Teori Relativitas Einstein: dari Khusus ke Umum

Salah satu konsekuensi yang sangat penting dari prinsip kesetaraan adalah bahwa berkas cahaya harus secara halus dibelokkan atau ditekuk oleh gravitasi. Kembali pada analogi ruang tertutup atau kapsul ruang angkasa sebelumnya. Kali ini misalkan bahwa pada salah satu dinding kapsul terdapat penembak sinar laser. Untuk percobaan pertama, laser ditembakkan saat kapsul dalam keadaan diam, sehingga berkas sinar laser akan bergerak menuju dinding di seberangnya dalam lintasan garis lurus. Sedangkan untuk percobaan kedua, laser ditembakkan saat kapsul sedang bergerak vertikal (entah ke atas atau ke bawah) dengan sebuah percepatan. Kita bisa membayangkan bahwa hasilnya adalah berkas sinar laser tidak akan menyentuh dinding di seberangnya di titik yang sama seperti saat kapsul dalam keadaan diam (kasus sebelumnya), melainkan sedikit melenceng. Ini terjadi pada objek yang bergerak dipercepat. Namun, karena menurut prinsip kesetaraan gravitasi sama dengan percepatan, maka kita bisa menyimpulkan juga bahwa ketika cahaya bergerak dalam medan gravitasi, maka lintasan cahaya akan melenceng karena dibelokkan.

Berdasarkan pemahaman ini, maka dalam sebuah papernya yang diterbitkan pada tahun 1911 berjudul "On the Influence of Gravitation on the Propagation of Light" Einstein menyajikan perhitungan yang menunjukkan bahwa cahaya yang melewati Matahari harus dibelokkan karena pengaruh gravitasi Matahari. Dalam keadaan normal, setiap cahaya yang dibelokkan oleh Matahari akan 'hilang' dalam lautan cahaya matahari yang jauh lebih terang. Oleh sebab itu, untuk melihat atau mendeteksi berkas cahaya dari objek lain yang dibelokkan saat melintas melewati Matahari, cahaya Matahari harus dihalangi. Agar pengukuran seperti itu berhasil maka harus dilakukan pada kondisi gerhana matahari yang hampir sempurna. Akan mudah untuk mendeteksi penyimpangan kecil pada lintasan cahaya yang melintasi matahari ketika matahari benar-benar terhalang oleh bulan. Pada saat itu, Einstein berharap bahwa ramalannya beserta prinsip kesetaraan akan terbukti benar.

Sambil menunggu terjadinya gerhana matahari selama bertahun-tahun, Einstein mempertimbangkan beberapa pertanyaan konseptual yang dimunculkan oleh kemungkinan pembelokkan cahaya. Dalam banyak aplikasi, cahaya telah lama digunakan sebagai definisi dari sebuah "garis lurus." Jadi, jika gravitasi Matahari dapat menekuk lintasan cahaya, maka kesimpulannya gravitasi dapat mengubah geometri ruang. Karena lintasan cahaya tercipta saat cahaya bergerak dari satu titik ruang-waktu yang satu ke titik ruang-waktu yang lain, kesimpulannya lintasan cahaya yang melengkung tersebut tercipta karena cahaya bergerak melintasi ruang-waktu yang melengkung. Dengan kata lain, gravitasi adalah kelengkungan ruang-waktu. Dengan wawasan ini, Einstein mulai mengenali hubungan mendalam yang ada antara apa yang kita sebut gravitasi, dan geometri ruang-waktu.

Momen yang dinanti-nantikan Einstein akhirnya tiba. Pada tahun 1919, astronom Inggris bernama Sir Arthur Eddington membuktikan kebenaran teori Einstein lewat pengamatan lintasan cahaya dari bintang lain yang melintasi Matahari saat terjadi gerhana Matahari. Selama gerhana berlangsung, dengan bantuan teleskop, Eddington memotret beberapa bintang dari gugus Hyades termasuk Kappa Tauri dari konstelasi Taurus di wilayah sekitar matahari. Karena lintasan cahaya dibelokkan, maka posisi bintang yang diamati akan tampak sedikit bergeser oleh pengamat di Bumi ketika cahaya bintang tersebut melintasi wilayah di sekitar matahari - dan itulah yang diperoleh Eddington.

Hasil pengamatan Eddington menjadi bukti pertama yang mendukung teori relativitas umum Einstein dan menjadi berita utama di semua surat kabar dunia. Eddington turut mempopulerkan teori relativitas umum Einstein terutama saat ia memberikan kuliah. Teori ini kemudian berhasil memecahkan banyak teka-teki yang sebelumnya tidak dapat dipecahkan oleh hukum gravitasi Newton, dan menjadi landasan bagi umat manusia untuk lebih memahami perilaku alam semesta.

Lalu, berkaitan dengan ilustrasi matahari yang tiba-tiba lenyap, apakah gravitasi bergerak lebih cepat dari cahaya? Pada saat matahari tiba-tiba lenyap, maka ruang-waktu di tempat matahari sebelumnya berada akan berubah dari melengkung menjadi datar. Transisi ini akan merambat seperti riak atau gelombang dan menjalar mempengaruhi ruang-waktu di sekitarnya. Jadi, gravitasi tidak terjadi secara instan dan sekejap dengan kecepatan tak terbatas. Karena kecepatan tertinggi di alam semesta adalah kecepatan cahaya, maka secepat apapun gravitasi merambat, kemungkinan tertingginya adalah gravitasi bergerak dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan cahaya. Data terbaru dari eksperimen untuk membuktikan keberadaan gelombang gravitasi menunjukkan bahwa gravitasi bergerak dengan kecepatan yang sama persis dengan kecepatan cahaya.