Percaya atau tidak, para fisikawan ingin menjaga segala sesuatunya sederhana. Itulah mengapa banyak ilmuwan, termasuk Albert Einstein, percaya bahwa fisika pada akhirnya dapat menyatu ke dalam satu paradigma besar yang mendeskripsikan alam semesta—sebuah teori segalanya.
Muncullah teori string. Secara garis besar, teori string adalah sebuah kerangka matematika yang menggantikan partikel titik dengan "string" satu dimensi sebagai penyusun fundamental materi. Awalnya diajukan sebagai penjelasan untuk fenomena berbeda, teori ini dengan cepat menarik perhatian fisikawan yang bekerja untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum—dua teori yang sangat sukses dan sama-sama valid, namun terkenal tidak akur.
Kemudian diikuti oleh dua "revolusi superstring," yang mencatat kemajuan pesat dalam memetakan rincian bagaimana teori string dapat menangkap kompleksitas alam semesta kita. Demam teori string secara alami merembes ke percakapan populer—para penggemar sains era 1990-an dan 2000-an, saya menatap Anda—menghasilkan dokumenter terkenal seperti The Elegant Universe dari PBS serta segudang buku populer dan akademis.
Namun, seiring pergantian abad, sorotan atas teori string tampak memudar. Memang, opini publik itu plin-plan dan mudah bosan, dan ketidakpedulian non-akademisi bukan berarti ide tersebut mati. Tetapi, jika Google Ngram Viewer bisa dijadikan patokan, pengaruh teori string telah terhuyung-huyung dalam satu dekade terakhir atau lebih.
Sebuah grafik yang memetakan frekuensi teori string disebutkan dalam sumber cetak antara 1960 dan 2022. © Google/Screenshot oleh Gizmodo
Itulah pertanyaan yang kami ajukan kepada para fisikawan untuk Giz Asks edisi ini. Apa yang sebenarnya terjadi pada teori string? Jelas, fisikawan belum menyerah pada teori segalanya. Tapi apakah teori string masih menjadi kandidat utama—jika pun pernah menjadi satu? Ataukah kini ada alternatif yang lebih baik? Apakah popularitas dan signifikansinya benar-benar merosot? Jika iya, mengapa?
Tanggapan berikut mungkin telah disunting dan diringkas sedikit untuk kejelasan.
Daniel Whiteson
Fisikawan Partikel, University of California, Irvine, dan Kolaborasi ATLAS di CERN.
Teori string tidak mati! Keberatan utamanya adalah prediksinya untuk hal-hal pada skala mikroskopis yang belum dapat kita uji, sehingga ia belum memberikan prediksi yang dapat difalsifikasi. Tapi itu bukan berarti ia tak akan pernah memberikannya. Teori grup dahulu adalah sebuah keanehan matematis selama satu abad sebelum kita menemukan bahwa ia penting untuk mendeskripsikan fisika partikel dan teori medan kuantum. Saya sendiri bukan penggemar mengkategorikan sesuatu sebagai "sains" atau "bukan sains", karena siapa yang tahu keingintahuan nerdy macam apa yang akan mengarah pada sebuah penemuan?
John H. Schwarz
Fisikawan Teoretis, California Institute of Technology; penemu mekanisme Green-Schwarz, yang memicu revolusi superstring pertama pada 1984.
Topik ini meledak [sekitar 1984] dan tetap sangat aktif sejak saat itu. Konferensi teori string tahunan masih berjalan kuat dan biasanya dihadiri oleh beberapa ratus peserta. […] Sebagian besar komunitas fisika partikel teoretis kini yakin bahwa kita berada di jalur yang tepat untuk menemukan teori terpadu yang benar bagi alam semesta kita (dan banyak penentang telah bertobat).
Meski demikian, kita juga menyadari bahwa masih banyak hal yang belum dipahami, dan mungkin butuh waktu lama untuk mendapatkan bukti eksperimental yang mendukung teori ini.
Peter Woit
Matematikawan dan Fisikawan, Columbia University; penulis buku Not Even Wrong dan blog dengan nama yang sama.
Gagasan teori string sebagai teori terpadu fundamental yang baru telah lama mati. Untuk menyederhanakannya, teori ini membutuhkan sepuluh dimensi ruang-waktu, tetapi kita hanya melihat empat, jadi Anda harus menyingkirkan enam dimensi. Skenario sederhana yang melakukan ini tidak terlihat seperti dunia nyata; skenario rumit dapat memberikan Anda hampir segala sesuatu, sehingga tidak memprediksi apa pun.
Paku terakhir di peti matinya adalah hasil negatif di LHC mengenai supersimetri, yang merupakan bagian krusial dari sebagian besar skenario dan satu-satunya harapan untuk dapat diamati secara eksperimental. Istilah "teori string" kini digunakan untuk merujuk pada beragam ide berbeda yang tumbuh dari upaya membuat teori terpadu bekerja. Kebanyakan "teoris string" sekarang tidak bekerja pada teori terpadu yang gagal itu, tetapi pada subjek yang sangat berbeda.
Ini telah menghasilkan beberapa ide baru yang penting dalam matematika, tetapi tidak ada wawasan baru tentang fisika fundamental di dunia kita. Khususnya, sementara orang mempelajari banyak "gravitasi kuantum," ini adalah teori-teori yang tidak menjelaskan gravitasi kuantum di dunia empat dimensi kita.
Thomas Van Riet
Fisikawan Teoretis, Universitas Leuven di Belgia; berspesialisasi dalam supergravitasi, teori string, holografi, dan kosmologi.
Ya, [popularitas teori string telah menurun]. Alasannya adalah 20 tahun lalu, para penyampai sains dan penulis proposal hibah menjanjikan surga. Itu tidak pernah masuk akal. Kita juga tahu 20 tahun lalu bahwa teori string memiliki yang disebut lanskap ground state sehingga tidak memiliki prediksi yang unik.
Tetapi apa yang disebut alternatif tidak dapat bersaing sama sekali, dan ini tetap menjadi teka-teki dinamika sosiologis bagaimana mereka bisa membingkai diri sebagai alternatif. Biar saya perjelas, sangat bagus bahwa orang mempelajari pilihan lain. Tapi tidak ada alasan untuk mengatakan bahwa mereka telah mencapai deskripsi mekanika kuantum dari gravitasi.
Orang bilang tanpa eksperimen kita tidak bisa menyebut satu teori lebih baik dari yang lain. Itu jelas salah. Ada banyak pemeriksaan konsistensi, yang sangat sulit untuk dilalui. Bisakah Anda menghitung entropi lubang hitam? Teoris string mampu menghitungnya dalam keadaan yang sangat teridealiasi dan mereproduksi rumus terkenal Hawking untuk entropi lubang hitam!
Di sinilah sains dapat berkembang tanpa masukan eksperimental dan ini adalah poin yang sering disalahpahami oleh para filsuf: dalam fisika kita mempelajari hal-hal yang tidak fisik sepanjang waktu… Namun ini berarti Anda menciptakan keadaan teridealiasi sehingga Anda mampu melakukan komputasi dan menguji sebuah kerangka. Dalam gravitasi kuantum, permainan untuk lolos dari konsistensi matematis begitu kuat sehingga membuat pencarian teori hampir menyatu secara unik ke arah string.
Demikian juga, teori string bisa jadi hanya sebuah model mainan. Tapi itu sendiri sangat hebat loh! Misalnya, dalam model ini, gue bisa lihat ruang dengan singularitas Big Bang dan nanya ke diri sendiri, gimana teori ini ngatasinnya? Teori ini pasti harus kasih jawaban karena secara matematis kan teori yang lengkap. Jadi dia harus nerangin gimana wujud awal waktu dalam model (mainan?) ini.
Carlo Rovelli
Fisikawan teoretis, Centre de Physique Théorique de Luminy di Prancis; Rovelli adalah salah satu pencetus loop quantum gravity, sebuah teori saingan untuk teori dawai.
Terutama dalam 10 atau 5 tahun terakhir, bagi komunitas fisika luas, daya tarik teori dawai sudah sangat berkurang. Ini karena tiga alasan. Pertama, teori ini sebelumnya mengindikasikan bahwa sejumlah prediksi fisika bisa diverifikasi, seperti partikel supersimetri yang bisa diamati di [LHC], konstanta kosmologis negatif, produksi lubang hitam mini dalam eksperimen fisika partikel, modifikasi hukum Newton pada skala pendek, dan sebagainya. Tak satu pun dari prediksi ini yang ternyata benar.
Kegagalan berulang ini tidak sepenuhnya membunuh teori tersebut, yang selalu bisa "disesuaikan" untuk mengakomodasi hasil negatif. Tapi ini telah mengurangi kepercayaan sebagian besar ilmuwan terhadap teori itu.
Alasan kedua, yang mungkin lebih penting lagi, adalah teori ini dulu mendapat banyak perhatian pada 1980-an dan 1990-an karena menjanjikan solusi untuk pertanyaan terbuka dalam fisika partikel. Misalnya, menghitung parameter bebas Model Standar dari prinsip pertama, memahami mengapa ada tiga generasi partikel, mengapa grup gauge-nya spesifik itu, dan lain-lain. Teori ini tidak pernah berhasil dalam hal ini. Kegagalan ini juga telah mengurangi kredibilitas hipotesis dawai.
Alasan ketiga adalah setelah 50 tahun, kita masih belum memiliki formulasi teori dawai yang jelas dan terdefinisi dengan baik. Kita punya kumpulan hasil yang terkait tapi tidak ada teori menyeluruh yang jelas yang didefinisikan oleh serangkaian persamaan yang utuh.
Hiroshi Ooguri
Fisikawan teoretis, California Institute of Technology; kontributor kunci bagi perkembangan matematika dalam teori dawai.
Menyatukan mekanika kuantum dengan relativitas "umum" itu 25 kali lebih sulit daripada menyatukannya dengan relativitas "khusus". […] Fisikawan butuh 50 tahun untuk mengembangkan model konkret berbasis teori medan kuantum guna mendeskripsikan fenomena fisika partikel (Model Standar) dan 40 tahun lagi untuk mengonfirmasi semua prediksinya (penemuan boson Higgs).
Oleh karena itu, bisa dibilang bahwa akan butuh 1.250 tahun untuk membangun model alam semesta yang realistis dari teori dawai dan 1.000 tahun lagi untuk memverifikasinya secara eksperimental. Nah, saya rasa tidak akan selama itu sih, tapi ini menggambarkan betapa sulitnya masalah ini. Jadi, saya berharap pencapaian penyatuan seperti itu akan menghasilkan 25 kali lebih banyak hasil yang memuaskan dan berdampak 25 kali lebih besar pada berbagai bidang fisika dan matematika.
Saat ini, teori dawai adalah satu-satunya kandidat yang menjanjikan untuk mencapai penyatuan itu. Tidak ada usulan lain yang memiliki dampak sebanding pada berbagai ilmu pengetahuan atau kedalaman matematika. Jadi, dalam arti tertentu, kami para fisikawan teoretis sedang mengembangkan bahasa untuk memahami alam.
Satu hal yang ingin saya tekankan adalah, tentu saja, tujuan akhir kami adalah menyatukan relativitas umum dan mekanika kuantum lalu mengujinya secara eksperimental. Saya harap akan ada tes yang positif, tetapi jika teori itu ditolak, itu juga kemajuan dalam sains, jadi saya akan menerimanya.
Cumrun Vafa
Fisikawan teoretis, Harvard University; Vafa menerima Breakthrough Prize di bidang fisika tahun 2017 untuk karyanya dalam menerapkan teori dawai untuk mempelajari lubang hitam dan alam semesta.
Teka-teki sering datang berpasangan, masing-masing menjadi solusi bagi yang lain! Inilah yang tampaknya sedang terjadi dalam fisika saat ini. Observasi kosmologis terbaru oleh dua kelompok, DESI dan DES, dalam data 2024 dan 2025 mereka menemukan bukti bahwa model standar kosmologi, yang mengasumsikan sektor gelap tidak terkuras seiring waktu, tidak cocok dengan data. Saat ini model kami yang terinspirasi dawai adalah model terbaik yang sesuai dengan data mereka!
Secara paralel, ada eksperimen yang sedang berlangsung di Austria dan AS yang bertujuan untuk mendeteksi langsung dimensi gelap [dimensi tambahan hipotetis dalam teori dawai]… Eksperimen-eksperimen ini akan menghasilkan data pertamanya dalam hitungan tahun.
Jadi tampaknya baik observasi kosmologis skala besar maupun eksperimen meja skala kecil sama-sama dalam proses mengonfirmasi prediksi teori dawai. Kita mungkin berada di ambang penemuan ilmiah besar. Kita seharusnya punya gambaran yang lebih jelas dalam 5 sampai 10 tahun ke depan.