Tentang Ketidaktahuan dan Ketidakmungkinan (Bagian I)

"There are known knowns; there are things we know we know.
We also know there are known unknowns; that is to say we know there are some things we do not know."

Donald Rumsfeld

Kita hidup pada masa di ilmu pengetahuan mengalami perkembangan yang luar biasa pesat. Bumi kita yang renta ini telah meyaksikan bagaimana paham geosentrisme digantikan heliosentrisme, bagaimana fisika klasik digeser fisika kuantum, bagaimana komputer berukuran 2 x 3 meter digantikan komputer yang tidak lebih lebar dari genggaman tangan. Sains mengalami proses tesis-sintesis-antitesis tanpa henti, melahirkan ide-ide dan penemuan-penemuan baru. Sains membuatkan peta tentang bagaimana dunia ini bekerja: mulai dari level selular sampai biosfer; mulai level quark sampai galactic supercluster. Namun, setelah sejauh ini, adakah hal yang tetap tidak terjangkau (dan tidak akan terjangkau) oleh sains? Ternyata ada. Sains beroperasi dengan cara menganalisa fenomena-fenomena yang terjadi di alam, di mana terdapat banyak batasan fundamental yang bekerja di dalamnya. Batasan-batasan inilah yang akhirnya menghalangi usaha manusia untuk mengkajinya. Lalu, apa saja mereka?

Fisika

Batasan yang paling sering "dilangkahi" oleh para futuris dan pengarang fiksi sains adalah batasan kecepatan cahaya: tidak ada yang bisa melebihi kecepatan cahaya (sampai ada yang bilang bahwa ini adalah hukum Tuhan ke-11). Konsekuensi pertama adalah kita tidak bisa membangun mesin warp drive dan melakukan perjalanan superluminal seperti di serial Star Trek (perjalanan superluminal membutuhkan impossible acceleration dan juga melanggar prinsip kausalitas. Baca juga entri Wikipedia berikut tentang light cone dan spacetime). Konsekuensi kedua adalah karena alam semesta berekspansi dengan kecepatan yang semakin bertambah ketika semakin jauh jaraknya, maka apapun yang berada pada jarak lebih dari 46 miliar tahun cahaya (4 x 10^23 kilometer) dari kita tidak akan pernah sampai cahayanya ke bumi, sehingga tidak akan pernah bisa dideteksi. Inilah yang menentukan jarak pandang terjauh bagi kita di alam semesta.

Batasan yang lain adalah asas ketidakpastian Heisenberg. Asas ini menjadikan mustahil untuk mengetahui posisi dan momentum suatu partikel secara pasti. Asas ini menerangkan bahwa sebelum diukur, keadaan kuantum elektron hanyalah berbentuk probabilitas yang memungkinkan ia berada pada dua tempat atau (superposisi) secara bersamaan. Hal ini menimbulkan perdebatan yang luar biasa mengapa dunia yang kita kenal tampak begitu pasti (walaupun sebenarnya tidak juga). Telepon genggam Anda tidak berada pada dua tempat pada saat yang bersamaan seperti yang kita lihat pada level kuantum, bukan? Akhirnya, muncul dua interpretasi untuk menjelaskan dunia kita: interpretasi Copenhagen dan interpretasi many-worlds. Nanti akan saya jelaskan kapan-kapan, karena tinjauan atas teori ini bisa mencakup hal yang sangat-sangat luas.

Akibat asas ketidakpastian Heisenberg ini juga, kita tidak bisa mendinginkan benda sampai benar-benar mencapai suhu 0 K (-273,15 derajat Celcius). Hal ini disebabkan karena tidak mungkin bagi suatu benda untuk mencapai tingkat energi yang benar-benar 0. Konsekuensi lainnya adalah bahwa pada level yang paling elementer, semesta bekerja secara random, acak. Ini berimplikasi pada, misalnya, ketidakmungkinan kita untuk mengetahui waktu persisnya kapan sebuah atom akan meluruh. Kita hanya bisa memprediksi probabilitas dan rata-rata half-life-nya saja. Anda tentu familiar terhadap konsep kucing yang mati dan hidup pada saat yang sama milik Schrödinger, bukan? Itu merupakan salah satu efeknya.

Masih ada hal yang lain, seperti misalnya mustahil bagi kita untuk membuat mesin yang bisa bergerak sendiri tanpa membutuhkan energi dari luar, karena ia akan melanggar Hukum Kedua Termodinamika. Atau bahwa kita tidak bisa melakukan percobaan di dalam lubang hitam. Atau untuk membuktikan secara empiris keberadaan dimensi ekstra atau string seperti yang dicetuskan oleh string theory; karena untuk membuktikan sesuatu yang begitu kecil (jauh lebih kecil dari quark) dibutuhkan energi yang sangat besar dan ukuran particle collider yang mungkin sebesar galaksi Bima Sakti ini.

Matematika

Teorema ketidaklengkapan pertama dari Kurt Gödel menyatakan bahwa pada suatu sistem matematika yang tidak mengandung kontradiksi di dalamnya, pasti mengandung ekspresi matematis yang tidak bisa dibuktikan dalam sistem itu sendiri. Gampangnya, akan selalu ada statemen matematika yang benar dan konsisten, namun tidak akan pernah bisa dibuktikan - dengan kata lain, aksioma. Dalam perkembangannya, Alan Turing mengembangkan teorema Gödel tersebut untuk merumuskan sesuatu yang musykil untuk dijawab oleh sebuah komputer: halting problem.

Biologi/Sejarah

Seperti yang telah menjadi konsensus para ilmuwan, bahwa kehidupan timbul lewat mekanisme evolusi. Maka, jika dirunut lagi jauh ke belakang sekitar 3,8 milyar tahun yang lalu, ada bentuk kehidupan pertama kali yang muncul dari benda mati. Sayangnya, bentuk makhluk hidup paling dasar (mungkin berbentuk protein tanpa RNA/DNA seperti prion) ini tidak terfosilisasi, sehingga mustahil bagi kita mempelajari mekanisme abiogenesis secara pasti. Ketidaklengkapan jejak berupa fosil juga tidak memungkinkan kita untuk memetakan evolusi secara utuh dan lengkap. Akibatnya, untuk mengetahui makhluk paling awal apa yang memiliki mata yang fungsional, atau kapan sel syaraf pertama kali muncul adalah tidak mungkin, jika bukan sangat sulit. Ketidaklengkapan artefak juga menjadi pembatas bagi kita untuk mengetahui secara pasti hal-hal seperti kapan konsep seperti kata dan kalimat muncul pertama kali dalam sejarah kehidupan manusia, atau untuk tahu seperti apa musik, tulisan, dan tarian yang paling awal dibuat oleh manusia.

Ekonomi

Tidak pernah ada teori yang mampu secara akurat dan absolut menjelaskan tentang ekonomi manusia. Teori seperti ekonometrik terganjal oleh variabel-variabel ekonomi yang tidak terisolasi dengan sempurna, serta ketergantungannya pada data historis yang kerap salah dalam memprediksi masa depan. Teori makroekonomi/mikroekonomi yang lain dibangun atas asumsi bahwa manusia sebagai homo economicus akan selalu bertindak rasional, padahal seringkali tidak. Teori yang lain seperti game theory atau behavioral economic terganjal pada model yang terlalu simplistik, players-limited (padahal semua orang dan institusi pada dasarnya adalah pelaku ekonomi dan jumlahnya ada banyak sekali, sehingga teori-teori ini tidak bisa menjelaskan agregat keseluruhan kegiatan ekonomi), serta tidak rigid secara matematis. Pada akhirnya, usaha untuk memformulasikan Economic Theory of Everything adalah hal yang musykil.

Mengetahui apa yang tidak mungkin diketahui manusia bukanlah sebuah halangan, melainkan justru adalah sebuah kesempatan untuk mengeksplorasi secara fokus hal-hal yang masih bisa diselami oleh akal pikiran dan ilmu pengetahuan manusia. Dan, pada akhirnya, pengetahuan akan menggiring kita untuk mengetahui lebih banyak lagi.

Teruntuk #7HariMenulis. Tulisan ini adalah bagian pertama. Bagian kedua, yang akan membahas filosofi tentang apa yang bisa diketahui dan yang tidak, serta menjadi tulisan terakhir bagi #7HariMenulis.