimensi ekstra, atau ruang-waktu berdimensi 10, atau ruang-waktu berdimensi 11 atau bahkan berdimensi 26 seperti apa yang ditawarkan oleh teori string (termasuk M-theory).
Dalam skala normal atau skala makro, volume suatu ruang bisa bernilai berapa saja, tergantung pada ukuran atau nilai dari dimensi-dimensi panjang dari ruang tersebut. Karena hal ini maka volume suatu ruang dalam skala normal bersifat kontinu, begitu pula dengan panjang dan luas-nya. Analogi sederhana untuk menjelaskan kontinuitas ini adalah sebagai berikut; misalnya kita memiliki sebuah kubus pejal dari tanah liat bervolume 1 meter kubik. Jika kita ingin menambah ukuran volumenya maka kita dapat menambahi atau menempel tanah liat sedikit demi sedikit pada sisi-sisi kubus tersebut untuk menambah volume kubus tanah liat tersebut. Dengan cara ini volume kubus akan bertambah dari 1 meter kubik menjadi 1 meter kubik koma sekian dan seterusnya secara berkesinambungan. Kita bahkan bisa menambah seberapa banyak pun jumlah volume yang kita inginkan. Ini yang terjadi dalam skala normal atau skala kita sehari-hari.
Sebaliknya, dalam LQG, volume ruang dalam skala kuantum tidak bisa bernilai sembarang. Volume ruang dalam skala kuantum harus berupa rangkaian angka tertentu (diskrit) seperti tingkat energi pada atom. Volume terkecilnya disebut volume Planck yang merupakan pangkat 3 dari panjang Planck. Setiap kelipatan dari volume Planck ini membentuk rangkaian volume ruang yang lebih besar. Jadi, ukuran atau nilai volume ruang dalam skala kuantum adalah kelipatan dari volume Planck. Jika misalnya volume awal adalah 1 maka volume berikutnya merupakan kelipatan dari 1 yaitu 2 atau 3 atau 4 dan seterusnya. Volumenya tidak bisa menjadi 1 koma sekian. Inilah yang disebut diskrit.
Hal yang sama juga berlaku pada luas dan panjang dari dimensi ruang dalam skala kuantum. Luas dalam skala kuantum merupakan kelipatan dari luas Planck (luas minimum) dan panjang dalam skala kuantum juga merupakan kelipatan dari panjang planck (panjang minimum). Jadi, ukuran atau nilai dari dimensi spasial atau dimensi ruang baik itu panjang, luas, maupun volume dalam skala kuantum bernilai tertentu atau dalam satuan diskrit atau terpaket-paket, tidak bisa bernilai sembarang.
Selain dimensi spasial, dimensi waktu dalam skala kuantum juga bersifat diskrit atau bernilai tertentu dan bukan bernilai kontinu atau 'mengalir' seperti pada pengalaman kita sehari-sehari. Ingat bahwa dalam relativitas umum, ruang dan waktu merupakan kesatuan, jadi jika ruang bersifat diskrit maka waktu-pun bersifat diskrit. Bernilai diskrit dalam hal ini memiliki arti konseptual bernilai tertentu, atau nilai-nya berada dalam bundle atau ukuran paket-paket tertentu, atau yang dalam ilmu fisika disebut kuanta (jamak; kuantum).
Sama seperti teori-teori kandidat gravitasi kuantum yang lainnya termasuk teori string, sebagai teori yang belum bisa dibuktikan secara eksperimen LQG juga memiliki beberapa kelemahan. Kelemahan terbesar dalam loop quantum gravity adalah bahwa LQG belum berhasil menunjukkan bahwa kita dapat mengambil ruang-waktu yang terkuantisasi lalu mengekstrak ruang-waktu yang mulus dari ruang-waktu yang terkuantisasi tersebut.
Menurut LQG ruang-waktu dalam skala kuantum bersifat diskrit atau terkuantisasi, sedangkan dalam skala normal atau skala makro ruang-waktu bersifat mulus (kontinu). Sampai saat ini LQG belum mampu menjelaskan bagaimana ruang-waktu yang mulus (kontinu) dalam skala normal bisa muncul (terekstrak) dari ruang-waktu yang terkuantisasi. Atau dengan kata lain, bagaimana cara ruang-waktu kuantum yang bersifat diskrit itu, saat berkembang (berevolusi) menjadi ruang-waktu berskala makro (skala normal) bisa berubah menjadi bersifat kontinu? Ini belum bisa dipecahkan dan masih menjadi pekerjaan rumah utama bagi LQG.
Baca Artikel Terkait:
- Mengenal Fisika Kuantum
- Mengenal Teori String
- Mengenal Gravitasi
- Empat Gaya Fundamental
- Penyatuan Dalam Fisika
Referensi:
