Perjalanan Menembus Waktu

Film-film dan novel-novel fiksi ilmiah yang mengangkat tema tentang perjalanan menembus waktu (menggunakan berbagai bentuk mesin waktu) semakin menjamur seiring dengan pesatnya perkembangan ilmu Fisika. Apakah film-film semacam Star Trek, Time Machine, Back to the Future, dan, yang baru saja dirilis, Timeline hanya melambangkan hebatnya imajinasi para pembuat film? Atau sebenarnya cerita novel dan film-film semacam ini sudah mulai beranjak dari kategori fiksi ilmiah menjadi suatu terobosan terbaru teknologi modern yang benar-benar ada di kehidupan nyata? Para fisikawan pun tidak mau ketinggalan menganalisa aspek ilmiah dari teknologi-teknologi yang ditampilkan dalam film-film yang berhasil mengeruk keuntungan besar itu. Dulu para fisikawan yang berani mengangkat topik  time travel dianggap terlalu asyik berkhayal. Tetapi sekarang justru para fisikawan kebingungan mencari bukti-bukti yang bisa menunjukkan secara pasti bahwa perjalanan seru menembus waktu ini  tidak mungkin bisa dilakukan! Konsep-konsep fisika yang ada justru mendukung teori time travelling ini! Siapa sangka bahwa sebenarnya kita pun sudah sering melakukan perjalanan menembus waktu  dalam kehidupan sehari-hari kita! Dan tanpa menggunakan mesin waktu! Jalan  menuju fenomena fantastis ini dibuka oleh fisikawan ternama, Albert Einstein, dengan teori relativitasnya.

Untuk bisa memahami konsep perjalanan menembus waktu, kita harus memahami dulu yang dimaksud dengan Waktu (Time). Dalam fisika, waktu merupakan salah satu besaran pokok yang melambangkan periode atau interval yang bisa diukur secara pasti (satuan internasionalnya adalah  detik). Kita tahu bahwa 1 hari terdiri dari 24 jam, 1 jam 60 menit, dan 1 menit 60 detik. 1 detik didefinisikan sebagai jumlah osilasi atom Cesium-133 (9.192.631.770 osilasi) pada jam atom. Dengan konstanta-konstanta yang terlibat ini, kita tentunya langsung menyimpulkan bahwa waktu memiliki nilai absolut (eksak) dan bukan merupakan besaran yang nilainya relatif  terhadap suatu acuan tertentu. Tetapi Einstein mengubah pandangan ini saat  mengemukakan teori relativitasnya. Menurut Einstein, semakin besar kecepatan gerak suatu benda atau partikel, waktu akan berjalan semakin lambat bagi benda atau partikel tersebut. Saat kecepatannya mendekati kecepatan cahaya, waktu berjalan sangat lambat. Bagaimana kalau ada benda atau partikel yang bisa bergerak dengan kecepatan melebihi kecepatan cahaya? Waktu akan berjalan begitu  lambatnya sehingga benda yang bergerak dengan kecepatan setinggi itu bisa kembali ke posisi awal dengan sangat cepat. Saking cepatnya, benda itu sudah kembali berada di posisi awalnya sebelum benda itu mulai bergerak! Ini berarti  benda itu sudah melakukan perjalanan menembus waktu ke masa lalunya sendiri!

Teori relativitas Einstein dapat dibuktikan dengan perjalanan ke ruang. Para astronot meninggalkan bumi menggunakan pesawat ulang-alik yang meluncur dengan kecepatan sangat tinggi. Jika mereka melakukan perjalanan selama 1 tahun di ruang angkasa dan kemudian kembali ke bumi, mereka bisa menemukan bahwa bumi mencatat waktu perjalanan mereka mencapai 10 tahun! Ini berarti dua orang atau benda yang bergerak dengan kecepatan berbeda akan mengalami durasi waktu yang berbeda pula. Ini juga berarti bahwa para astronot itu sudah berada di masa depan mereka karena orang-orang yang ditinggalkannya kini menjadi 10 tahun lebih tua dari saat mereka pergi meninggalkan bumi (padahal mereka hanya pergi selama 1  tahun)! Dalam kehidupan  sehari-hari kita juga sering mengalami hal ini saat kita bepergian menggunakan pesawat terbang. Kecepatan gerak pesawat memungkinkan kita untuk ‘lompat’ ke masa depan kita, walaupun lompatannya tidak jauh (hanya beberapa nanodetik) sehingga kita biasanya tidak menyadarinya. Jam atom  yang sangat akurat dapat membuktikan bahwa kita sudah lompat beberapa nanodetik (1 nanodetik = 10-9 detik) ke masa depan! Efek yang kita rasakan adalah fenomena yang kita sebut Jet Lag.

Nah, kalau kecepatan bisa membuat kita lompat ke masa depan, bagaimana caranya kita bisa lompat ke masa lalu? Bukankah dibutuhkan kecepatan yang melebihi kecepatan cahaya supaya kita bisa kembali ke masa lalu kita? Padahal kita tahu tidak ada (belum ada) satu pun benda atau partikel yang bisa bergerak melebihi kecepatan cahaya. Einstein kembali tampil dengan teori relativitasnya untuk menjawab ini! Si jenius ini menyatakan bahwa gaya tarik gravitasi dapat memperlambat waktu! Menurut Einstein, jam dinding yang dipasang di ruang bawah tanah (lebih dekat ke pusat bumi sehingga mengalami gaya tarik gravitasi yang lebih besar) berjalan lebih lambat dibanding jam dinding yang dipasang di tingkat tertinggi suatu gedung. Tentu saja perbedaannya sangat kecil dan hanya bisa dideteksi oleh jam atom. Tetapi ini berarti bahwa waktu berjalan lebih cepat di ruang angkasa (karena sangat jauh dari pusat bumi sehingga gravitasinya sangat kecil, bahkan mendekati nol). Misalnya kita pergi ke ruang angkasa menjauhi pusat bumi,  dan kemudian kembali lagi ke bumi (misalnya selama 1 tahun). Jika kita punya saudara kembar yang menunggu kita di bumi, kita bisa melihat sendiri bahwa saat kita mendarat, kembaran kita (yang lahirnya bersamaan dengan kita) sudah  9 tahun lebih tua dari kita! Inilah yang dikenal sebagai The Twin Paradox. Jadi, yang mempengaruhi waktu bukan hanya kecepatan, tetapi juga gravitasi. Ini berarti kita bisa kembali ke masa lalu kita dengan memanfaatkan medan gravitasi yang sangat kuat.

Black hole atau lubang hitam merupakan medan yang memiliki gravitasi paling kuat. Saking kuatnya, lubang hitam ini bisa menyedot apa saja ke dalamnya! Tidak ada yang bisa menghindari tarikan gravitasinya, termasuk cahaya. Cahaya atau partikel lain yang tersedot lubang  hitam akan langsung dilahap habis (dari sinilah asal istilah Lubang HITAM). Semua yang tadinya ada menjadi tidak ada. Banyak ilmuwan yang memperkirakan lubang hitam bisa menjadi pintu untuk kembali ke masa lalu karena gravitasinya yang begitu kuat. Tetapi semua partikel akan hancur jika masuk ke lubang hitam! Bagaimana bisa kembali ke masa lalu jika kita sudah keburu hancur? 

Para fisikawan akhirnya melirik ‘adik’ dari lubang hitam, yang kita kenal sebagai  Wormhole (Lubang Cacing).  Wormhole juga merupakan medan yang memiliki gravitasi yang sangat kuat, tetapi tidak seperti ‘kakak’nya. Jika suatu benda atau partikel masuk ke salah satu ujung lubang cacing, partikel itu masih bisa keluar di ujung lainnya (ada ‘pintu masuk’ dan ‘pintu keluar’nya). Jalur yang harus ditempuh dalam wormhole jauh lebih pendek dibanding jalur konvensional (merupakan jalan pintas). Ini analogi  dengan terowongan di bawah bukit. Perjalanan melalui bukit tentunya lebih jauh dibanding jarak yang harus ditempuh jika kita melewati terowongan yang terletak di bawah bukit tersebut. Pembentukan  wormhole didukung oleh, lagi-lagi, teori relativitas Einstein. Menurut Einstein, massa dapat menyebabkan waktu ruang (spacetime) menjadi melengkung (curved). Bagaimana caranya?

Misalnya ada dua orang saling berhadapan dan memegang sehelai kain yang dibentangkan kuat-kuat. Lalu di atas kain tersebut  kita letakkan buah semangka yang berat. Pasti buah semangka itu akan berguling ke tengah-tengah kain yang ujung-ujungnya dipegang kuat-kuat itu sehingga kain melengkung (membentuk cekungan) akibat massa buah  semangka. Jika kita meletakkan satu buah anggur di pinggir kain itu, pasti buah itu akan langsung ‘tersedot’ oleh cekungan tadi. Cekungan ini dapat dianggap sebagai pintu masuk lubang cacing. Tetapi ini baru merupakan bidang dua dimensi.  Spacetime ada dalam empat dimensi: 3 dimensi ruang (atas-bawah, kanan-kiri, depan-belakang) dan 1 dimensi waktu. Supaya menjadi empat dimensi, kain tadi kita lipat sehingga ada dua permukaan yang dipisahkan jarak tertentu, yang disebut  Hyperspace. Kita letakkan lagi buah semangka di atas permukaan kain teratas sehingga membentuk cekungan seperti tadi. Permukaan yang kedua (tepat di tengahnya) juga diberi massa yang besarnya sama (dari arah berlawanan) sehingga membentuk cekungan yang kedua (dapat dianggap sebagai pintu keluar lubang cacing). Seluruh permukaan kain melambangkan  spacetime yang merupakan ruang/jarak konvensional. Kedua cekungan pada  spacetime akan bertemu dan membentuk lorong (Gambar 1) yang kemudian kita sebut sebagai Lubang Cacing. Misalnya Bumi terletak di pintu masuk wormhole, dan Sirius, bintang yang berjarak 9 tahun cahaya dari Bumi, terletak di pintu keluarnya. Untuk bepergian dari Bumi ke Sirius secara konvensional kita harus menempuh perjalanan sejauh 9 tahun cahaya. 1 tahun cahaya merupakan jarak yang ditempuh cahaya selama 1 tahun. Kecepatan cahaya adalah 300.000 km/detik. Ini berarti 9 tahun cahaya = 300.000 km/detik x 60 detik/menit x 60 menit/jam x 24 jam/hari x 365 hari/tahun x 9 tahun = 8,51472 x 1013 km. Padahal perjalanan terjauh yang pernah ditempuh manusia adalah 400.000 km (yaitu  perjalanan ke bulan). Wormhole memungkinkan kita untuk ‘memotong jalan’ sehingga bisa sampai di Sirius hanya dalam waktu beberapa saat saja. Kita pun bisa menjelajahi jagad raya dalam waktu yang singkat!  Gambar 1  Wormhole menjadi jalan pintas dari Bumi ke Sirius  

Misalnya ada  wormhole yang pintu masuknya tidak jauh dari atmosfer Bumi, tetapi pintu keluarnya berada di dekat bintang yang dipenuhi partikel netron (neutron star) yang memiliki gravitasi sangat tinggi. Kita tahu bahwa pada ketinggian di atas atmosfer bumi gaya gravitasi bumi semakin kecil karena menjauhi pusat bumi. Ini berarti di pintu masuk wormhole waktu berjalan cepat, tetapi di pintu keluarnya waktu berjalan sangat lambat (karena adanya gravitasi bintang). Dengan demikian, jika kita memasuki  wormhole tersebut kita bisa melakukan perjalanan dalam lorong waktu menuju masa lalu maupun masa depan! Satu hal yang pasti: pembuatan  wormhole memang tidak mudah, tetapi menurut Fisika hal ini tidak mustahil! (bermimpi_13)

Perang di Luar Angkasa

            Ini bukan seperti perang bintang yang digambarkan dalam film legendaris Star Wars. Perang ini terjadi di luar angkasa dalam upaya mencegah terjadinya perang di bumi ini. Bagaimana caranya? Seperti apa perang yang terjadi di luar angkasa ini? Perang ini adalah Perang Teknologi!

Ada beberapa teknologi canggih yang menjadi senjata utama perang ini. Laser kimia, particle beams, dan pesawat luar angkasa khusus militer. Yuk kita lihat satu per satu kecanggihan senjata rahasia ini.

Laser kimia merupakan senjata yang memanfaatkan sinar laser yang dihasilkan dari pencampuran beberapa bahan kimia. Bahan kimia yang digunakan bisa bermacam-macam. Yang saat ini menjadi favorit para  peneliti adalah Hidrogen Fluorida (HF), Deuterium Fluorida (DF), dan Chemical Oxygen Iodine Laser (COIL).

Konsep LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) melibatkan elektron yang tereksitasi. Apa artinya elektron yang tereksitasi? Seperti kita tahu, elektron-elektron dalam sebuah atom selalu mengorbit pada jarak-jarak tertentu. Setiap orbitnya memiliki tingkat energi yang berbeda-beda. Jadi, kalau kita memberikan energi tambahan pada atom tertentu, elektron yang mendapat tambahan energi ini bisa melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi. Inilah yang disebut keadaan tereksitasi. Elektron yang tereksitasi ini bagaikan elektron nyasar sehingga elektron ini tidak stabil di tempatnya yang baru. Elektron ini akan terus berusaha untuk kembali ke tempatnya semula. Saat elektron yang tereksitasi itu ‘pulang’ ke orbitnya semula, energi tambahan tadi dilepaskan dalam bentuk foton. Foton adalah energi cahaya dengan panjang gelombang tertentu, yang sesuai dengan tingkat energinya. Cahaya laser ini bersifat monokromatik (hanya memiliki satu panjang gelombang yang spesifik), koheren (pada frekuensi yang sama), dan menuju satu arah yang sama sehingga cahayanya menjadi sangat kuat, terkonsentrasi, dan terkoordinir dengan baik.  Pada laser HF, atom fluor bereaksi dengan molekul hidrogen sehingga membentuk molekul hidrogen fluorida yang  berada dalam keadaan tereksitasi. Reaksi ini menghasilkan gelombang pada panjang gelombang sekitar 2,7-2,9 mikron. Dengan panjang gelombang ini,  gelombang yang terbentuk tidak bisa menembus atmosfer bumi sehingga hanya digunakan untuk senjata di luar angkasa saja. Pada laser DF, molekul yang digunakan untuk bereaksi dengan atom fluor adalah deuterium. Panjang gelombangnya lebih besar dari laser HF (sekitar 3,5 mikron) karena deuterium memiliki massa lebih besar dari hidrogen. Pada sistem COIL, klor direaksikan dengan  hidrogen peroksida. Ini menyebabkan tereksitasinya atom-atom oksigen, yang kemudian mentransfer energinya ke atom-atom yodium (iodine). Energi tambahan ini menyebabkan tereksitasinya atom-atom yodium sehingga menghasilkan laser dengan panjang gelombang sekitar 1,3 mikron.  

  

Bagaimana senjata laser kimia ini  digunakan dalam perang di luar angkasa? Coba kita bayangkan ilustrasi ini. Ada dua negara yang sedang bermusuhan sehingga berusaha untuk saling menjatuhkan. Salah satu negara yang sudah memiliki teknologi yang sangat maju menembakkan rudal yang diprogram untuk menabrak negara musuhnya itu. Karena negara itu letaknya sangat jauh, rudal itu harus ditembakkan pada sudut yang cukup tinggi sehingga mencapai ketinggian yang cukup untuk dapat mencapai  targetnya. Tetapi ternyata negara musuhnya itu juga sudah memiliki teknologi yang sangat canggih. Mereka bisa mendeteksi adanya rudal yang ditembakkan dan mengarah ke negaranya. Mereka langsung mengambil tindakan untuk menghindari tabrakan rudal yang bisa menghancurkan negara mereka itu. Mereka memiliki persenjataan di luar angkasa. Ada satelit yang sudah dilengkapi dengan laser kimia milik mereka. Saat rudal itu mencapai ketinggian maksimalnya, laser kimia langsung ditembakkan sehingga menghancurkan rudal sebelum mencapai targetnya (Gambar 1). Karena sudah hancur di ketinggian tersebut, rudal itu tidak lagi berbahaya sehingga kedua negara tadi terhindar dari perang yang menyeramkan.

Nah, inilah fungsi utama dari perang teknologi ini. Dengan adanya teknologi yang canggih ini, perang yang sebenarnya di bumi dapat dihindari. Tetapi ada sedikit kelemahan senjata laser kimia ini. Karena laser kimia ini harus diletakkan di satelit yang sedang mengorbit di luar angkasa, proses menembak rudal yang sedang meluncur cepat bukan merupakan proses yang mudah. Justru proses ini sangat susah karena satelit yang membawa senjata laser ini tidak dalam keadaan diam. Satelit yang sedang mengorbit selalu bergerak sepanjang orbitnya sehinggaposisinya selalu berpindah-pindah. Ini sangat menyulitkan prosesmenembak target yang juga bergerak pada kecepatan tinggi. Untuk itu diperlukan particle beams.

Particle beams merupakan senjata yang bisa menembakkan partikel-partikel subatomik (dengan cara mempercepat elektron dan proton, atau atom-atom hidrogen) pada kecepatan yang sangat tinggi, bahkan mendekati kecepatan cahaya. Karena kecepatannya mendekati kecepatan cahaya, target yang sedang meluncur cepat pun dapat ditembak dengan cukup mudah. Senjata ini pun dapat menghasilkan energi yang jauh lebih besar dari senjata laser sehingga dapat dapat menghancurkan targetnya dengan lebih sempurna.

Senjata yang berikutnya adalah  pesawat luar angkasa yang khusus dirancang untuk keperluan militer. Model yang digunakan untuk pesawat ini adalah desain pesawat X-33 yang kecil dan lincah. Ada satu hambatan yang dihadapi para peneliti yang sedang berusaha mengembangkan teknologi canggih yang bisa melindungi bumi dari peperangan ini. Senjata-senjata yang dikembangkan ini dimaksudkan untuk penggunaan di luar angkasa. Karena itu, kita membutuhkan sumber tenaga yang terletak di luar angkasa. Kita semua tahu betapa mahalnya mengirimkan dan mengorbitkan sesuatu ke luar angkasa. Semakin  berat semakin besar pula biaya yang dibutuhkan. Karena itu, kita memerlukan suatu bahan yangringan yang dapat dikirim ke luar angkasa sebagai stasiun penghasil energi. Bahan yang ringan ini harus cukup kuat untuk menjadi sumber tenaga di luar angkasa. Bahan lightweight inilah yang sedang gencar dikembangkan dalam berbagai penelitian nanoteknologi.

Nanoteknologi merupakan teknologi  yang mengutak-atik atom-atom dan molekul-molekul dalam ukuran nano  (1 nanometer =  1/1.000.000.000 meter). Dengan nanoteknologi, kita nantinya  bisa menyusun atom-atom atau molekul-molekul supaya berbaris sesuai dengan keinginan kita, tanpa ada satu pun atom atau molekul yang ‘nyasar’ atau berada  di tempat yang salah. Ketepatan inilah yang menyebabkan tingginya kualitas materi-materi yang didesain pada skala nano (nanoscale designed materials). Materi-materi berkualitas  tinggi ini sering disebut smart materials karena biasanya dirancang khusus untuk keperluan tertentu. Materi yang dibutuhkan untuk sumber tenaga di luar angkasa merupakan salah satu smart material yang dirancang khusus sehingga materi ini dapat bertahan pada kondisi lingkungan di luar angkasa yang sangat berbeda dengan kondisi atmosfer bumi. Materi yang hebat ini dapat dibuat  sangat tipis karena tidak ada atom atau molekul pengotor yang ‘nyasar’ seperti halnya pada berbagai materi yang dihasilkan oleh teknologi makro. Karena tipis (mungkin hanya satu lapis atom saja) materi ini pun menjadi sangat ringan. Ringan tetapi kuat dan hebat!

Inilah perang di masa depan. Bukan perang yang menyebabkan jatuhnya banyak korban jiwa, tetapi perang teknologi yang menuntut kita untuk selalu lebih pintar dari ‘musuh’ kita.(bermimpi_11)

Mobil Hijau

Mobil Hijau? Jangan salah sangka dulu! Mobil-mobil masa depan ini disebut Mobil Hijau bukan karena warnanya. Justru warna mobil-mobil ini bermacam-macam, bukan hanya hijau. Mobil ini disebut Mobil Hijau atau Kendaraan Hijau (Green Vehicle) karena menggunakan teknologi yang ramah lingkungan. Para produsen mobil masa depan ini berani menjamin bahwa mobil-mobilnya bisa menurunkan tingkat pencemaran akibat kendaraan-kendaraan yang ada saat ini karena mereka menggunakan  udara sebagai bahan bakarnya. Selain mengurangi polusi, mobil-mobil ramah lingkungan ini juga lebih ekonomis. Harga bahan bakar gas dan minyak yang  kita gunakan saat ini semakin lama semakin menjulang tinggi. Masyarakat selalu mengeluh karena harga bahan bakar sering mengalami kenaikan. Kenaikan harga bahan bakar ini pada akhirnya menyebabkan kenaikan harga barang-barang kebutuhan hidup lainnya. Mobil yang menggunakan bahan bakar udara dapat menjadi jawaban atas permasalahan tersebut karena udara terdapat di sekeliling kita dalam jumlah sangat berlimpah.

Salah satu tipe mobil hijau yang sedang dikembangkan saat ini adalah e.Volution. Mesin mobil ini dapat dijalankan dengan menggunakan udara yang dikompresikan ke dalamnya, atau dapat pula berfungsi sebagai mesin pembakar (internal combustion engine). Udara yang sudah dikompresi (bertekanan tinggi) disimpan dalam tangki bertekanan 4.351 psi. Udara masuk ke mesin dan mengalir menuju ekspander sehingga volumenya bertambah dan tekanannya berkurang. Udara kemudian mendorong piston sehingga pada akhirnya mesin mobil bisa mulai bekerja. Mobil  e.Volution ini hadir juga dalam tipe yang menggabungkan bahan bakar udara dengan bahan bakar minyak dan gas biasa. Dalam tipe hybrid ini perubahan sumber bahan bakar dapat dikendalikan secara elektronik. Jika mobil hendak dijalankan pada kecepatan di bawah 60 km/jam maka bahan bakar yang digunakan adalah udara, sedangkan pada kecepatan yang lebih tinggi bahan bakar tradisional dapat digunakan. Tangki udara dengan kapasitas 300 liter udara diletakkan di bagian bawah mobil. 300  liter udara ini dapat digunakan untuk menempuh jarak 200 km pada kecepatan maksimal 96,5 km/jam. Untuk mengisi kembali tangki udara sampai penuh, kita bisa menggunakan pompa udara tekanan tinggi selama tiga menit saja. Jika kita sedang santai di rumah, kita bisa mengisi tangki menggunakan sumber listrik biasa yang ada di rumah selama empat jam.

E.Volution bukan satu-satunya mobil yang menggunakan teknologi yang ramah lingkungan. Ada mobil lain yang meniru konsep mesin uap dalam rangka mendapatkan kendaraan yang hampir tidak menghasilkan polusi karena sama sekali tidak melibatkan proses pembakaran. Mobil LN2000 ini justru menggunakan cairan Nitrogen yang sangat dingin (-196oC) untuk mesin kriogeniknya. Kenapa Nitrogen? Komposisi udara di bumi melibatkan lebih dari 78% gas Nitrogen. Itu berarti gas Nitrogen merupakan komponen utama atmosfer bumi. Jika kita menggunakan cairan Nitrogen yang kemudian diuapkan menjadi gas Nitrogen, maka gas Nitrogen yang  dikeluarkan tersebut bukan merupakan polusi bagi lingkungan. Lagipula Nitrogen cair tersedia di bumi dalam jumlah sangat berlimpah sehingga sangat mudah didapat. Satu lagi keuntungan mobil yang menggunakan nitrogen cair ini: massa total mobil jadi lebih ringan sehingga penggunaan nitrogen bisa lebih ekonomis. 

Gambar 1 menunjukkan komponen-komponen yang menjalankan mobil kriogenik (cryocar) ini. Nitrogen cair yang sangat dingin disimpan dalam tangki baja (stainless steel) berkapasitas 24 galon. Tangki ini dilengkapi dengan vakum supaya bisa menyimpan cairan super dingin tersebut selama beberapa minggu. Dengan menggunakan vakum pada tangki  penyimpan ini kita tidak lagi membutuhkan proses pendinginan (refrigerasi) untuk mempertahankan nitrogen dalam keadaan cair. Kita juga tidak memerlukan tangki yang bertekanan khusus dan tidak perlu merisaukan kemungkinan terjadinya ledakan gas beracun. Seluruh proses dimulai dengan pemompaan nitrogen cair menuju alat penukar panas tambahan yang berfungsi sebagai  economizer. Pompa juga berfungsi untuk menaikkan tekanan nitrogen cair sampai  500-600 psi (tekanan operasi sistem). Proses pemompaan ini sangat efisien karena yang harus dipompa bukan dalam bentuk gas, tetapi justru dalam bentuk cairan. Dalam  economizer terjadi pertukaran panas awal antara nitrogen cair yang dingin dengan gas nitrogen sisa yang keluar dari ekspander. Gas keluaran ekspander ini memiliki temperatur lebih tinggi dari temperatur nitrogen cair sehingga nitrogen cair dapat secara alamiah menyerap panas gas sisa yang keluar dari ekspander tersebut. Dengan adanya penukar panas tambahan ini proses pertukaran panas di alat penukar panas utama bisa dilakukan secara lebih ekonomis dan efisien. Pada penukar panas utama terjadi penyerapan panas oleh nitrogen cair (yang sudah dipanaskan sebelumnya di economizer) dengan udara sekitar. Pipa penukar panas utama ini dikipas supaya terjadi kontak dengan udara sekitar sehingga pipa dipanaskan oleh udara tersebut dan tidak terbentuk frost. Cairan nitrogen tersebut akhirnya mendidih menjadi gas nitrogen yang bertekanan tinggi yang nantinya akan digunakan untuk menggerakkan ekspander. Ekspander berfungsi untuk mengubah energi yang terkandung dalam gas nitrogen tekanan  tinggi ini menjadi kerja yang bisa menggerakkan roda-roda mobil dan menjadi sumber tenaga bagi sistem yang membutuhkan listrik. Dari ekspander gas nitrogen sisa dikeluarkan menuju exhaust (pembuangan). Sebelum dibuang, gas nitrogen yang masih memiliki panas ini masih bisa dimanfaatkan dulu.  Gas sisa ini dilewatkan lagi ke economizer sebagai pemanas awal nitrogen cair tadi. Sesudah melewati economizer barulah gas sisa tersebut dibuang ke udara melalui exhaust. Gas yang dibuang ke udara ini tidak mengandung polusi karena hanya terdiri dari gas nitrogen yang memang terdapat dalam  jumlah berlimpah di atmosfer bumi.

Seluruh proses ini digambarkan dalam diagram alir pada Gambar 2. 

Selain kedua mobil yang memanfaatkan  udara, ada lagi alternatif lain mobil yang ramah lingkungan. Mobil hypercar ini menggunakan bahan bakar gas hidrogen yang menjamin tingkat emisi  sangat rendah bahkan mencapai nol.

Semua produsen mobil-mobil masa depan ini sedang berlomba mengembangkan dan menyempurnakan teknologi yang mereka gunakan untuk memproduksi mobil-mobil ramah lingkungan ini. Teknologi-teknologi yang canggih yang menggerakkan mobil-mobil masa depan ini dapat membantu kita mengembalikan kondisi alam yang sudah mulai rusak ini. Tingkat pencemaran lingkungan bisa dikurangi sehingga pada akhirnya kita bisa kembali menghirup udara segar yang sehat bagi tubuh kita. Belum lagi aspek ekonominya! Saat kita beralih dari bahan bakar tradisional, yang semakin lama semakin mahal, ke pemanfaatan udara yang tersedia dalam jumlah sangat berlimpah di sekeliling kita, kita dapat menekan pula tingkat pengeluaran kita. Harga-harga barang yang biasanya sangat dipengaruhi oleh setiap kenaikan harga  bahan bakar pada akhirnya bisa lebih stabil sehingga kita pun bisa mempertahankan cara hidup  yang lebih ekonomis. Berkurangnya penggunaan bahan bakartradisional yang merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (suatu saat pasti akan  habis) juga dapat mengurangi terjadinya berbagai perselisihan antara negara-negara yang selama ini sering berperang karena memperebutkan sumber-sumber minyak. (bermimpi_10)

Mengunjungi Planet Lain Lewat Dunia Maya

            Dalam beberapa tahun terakhir, kita  bisa melihat bahwa negara-negara maju seperti Amerika Serikat semakin giat memperbanyak misi-misi ruang angkasanya dalam rangka penelitian Planet Mars. Planet merah ini begitu mempesona ilmuwan-ilmuwan dunia sehingga mereka begitu ingin memecahkan misteri yang menyelubunginya. Keinginan mengunjungi dan mempelajari Mars tidak hanya menjangkiti para ilmuwan, tetapi juga para pengusaha film, pengarang buku, dan masyarakat umum. Film-film dan novel fiksi ilmiah yang mengangkat tema tentang ‘dunia’ lain itu begitu mempesona anak-anak sampai orang dewasa. Penelitian-penelitian yang mengarah pada usaha mengembangkan alat transportasi yang bisa digunakan untuk mengunjungi planet merah ini semakin gencar diadakan oleh lembaga-lembaga bergengsi semacam NASA (National Aeronautics and Space Administration). Penelitian-penelitian yang didukung otak-otak jenius dunia itu pun  semakin lama semakin menunjukkan hasil yang menjanjikan. Tidak lama lagi  ilmuwan-ilmuwan kita akan berhasil menciptakan semua yang dibutuhkan untuk bepergian ke Mars. Lalu bagaimana dengan masalah komunikasi? Sudah pasti masalah ini merupakan masalah serius karena kita di bumi pasti ingin mengetahui keadaan para astronot yang menjelajahi dunia baru itu. Kita pun mengharapkan mereka bisa memberitakan penemuan-penemuan gemilang saat mengunjungi planet tersebut. Tentu saja kita membutuhkan sarana komunikasi untuk bisa terus berhubungan dengan mereka. InterPlanetary Networking (IPN) mungkin merupakan jawabannya. 

            IPN merupakan sistem jaringan (internet) yang menghubungkan bumi dengan planet-planet lain dalam sistem tata surya kita. Sistem internet antar planet ini mirip dengan internet yang sudah kita kenal saat ini, tetapi sudah dilengkapi lagi dengan berbagai teknologi baru. Di bumi, sistem internet yang kita gunakan merupakan sistem jaringan yang saling terhubungkan (network of  connected networks).  Interplanetary Internet merupakan sistem yang tidak saling terhubungkan (network of  disconnected internets). Perbedaan yang sangat mendasar inilah yang menuntut pengembangan  baru dari sistem internet yang sudah kita kenal saat ini. Teknologi internet yang kita gunakan sebagai sarana komunikasi di bumi mengalami perkembangan begitu pesat hanya dalam waktu beberapa tahun saja. Hambatan utama yang merintangi perkembangan teknologi internet antar planet adalah besarnya jarak yang memisahkan bumi dengan planet-planet lain. Internet di bumi hanya perlu mengatasi jarak yang lebih kecil dari 1 detik cahaya. Kecepatan cahaya adalah 300.000 km/detik. Itu berarti 1 detik cahaya = 300.000 km (yaitu jarak yang bisa ditempuh cahaya selama 1 detik). Padahal jarak antar planet mencapai jutaan kilometer. Jarak terdekat antara Bumi dengan Mars mencapai 56 juta kilometer, sedangkan jarak terjauhnya 400 juta kilometer. Ini berarti kita membutuhkan sistem komunikasi yang bisa menghubungkan jarak beberapa menit cahaya, atau bahkan beberapa jam cahaya. 1 jam cahaya = 300.000 km/detik x 60 detik/menit x 60 menit/jam x 1 jam = 1,08 x 109 km. Internet yang kita gunakan di bumi saja kadang-kadang membuat kita kesal karena kecepatan sambungannya tidak memuaskan. Apalagi kalau internetnya harus menghubungkan dua planet yang jaraknya sedemikian jauhnya! Tentu sambungannya lebih lama lagi! Karena itulah kita memerlukan teknik yang berbeda untuk menyelesaikan masalah ini. Sistem yang menghubungkan planet-planet ini harus bisa mengatasi juga masalah-masalah lainnya seperti  space junk (sisa-sisa asteroid dan berbagai pesawat ruang angkasa yang hancur dan bertebaran di ruang angkasa) dan satelit alami  yang terkadang menghalangi/menutup jalannya sinyal komunikasi sehingga mengganggu proses pengiriman dan penerimaan sinyal. Belum lagi antena yang digunakan untuk penerima sinyal harus memiliki kekuatan yang sangat baik sehingga terkadang antena-antena ini terlalu berat untuk dibawa ke ruang angkasa.

Berbagai misi ke Mars yang sudah dijalankan selama ini menunjukkan bahwa sistem internet yang baik sangat dibutuhkan untuk mempercepat proses pengiriman data. Salah satu misi ke Planet Mars, yang disebut Mars Pathfinder (1997), mencatat waktu pengiriman data sekitar 300 bit per detiknya (bit = binary digit). Komputer-komputer yang kita gunakan sehari-hari saja bisa melakukan pengiriman data setidaknya 200 kali lebih  cepat dari kecepatan tersebut! Sistem internet yang menghubungkan Bumi dengan Mars setidaknya harus bisa melakukan transfer data pada kecepatan 11.000 bit per detik supaya bisa melakukan pengiriman gambar-gambar permukaan planet Mars secara lebih detil.

Para peneliti yang mengembangkan IPN bahkan bercita-cita untuk melakukan pengiriman data antar planet pada kecepatan yang mencapai 1 MB (1 MB = 1 MegaByte = 8.388.608 bit) per detik. Pada kecepatan tersebut kita bisa merasakan sendiri pengalaman mengunjungi planet merah itu walaupun hanya melalui dunia maya. Bagaimana cara mencapai teknologi ini? Yang pasti kita harus mengirimkan  satelit-satelit untuk mengorbit di sekeliling planet Mars. Sebanyak 6 satelit kecil (microsatellites) nantinya akan melakukan  relay data dari pesawat-pesawat dan  robot-robot yang dikirimkan ke permukaan planet untuk mengambil data (misalnya gambar-gambar permukaan planet). Data-data dari masing-masing microsatellite ini kemudian dikirimkan ke satu satelit yang paling besar, yaitu  Mars Aerostationery Relay Satellite atau MARSAT. Dari Marsat, semua data yang sudah terkumpul kemudian dikirimkan ke satelit bumi. Satelit bumi mengirimkan data-data ini ke bumi supaya bisa diperiksa dan diteliti oleh para ilmuwan. Dengan sistem yang menghubungkan beberapa satelit ini (Gambar 1) kita bisa melakukan pemantauan pada Planet Mars secara terus-menerus sehingga data yang bisa kita kumpulkan pun semakin lengkap. Robot-robot dan pesawat yang  dikirimkan untuk mendekati dan mendarat di permukaan planet merah itu pun bisa dioptimalkan fungsinya sehingga tidak perlu membawa terlalu  banyak peralatan  komunikasi untuk mengirimkan data secara langsung ke bumi. Robot-robot itu hanya perlu mengirimkan data ke salah satu microsatellite yang mengorbit sangat dekat dengan atmosfer Mars. Ini berarti robot-robot itu bisa membawa peralatan lain yang mungkin lebih diperlukan dalam menjalankan misi penelitiannya di Mars.

Masalah komunikasi dan pengiriman datanya sudah diambil alih oleh satelit-satelit yang terus-menerus mengelilingi planet tersebut. 

Untuk sistem pengiriman datanya sendiri, para ahli komputer sudah menyiapkan berbagai rancangan sistem baru yang mirip dengan Internet Protocol (IP) dan Transmission Control Protocol (TCP) yang kita gunakan dalam sistem internet di bumi. Untuk keperluan IPN ini, sistem pengiriman data yang disebut Parcel Transfer Protocol (PTP) dirancang supaya dapat tetap berjalan walaupun ada beberapa bagian data yang hilang selama proses pengirimannya. Semua gangguan-gangguan (noise) yang muncul saat mengarungi jarak yang begitu jauh ini juga harus bisa diatasi sehingga  tidak mengganggu proses pengiriman data.

Proses pengiriman data melalui IPN melibatkan metode  store and forward. Metode ini memungkinkan pengiriman data dalam bentuk paket-paket data sehingga menghindari kemungkinan hilangnya sebagian data selama proses pengiriman jarak jauh tersebut.

Tentu saja beberapa masalah teknis lainnya harus diperhitungkan juga, misalnya masalah kekuatan dan kualitas bahan-bahan yang digunakan untuk membuat komponen-komponen satelit. Kita tidak bisa dengan mudah mengirimkan teknisi untuk memperbaiki komponen-komponen yang rusak karena jaraknya yang begitu jauh dari bumi. Ini berarti komponen-komponen microsatellites dan Marsat harus memiliki kualitas yang jauh lebih baik dari komponen-komponen satelit bumi. Para ahli komputer juga harus memutar otak untuk menyiapkan program komputer yang tidak bisa ditembus para hacker yang sering mengganggu sistem internet di bumi selama ini. Jika sistem pengiriman data antar planet ini diganggu oleh aktivitas hacker, banyak informasi-informasi penting yang bisa hilang atau rusak sebelum berhasil dikirimkan ke bumi. Kalau ada misi ke Planet Mars yang melibatkan pengiriman astronot (manned mission), segala kerusakan dan kehilangan data akibat gangguan hacker ini bisa berakibat fatal karena menyangkut kelangsungan hidup para astronot tersebut.

Dengan pesatnya perkembangan teknologi komputer, masalah ini bisa diatasi dalam beberapa tahun mendatang. Bahkan untuk selanjutnya ada kemungkinan kita juga bisa mengunjungi planet-planet lain yang lebih jauh dari Mars melalui dunia maya.(bermimpi_09)

Komputer dicetak... masak iya sih..!

Komputer mahal? kita buat sendiri saja....Lho, bagaimana caranya? Membuat komputer kan susah! Justru karena itulah harganya menjadi mahal. Kalau membuat sendiri,belum tentu rancangannya benar dan bisa berfungsi. Apa jadinya kalau ada salah perhitungan pada salah satu komponennya yang rumit-rumit itu? Wah, mau murah jadi makin  repot! Jangan-jangan komputer buatan sendiri itu sama sekali tidak bisa digunakan! Itu kan sama saja buang-buang waktu, biaya, dan tenaga. Jadi bagaimana dong solusinya? Bagaimana kalau kita print (cetak) saja komputernya menggunakan mesin cetak (printer) seperti yang biasa kita gunakan untuk mencetak gambar dan dokumen yang sudah kita buat di komputer? Mencetak komputer? Jangan tertawa dulu! Ini benar-benar bisa dilakukan!

Para ilmuwan menyadari betapa besarnya biaya pembuatan satu unit komputer sehingga mereka pun langsung memutar otak untuk mencari solusi bagi permasalahan ini. Teknologi processor berbahan plastik  (untuk menggantikan processor berbahan silikon seperti yang selama ini kita gunakan) semakin berkembang dan mulai menawarkan alternatif solusi yang cukup menarik.

Teknologi yang juga didukung oleh berkembangnya tinta elektronik ini semakin memantapkan jalan menuju Printable Computers atau komputer yang benar-benar dapat di-print menggunakan printer kita di rumah. Bagaimana cara kerjanya?

Rahasianya terletak pada nanoteknologi. Teknologi canggih yang mulai populer beberapa tahun terakhir ini benar-benar merupakan teknologi si mungil. Mungil karena melibatkan rekayasa partikel-partikel berukuran super kecil. Istilah nano berasal dari kata Nanos (Bahasa Yunani) yang berarti 10-9 (satu per satu milyar). 1 nanometer (nm) sama dengan 10-9 meter. Nanoteknologi yang sebenarnya merupakan teknologi yang berkutat dengan atom dan molekul dengan ukuran lebih kecil dari 1000 nanometer.  Itu berarti ukurannya bisa mencapai 100.000 kali lebih kecil dari diameter sehelai rambut manusia. Super kecil, super mungil! Tetapi ini bukan berarti manfaatnya juga mungil! Salah satu penelitian nanoteknologi inilah yang melibatkan pengembangan tinta elektronik (e-ink).

Penelitian ini termasuk pengembangan awal (pendahulu) yang membuka pintu bagi pengembangan nanoteknologi yang  sebenarnya. Pada tinta canggih ini terkandung bahan-bahan semikonduktor  super mungil (berukuran nano) yang berenang-renang dalam cairan  tinta yang mirip dengan tinta biasa. Tinta khusus ini disemprotkan (di-print menggunakan mesin cetak atau printer) ke lapisan plastik yang fleksibel (Gambar 1). 

 

            Peletakan posisi semikonduktor dan transistor yang terkandung dalam tinta itu otomatis mengikuti rancangan yang telah diprogramkan (prosesnya seperti mencetak dokumen biasa di atas lapisan kertas, tetapi kali ini yang dicetak adalah processor komputer dalam bentuk tinta elektronik yang disemprotkan di atas lapisan plastik). Pengembangan berikutnya adalah printer yang bisa menyemprotkan plastik cair lapis demi lapis sehingga tersusun chip/sirkuit plastik yang bisa berfungsi seperti chip silikon biasa (Gambar 2). Ini berarti komponen-komponen komputer yang begitu rumit  itu dapat dengan mudah kita download rancangan/desainnya dari internet dan  kemudian langsung di-print pada printer tiga dimensi. Jadilah kita pemakai sekaligus pembuat komputer! 

Kemajuan yang sudah dicapai saat ini tentunya belum sehebat itu. Tetapi para peneliti sudah mulai membuka jalan menuju ke sana. Beberapa pusat penelitian terkemuka di dunia seperti IBM dan MIT sudah berhasil menemukan metode pembuatan processor plastik ini. Mereka sudah banyak mengembangkan berbagai tipe tinta elektronik atau tinta yang berbasis nanopartikel (nanoparticle-based ink) dan bermacam tipe polimer plastik yang bisa digunakan untuk generasi plastik yang nantinya akan menggantikan generasi silikon yang biaya produksinya semakin lama semakin mahal ini. 

Beberapa komponen yang sudah berhasil di-print termasuk thermal actuator, linear-drive motor, dan MEMS (Microelectromechanical  Systems). Thermal acutator merupakan semacam sensor yang diaktifkan oleh panas (heat) supaya komponen mengalami ekspansi sehingga menghasilkan pergerakan. Pergerakan (movement) ini kemudian dimanfaatkan sebagai sarana untuk menyalakan atau mematikan (fungsi On dan Off) alat, atau untuk melaksanakan berbagai penyesuaian yang dibutuhkan. Linear-drive motor merupakan komponen yang mirip dengan motor listrik biasa. Motor listrik memiliki magnet yang mengelilingi kumparan sehingga motor dapat berputar. Perbedaannya dengan linear-drive motor adalah magnetnya  yang sangat tipis dan datar/pipih ini bergerak bolak-balik secara linier (sesuai dengan namanya) melewati kumparan (seperti motor listrik yang dipipihkan) sehingga tampak seperti piston. MEMS merupakan teknologi yang saat ini sedang ramai dibicarakan. MEMS yang merupakan microtecnology  (teknologi yang berurusan dengan rekayasa benda-benda berukuran mikro) dianggap sebagai gerbang menuju pengembangan nanoteknologi yang sebenarnya. Mesin-mesin berukuran mikro ini banyak dimanfaatkan di bidang kesehatan (misalnya untuk alat pacu jantung yang dimasukkan ke dalam tubuh), otomotif (pemercepat kantung udara), dan berbagai industri lainnya. Fungsinya bisa bermacam-macam, termasuk sebagai alat sensor, alat komunikasi, maupun aktuator.

Ada begitu banyak metode yang  dikembangkan para peneliti nanoteknologi di seluruh dunia. Semua  variasi yang ada terus disempurnakan dalam rangka menuju era teknologi plastik/polimer yang murah dan praktis.

Tentunya semua teknologi ini membutuhkan waktu untuk mencapai kinerja yang optimal. Tetapi saat waktunya tiba, kita akan bisa membuat (print) sendiri begitu banyak peralatan elektronik yang penting bagi kehidupan kita  sehari-hari, kapan pun kita butuhkan. Bukan hanya komponen-komponen komputer saja, teknologi ini juga dapat mempengaruhi dunia otomotif yang banyak melibatkan pernak-pernik mesin. Suatu saat nanti, kita tidak perlu lagi bingung jika mobil yang kita kendarai tiba-tiba mogok di jalan, karena nanti akan ada sederetan toko kecil di sepanjang jalan (toko itu mungkin bahkan buka selama 24 jam sehari) yang menyediakan jasa print sirkuit baru sesuai yang dibutuhkan mobil kita. Dalam beberapa menit saja, mobil kita sudah bisa berfungsi kembali dengan baik.

Teknologi ini juga bisa terus melebar ke dunia komunikasi seperti produksi telepon genggam yang semakin  ramai. Nantinya, telepon genggam bukan lagi menjadi barang mahal yang eksklusif hanya bagi mereka yang memiliki banyak uang. Telepon genggam akan ikut mengalami revolusi pada komponen-komponen penyusunnya yang bisa diprint di lembaran plastik/polimer yang fleksibel. Bahkan kalau kita bosan dengan telepon genggam lama kita, kita bisa kapan saja menggantinya dengan yang baru karena telepon itu nantinya akan menggunakan bahan-bahan yang sangat murah sehingga bersifat disposable (sekali pakai). Kita bisa mengganti telepon genggam dan membuang yang lama karena harganya yang sangat murah dan adanya kemudahan untuk mendapatkan yang baru. Jadi, print saja elektronikanya! (bermimpi_08)

Komputer Kuantum Komputer Masa Depan

Teknologi komputer merupakan salah  satu teknologi yang paling cepat mengalami perkembangan dan kemajuan. Komputer-komputer yang ada saat ini sudah mencapai kemampuan yang sangat mengagumkan. Tetapi kedahsyatan komputer tercanggih yang ada saat  ini pun masih belum bisa memuaskan keinginan manusia yang bermimpi untuk membuat sebuah  Supercomputer yang benar-benar memiliki kecepatan super. Komputer yang nantinya layak untuk benar-benar disebut sebagai Komputer  Super ini adalah Komputer Kuantum.

Teori tentang komputer kuantum ini pertama kali dicetuskan oleh fisikawan dari Argonne National Laboratory sekitar 20 tahun lalu. Paul Benioff merupakan orang pertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun 1981.

Komputer yang biasa kita gunakan sehari-hari merupakan komputer digital. Komputer digital sangat  berbeda dengan komputer  kuantum yang super itu. Komputer digital bekerja dengan bantuan  microprocessor yang berbentuk  chip kecil yang tersusun dari banyak transistor. Microprocessor biasanya lebih dikenal dengan istilah  Central Processing Unit (CPU) dan merupakan ‘jantung’nya komputer. Microprocessor yang pertama adalah Intel 4004 yang diperkenalkan pada tahun 1971. Komputer pertama ini cuma bisa melakukan perhitungan penjumlahan dan pengurangan saja.  Memory komputer menggunakan sistem binary atau sistem angka basis 2 (0 dan 1) yang dikenal sebagai BIT (singkatan dari Binary digIT). Konversi dari angka desimal yang biasa kita gunakan (angka berbasis 10 yang memiliki nilai 0 sampai 9) adalah sebagai berikut:

0 = 0

1 = 1

2 = 10

3 =  11

4 = 100

5 = 101

6 = 110

7 = 111

8 = 1000

9 = 1001 10 =  1010

11 =  1011

12 =  1100

13 =  1101

14 =  1110

15 =  1111

16 =  10000

17 =  10001

Kalau kita ingin menghitung angka apa yang dilambangkan oleh 101001 caranya sebagai berikut (menggunakan sistem 2n):

(1 x 25) + (0 x 24) + (1 x 23) + (0 x 22) + (0 x 21) + (1 x 20) = 32 + 0 + 8 + 0 + 0 +1 = 41.

Contoh perhitungan penjumlahan matematika menggunakan sistem binary:

  10           

  23  +         

  33   

  

    1010

   10111      +

100001

Sistem inilah yang selama ini kita gunakan saat kita mengolah informasi menggunakan komputer.  Quantum Computer atau komputer kuantum memanfaatkan fenomena ‘aneh’ yang disebut sebagai superposisi. Dalam mekanika kuantum, suatu partikel bisa berada dalam dua keadaan sekaligus. Inilah yang disebut keadaan superposisi. Dalam komputer kuantum, selain 0 dan 1 dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini berarti keadaannya bisa berupa 0 dan 1, bukan hanya 0  atau 1 seperti di komputer digital biasa. Komputer kuantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum Bits). Karena kemampuannya untuk berada di bermacam keadaan (multiple states), komputer kuantum memiliki potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauh

lebih cepat dari komputer digital. 

Komputer kuantum menggunakan partikel yang bisa berada dalam dua keadaan sekaligus, misalnya atom-atom yang pada saat yang sama berada dalam keadaan tereksitasi dan tidak tereksitasi, atau foton (partikel cahaya) yang berada di dua tempat berbeda pada saat bersamaan. Apa maksudnya ini?

Atom memiliki konfigurasi spin. Spin atom bisa ke atas (up), bisa pula ke bawah (down). Misalnya saat spin atom mengarah ke atas (up) kita beri lambang 1, sedangkan spin down adalah 0 (seperti dalam sistem binary di komputer digital).

Atom-atom berada dalam keadaan superposisi (memiliki spin up dan down secara bersamaan) sampai kita melakukan pengukuran. Tindakan pengukuran memaksa atom untuk ‘memilih’ salah satu dari kedua kemungkinan itu. Ini berarti sesudah kita melakukan pengukuran, atom tidak lagi berada dalam keadaan superposisi.

Atom yang sudah mengalami pengukuran memiliki spin yang tetap: up atau down.  Saat konsep ini diterapkan dalam komputer kuantum, keadaan superposisi terjadi pada saat proses perhitungan sedang berlangsung. Sistem perhitungan pada komputer kuantum ini berbeda dengan  komputer digital. Komputer digital melakukan perhitungan secara linier, sedangkan komputer kuantum melakukan semua perhitungan secara bersamaan (karena ada  multiple states semua perhitungan dapat berlangsung secara simultan di semua  state). Ini berarti ada banyak kemungkinan hasil perhitungan. Untuk mengetahui jawabannya (hasil perhitungannya) kita harus melakukan pengukuran qubit. Tindakan pengukuran qubit ini menghentikan proses perhitungan dan memaksa sistem untuk ‘memilih’ salah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada.  Dengan sistem paralelisme perhitungan ini, kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer kuantum. Komputer digital yang paling canggih saat ini (setara dengan komputer kuantum 40 qubit) memiliki kemampuan untuk mengolah semua data dalam buku telepon di seluruh dunia (untuk menemukan satu nomor telepon tertentu) dalam waktu satu bulan. Jika menggunakan komputer kuantum proses ini hanya memerlukan waktu 27 menit!  Ada satu fenomena ‘aneh’ lain dari mekanika kuantum yang juga dimanfaatkan dalam teknologi komputer kuantum: Entanglement. Jika dua atom mendapatkan gaya tertentu (outside force) kedua atom tersebut bisa masuk pada keadaan ‘entangled’. Atom-atom yang saling terhubungkan dalam entanglement ini akan tetap terhubungkan walaupun jaraknya berjauhan. Analoginya adalah atom-atom tersebut seperti sepasang manusia yang punya ‘telepati’. Jika yang satu dicubit, maka pasangannya (di mana pun ia berada) akan merasa sakit. Perlakuan terhadap salah satu atom mempengaruhi keadaan atom pasangannya. Jika yang satu memiliki spin up (kita baru bisa mengetahuinya setelah melakukan pengukuran) maka kita langsung mengetahui bahwa pasangannya pasti memiliki spin down tanpa kita perlu mengukurnya  kembali. Ini melambangkan sistem komunikasi yang super cepat. Komunikasi menggunakan komputer kuantum bisa mencapai kecepatan yang begitu luar biasa karena informasi dari satu tempat ke tempat lain dapat ditransfer secara  instant. Begitu cepatnya sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya! 

Saat ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan komputer kuantum sampai 7 qubit, tetapi menurut penelitian dan analisa yang ada, dalam beberapa tahun mendatang teknologi komputer kuantum bisa mencapai 100 qubit. Kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer masa depan nanti. Semua perhitungan yang biasanya butuh waktu berbulan-bulan, bertahun-tahun, bahkan berabad-abad pada akhirnya bisa dilaksanakan hanya dalam hitungan menit saja jika kita menggunakan komputer kuantum yang super canggih dan super cepat itu.

Di masa mendatang kita akan menggunakan komputer yang tidak lagi tersusun dari transistor-transistor mini seperti sekarang, Komputer kuantum tidak lagi memerlukan chip komputer yang semakin lama semakin padat karena semakin berlipatgandanya jumlah transistor yang dibutuhkan untuk meningkatkan kinerja komputer. Komputer masa depan  justru dipenuhi oleh cairan organik sebagai ‘jantung’nya. Cairan organik ini mengandung atom-atom/partikel-partikel yang bisa berada dalam keadaan superposisi tersebut. Ini berarti, kita benar-benar memanfaatkan zat organik alami untuk menjadi ‘kalkulator’ canggih karena ternyata cairan organik dari alam memiliki bakat berhitung!(bermimpi_07)

Kota Terapung

Bagaimana caranya mengapungkan sebuah kota di atas laut? Mudah saja! Kita hanya perlu meletakkan kota itu di  atas sebuah kapal laut raksasa! Sebuah kapal yang juga merupakan satu kota mandiri yang dapat mengarungi lautan dan samudra! Rupanya manusia sudah mulai  bosan dengan daratan sehingga mulai mencari alternatif lain untuk membangun kehidupannya. Kali ini dunia air yang mulai menarik perhatian karena sebagian besar permukaan bumi memang dipenuhi oleh air. Di saat daratan tidak lagi mampu menampung semua penduduk dunia, kita pun mulai mengadakan invasi ke perairan yang luas ini.

Di dalam air, berat benda tidak sama dengan beratnya di udara. Di dalam air benda mengalami apa yang dinamakan gaya apung (atau gaya keatas). Gaya apung ini membuat berat benda di dalam air akan terasa lebih ringan dibandingkan berat benda di udara. 

Gaya apung ini ditemukan oleh Archimedes. Menurut Archimedes, besarnya gaya apung ini sama dengan berat zat cair yang dipindahkan Apa yang dimaksud dengan berat zat cair  yang dipindahkan? Misalnya kita memasukkan sebongkah es batu ke dalam gelas penuh dengan air. Sewaktu es itu dimasukkan ke  gelas, ada sebagian air yang tumpah keluar. Berat air yang tumpah inilah yang disebut sebagai berat zat cair yang dipindahkan. 

Menurut Archimedes, besar gaya apung pada suatu benda, sangat dipengaruhi oleh volume benda yang tercelup. Semakin besar volume benda yang tercelup semakin besar gaya apungnya. Suatu kapal besar dapat mengapung karena gaya apungnya sangat besar (ini  disebabkan karena ukuran kapal yang besar sehingga volume kapal yang tercelup sangat besar). Disamping itu gaya apung juga dipengaruhi oleh kerapatan (densitas atau massa jenis) dari cairan. Semakin besar massa jenis cairan semakin besar gaya apungnya. Ketika suatu kapal bergerak dari laut ke sungai, kapal tersebut bisa tenggelam karena gaya apung di laut lebih besar dari gaya apung  di sungai (massa jenis air laut lebih besar dari massa jenis air sungai). 

Berdasarkan prinsip Archimedes inilah dibuat kapal laut yang berfungsi sebagai kota terapung. Kapal laut yang nantinya akan dinamakan Freedom Ship ini berukuran lebih besar dari semua kapal laut yang pernah ada (Gambar 1).  

            Panjang kapal bisa mencapai 1.316 meter (4.320 kaki), dengan lebar 221 meter, dan tinggi yang mencapai 103 meter di atas permukaan air! Tentu saja kapal dengan volume sebesar ini dapat mengapung di air laut dengan mudah! Dan bukan hanya mengapung saja, kapal ini dapat juga bergerak mengarungi seluruh perairan dunia walaupun dengan kecepatan yang sangat lambat jika dibandingkan dengan kecepatan kapal layar biasa.

Kapal raksasa ini nantinya mampu menampung 50.000 penghuni tetap yang terus ditemani oleh 15.000 kru kapal. Kapal ini pun masih menyediakan tempat untuk menampung 20.000 pengunjung per harinya. Bagi para pengunjung ini disediakan 10.000 unit perhotelan dengan standar internasional, sedangkan bagi para penghuni tetap disediakan 18.000 unit perumahan dengan berbagai variasi ukuran dan harga. Penduduk yang tinggal di kota terapung ini bisa tetap menikmati segala fasilitas yang ada di kota asal mereka karena kapal ini dilengkapi dengan perkantoran, pertokoan dan pusat niaga, gedung sekolah, pusat-pusat olahraga, tempat rekreasi, restoran, gedung bioskop, gedung pertunjukan, rumah sakit, dan berbagai fasilitas  lainnya. Kota terapung ini bahkan memiliki juga bandara udara yang terletak di atapnya. Helikopter maupun pesawat-pesawat kecil dapat mendarat di bandara ini dengan aman karena ukuran kapal yang sangat besar ini membuatnya sangat stabil sebagai landasan pendaratan.  

 Para penduduk pun tidak akan terganggu dengan suara bising maupun getaran-getaran yang timbul akibat proses pendaratan di atap kapal raksasa itu karena kapal ini sudah dilengkapi juga dengan sistem insulasi dan desain yang baik. Bagi penduduk yang memiliki pesawat  pribadi disediakan pula beberapa hangar kecil khusus untuk mereka. Untuk transportasi melalui jalur laut, kota ini menyediakan juga kapal-kapal feri yang dijadwalkan untuk berangkat ke kota-kota terdekat setiap 15 menit selama 24 jam penuh! Selain itu kota terapung ini dilengkapi juga dengan sarana komunikasi yang sangat lengkap karena setiap rumah akan memiliki saluran telepon, sambungan internet, dan siaran televisi melalui satelit yang dapat pula menyiarkan berbagai program televisi di negara-negara terdekat. Sistem keamanan kota di atas laut ini pun didukung oleh pasukan keamanan yang siap berpatroli setiap saat walaupun setiap rumah sudah dilengkapi lagi dengan berbagai sistem keamanan elektronik yang canggih.

Penduduk kota terapung ini bisa menikmati keasyikan lain yang tidak ada di kota-kota biasa. Setiap hari mereka bisa terus mengunjungi kota-kota yang berbeda di seluruh dunia. Mungkin saja  pada suatu siang tim sepakbola dari sekolah di kota terapung ini datang ke salah satu kota di Italia untuk bertanding dengan tim sepakbola di sekolah lokal di kota tersebut! Seusai pertandingan mengasyikkan itu, malam harinya kelompok band dari kota terapung ini tampil di salah satu gedung pertunjukan di kota di Italia tadi sebagai simbol persahabatan.

Kegiatan-kegiatan ini bisa dilakukan di berbagai kota di dunia! Benar-benar pengalaman yang menyenangkan karena bisa mengunjungi seluruh dunia! Para pelajar di kota terapung ini bahkan bisa menikmati kunjungan ke sekolah-sekolah di kota-kota terdekat setiap harinya dengan mengikuti program daily field trip.

Konstruksi kapal terbesar di dunia ini  seluruhnya dilakukan di atas laut. Prosesnya diawali dengan membuat permukaan yang mengapung di atas air, yang akan menjadi landasan dibangunnya sebuah kota yang lengkap. Kapal raksasa ini sudah pasti tidak bisa dibangun di daratan karena  ukuran dan beratnya yang sangat besar dapat mempersulit proses  peluncurannya ke laut. Karena itulah proses pembangunannya langsung dilakukan  di atas air. Kapal raksasa ini nantinya akan digerakkan oleh 100 mesin diesel yang masing-masingnya dapat menghasilkan tenaga sebesar 3.700 HP (HorsePower).

Kota di atas laut ini juga menawarkan sistem pengolahan limbah yang sangat ramah lingkungan. Limbah minyak tidak akan dibuang ke laut, tetapi justru akan dibakar untuk menghasilkan listrik yang nantinya digunakan sebagai sumber tenaga bagi semua proses di kapal. Sedangkan berbagai limbah padat akan didaur ulang dan dijual kembali. Dengan sistem pengolahan limbah seperti ini, jumlah limbah (total) yang dihasilkan penduduk  kota terapung ini bisa mencapai 80% lebih kecil dari jumlah limbah yang mungkin dihasilkan jika mereka tinggal di kota-kota biasa. (bermimpi_06)