Unifikasi dalam Fisika: Menemukan Kesederhanaan dalam Keanekaragaman

Sepertinya, inilah kondisi yang terjadi pada tahap awal evolusi alam semesta ketika suhu dan energi jauh lebih tinggi daripada sekarang. Saat alam semesta mengembang dan mendingin, kedua kekuatan itu akhirnya "berpisah," sehingga masing-masing gaya tersebut mengembangkan identitas individunya sendiri. Dengan cara ini, teori gaya elektrolemah menyatukan teori gaya elektromagnetik dan gaya (nuklir) lemah.

Di luar penyatuan elektrolemah, ada indikasi bahwa penyatuan lebih lanjut harus ada. Unifikasi ini akan menyatukan gaya elektrolemah dengan gaya kuat, memberikan apa yang disebut grand unified theory (GUT). Jika benar, penyatuan ini seharusnya hanya berlaku pada energi dan suhu yang lebih tinggi daripada yang diperlukan untuk penyatuan elektro-lemah. Dalam kehidupan alam semesta, GUT seharusnya memegang kendali untuk durasi yang lebih pendek daripada teori elektro-lemah pada usia awal alam semesta dalam proses big bang. Tujuan akhir dari penggabungan semua interaksi (gaya) dasar ini adalah menyatukan GUT dengan gravitasi dan mencakup semua interaksi yang dikenal dalam teori tunggal yang disebut teori segalanya atau theory of everything (TOE).

Setidaknya kekuasaan TOE dalam evolusi alam semesta dipercaya terjadi dalam waktu yang paling singkat ketika ketika alam semesta sangat panas. Ketika perluasan alam semesta mendinginkannya, gaya gravitasi dan GUT akan berpisah satu sama lain. Kemudian, pada suhu yang lebih rendah, seiring alam semesta yang terus memperluas dirinya (mengembang), gaya kuat dan gaya elektro-weak akan terpisah satu sama lain dan mendapatkan identitas masing-masing. Kemudian, semakin suhu alam semesta semakin mendingin, gaya lemah dan gaya elektromagnetik akan masuk ke dalam keberadaan yang terpisah. Sedangkan, penyatuan listrik dan magnet dalam elektromagnetisme masih berlaku sampai hari ini.

Fisikawan secara aktif mengerjakan Grand Unified Theory (GUT), tetapi sejauh ini tanpa hasil yang pasti. Sedangkan dalam pekerjaan theory of everything (TOE), pertama-tama fisikawan harus mengatasi rintangan untuk membuat teori relativitas umum milik Albert Einstein, yang merupakan teori gravitasi yang berlaku saat ini, kompatibel dengan fisika kuantum. Hasilnya, jika dan ketika tercapai, akan disebut teori gravitasi kuantum. Teori ini ketika ditemukan diharapkan dapat disatukan dengan GUT untuk menghasilkan TOE. 

Sampai di sini sangat sulit untuk membayangkan apa yang mungkin berada di luar dari theory of everything (TOE). Skenario unifikasi yang baru saja dijelaskan yang mengarah ke TOE hanyalah dugaan, dari situasi sekarang ke masa depan. Mungkin, seperti yang sering terjadi dalam fisika, penemuan-penemuan baru akan mengubah gambaran secara dramatis, dan jalan penyatuan akan mengarah ke arah yang sangat tidak terduga.

Ketika fisikawan berhasil menyatukan serangkaian fenomena alam yang tampaknya berbeda dan tidak berhubungan sama sekali, maka akan melahirkan teori baru yang lebih kuat. Teori baru yang lebih kuat ini dapat menjelaskan dan memprediksi lebih banyak hal daripada apa yang bisa dijelaskan oleh masing-masing teori tersebut sebelum digabungkan. 

Selain itu teori baru (teori gabungan/unifikasi) juga dapat menjelaskan hal-hal yang sebelumnya dijelaskan oleh masing-masing teori sebelum digabung dengan jauh lebih sederhana.

Contohnya, teori gravitasi universal Newton bisa menjelaskan mengapa benda jatuh dan mengapa planet bergerak dalam orbit elips sebagai sebuah fenomena yang sama yaitu fenomena gravitasi. Ini jelas menjadikannya lebih sederhana dibandingkan dengan harus menjelaskannya sendiri-sendiri berdasarkan teori-teori sebelumnya. 

Di samping itu teori Newton dapat digunakan untuk memahami dan memprediksi lebih banyak hal yang tidak bisa dilakukan oleh teori-teori sebelumnya saat masih berupa teori-teori yang berbeda. 

Maksudnya, kita tidak bisa menggunakan persamaan Kepler yang mendeskripsikan lintasan elips planet untuk mencari tahu berapa berat astronot saat berada di bulan atau berapa kecepatan yang dibutuhkan satelit untuk bisa mengorbit bumi. Ini semua hanya bisa dihitung dan diprediksi menggunakan teori gravitasi Newton.

Sejauh ini penyatuan atau unifikasi telah melayani fisika dengan sangat baik. Unifikasi membuat kesederhanaan. Banyak hukum alam dan teori sains digantikan oleh hukum yang lebih sederhana, dan oleh satu teori yang lebih mendasar dan menyeluruh. Lewat unifikasi juga fisika mengambil langkah lebih jauh menuju pemahaman yang lebih mendalam tentang alam semesta.