Artikel blog ini mengkaji apakah teori-teori ilmiah dapat melampaui sekadar penjelasan untuk menjadi deskripsi realitas, dengan fokus pada teori lubang hitam Stephen Hawking dalam debat realisme ilmiah.
Dalam kisah kupu-kupu Zhuangzi, yang dikenal sebagai Mimpi Kupu-Kupu, Zhuangzi, setelah menjadi kupu-kupu, tidak dapat membedakan apakah ia sedang bermimpi atau benar-benar ada di dunia nyata. Ini adalah eksperimen pemikiran yang menarik dari sastra klasik. Film Christopher Nolan “Inception” juga mengangkat tema 'mimpi di dalam mimpi,' dan meraih popularitas luar biasa di Korea dengan menarik sekitar 5.9 juta penonton. Dengan demikian, pertanyaan tentang apakah pengalaman yang kita lihat dan alami benar-benar nyata telah lama menjadi subjek utama perdebatan filosofis, yang disebut sebagai Realisme Filosofis. Dalam ranah sains, perdebatan serupa tentang realisme ilmiah telah terjadi, yang berfokus pada pemeriksaan menyeluruh tentang sifat dan status teori-teori ilmiah.
Saat ini, ilmu pengetahuan yang sangat maju seperti fisika, biologi, dan kimia mempelajari subjek yang jauh melampaui jangkauan yang dapat dirasakan langsung oleh indra manusia—dari kelahiran alam semesta hingga gaya yang beroperasi di dalam atom. Jadi, apakah objek yang tidak dapat kita amati secara langsung, seperti elektron, DNA, dan lubang hitam, benar-benar ada? Poin penting yang perlu dicatat di sini adalah bahwa realisme ilmiah, tidak seperti realisme universal yang dibahas dalam filsafat secara umum, sudah menganggap sebagai fakta yang sudah pasti bahwa objek yang diamati dan keberadaan yang dirasakan memang ada.
Dalam otobiografinya yang baru-baru ini diterjemahkan dan diterbitkan, “Sejarah Singkatku,” fisikawan teoretis Stephen Hawking sendiri menyebutkan bahwa penelitiannya kemungkinan besar tidak akan memenangkan Hadiah Nobel selama hidupnya. Hal ini karena disabilitas fisiknya mencegahnya untuk berpartisipasi langsung dalam fisika eksperimental, dan subjek penelitian utamanya—lubang hitam dan teori gravitasi kuantum—memiliki sifat yang membuat verifikasi eksperimental dalam waktu dekat menjadi sulit. Hadiah Nobel Fisika, pada prinsipnya, hanya diberikan untuk prestasi yang dapat diverifikasi atau diamati melalui eksperimen. Artikel ini, yang berlandaskan perspektif kritis ini, bertujuan untuk meneliti apakah teori-teori ilmiah hanyalah alat yang dibangun dengan baik untuk menjelaskan fenomena atau apakah teori-teori tersebut dapat dipahami sebagai deskripsi realitas, dengan fokus pada teori-teori Hawking. Apakah para ilmuwan, seperti Zhuangzi yang bermimpi menjadi kupu-kupu, hanya terbang dalam mimpi, ataukah mereka benar-benar mengambil langkah menuju kebenaran?
Realisme ilmiah menegaskan bahwa objek yang dipelajari oleh sains benar-benar ada. Menurut pandangan ini, teori-teori ilmiah memungkinkan kita untuk membedakan kebenaran dari kesalahan, dan penyebab yang menghasilkan hasil tersebut terletak di dunia nyata di luar pikiran manusia. Dengan kata lain, tujuan sains adalah untuk memberikan penjelasan yang benar secara harfiah tentang bagaimana dunia ini sebenarnya. Argumen inti yang sering dikemukakan oleh kaum realis adalah 'argumen mukjizat'. Argumen mukjizat mengikuti struktur logis ini: Pertama, perkembangan teori-teori ilmiah telah memungkinkan banyak prediksi yang sebelumnya tidak mungkin. Kedua, keberhasilan sains ini tidak dapat dicapai hanya dengan menjelaskan hasil yang diamati setelah kejadian. Ketiga, jika teori-teori ilmiah hanyalah alat penjelasan, fenomena prediksi akurat yang berulang tersebut harus dianggap sebagai mukjizat. Namun, asumsi bahwa mukjizat terjadi terus-menerus di setiap bidang tidaklah masuk akal. Keempat, oleh karena itu, teori-teori ilmiah harus dipahami bukan hanya sebagai alat penjelasan tetapi sebagai deskripsi realitas. Contohnya banyak, seperti pembuatan semikonduktor yang sangat terintegrasi berdasarkan teori elektron dan pengembangan obat-obatan baru berdasarkan teori DNA dan proses seluler.
Sebaliknya, non-realisme ilmiah memandang teori-teori ilmiah hanya sebagai sesuatu yang memadai secara empiris. Para non-realis menawarkan kritik mereka sendiri terhadap argumen mukjizat dan mengklaim banyak contoh historis mendukung posisi mereka. Contoh utamanya adalah teori flogiston. Di masa lalu, proses pembakaran dipahami sebagai emisi partikel yang disebut flogiston. Ketika suatu objek yang akan dibakar diletakkan di atas timbangan dan dinyalakan, penurunan berat objek diamati setelah pembakaran. Teori flogiston muncul untuk menjelaskan fenomena ini. Namun, saat ini teori flogiston jelas tidak valid. Oleh karena itu, konsep 'flogiston' tidak ada, dan teori-teori ilmiah hanya berfungsi sebagai alat untuk menjelaskan fenomena, menurut para non-realis. Demikian pula, teori bahwa cahaya merambat melalui medium eter pernah memegang posisi dominan, memberikan penjelasan dan intuisi yang berguna dalam debat dualitas gelombang-partikel. Namun, sekarang merupakan fakta yang telah ditetapkan secara ilmiah bahwa tidak ada eter yang ada di antara Matahari dan Bumi. Oleh karena itu, 'eter' juga tidak ada. Dengan demikian, posisi inti kaum antirealis adalah bahwa daya penjelasan yang tinggi dari suatu teori tidak menjamin kebenarannya. Kaum antirealis juga menunjukkan bahwa argumen dari mukjizat melakukan kekeliruan penegasan konsekuen. Artinya, jika proposisi “Jika p, maka q” benar, tidak serta merta berarti bahwa proposisi “Jika q, maka p” juga benar. Penalaran induktif rentan terhadap kekeliruan ini ketika menurunkan pernyataan umum dari kasus-kasus yang diamati. Beberapa antirealis juga berpendapat bahwa pernyataan ilmiah hanya dapat difalsifikasi, bukan pada akhirnya dikonfirmasi sebagai benar.
Sebagai tanggapan terhadap kritik-kritik ini, realisme ilmiah dapat dipertahankan secara lebih ketat berdasarkan teori Leplin. Leplin mengusulkan 'teori prediksi baru'. Jelas bahwa fakta sederhana mampu memberikan penjelasan post-hoc tidak dapat sepenuhnya membenarkan realisme. Namun, ketika prediksi 'baru' di luar tingkat biasa dibuat, teori ilmiah yang bersangkutan harus dianggap sebagian atau hampir benar. Contoh utamanya adalah fenomena pembelokan cahaya oleh gravitasi, yang diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein. Mekanika Newton, yang didasarkan pada sifat partikel cahaya, tidak dapat menjelaskan fenomena ini berdasarkan prinsip konstansi kecepatan cahaya. Sebaliknya, teori relativitas umum Einstein memperkenalkan konsep ruang-waktu baru, yang memungkinkan prediksi teoritis fenomena ini. Prediksi ini kemudian diverifikasi melalui eksperimen yang mengukur sudut defleksi cahaya bintang yang diamati di sekitar Matahari selama gerhana matahari total. Contoh lain dari prediksi baru adalah eksperimen difraksi Fresnel. Selama perdebatan sengit mengenai dualitas gelombang-partikel cahaya, Fresnel merancang sebuah eksperimen di mana cahaya melewati celah ganda ke dalam kotak gelap. Hasilnya adalah titik terang di tengah film fotosensitif, bersama dengan pola difraksi. Fenomena ini tidak dapat dijelaskan oleh teori optik yang ada dan hanya dapat diprediksi secara tepat sebelumnya oleh teori Fresnel. Setidaknya, ketika sebuah teori ilmiah menyajikan prediksi baru yang melampaui penjelasan umum, wajar untuk memandang teori tersebut sebagai teori yang berurusan dengan entitas nyata.
Selanjutnya, perlu untuk menetapkan standar yang lebih universal untuk 'kebaruan'. Menurut Choi Seong-ho (2006), kriteria untuk kebaruan yang kuat adalah sebagai berikut. Pertama, ada syarat independensi: pengamatan harus dapat disimpulkan hanya menggunakan teori ilmiah spesifik tersebut. Kedua, syarat keunikan mensyaratkan bahwa, pada saat itu, hanya teori ilmiah tersebut yang dapat memberikan dasar yang meyakinkan untuk prediksi tersebut. Pembiasan cahaya Einstein dan eksperimen kotak gelap Fresnel, yang disebutkan sebelumnya, memenuhi kedua syarat tersebut. Einstein dapat menyimpulkan pembiasan cahaya oleh gravitasi Matahari melalui teori relativitasnya, yang pada saat itu tidak dapat dijelaskan oleh mekanika Newton. Fresnel juga dapat menyimpulkan pola yang muncul pada film fotosensitif berdasarkan sifat ganda cahaya, yang tidak dapat dijelaskan oleh teori-teori yang ada—yang memandang cahaya hanya memiliki satu sifat, baik gelombang atau partikel. Meskipun kasus yang memenuhi syarat independensi dan keunikan jarang terjadi, kasus tersebut memang ada dalam sejarah sains. Oleh karena itu, 'prediksi baru'—kasus yang memenuhi kondisi independensi dan keunikan—dapat berfungsi sebagai kondisi yang cukup untuk menilai bahwa suatu teori ilmiah menggambarkan realitas.
Posisi saya mengenai non-realisme ilmiah adalah sebagai berikut. Realisme dan non-realisme ilmiah dapat dilihat sebagai fokus pada aspek yang berbeda dari teori-teori ilmiah. Realisme menekankan kekuatan prediktif sains, sementara non-realisme menekankan kekuatan penjelasan teori-teori ilmiah, dengan alasan bahwa kekuatan penjelasan tersebut tidak selalu sesuai langsung dengan realitas. Namun, teori-teori ilmiah memberikan penjelasan yang sangat baik sekaligus memungkinkan prediksi. Teori-teori ilmiah bukanlah sekadar kumpulan kalimat deskriptif atau proposisi matematika; teori-teori tersebut memiliki kekuatan penjelasan mengenai dunia eksistensi dan kekuatan prediktif mengenai fenomena masa depan. Jika istilah-istilah dalam teori ilmiah hanya menjalankan fungsi metaforis, atau jika penjelasan yang ditawarkannya hanyalah model struktural, maka alasan untuk menyebutnya sebagai sains empiris juga akan hilang. Seperti yang terlihat dalam teori prediktif baru yang dibahas sebelumnya, kondisi independensi dan keunikan dapat berfungsi sebagai kriteria untuk menilai sifat suatu teori ilmiah. Tidak seperti perdebatan realisme umum, perdebatan realisme ilmiah melihat kedua belah pihak sepakat tentang keberadaan objek itu sendiri; titik perselisihan terletak pada sifat penjelasannya. Jika penjelasan tersebut memiliki kekuatan prediksi yang unik dan baru, ini menandakan bahwa penjelasan tersebut berkaitan dengan kenyataan.
Argumen balasan juga dimungkinkan terhadap kaum nonrealis yang mengutip penggulingan berulang teori-teori yang ada dalam sejarah sains sebagai bukti. Kaum nonrealis berpendapat bahwa pernyataan tentang realitas seharusnya tidak dapat dibalik, tetapi fakta bahwa sains telah mengalami banyak perubahan revolusioner tidak membenarkan klaim ini. Bahkan jika kerangka penjelasan berubah, fakta bahwa teori-teori ilmiah merujuk pada realitas itu sendiri tetap utuh. Misalnya, teori flogiston tidak lagi diterima sebagai penjelasan untuk pembakaran. Namun, fenomena kehilangan massa selama pembakaran yang coba dijelaskan oleh flogiston sekarang dijelaskan melalui penguapan uap air dan kombinasi kimianya dengan oksigen. Teori kimia modern mengecualikan penjelasan lama yang keliru tersebut sambil lebih tepat mencakup realitas yang ditunjukkan oleh fenomena tersebut. Demikian pula, mekanika klasik Newtonian tidak lagi akurat ketika kecepatan suatu objek mendekati kecepatan cahaya. Namun dalam kondisi sehari-hari, sebagian besar objek bergerak sangat lambat dibandingkan dengan kecepatan cahaya (v≪c), dan dalam kondisi ini, mekanika Newtonian dimasukkan sebagai kasus khusus teori relativitas melalui transformasi Lorentz. Dunia yang digambarkan oleh mekanika Newton dapat dipahami bukan hanya sebagai abstraksi semata, tetapi sebagai bagian dari realitas, atau sebagai perkiraan tiga dimensi dari ruang-waktu empat dimensi. Artinya, teori-teori ilmiah memberikan intuisi yang sebagian benar tentang realitas, dan melalui kemajuan ilmiah, kita secara bertahap mendekati realitas.
Klaim lain dari kaum non-realis—keterbatasan pengalaman manusia dan ketidaklengkapan kemampuan kognitif—juga menghadapi kritik. Relativisme atau skeptisisme ekstrem tidak dapat menggantikan sains. Bahkan kaum relativis ekstrem pun mengandalkan rasionalitas dan akal dalam kehidupan sehari-hari. Pernyataan bahwa semua sistem kepercayaan bersifat relatif atau tidak dapat dibandingkan hampir sama dengan menghindari verifikasi dan bukanlah argumen yang adil. Pada titik awal perdebatan realisme ilmiah, keberadaan objek yang diamati, kemungkinan penjelasan, dan kemungkinan prediksi sudah diasumsikan. Tentu saja, teori-teori ilmiah yang berlaku atau keadaan psikologis pengamat dapat memengaruhi desain eksperimen dan pengumpulan data. Namun demikian, upaya untuk mendekati realitas melalui pengamatan dan eksperimen merupakan karakteristik inheren dari sains. Teori-teori ilmiah menjalani proses verifikasi global untuk menetapkan ketelitiannya. Bahkan jika mereka kekurangan sistem deduktif murni matematika atau logika, mereka secara progresif mendekati kebenaran dan realitas melalui pengalaman.
Berdasarkan diskusi ini, kita dapat meneliti teori lubang hitam Hawking sebagai kasus yang telah menghadapi kritik dari kaum non-realis ilmiah sebagai teori yang hanya bersifat konstruksi. Menurut kaum non-realis, teori lubang hitam Hawking dan teori gravitasi kuantum tidak berkaitan dengan realitas; keduanya hanyalah alat matematika yang diperkenalkan untuk menjelaskan pergerakan alam semesta. Namun, teori kosmik Hawking dapat dilihat sebagai teori yang berkaitan dengan objek nyata jika dinilai berdasarkan kriteria prediksi baru yang diusulkan oleh Replen. Secara spesifik, lubang hitam membentuk medan gravitasi yang sangat kuat dengan menyerap massa, menciptakan wilayah yang bahkan cahaya pun tidak dapat lolos darinya. Batas ini disebut tepi lubang hitam, atau cakrawala peristiwa. Menurut teori Hawking, efek kuantum di dekat cakrawala peristiwa menyebabkan emisi energi yang lemah, yang dikenal sebagai radiasi Hawking. Radiasi ini sangat lemah dan terjadi pada jarak yang sangat jauh, sehingga sangat sulit untuk diamati dengan teknologi saat ini. Namun, jika fisika eksperimental, termasuk teknologi deteksi radio, berkembang cukup pesat, atau jika peralatan yang mampu mendeteksi radiasi Hawking didirikan di luar angkasa di luar Bumi, teori lubang hitam Hawking dapat diverifikasi secara empiris. Lebih lanjut, teori Hawking secara teoritis dapat menyimpulkan bentuk dan distribusi radiasi ini, memenuhi kondisi independensi. Selain itu, radiasi Hawking diharapkan mengandung informasi yang berkaitan dengan pembentukan bintang sebelum diserap oleh lubang hitam. Tidak ada teori lain selain teori Hawking yang dapat menafsirkan informasi ini. Hal ini memenuhi kondisi keunikan. Oleh karena itu, teori lubang hitam Hawking dapat dilihat sebagai teori yang menyajikan prediksi baru yang memenuhi kondisi independensi dan keunikan. Meskipun fakta bahwa peralatan eksperimental untuk memverifikasi prediksi ini secara langsung tidak muncul selama masa hidup Hawking adalah masalah terpisah, fakta bahwa teori ini memungkinkan prediksi baru tidak dapat disangkal. Oleh karena itu, teori lubang hitam Hawking dapat dievaluasi sebagai teori yang berkaitan dengan realitas. Bahkan jika itu bukan teori lubang hitam yang lengkap, keberadaan entitas yang memancarkan energi di ruang angkasa setidaknya tidak dapat disangkal.
Kesimpulannya, melalui pencapaian penelitian utama Hawking—teori lubang hitam—kita dapat secara wajar menyimpulkan bahwa entitas yang terkait dengan gravitasi kuantum ada di alam semesta. Kemajuan ilmiah secara bertahap akan mengungkapkan realitas ini, membawa pemahaman manusia ke tingkat yang lebih dalam dan lebih canggih. Para ilmuwan dapat dilihat bukan sebagai makhluk yang mengembara dalam mimpi, tetapi sebagai mereka yang mendekati realitas melalui pengetahuan yang tidak sempurna namun terus bertambah.
