DinoEdukasi

Apakah alam semesta ini kosong, atau tersembunyi di antara bintang-bintang dengan kehidupan alien yang menunggu untuk ditemukan? Pertanyaan ini telah memicu perdebatan filosofis dan ilmiah selama beberapa dekade, dan dikenal sebagai Fermi Paradox. Paradox ini muncul dari kontras antara kemungkinan besar kehidupan di luar Bumi dan kurangnya bukti kontak.

Secara sederhana, paradoks ini bertanya: Jika alam semesta begitu luas dan tua, dengan miliaran bintang dan planet, mengapa kita belum menemukan siapa pun?

Salah satu cara untuk memodelkan pertumbuhan populasi—seperti pada populasi kelinci—adalah dengan mengalikan populasi dengan tingkat pertumbuhan, yang sering dilambangkan dengan huruf R. Jika R adalah 2, maka populasi akan berlipat ganda setiap tahun. Namun, model ini terlalu sederhana karena mengabaikan batasan lingkungan.

Kita dapat memasukkan istilah 1 minus X untuk mewakili batasan lingkungan. Ini menciptakan “fungsi logistik” yang membatasi pertumbuhan populasi. Dengan kata lain, semakin banyak individu yang ada, semakin lambat mereka berkembang karena keterbatasan sumber daya.

Sebagai contoh, mari kita pertimbangkan kelompok kelinci yang aktif. Jika R sama dengan 2,6 dan kita memulai dengan populasi 40% dari maksimum, hasilnya adalah 0,624. Namun, ketika kita memasukkan angka ini kembali ke persamaan, populasi tidak benar-benar berubah karena mematuhi batasan lingkungan.

Kita dapat membuat grafik interaksi populasi terhadap pertumbuhan. Ketika kita menaikkan R, kita melihat bahwa populasi menurun. Jika R kurang dari 1, populasi akan menurun dan akhirnya akan punah. Sebaliknya, ketika R lebih tinggi, populasi akan tumbuh.

Namun, hal yang menarik adalah bahwa ada perilaku yang tidak terduga. Ketika R mencapai nilai tertentu (sekitar 3,4), jumlah peningkatan per satuan waktu mulai berfluktuasi secara acak. Ini adalah ciri khas dari sistem yang mengalami “periodik doubling”, yang merupakan karakteristik dari sistem kacau.

Fenomena ini tidak hanya terjadi pada sistem sederhana, tetapi juga muncul dalam sistem yang jauh lebih kompleks. Sebagai contoh, fisikawan Mitchell Feigenbaum menemukan bahwa ketika Anda mengulang fungsi dengan satu puncak, Anda akan menemukan konstan yang disebut “Feigenbaum constant” (sekitar 3,4). Konstanta ini muncul di berbagai sistem yang berbeda, termasuk perilaku jantung dan sistem iklim, yang menunjukkan bahwa ada prinsip fundamental yang mengatur perilaku kacau.

Fenomena ini telah menginspirasi penelitian di berbagai bidang, termasuk biologi, fisika, dan bahkan ekonomi. Misalnya, biologi Robert May menggunakan konsep periodik doubling untuk mempelajari bagaimana jantung manusia mengalami fibrilasi—kondisi yang mengancam jiwa di mana detak jantung tidak teratur.

Jadi, meskipun kita belum memiliki jawaban pasti tentang apakah kita sendirian di alam semesta, penelitian tentang perilaku kacau memberikan wawasan yang berharga tentang bagaimana sistem kompleks dapat muncul dari prinsip-prinsip sederhana.