Friedmann, Einstein, dan Eddigton

Pada tahun 1916, Albert Einstein mempublikasikan teori Relativitas Umum (RU)-nya yang terkenal. Teori ini memberi dunia sebuah cara yang benar-benar baru dalam memandang alam semesta. Einstein mempostulatkan bahwa ruang dan waktu adalah koordinat dalam sistem koordinat yang sama. Lebih jauh ia mengatakan bahwa ruang-waktu ini melengkung dengan kehadiran materi.

Einstein mendasarkan geometri untuk ruang-waktu-nya pada struktur geometris ruang-waktu milik Riemann. Riemann adalah orang pertama yang mengatakan di depan umum bahwa ada kemungkinan alam semesta terbatas dan tak terbatas dengan memperlakukan ruang sebagai manifold 3 di permukaan sebuah hypersphere (ini di tahun 1857, kuliah tersebut diterbitkan dengan penghargaan anumerta pada 1868). Einstein giat untuk menjaga teorinya cocok dengan observasi-observasi pada waktu itu.

Pada 1917, galaksi Bimasakti (galaksi kita!) teramati sebagai alam semesta utuh (dengan serangkaian instrumen pada masa itu) yang tidak mengembang atau menyusut. Karena teori Einstein (dan bahkan teori-teori Newton memprediksikan hal yang sama, jika ditinjau ulang) memprediksikan alam semesta dinamis, sementara pemikiran bahwa kita hidup di alam semesta statis begitu kuat, Einstein merevisi RU untuk memasukkan sebuah Konstantan Komologis.

Konstanta Kosmologis ditetapkan untuk memperoleh alam semesta statis namun relativistis, dan ini sangat mahsyur sewaktu ia belakangan menyebutnya sebagai kesalahan terbesar dalam karirnya. Namun teori-teori yang lebih baru menghidupkan kembali konstanta ini untuk memperkenalkan gaya anti-gravitasi jarak jauh (long range) guna menjelaskan perluasan jarak jauh di alam semesta. 

Pada 1919, Relativitas Umum telah diterima secara umum sebagai kerangka untuk model alam semesta kita. Sir Arthur Eddington memimpin sebuah ekspedisi ke Kutub Utara untuk mengobservasi posisi bintang-bintang tertentu selama gerhana matahari. Relativitas Umum memprediksikan bahwa bintang-bintang ini akan terlihat di mana mereka seharusnya, karena gravitasi (atau lengkungan ruang-waktu) di sekeliling matahari akan membelokkan lintasan cahaya dari bintang-bintang ini.

Observasi Eddington cocok dengan prediksi Einstein. Dengan keberhasilan ini dan prediksi perihelion (titik tertentu [di orbit] yang paling dekat dengan matahari) planet Merkurius, Relativitas Umum dipeluk oleh semua orang dan jalur kosmologi modern telah diletakkan, meski ada keyakinan akan alam semesta statis.

Pada waktu itu, fisikawan-matematikawan-meteorolog Rusia, Alexander Aleksandrovich Friedmann, sepertinya merupakan satu-satunya orang yang menerima Relativitas Umum begitu saja, bahwa kita memang hidup di alam semesta yang dinamis dan berubah. Friedmann melandaskan modelnya pada dua asumsi sederhana.

Pertama, bahwa alam semesta terlihat sama dari semua arah. Kedua, bahwa asumsi pertama akan benar dari titik lain di alam semesta. Ini jelas tidak benar pada skala planet atau bahkan tata surya dan galaksi, tapi landasannya diperoleh dari menatap skala-skala sangat besar, karena alam semesta memang memiliki homogenitas skala besar (sebagaimana ditemukan kemudian oleh dua peneliti Bell Laboratory!).

Friedmann hanya menemukan satu model alam semesta yang bekerja untuk asumsi-asumsinya. Menurut model ini, alam semesta berawal dari volume nol dan densitas tak terhingga dan mengembang sejak permulaan masa/waktu. Selama perluasan, gravitasi akan selalu menarik apapun di alam semesta, dan akhirnya ia akan menang.

Setelah mengembang selama masa tertentu, alam semesta akan mulai menyusut dan mundur ke kondisi awalnya dengan volume nol dan densitas tak terhingga. Inilah yang diistilahkan sebagai closed universe (alam semesta tertutup).

Pada 1922, Friedmann mempublikasikan karyanya, yang mencakup sebuah prediksi yang kemudian ditemukan secara terpisah oleh observasi Edwin Hubble di tahun 1929. Kendati demikian dan kendati model-model alam semesta selanjutnya didasarkan pada model dan asumsi Freidmann, karyanya sebagian besar tetap tidak diketahui di dunia Barat selama 13 tahun berikutnya. (Terjemahan SeSa Media dengan sedikit penyuntingan kembali)