Misteri 350 tahun tentang mengapa jam pendulum (jam bandul) yang tergantung di dinding yang sama dapat saling mempengaruhi dan saling sinkron secara serempak dari waktu ke waktu ternyata lebih rahasia daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Memecahkan misteri ini bisa menjelaskan aspek-aspek yang membingungkan tentang berbagai perilaku sinkron secara bersamaan, seperti bagaimana sel-sel otak bekerja sama.

Pada tahun 1665, penemu jam pendulum, fisikawan Belanda Christiaan Huygens, terbaring di tempat tidur karena sakit, mengamati dua jam miliknya, ketika ia melihat sesuatu yang aneh: Tidak peduli bagaimana pendulum pada jam-jam tersebut dimulai, mereka akhirnya berayun tepat pada arah yang berlawanan satu sama lain dalam waktu sekitar setengah jam.

“Selama berabad-abad, penyebab dari efek-efek tersebut tidak diketahui. Memecahkan teka-teki ini bisa membantu menjelaskan fenomena misterius sinkronisasi tersebut,” ungkap para ilmuwan.

“Fenomena sinkronisasi ini adalah salah satu dari denyutan-denyutan yang paling meresap di alam. Sebagai contoh, pikirkanlah bagaimana sepasang penari mengikuti irama musik, atau pemain biola di orkestra yang bermain bersamaan,” kata Jonatan Peña Ramirez, seorang dynamicist di Center for Scientific Research and Higher Education di Ensenada, Meksiko, yang memimpin studi ini.

Dalam sebuah studi terpisah yang diterbitkan tahun lalu dalam jurnal “Scientific Reports”, para ilmuwan mengatakan bahwa penjelasan untuk fenomena ini berhubungan dengan perjalanan getaran suara dari jam satu ke jam yang satunya, misalnya, melalui dinding di mana mesin menggantung. Namun, Peña dan rekan-rekannya sekarang menunjukkan bahwa penjelasan asli dari Huygens untuk misteri ini bisa menjadi salah satu yang benar.

Para peneliti bereksperimen dengan dua jam pendulum yang dikenal sebagai jam monumental. “Untuk yang terbaik dari pengetahuan kami, ini adalah pertama kalinya bahwa percobaan Huygens direproduksi menggunakan jam pendulum monumental secara nyata. Penelitian sebelumnya telah menggunakan jam pendulum versi skala rendah, orcommercial dan jam generik,”kata Peña kepada Live Science.

Para ilmuwan menempatkan kedua jam di meja kayu yang sama. Seperti yang mereka harapkan, gerakan pendulum jam selalu sinkron dari waktu ke waktu.

Namun, tidak seperti jam dalam percobaan Huygens, jam tersebut tidak berayun dengan arah yang berlawanan. Sebaliknya, mereka tiba-tiba bergerak persis sama arah. Selain itu, sementara jam-jam tersebut tetap dalam keseimbangan, mereka menjadi lebih lambat dan lebih tidak akurat dari waktu ke waktu.

Untuk menjelaskan temuan ini, para peneliti mengembangkan sebuah model matematika dari jam tersebut, dengan mempertimbangkan sifat fleksibel dari kayu yang menopang kedua mesin yang ditaruh di atasnya.  Model tersebut menjelaskan bahwa jam-jam itu bisa membuat papan kayu bergetar.

Para peneliti menemukan bahwa penopang yang menghubungkan jam (dalam hal ini, meja kayu) bisa berfungsi sebagai semacam saluran komunikasi antara jam-jam tersebut, yang bisa mereka gunakan untuk bertukar energi. Kekakuan, ketebalan dan massa yang dimiliki oleh penopang ini dapat mempengaruhi cara di mana jam menjadi sinkron dan seberapa akurat mereka jadinya.

“Dahulu, Huygens menjelaskan bahwa perilaku sinkron dari jam-jam yang ia amati mungkin disebabkan oleh getaran tak terlihat dari balok di mana mereka menggantung,” kata Peña.

“Huygens begitu brilian bahwa ia memberikan penjelasan yang benar untuk penemuannya tersebut tanpa menggunakan persamaan tunggal,” tambahnya.

Temuan ini menunjukkan bahwa masih banyak yang tidak diketahui tentang bagaimana pasangan jam pendulum berperilaku. Masih ada rahasia tersembunyi untuk diungkap, dengan demikian studi lebih lanjut tentang sistem ini diperlukan untuk mengungkap lebih detail tentang fenomena sinkronisasi yang hingga kini masih menarik perhatian.

“Pemahaman yang lebih baik dari sinkronisasi bisa memiliki implikasi teknologi dan biologi. Misalnya, mempertimbangkan dua baling yang dipasang pada penopang elastis. Satu contoh akrab dari perangkat semacam ini adalah mesin cuci. Dalam kondisi tertentu, baling-baling dapat melakukan sinkronisasi untuk memutar ke arah yang sama, atau ke arah yang berlawanan,” kata Peña.

“Sinkronisasi dari baling-baling ini di arah berlawanan sangat diinginkan, karena ini akan mengurangi atau bahkan menghilangkan getaran mesin cuci disaat baling-baling sedang bekerja. Namun, sinkronisasi baling-baling ini dalam arah yang sama tidak diinginkan sama sekali, karena getaran yang kuat dapat menghasilkan, efek berbahaya dan tidak diinginkan,” jelasnya.

“Hal serupa terjadi dalam organisme hidup. “Misalnya, di dalam tubuh manusia, ada beberapa ritme biologis, respirasi, denyut jantung dan perfusi darah. Telah ditemukan bahwa ketika beberapa ritme ini melakukan sinkronisasi satu sama lainnya, penggunaan akan kebutuhan energi adalah minimal; oleh karena itu, dalam hal ini, timbulnya sinkronisasi adalah menguntungkan. Di sisi lain, sinkronisasi juga bisa berbahaya atau merugikan; ini diterima secara luas bahwa proses timbulnya kejang terkait erat dengan sinkronisasi abnormal pada neuron-neuron,” kata Peña.

Para ilmuwan merinci temuan mereka secara online 29 Maret baru lalu di jurnal “Scientific Reports”. Jam-jam yang digunakan dalam percobaan sekarang di museum di samping pabrik jam monumental jam Relojes Centenario di Zacatlan, Meksiko, di mana jam tersebut dibuat. (ran)

Share

Video Popular