Jika pemikiran paling cemerlang di dunia hanya dapat dengan susah payah menguraikan kerja alam yang misterius, bagaimana mungkin kerja alam itu hanya merupakan suatu kebetulan tanpa pemikiran, atau sebuah produk peristiwa acak?(Paul Davies, profesor Fisika Teoretis)
31Ilmuwan sepenuhnya sepakat bahwa, berdasarkan perhitungan, Dentuman Besar terjadi sekitar 17 ribu miliar yang lalu. Semua materi yang membentuk alam semesta diciptakan dari ketiadaan, namun dengan rancangan luar biasa, seperti yang kita bicarakan pada dua bab pertama. Akan tetapi, alam semesta yang muncul dari Dentuman Besar bisa saja berbeda dengan alam semesta yang sudah terbentuk alam semesta kita.
Misalnya, andaikan nilai keempat gaya dasar berbeda, alam semesta akan hanya terdiri dari radiasi dan menjadi jaringan cahaya tanpa bintang, galaksi, manusia, atau lain-lainnya. Berkat keseimbangan sempurna ke-empat gaya tersebut, "atom-atom" bahan pembangun untuk apa yang disebut "materi" terbentuk.
Para ilmuwan juga bersepakat bahwa dua unsur pertama yang paling sederhana hidrogen dan helium mulai terbentuk dalam empat belas detik pertama setelah Dentuman Besar. Kedua unsur itu terbentuk sebagai hasil reduksi/pengurangan dalam entropi alam semesta yang menyebabkan materi tersebar ke mana-mana. Dengan kata lain, pada awalnya alam semesta hanya sebuah kumpulan atom hidrogen dan helium. Jika tetap seperti itu, lagi-lagi tidak akan ada bintang, planet, batu, tanah, pohon, atau manusia. Alam semesta akan menjadi jagat raya tanpa kehidupan, yang terdiri hanya dari kedua unsur itu.
Karbon, unsur dasar kehidupan, adalah unsur yang jauh lebih berat daripada hidrogen dan helium. Bagaimana unsur tersebut terbentuk?
Ketika mencari jawaban untuk pertanyaan itu, para ilmuwan tersandung pada sebuah penemuan paling mengejutkan di abad ini.
Struktur Unsur-Unsur
Kimia adalah ilmu alam yang mempelajari senyawa, struktur, dan sifat-sifat zat dan perubahan yang mereka alami. Dasar kimia modern adalah tabel periodik unsur. Pertama kali diperkenalkan oleh ahli kimia Rusia, Dmitry Ivanovich Mendeleyev, unsur-unsur dalam tabel periodik disusun menurut struktur atom mereka. Hidrogen menempati posisi pertama dalam tabel karena hidrogen adalah unsur paling sederhana, yang terdiri dari hanya satu proton dalam nukleus/intinya dan satu elektron yang mengitarinya.
Proton adalah partikel subatomik yang membawa muatan listrik positif dalam nukleus atom. Helium, dengan dua proton, menempati posisi kedua dalam tabel periodik. Karbon mempunyai enam proton dan oksigen mempunyai delapan proton. Semua unsur mengandung jumlah proton berbeda-beda.
Partikel lain yang terdapat di dalam inti atom adalah neutron. Tidak seperti proton, neutron tidak membawa muatan listrik: dengan kata lain mereka bermuatan netral, sehingga diberi nama neutron.
Partikel dasar ketiga yang membangun atom adalah elektron, yang bermuatan negatif. Dalam setiap atom, jumlah proton sama dengan jumlah elektron. Namun, tidak seperti proton dan neutron, elektron tidak berlokasi dalam nukleus. Alih-alih, mereka bergerak mengelilingi nukleus dengan kecepatan tinggi sehingga muatan positif dan negatif atom tetap terpisah.
Perbedaan dalam struktur atom (jumlah proton/elektron) adalah yang membuat unsur-unsur berbeda satu sama lain.
Aturan penting dalam kimia (klasik) adalah bahwa unsur-unsur tidak bisa berubah menjadi unsur lain. Mengubah besi (dengan 26 proton) menjadi perak (18 proton) akan mengharuskan penyingkiran delapan proton dari nukleus. Namun proton terikat jadi satu oleh gaya inti/nuklir yang kuat dan jumlah proton dalam nukleus hanya bisa diubah dengan reaksi nuklir. Tetapi reaksi yang terjadi pada kondisi bumi adalah reaksi kimia yang hanya bergantung pada pertukaran elektron dan tidak mempengaruhi nukleus.
Pada Abad Pertengahan muncul "sains" yang disebut alkimia (alchemy)-cikal bakal kimia modern. Ahli alkimia, yang tidak mengetahui tabel periodik atau struktur atom unsur-unsur, mengira bahwa mengubah satu unsur menjadi unsur lain bisa saja dilakukan. (Tujuan yang paling disukai, untuk alasan yang jelas, adalah mencoba mengubah besi menjadi emas.) Kita tahu sekarang bahwa yang dilakukan para ahli alkimia tidak mungkin tercapai di bawah kondisi normal seperti kondisi di bumi: Suhu dan tekanan yang diperlukan agar perubahan seperti itu terjadi terlalu besar untuk dicapai di laboratorium bumi. Namun perubahan itu mungkin jika Anda punya tempat yang tepat untuk melakukannya.
Dan tempat yang tepat, ternyata, di jantung bintang-bintang.
Laboratorium Alkimia di Alam Semesta: Raksasa Merah
Suhu yang diperlukan untuk melawan keengganan inti atom berubah adalah mendekati 10 juta derajat Celsius. Inilah yang menyebabkan alkimia hanya mungkin terjadi di bintang. Dalam bintang berukuran sedang seperti Matahari, energi luar biasa banyaknya yang dipancarkan berasal dari hidrogen yang bergabung menjadi helium.
Raksasa merah adalah bintang-bintang yang sangat besar, sekitar lima puluh kali lebih besar daripada matahari. Jauh di tengah raksasa-raksasa ini berlangsung proses yang luar biasa.
Dengan mengingat ulasan singkat ilmu kimia unsur ini, mari kita kaji kembali efek yang terjadi sesaat setelah Dentuman Besar. Telah disebutkan bahwa hanya atom hidrogen dan helium yang ada di alam semesta setelah Dentuman Besar. Para ahli astronomi percaya bahwa bintang sejenis matahari terbentuk dari nebula (awan kosmis) yang terdiri dari hidrogen dan helium yang dimampatkan sampai reaksi termonuklir hidrogen menjadi helium terjadi. Jadi, sekarang kita memiliki bintang-bintang. Namun alam semesta masih tanpa kehidupan. Untuk kehidupan, unsur yang lebih berat-khususnya, oksigen dan karbon diperlukan. Diperlukan proses lain untuk mengubah hidrogen dan helium menjadi unsur lain lagi.
"Pabrik pengolahan" unsur-unsur berat ini ternyata adalah raksasa-raksasa merah jenis bintang yang lima puluh kali lebih besar daripada matahari.
Raksasa merah jauh lebih panas daripada bintang jenis matahari dan sifat ini menjadikan mereka berkemampuan melakukan sesuatu yang tidak dapat dilakukan bintang lain: mengubah helium menjadi karbon. Bahkan, ini juga tidak mudah bagi raksasa merah. Seperti diungkapkan oleh ahli astronomi Greenstein: "Bahkan sekarang, setelah jawaban (seperti untuk pertanyaan bagaimana mereka melakukannya) diketahui, metode yang diperlukan begitu mencengangkan."
32Nomor atom helium adalah 2: yaitu memiliki dua proton dalam intinya. Nomor atom karbon adalah 6. Dalam suhu yang begitu tinggi pada raksasa merah, tiga atom helium bergabung menjadi atom karbon. Inilah "alkimia" yang menyediakan unsur lebih berat bagi alam semesta setelah Dentuman Besar.
Namun seperti kami sebutkan, ini tidaklah mudah. Hampir tidak mungkin untuk menggabungkan dua atom helium, dan sangat tidak mungkin menggabungkan tiga atom. Lantas, bagaimana enam proton yang diperlukan karbon dapat bergabung?
Ini adalah proses dua langkah. Pertama, dua atom helium berfusi menjadi unsur antara yang memiliki empat proton dan empat neutron. Selanjutnya, helium ketiga berfusi dengan unsur antara ini untuk membentuk karbon dengan enam proton dan enam neutron.
Inti Helium
Inti Carbon
Isotop berilium yang sangat tidak stabil yang terbentuk di raksasa merah
Berilium normal yang ditemukan di bumi
Unsur antara tersebut adalah berilium. Berilium biasa ditemukan di bumi, namun berilium yang ada di raksasa merah berbeda dalam hal yang sangat penting: terdiri dari empat proton dan empat neutron, sementara berilium di bumi memiliki lima neutron. "Berilium raksasa merah" merupakan jenis yang berbeda. Inilah yang disebut "isotop" dalam ilmu kimia.
Sekarang muncullah kejutan sesungguhnya. Isotop tersebut rupanya sama sekali tidak stabil. Para ilmuwan telah meneliti isotop ini bertahun-tahun dan mendapati bahwa setelah terbentuk, isotop ini akan meluruh dalam waktu 0,000000000000001 (satu per-juta-miliar) detik.
Bagaimana isotop berilium yang begitu tidak stabil, yang terbentuk dan meluruh dalam waktu sangat singkat, mampu bergabung dengan helium menjadi atom karbon? Ini seperti meletakkan batu bata ketiga di atas dua lainnya yang akan berpencar dalam waktu satu per-juta-miliar detik jika mereka sempat saling bertumpuk dalam susunan tertentu. Bagaimana proses ini berlangsung di raksasa merah? Para ahli fisika telah berusaha memecahkan teka-teki ini selama beberapa dekade tanpa jawaban. Ahli astrofisika Amerika, Edwin Salpeter, akhirnya menemukan petunjuk untuk misteri ini dalam konsep "resonansi atomik".
Resonansi dan Resonansi Ganda
Resonansi didefinisikan sebagai frekuensi (getaran) selaras dari dua materi yang berbeda.
Contoh sederhana dari pengalaman sehari-hari akan menjelaskan apa yang disebut para ahli fisika sebagai "resonansi atomik". Bayangkan, Anda bermain ayunan bersama anak Anda di taman bermain. Si kecil duduk di atas ayunan dan Anda mendorongnya untuk memulai ayunan. Untuk menjaga ayunan terus mengayun, Anda harus mendorongnya dari belakang. Namun, waktu memberikan dorongan ini sangat penting. Setiap kali ayunan mendekat, Anda harus memberikan dorongan tepat pada waktunya: ketika ayunan berada pada titik tertinggi dari gerakannya menuju Anda. Jika Anda mendorong terlalu awal, hasilnya adalah tabrakan yang mengganggu irama ayunan; jika Anda terlambat mendorong, usaha tersebut akan sia-sia karena ayunan telah bergerak menjauh. Dengan kata lain, frekuensi dorongan harus selaras dengan frekuensi ayunan menuju Anda.
Para ahli fisika menyebut "keselarasan frekuensi" seperti itu sebagai "resonansi". Ayunan memiliki frekuensi: misalnya mendekati Anda setiap 1,7 detik. Anda mendorong ayunan setiap 1,7 detik juga. Tentu saja jika Anda menghendaki, Anda dapat mengubah frekuensi gerakan ayunan, namun jika demikian, Anda harus mengubah frekuensi dorongan juga, jika tidak, ayunan tidak akan berayun dengan nyaman.
33Seperti halnya dua benda atau lebih yang bergerak dapat beresonansi, resonansi juga dapat terjadi ketika satu benda bergerak menyebabkan gerakan pada benda lain. Resonansi jenis ini sering terlihat pada alat musik dan disebut "resonansi akustik". Ini dapat terjadi, misalnya, di antara dua biola yang telah disetel selaras. Jika salah satu dari biola ini dimainkan di dalam satu ruangan dengan biola yang lain, senar biola kedua akan bergetar walaupun tidak ada seorang pun yang menyentuhnya. Karena kedua alat musik telah disesuaikan dengan teliti sampai pada frekuensi yang sama, getaran pada satu biola menyebabkan getaran pada biola yang lain.
34Resonansi dalam kedua contoh di atas adalah bentuk resonansi yang sederhana dan mudah untuk dipahami. Ada bentuk resonansi lain dalam ilmu fisika yang tidak sederhana, dan dalam kasus inti atom, resonansi dapat begitu rumit dan peka.
Setiap inti atom memiliki tingkat energi alamiah yang telah berhasil diketahui setelah penelitian panjang para ahli fisika. Tingkat energi ini sangat berbeda antara satu atom dan atom yang lain, namun dalam beberapa kejadian yang sangat jarang dapat diamati adanya resonansi di antara beberapa inti atom. Ketika resonansi tersebut terjadi, gerakan inti atom saling selaras seperti halnya pada contoh ayunan dan biola. Hal yang penting dari kejadian ini adalah resonansi mendorong reaksi nuklir yang mempengaruhi inti atom.
35Ketika menyelidiki bagaimana karbon dibuat oleh raksasa merah, Edwin Salpeter menyarankan adanya resonansi antara inti atom helium dan berilium yang mendorong reaksi tersebut. Resonansi ini, menurutnya, membuat atom-atom helium lebih mudah berfusi menjadi berilium, dan ini menyebabkan reaksi di raksasa merah. Namun, penelitian selanjutnya gagal untuk mendukung gagasan ini.
Fred Hoyle adalah orang pertama yang menemukan keseimbangan luar biasa pada reaksi nuklir yang terjadi di raksasa merah. Meskipun ateis, Hoyle mengakui bahwa keseimbangan ini tidak dapat dijelaskan sebagai kebetulan dan merupakan sebuah pengaturan yang disengaja.
Fred Hoyle adalah ahli astronomi kedua yang menjawab pertanyaan ini. Hoyle mengembangkan gagasan Salpeter lebih lanjut, dengan memperkenalkan gagasan "resonansi ganda". Hoyle menyebutkan harus terdapat dua resonansi: satu yang menyebabkan dua helium berfusi menjadi berilium, dan satu lagi menyebabkan helium ketiga bergabung dengan formasi yang tidak stabil ini. Tak seorang pun percaya kepada Hoyle. Gagasan resonansi selaras yang terjadi sekali saja sudah sulit untuk diterima; apalagi resonansi tersebut terjadi dua kali, sama sekali tidak terpikirkan. Hoyle menekuni penelitiannya selama bertahun-tahun, dan pada akhirnya dia membuktikan bahwa gagasannya benar: Sungguh-sungguh terjadi resonansi ganda pada raksasa merah. Tepat pada saat dua atom helium beresonansi untuk bergabung, atom berilium muncul dalam satu per-juta-miliar detik yang diperlukan untuk menghasilkan karbon. George Greenstein menjelaskan mengapa resonansi ganda merupakan mekanisme yang luar biasa:
Terdapat tiga struktur yang sama sekali terpisah dalam cerita ini-helium, berilium dan karbon dan dua resonansi yang sama sekali terpisah. Sulit untuk melihat mengapa inti-inti atom ini harus bekerja sama dengan mulus... Reaktor nuklir lain tidak berlangsung dengan serangkaian kebetulan yang luar biasa... Ini seperti menemukan resonansi yang dalam dan rumit antara mobil, sepeda, dan truk. Mengapa struktur yang sama sekali berbeda dapat bersatu dengan begitu sempurna? Keberadaan kita, dan seluruh bentuk kehidupan di alam semesta, bergantung pada proses ini.
36Pada tahun-tahun berikutnya, ditemukan bahwa unsur lain seperti oksigen juga terbentuk dari resonansi yang begitu mengagumkan. Temuan penganut materialis tulen Fred Hoyle atas "transaksi luar biasa" ini memaksanya untuk mengakui dalam bukunya Galaxies, Nuclei and Quasar, bahwa resonansi ganda seperti itu pastilah hasil rancangan dan bukan kebetulan.
37 Dalam makalah lain, dia menulis:
Jika Anda ingin menghasilkan karbon dan oksigen dalam jumlah yang hampir sama dengan cara sintesis-inti bintang, ini adalah dua tingkat yang harus Anda tetapkan, dan penetapan Anda harus tepat pada tingkat di mana tingkat ini ditemukan.... Penafsiran yang masuk akal atas fakta ini menyarankan bahwa kecerdasan super telah mempermalukan para ahli fisika, juga ahli kimia dan biologi, dan bahwa tidak ada kekuatan buta yang layak disebutkan di alam. Angka yang dihitung dari fakta itu begitu menyesakkan saya sehingga hampir tidak mungkin mengeluarkan kesimpulan ini.
38Hoyle menyatakan bahwa kesimpulan yang tak terpungkiri dari kebenaran nyata ini jangan sampai diabaikan oleh ilmuwan lain.
Saya tidak percaya ilmuwan yang mempelajari kenyataan ini akan gagal menarik kesimpulan bahwa hukum fisika nuklir telah dirancang dengan sengaja dengan memperhatikan konsekuensi-konsekuensi yang mereka hasilkan di dalam bintang.
39Kebenaran nyata ini telah disebutkan dalam Al Quran 1400 tahun yang lalu. Allah menunjukkan keserasian dalam penciptaan langit dalam ayat:
"Tidakkah kamu perhatikan bagaimana Allah telah menciptakan langit bertingkat-tingkat?" (QS. Nuh, 71: 15)
Laboratorium Alkimia yang Lebih Kecil: Matahari
Perubahan helium menjadi karbon yang telah dijelaskan merupakan alkimia raksasa merah. Di dalam bintang yang lebih kecil seperti matahari kita, bentuk alkimia yang lebih sederhana terjadi. Matahari mengubah hidrogen menjadi helium dan reaksi ini merupakan sumber energinya.
Reaksi ini tidak kurang penting bagi keberadaan kita dibandingkan dengan reaksi di raksasa merah. Lebih lanjut, reaksi nuklir di matahari juga merupakan proses yang dirancang, seperti halnya di raksasa merah.
Hidrogen, unsur masukan reaksi ini, adalah unsur paling sederhana di alam semesta dengan hanya memiliki proton tunggal dalam intinya. Inti helium memiliki dua proton dan dua neutron. Proses yang terjadi di matahari adalah penggabungan empat atom hidrogen menjadi satu atom helium.
Matahari adalah reaktor nuklir raksasa yang terus-menerus mengubah atom hidrogen menjadi atom helium dan menghasilkan panas dari proses tersebut. Namun yang penting untuk proses ini adalah ketepatan luar biasa yang membuat reaksi-reaksi ini seimbang di dalam matahari. Perubahan sedikit saja pada salah satu gaya yang mengatur reaksi ini akan menyebabkan kegagalan reaksi atau ledakan berkelanjutan yang menghancurkan.
Sejumlah besar energi dilepaskan dari proses ini. Hampir semua energi panas dan cahaya yang mencapai bumi merupakan hasil dari reaksi nuklir matahari ini.
Seperti reaksi yang terjadi di raksasa merah, reaksi nuklir matahari ternyata melibatkan sejumlah aspek yang mengejutkan yang tanpanya reaksi tersebut tidak akan berjalan. Anda tidak dapat begitu saja mencampur empat atom hidrogen menjadi sebuah atom helium. Agar hal ini terjadi, diperlukan proses dua tahap, seperti yang terjadi di raksasa merah. Pada langkah pertama, dua atom hidrogen bergabung membentuk inti antara yang disebut deuteron terdiri dari sebuah proton dan sebuah neutron.
Gaya apa yang cukup besar untuk menghasilkan deuteron dengan mencampurkan dua inti bersama? Gaya ini disebut "gaya nuklir kuat", salah satu dari empat gaya dasar alam semesta yang telah disebutkan pada bab sebelumnya. Ini adalah gaya fisik yang paling kuat di seluruh alam semesta dan besarnya bermiliar-miliar-miliar-miliar kali lebih besar daripada gaya gravitasi. Hanya gaya ini, bukan lainnya, yang mampu menyatukan dua inti seperti ini.
Sekarang, hal paling aneh dari peristiwa ini adalah penelitian telah menunjukkan bahwa, sebegitu kuatnya gaya nuklir kuat ini, namun hanya cukup kuat untuk melakukan tepat apa yang selama ini telah dilakukannya. Jika hanya sedikit lebih lemah, maka gaya ini tidak mampu menyatukan dua inti. Sebaliknya, dua proton yang saling berdekatan akan segera saling menjauh, dan reaksi di matahari akan berhenti sebelum dimulai. Dengan kata lain, matahari tidak akan ada sebagai bintang yang memancarkan energi. Tentang hal ini, Greenstein menyatakan "Andai saja gaya nuklir kuat sedikit lebih lemah, cahaya bagi dunia tidak akan pernah menyala."
40Bagaimana jika sebaliknya, gaya nuklir kuat sedikit lebih kuat? Untuk menjawabnya, mula-mula kita harus mempelajari proses perubahan dua inti hidrogen menjadi inti deuteron dengan lebih terperinci. Pertama, salah satu proton membuang muatannya untuk menjadi neutron. Neutron ini bergabung dengan proton menjadi deuteron. Gaya yang menyebabkan penyatuan ini disebut "gaya nuklir kuat"; gaya yang mengubah proton menjadi neutron adalah gaya yang berbeda yang disebut "gaya nuklir lemah". Tetapi lemah hanya dalam perbandingan, dan memerlukan sepuluh menit untuk melakukan pengubahan. Pada tingkat atom, ini adalah waktu yang begitu lama dan berakibat memperlambat laju reaksi di matahari.
Mari kita kembali ke pertanyaan kita: Apa yang akan terjadi jika gaya nuklir kuat sedikit lebih kuat? Jawabannya adalah reaksi di matahari akan jauh berubah sebab gaya nuklir lemah akan lenyap dari reaksi.
Jika gaya nuklir kuat lebih kuat dari yang ada, ini akan mampu menggabungkan dua proton seketika tanpa menunggu sepuluh menit yang diperlukan bagi proton untuk berubah menjadi neutron. Hasilnya akan terbentuk sebuah inti dengan dua proton bukannya deuteron. Ilmuwan menyebut inti seperti itu sebagai diproton. Sejauh ini, diproton adalah unsur teoretis sebab belum pernah teramati terjadi secara alamiah. Namun jika gaya nuklir kuat lebih kuat daripada sesungguhnya, maka akan terbentuk diproton nyata di matahari. Lantas apa? Dengan menghilangkan perubahan proton menjadi neutron, kita akan menghilangkan "penyumbatan" yang menjaga "mesin" matahari bekerja selambat sekarang. George Greenstein menjelaskan apa yang akan terjadi:
Matahari akan berubah, sebab tahap pertama dalam pembentukan helium bukan lagi pembentukan deuteron. Ini akan menjadi pembentukan di-proton. Dan reaksi ini sama sekali tidak memerlukan pengubahan proton menjadi neutron. Peran gaya nuklir lemah akan berakhir, dan hanya gaya nuklir kuat yang terlibat... dan sebagai hasilnya, bahan bakar matahari tiba-tiba akan menjadi sangat ampuh. Matahari dalam keadaan ini akan begitu kuat, begitu reaktif sehingga matahari dan setiap bintang yang lain akan meledak seketika.
41Ledakan matahari akan menyebabkan dunia dan isinya terbakar, membuat planet biru kita beserta isinya hangus dalam beberapa detik. Disebabkan gaya nuklir kuat yang telah disesuaikan dengan tepat untuk tidak lebih kuat atau lebih lemah, laju reaksi nuklir matahari melambat dan matahari mampu memancarkan energi untuk bermiliar-miliar tahun. Penyesuaian yang teliti ini memungkinkan manusia untuk hidup. Jika terdapat sedikit saja penyimpangan dalam pengaturan ini, bintang-bintang (termasuk matahari) tidak akan terbentuk, kalaupun terbentuk akan segera meledak.
Dengan kata lain, struktur matahari bukanlah kebetulan atau ketidaksengajaan. Sungguh kebalikannya: Matahari telah diciptakan bagi kehidupan manusia, sebagaimana dinyatakan dalam ayat:
"Matahari dan bulan (beredar) menurut perhitungan." (QS. Ar-Rahmaan, 55: 5)
REAKSI KRITIS DI MATAHARI
1. Bawah: Empat atom hidrogen di matahari bergabung menjadi sebuah atom helium.
Inti hidrogen dengan proton tunggal
Inti helium dengan dua proton dan dua neutron
2.Bawah: Ini adalah proses dengan dua langkah. Mula-mula dua atom hidrogen berfusi membentuk sebuah deuteron. Perubahan ini sangat pelan dan yang membuat matahari terbakar terus-menerus.
Inti hidrogen dengan proton tunggal
Inti deuteron dengan sebuah proton dan neutron
3.Jika gaya nuklir sedikit lebih kuat, sebuah di-proton akan terbentuk bukannya sebuah deuteron. Tetapi, reaksi seperti itu tidak dapat dipertahankan untuk waktu lama: Ledakan berkelanjutan yang menghancurkan akan terjadi hanya dalam beberapa detik.
Single-proton hydrogen nuclei
Di-proton nucleus with two proton
Proton dan Elektron
Sejauh ini kita telah mengkaji hal-hal yang terkait dengan gaya yang mempengaruhi inti atom. Terdapat keseimbangan lain dalam atom yang harus diperhatikan: keseimbangan antara inti dan elektron.
Baik massa maupun volume sebuah proton jauh lebih besar daripada elektron, namun anehnya, kedua partikel ini memiliki muatan listrik yang besarnya sama (meskipun berlawanan). Karena kenyataan ini, atom bermuatan listrik netral.
Dalam bahasa paling sederhana, elektron mengitari inti. Penyebabnya adalah muatan listrik. Elektron memiliki muatan negatif dan proton memiliki muatan positif. Muatan yang berlawanan saling tarik, sehingga elektron sebuah atom akan tertarik ke inti. Namun elektron juga berputar dengan kecepatan sangat tinggi yang dalam keadaan normal akan melontarkannya dari inti atom. Dua gaya ini (saling tarik dan daya lontar) seimbang sehingga elektron bergerak pada orbit mengitari inti.
Atom juga seimbang dalam hal muatan listrik: Jumlah elektron yang mengorbit sama dengan jumlah proton dalam inti (misalnya, oksigen memiliki delapan proton dan delapan elektron.). Dengan cara ini gaya listrik dalam atom seimbang, dan dari sisi listrik, atom bermuatan netral.
Sejauh ini, begitu banyak perihal kimia dasar. Namun terdapat satu hal dalam struktur yang kelihatan sederhana ini yang diabaikan banyak orang. Proton jauh lebih besar daripada elektron dari sisi ukuran dan berat. Seandainya elektron adalah biji kacang, maka proton akan sebesar manusia. Secara fisik mereka jauh berbeda.
Namun muatan listrik mereka besarnya sama!
Meskipun muatan mereka (elektron negatif, proton positif) berlawanan, besarnya sama. Tidak ada alasan jelas kenapa hal ini terjadi. Lebih meyakinkan (dan "masuk akal") jika sebuah elektron memiliki muatan yang jauh lebih kecil.
Jika hal ini benar, apa yang akan terjadi selanjutnya?
Apa yang akan terjadi adalah setiap atom dalam alam semesta akan bermuatan positif bukannya netral. Dan karena muatan yang sama saling tolak, setiap atom di alam semesta akan mencoba dan menolak setiap atom yang lain. Alam seperti yang kita ketahui tidak akan ada.
Apa yang akan terjadi jika hal itu tiba-tiba terjadi sekarang? Apa yang akan terjadi jika setiap atom mulai saling tolak?
Hal yang sangat luar biasa akan terjadi. Mari kita mulai dari perubahan tubuh kita sendiri. Begitu hal ini terjadi, tangan dan lengan yang memegang buku ini akan seketika berantakan. Dan tidak hanya tangan, melainkan juga kaki, mata, gigi, dan setiap bagian tubuh akan meledak dalam kurang dari satu detik.
Ruangan tempat Anda duduk dan dunia sekitar akan meledak dalam sesaat. Seluruh lautan, gunung, planet dalam tata surya, bintang serta galaksi di alam semesta akan berantakan menjadi debu atom. Dan tidak akan ada sesuatu pun di alam semesta yang dapat diamati. Alam semesta akan menjadi sekumpulan atom tak beraturan yang saling tolak.
Seberapa besar perbedaan muatan listrik antara proton dan elektron untuk menjadikan hal mengerikan tersebut terjadi? Satu persen? Seper-sepuluh persen? George Greenstein menjawab pertanyaan ini dalam buku The Symbiotic Universe:
Benda kecil seperti batu, manusia, dan sebagainya akan terbang berantakan jika kedua muatan berbeda sekecil satu bagian dalam 100 miliar. Struktur lebih besar seperti bumi dan matahari memerlukan keseimbangan yang lebih sempurna untuk keberadaan mereka sampai satu bagian dari semiliar-miliar.
42 Ini adalah keseimbangan lain yang dengan tepat disesuaikan, yang membuktikan bahwa alam semesta dengan sengaja dirancang dan diciptakan untuk tujuan tertentu. Seperti diungkapkan John D. Barrow dan Frank J. Tipler dalam buku "The Anthropic Cosmological Principle", "terdapat rancangan besar dalam alam semesta yang memungkinkan perkembangan makhluk hidup berkecerdasan".
43Tentu saja setiap rancangan membuktikan keberadaan "perancang" dengan kesadaran. Dialah Allah, "Penguasa seluruh alam", dijelaskan dalam Al Quran sebagai satu-satunya Kekuatan yang menciptakan alam semesta dari kehampaan, merancang, dan membentuknya atas kehendak-Nya. Sebagaimana disebutkan dalam Al Quran:
"Apakah kamu yang lebih sulit penciptaannya ataukah langit? Allah telah membinanya. Dia meninggikan bangunannya lalu menyempurnakannya." (QS. An-Naazi'aat, 79: 27-28)
Berkat keseimbangan luar biasa yang kita pelajari dalam bab ini, materi mampu bertahan dengan stabil, dan kestabilan ini merupakan bukti kesempurnaan ciptaan Allah sebagaimana disebutkan dalam Al Quran:
"Dan kepunyaan-Nyalah siapa saja yang ada di langit dan di bumi. Semuanya hanya kepada-Nya tunduk." (QS. Ar-Rum, 30: 26)
