FISIKA DALAM PERSPEKTIF: SUATU TINJAUAN PERKEMBANGAN DAN PERAN MASYARAKAT* Yaziz Hasan Pusat Pengkajian Teknologi Nuklir, Badan Tanaga Atom Nasional, Jakarta 0. PENDAHULUAN Tulisan ini dimaksudkan sebagai suatu tinjauan terhadap perkembangan fisika baik menurut landasan filosofisnya maupun menurut suasana lingkungan yang melingkupinya, serta desakan-desakan yang menyertai kehadirannya, dan dampak-dampak yang telah diberikannya bagi perkembangan dan kemajuan teknologi, baik yang tradisional ataupun yang paling modern, yang mana perkembangan-perkembangan tersebut telah menghadirkan pencapaian luar biasa dalam peradaban manusia. Namun tak kurang menariknya adalah bagaimana individu-individu yang berperan di dalamnya mendemonstrasikan kesungguh-sungguhannya dan dedikasi mereka yang luar biasa. Dengan memahami semangat mereka yang tak pernah kenal menyerah diharapkan akan lahir suatu semangat yang lebih segar bagi generasi-generasi yang mewarisi sains temuan mereka dan dengan bekal semangat yang demikian itu, maka diharapkan adanya kesiapan mental yang cukup untuk menghadapi tantangan-tantangan masa depan yang makin kompleks dan dapat diatasi dengan pilihan yang tepat. Juga dengan menelaah masalah-masalah pelik yang akhirnya dapat teratasi tersebut akan menumbuhkan rasa kepercayaan diri yang tinggi, yang sekaligus akan mendobrak dan menjebol hambatan-hambatan mental yang boleh jadi telah hadir terlalu cepat mengurungi jiwa-jiwa muda. Disadari tulisan ini tersusun secara agak tidak sistematik sehingga mungkin terasa adanya kekurang-selarasan dan berkesan sepertinya terjadi adanya beberapa pengulangan. Meskipun terjadi adanya pengulangan itu tapi tidaklah terlalu buruk untuk diikuti, karena justeru dengan demikian akan semakin mempertegas tekanannya. Memahami seringkali merupakan proses yang berulang-ulang. Pembicaraan fisika yang cukup menarik adalah tinjauan aspek-aspek filosofis yang mendasarinya, yang melatar-belakangi usaha-usaha keras dalam beberapa kadar terhadap pengembangannya. Maka, dalam tulisan ini akan diketengahkan secara secukupnya beberapa sisi perkembangan fisika baik aliran filosofisnya, pengaruhnya terhadap perkembangan teknologi, dan harapan yang dibebankan kepadanya. Pembicaraan ini akan diawali dengan apa fisika itu dan bagaimana dia hadir sebagai hasil kreativitas jiwa. Fisika ialah ilmu yang paling mendasar dari semua cabang sains. Dia berurusan dengan perilaku dan struktur materi. Dengan kata lain, fisika adalah ilmu tentang perubahan di alam. Cabang-cabang utama fisika adalah mekanika, optika, kelistrikan, kemagnetan, akustik, panas, dan fisika atom. Cabang-cabang ini dirangkai oleh konsep-konsep seperti energi, massa, gaya, percepatan dan muatan. Cabang-cabang ilmu pengetahuan lain yang melibatkan aplikasi-aplikasi fisika dan telah berkontribusi terhadap perkembangannya adalah astronomi, geofisika, kimia fisika, biofisika, aerodinamika, hidrodinamika, fisika plasma, dan fisika zat padat. Fisika modern juga berpijak secara kuat pada matematika untuk mengembangkan teori-teorinya dan pada ilmu rekayasa untuk mendesain dan mengkonstruksi peralatan-peralatan eksperimentalnya.Lapangan kajian fisika biasanya dibagi ke dalam bidang-bidang yang meliputi gerak, fluida, panas, bunyi, cahaya, kelistrikan dan kemagnetan, dan topik-topik modern yang meliputi teori relativitas, struktur atom, fisika zat mampat, fisika nuklir, partikel elementer dan astrofisika. 1. SAINS DAN KREATIVITAS Tinjauan utama semua cabang sains, termasuk fisika, umumnya dipandang sebagai tatanan dari penampakan-penampakan yang kompleks yang dapat dideteksi oleh indera-indera kita yaitu, suatu tatanan dari apa yang sering kita nyatakan sebagai “dunia di sekitar kita”. _______________________________________________
* Disajikan khusus untuk Temu Alumni Fisika, Himpunan Mahasiswa Fisika, Universitas Hasanuddin, Ujung Pandang, 7-8 Juni 1997.
1
Banyak orang menganggap sains sebagai suatu proses mekanis dari pengumpulan fakta-fakta dan penurunan teori-teori. Bukan ini masalahnya. Sains merupakan suatu kegiatan kreatif yang dalam banyak segi mirip dengan kegiatan-kegiatan kreatif lain dari jiwa manusia. Mari kita mengambil beberapa contoh guna melihat mengapa hal ini benar. Salah satu aspek terpenting sains adalah pengamatan-pengamatan terhadap peristiwa-peristiwa. Meskipun begitu, pengamatan memerlukan suatu imajinasi, karena para ilmuwan tidak akan pernah dapat memasukkan segala-galanya dalam suatu deskripsi tentang apa yang mereka amati. Dengan demikian, para ilmuwan harus membuat penilaian-penilaian tentang mana yang relevan dalam pengamatan-pengamatan mereka. Sebagai contoh, mari kita melihat bagaimana dua jiwa-jiwa besar, Aristoteles (384-322 SM) dan Galileo (1564-1642), menafsirkan gerak sepanjang suatu permukaan bidang horizontal. Aristoteles melihat bahwa benda-benda yang diberi dorongan awal di atas tanah (atau di atas sebuah meja) selalu melambat dan kemudian berhenti. Sebagai akibatnya, Aristoteles mempercayai bahwa keadaan alamiah sebuah benda adalah (selalu) menjadi diam. Galileo, dalam tinjauan ulangnya tentang gerak horizontal pada awal 1600-an, lebih memilih mempelajari kasus gerak ideal yang bebas hambatan. Galileo membayangkan bahwa jika gesekan dapat dihilangkan, sebuah benda yang diberi suatu dorongan awal sepanjang suatu permukaan horizontal akan terus-menerus bergerak secara tak hingga tanpa henti. Dia menyimpulkan bahwa untuk sebuah benda agar berada dalam keadaan gerak adalah sama alamiahnya dengan hal agar benda berada dalam keadaan diam. Dengan menemukan suatu pendekatan baru, Galileo segera membangun pandangan modern kita tentang gerak, dan dia mengerjakan itu dengan suatu lompatan imajinasi. Teori-teori tidak pernah diturunkan secara langsung dari pengamatan mereka diciptakan untuk menerangkan pengamatan. Mereka merupakan inspirasi yang hadir dalam jiwa-jiwa umat manusia. Misalnya, gagasan bahwa materi tersusun dari atom-atom (teori atom) dengan pasti tidak hadir pada seseorang karena orang itu menyaksikan atom-atom. Tapi agaknya, karena suatu gagasan yang berasal dari jiwa-jiwa kreatif. Teori relativitas, teori elektromagnetik tentang cahaya, dan hukum Newton tentang gravitasi universal merupakan hal lain dari hasil imajinasi manusia. Teori-teori besar sains mungkin dapat dibandingkan, sebagai pencapaian kreatif, dengan karya-karya besar dalam seni dan sastera. Namun bagaimana sains bisa berbeda dari kegiatankegiatan kreatif lain ini? Satu perbedaan penting bahwa sains memerlukan pengujian terhadap gagasan-gagasan atau teori-teorinya untuk melihat jika ramalan-ramalannya didukung oleh eksperimen. Memang sesungguhnya, pengujian secara seksama merupakan bagian krusial dalam fisika. Meskipun pengujian teori dapat dipandang sebagai segi untuk membedakan sains dengan bidang-bidang kreatif lain, namun tidak harus segera menganggap bahwa sebuah teori telah “terbukti” dengan pengujian. Pertama, karena tidak ada instrumen pengukur yang sempurna, sehingga suatu konfirmasi pasti tidaklah mungkin. Selanjutnya, adalah tidak mungkin untuk menguji sebuah teori dalam setiap lingkungan yang mungkin tunggal. Jadi sebuah teori tidak akan pernah terbukti secara mutlak. Bahkan kenyataannya, teori-teori itu sendiri umumnya tidak lengkap sebuah teori jarang bersesuaian dengan percobaan secara eksak, di dalam kesalahan percobaan, dalam setiap kasus tunggal untuk mana dia diuji. Memang, sejarah sains menyatakan kepada kita bahwa teori-teori yang berlangsung lama telah digantikan oleh teoriteori yang baru. Proses sebuah teori menggantikan yang lain merupakan suatu subyek penting dalam filosofi sains. Sebuah teori yang baru akan diterima oleh para ilmuwan dalam beberapa hal karena ramalan-ramalannya yang secara kuantitatif bersesuaian jauh lebih baik dengan percobaan ketimbang teori-teori yang lebih tua. Meskipun demikian dalam banyak kasus, sebuah teori baru diterima hanya jika dia menerangkan tentang suatu fenomena yang lebih besar dari pada yang lebih lama. Teori Copernicus tentang Matahari sebagai pusat alam semesta, misalnya, tidak lebih akurat dari pada teori Ptolemaus dengan Bumi sebagai pusat dalam meramalkan gerak benda-
2
benda langit. Meskipun demikian teori Copernicus memiliki konsekuensi-konsekuensi yang tidak dimiliki oleh teori Ptolemaus: misalnya, dia meramalkan adanya fase-fase menyerupai Bulan dalam penampakan Venus. Suatu teori yang lebih sederhana (atau tidak lebih komplek) dan lebih kaya, yang dapat menyatakan dan menjelaskan suatu varitas (keanekaragaman) fenomena yang lebih besar, adanya lebih berguna dan lebih cantik dalam pandangan seorang ilmuwan, dan aspek ini, juga persesuaian kuantitatifnya, memainkan suatu peran utama dalam penerimaan sebuah teori. Sebuah aspek penting dari suatu teori ialah bagaimana dia mampu secara kuantitatif meramalkan fenomena, dan dari titik pandang ini sebuah teori baru sering mungkin terlihat hanya sebagai suatu kemajuan tak berarti dari teori yang lama. Misalnya, teori relativitas Einstein hanya memberikan ramalan-ramalan yang berbeda sangat sedikit dengan teori-teori Galileo dan Newton yang relatif lebih tua terhadap hampir semua situasi sehari-hari. Ramalan-ramalannya terutama hanya baik dalam kasus-kasus ekstrim untuk kecepatan sangat tinggi yang mendekati kecepatan cahaya. Dalam hubungan ini, teori relativitas dapat dipandang semata-mata sebagai “penghalus” teori yang lama. Meskipun begitu ramalan kuantitatif tidak hanya merupakan hasil terpenting dari sebuah teori. Pandangan kita tentang dunia juga terpengaruh. Sebagai akibat teori relativitas Einstein, misalnya, konsep-konsep kita tentang ruang dan waktu telah benar-benar berubah, dan kita telah melihat massa dan energi sebagai suatu entitas (besaran) tunggal (melalui persamaan E = m c2 yang terkenal). Memang, pandangan dunia kita telah mengalami suatu perubahan mendasar ketika teori relativitas segera diterima. 2. TINJAUAN PERKEMBANGAN FISIKA 2.1. Landasan Filosofis Fisika Gagasan-gagasan yang digunakan dalam teori-teori fundamental proses-proses fisis dapat dikelompokkan ke dalam tiga kategori berhubungan dengan tiga cara berbeda dalam memandang alam, yaitu Atomisme, Platonisme, dan Aristotelianisme. Meskipun diusulkan lebih dari 2000 tahun lalu, namun masing-masing pandangan tentang alam dunia ini telah memainkan suatu peranan penting dalam sejarah fisika dan masih bertahan pada beberapa tingkat pikiran dalam fisika modern. Atomisme. Menurut filosof-filosof Yunani kuno Democritus (460-370 SM), Epicurus (341270 SM), dan Lercipus, alam dunia ini tak terdiri dari sesuatu apapun kecuali dari suatu materi yang luar biasa kecil, yang disebut atom, yang bergerak ke semua arah menembus ruang hampa. Sifat-sifat benda-benda fisis seperti warna dan bau dijelaskan dengan menyatakannya ke dalam berbagai ukuran dan bentuk terhadap atom-atom dari mana ia tersusun. Misalnya, atom-atom bulat licin yang bergesekan dengan mudah satu sama lain akan membentuk suatu zat cair, sementara atom-atom dengan tangkai-tangkai akan membentuk benda padat tegar. Cahaya adalah tersusun dari atom-atom yang terpancar dari permukaan benda-benda yang bersinar, mempertahankan bentuknya ketika atom-atom bergerak menembus ruang ke mata kita. Semua perubahan adalah diatributkan kepada gerak atom-atom, tapi tiap-tiap atom mempertahankan ukuran dan bentuk yang sama selama-lamanya. Secara ringkas kebanyakan (manyness) atom-atom, perilaku mekanistiknya, dan statusnya sebagai entitas independen pada fondasi alam merupakan karateristik pandangan dunia atomistik. Platonisme. Filosof Yunani Plato (428-348 SM) mengajarkan bahwa dunia yang diterima atau yang dicerap oleh indra adalah hanya suatu aproksimasi kasar dari suatu dunia bentuk-bentuk ideal. Tugas ilmuwan adalah menggunakan inteleknya dalam menembus di balik penampakan-penampakan untuk menemukan bentuk-bentuk ini. Misalnya, astronom harus mencoba menggambarkan gerak-gerak teramati dari bintang-bintang, planet-planet, matahari dan bulan dengan kombinasi gerak melingkar seragam karena bentuk ideal untuk gerak mereka adalah lingkaran. Dalam Platonisme, semua perubahan adalah diatributkan kepada gerak siklik atau permutasi bentuk-bentuk ideal.
3
Bentuk-bentuk Plato kadang matematis. Pandangan ekstrim bahwa dunia adalah dikendalikan atau diatur oleh bentuk-bentuk matematis adalah dikaitkan pada pandangan matematikawan Yunani abad ke-6 SM Pythagoras dan pengikut-pengikutnya. Orang-orang penganut Pythagoras atau Pythagorean menemukan bahwa dawai-dawai yang bergetar menghasilkan bunyi harmonis bila dibagi dalam panjang-panjang yang memiliki rasio dari bilang-bilangan bulat kecil, seperti 1:2 dan 1:3. Mereka menggeneralisasikan dari fakta ini terhadap anggapan bahwa keseluruhan alam semesta adalah terisi dengan harmoni-harmoni langit (selestial) yang didasarkan pada bilangan-bilangan bulat. Secara ringkas, gagasan kunci dalam Platonisme adalah kepermanenan bentuk-bentuk abstrak di balik perubahan skenario dunia sehari hari. Bentuk-bentuk ini meliputi bentuk-bentuk geometri juga ungkapan-ungkapan numeris seperti rasio-rasio dan persamaan-persamaan. Aristotelianisme. Aristoteles (384-322SM), murid Plato di Athena dan kelak memimpin sekolahnya sendiri di sana, menjelaskan alam sebagai sebuah organik lengkap yang seluruhnya dikendalikan oleh gaya dan tujuan. Menolak atomisme dan khususnya gagasan ruang kosong, dia menganggap bahwa semua materi adalah tersusun dari empat unsur, yaitu tanah, air, udara, dan api, yang bercampur dalam berbagai proporsi. Perubahan terjadi bila suatu sifat yang secara potensial hadir dalam suatu substans menjadi benar-benar hadir. Misalnya sebuah batu di puncak tembok akan memiliki potensial jatuh kebawah atau menjadi bagian sebuah bangunan. Aristoteles mempostulatkan suatu unsur kelima, ether, di langit. Ether tidak mengalami karakteristik perubahan dari empat unsur-unsur bumi atau terestrial. Jadi benda-benda langit, yang tersusun dari ether, hanya dapat menampilkan gerak melingkar eternal. Filsafat Aristoteles pada mulanya menuntut suatu pendekatan konkrit terhadap sains. Bertentangan dengan para atomis dan platonis yang biasanya beranjak dengan mempostulatkan atom-atom yang tak terlihat atau bentuk-bentuk matematis dan mendeduksikan bagaimana dunia harus berperilaku, maka Aristoteles mencoba memulai dengan fakta-fakta yang teramati. Dia mengemukakan ke depan prinsip-prinsip fisika yang diterima selama berabad-abad, dan dia menghadirkan suatu pandangan tentang alam yang berkunci pada konsep organik lengkap. 2.2. Pemantapan Fisika Mekanika. Rekaman pertama teori dinamika adalah dikemukakan oleh Aritoteles. Dia membangun bidang dinamika, cabang mekanika yang berurusan dengan hubungan timbal balik antara gerak dan gaya. Aristoteles membedakan dua jenis gerak alamiah dan paksa (violent). Tiap unsur memiliki "tempat alamiah" di alam semesta bumi di pusatnya dan dikelilingi oleh air, kemudian udara dan kemudian api. Dengan cara serupa, tiap unsur memiliki suatu gerak alamiah untuk bergerak kearah tempat alamiahnya jika ia tidak ada di sana. Umumnya, bumi dan air memiliki sifat berat, yaitu cenderung bergerak ke bawah, sementara udara dan api memiliki sifat levitasi, yaitu cenderung bergerak ke atas. Gerak alamiah ether adalah melingkar, dan ether selalu dalam tempat alamiahnya. Gerak paksa disebabkan oleh gaya luar yang dikenakan dan boleh ke sembarang arah. Gerak tersebut akan berhenti segera setelah gaya dihilangkan. Menurut fisika Aristotelian kecepatan v sebuah benda bertambah dengan bertambahnya gaya F yang bekerja padanya dan berkurang ketika resistansi R terhadap geraknya bertambah. Dalam bentuk persamaan modern, pernyataan ini adalah v = kF/R, di mana k adalah konstanta. Salah satu cacat hukum dinamika Aristoteles adalah bahwa kecepatan sebuah benda akan menjadi tak hingga jika tak ada resistansi terhadap geraknya. Adalah sukar sekali bagi para Aristotelian untuk membayangkan gerak tanpa resistansi. Memang, kenyataan bahwa gerak seperti itu akan menjadi cepat secara tak terhingga adalah dilihat sebagai suatu alasan mengapa tak ada satupun seperti ruang kosong. Teori Aristoteles bahwa gerak paksa membutuhkan suatu gaya yang bekerja secara kontinyu tampak disangkal dengan memandang gerak proyektil. Sebuah anak panah
4
ditembakkan dari sebuah busur akan tetap bergerak untuk beberapa jarak meskipun jelas-jelas tidak selamanya didorong. Aristoteles menyatakan bahwa busur entah bagaimana memberi suatu "daya gerak" kepada udara, yang kemudian mempertahankan anak panah tetap bergerak. Penjelasan ini sangat tidak meyakinkan, dan masalah gerak peluru terus berlanjut hinga membuat kesal para Aristotelian selama berabad-abad. Disamping dinamika, cabang lain mekanika adalah statika. Ia merupakan studi benda-benda diam karena kombinasi berbagai gaya. Perintis bidang ini adalah Archimedes (287212 SM) ilmuwan Yunani abad ke-3 SM. Kalkulasinya tentang pusat gaya berat berbagai bentuk-bentuk geometri adalah salah satu aplikasi matematika pertama yang berhasil terhadap fisika. Archimedes adalah juga pendiri ilmu hidrostatika, yaitu studi tentang keseimbangan fluida dan gaya-gaya yang mereka kenakan pada benda-benda tegar. Optika. Optika adalah cabang utama fisika berikutnya yang dikaji. Euclid (300 SM), matematikawan Yunani termasyur yang bekerja di Alexandria sekitar 300 SM, mengawali ilmu optika geometri mempostulatkan bahwa cahaya bergerak dalam bentuk berkas sinar-sinar garis-garis lurus yang tak memiliki ketebalan. Tapi dia membuat suatu asumsi aneh bahwa sinar-sinar adalah dipancarkan oleh mata ketimbang benda yang terlihat. Pembicaraan paling lengkap tentang optika di zaman antikuitas adalah dikumpulkan pada abad ke-2 M oleh Ptolemaus dari Alexandria, seorang astronom yang sangat dikenal dengan teori geosentriknya tentang gerak planet. Seperti Euclid, dia berpendapat bahwa mata melihat benda-benda dengan mengirimkan sinar-sinar ke mereka. Bukunya tentang optika membahas refleksi berkas sinar-sinar oleh cermin berbagai bentuk dan membicarakan geometri lintasan-lintasan dari sinar-sinar yang terefleksi dan terbiaskan. Pemeliharaan Sains. Setelah Ptolemaus ada penurunan secara umum dalam gelora sains di Barat selama berabad-abad. Banyak tulisan-tulisan Yunani hilang, dan sekarang diketahui hanya dari referensi-referesi dalam beberapa buku yang selamat. Namun untunglah jiwa keilmuan tetap hidup di negeri-negeri Islam di mana kaum akademisi di sana menerjemahkan dan menafsirkan pekerjaan-pekerjaan utama dari sains filsafaf Yunani. Kelak ketika diterjemahkan dari bahasa Arab ke bahasa Latin, hanya inilah yang menstimulasi kebangkitan kembali aktivitas intelektual di Eropa.
2.3. Kebangkitan Fisika Kebangkitan sains di Eropa bermula pada abad ke-13 dengan diperkenalkannya karya-karya besar dari Plato, Aristoteles, dan penulis- penulis Yunani lainnya yang telah terselamatkan oleh Islam. Setelah beberapa perselisihan di antara kaum akademisi dan kaum teologi atau kaum agamawan, filsafat Aristotelian kemudian diterima dan diintegrasikan kedalam doktrin-doktrin Kristen, meskipun kecaman atau kupasan terhadap aspek-aspek teknis tidak mengecilkan hati. Misalnya ada usulan untuk mengganti hukum dinamika Aristoteles, v = kF/R, dengan hukum-hukum lain yang tampak lebih beralasan. Akan tetapi, pengujian eksperimental terhadap hukum-hukum tersebut adalah jarang jika sekiranya diusahakan. Pembicaraan ekstensif tentang gerak dan gaya dalam akhir Abad Pertengahan mempersiapkan cara untuk Galileo dan Newton pada abad ke-17 dengan memperbaiki dan mengembalikan pendekatan matematika ke dalam fisika. Ini dapat dianggap sebagai suatu pergeseran dari Aristotelian ke pandangan dunia Platonisme. Para ahli sejarah tidak sepakat tentang jelasnya transisi dari abad pertengahan ke pemikiran Renaisans dalam abad ke-16, namun tampak jelas bahwa kemajuan-kemajuan dalam sains antara 1500 dan 1700 begitu cepat membuktikan penggunaan istilah "Revolusi Ilmiah" atas periode ini.
5
Peristiwa-peristiwa utama yang mempengaruhi perkembangan fisika adalah: (1) usulan suatu sistem heliosentrik dalam astronomi oleh Copernicus; (2) penemuan instrumen-instrumen seperti barometer dan pompa udara, yang mendorong minat dalam eksperimentasi dan membuat mungkin untuk mencapai akurasi yang lebih besar; (3) melemahnya kontrol agama (gereja) terhadap pembicaraan ilmiah, dan pengenalan konsep "alam semesta yang bekerja sendirinya" di mana Tuhan - pencipta alam semesta - tak memainkan peranan pada operasinya sekarang; (4) penyebar-luasan barang cetakan, yang menyediakan komunikasi cepat terhadap gagasan-gagasan baru di seluruh masyarakat ilmiah internasional; dan (5) formasi masyarakat ilmiah yang mendapatkan dukungan publik dan pengakuan bagi sains, proyek-proyek riset kerja sama yang teroganisir, dan penerbitan jurnal-jurnal. Zaman Galileo. Karier Galileo Galilei berlari menembus pusat periode yang menggairahkan ini. Lahir di Pisa pada 1564, putra seorang musisi, Galileo dikenal dengan eksperimen benda jatuh bebasnya yang dianggap dilakukannya di Menara Miring Pisa. Apakah benar atau tidak Galileo benar-benar melakukan eksperimen tersebut, namun dia dengan pasti telah melandaskan dirinya pada logika ketimbang observasi semata dalam tulisan-tulisannya untuk membuktikan bahwa sebuah benda berat dan benda ringan haruslah jatuh pada laju yang sama. Jika benar bahwa benda-benda berat jatuh lebih cepat, seperti yang diakui oleh Aristoteles, maka apa yang akan terjadi jika seseorang mengikat secara bersamaan dua benda berat dan benda ringan? Pada satu sisi benda ringan akan menghambat benda berat dan benda berat akan mempercepat benda ringan, dan karena itu kombinasi tersebut akan bergerak pada suatu laju pertengahan. Di lain pihak benda-benda yang dipadu bahkan akan membetuk benda yang lebih berat, yang karena itu harus bergerak lebih cepat ketimbang yang pertama atau salah satunya! Satu-satunya cara untuk menghilangkan kontradisi adalah menolak bahwa benda-benda berat jatuh lebih berat dan malahan menyimpulkan bahwa semua benda-benda akan jatuh pada laju yang sama, dengan mengabaikan hambatan udara. Pembuktian Galileo tersebut merupakan suatu contoh luar biasa dari pendekatan Platonisme terhadap fisika. Galileo juga terlibat dalam debat tentang apakah bumi atau matahari yang merupakan pusat tetap alam semesta. Salah satu keberatan yang paling meyakinkan terhadap sistem heliosentrik Copernicus adalah bahwa jika bumi benar-benar bergerak, orang akan melihatnya atau merasakannya. Misalnya sebuah batu dijatuhkan dari menara tinggi tidak akan mendarat lurus tepat ke dasarnya karena bumi akan bergerak sementara batu sedang jatuh. Galileo menjawab keberatan ini dengan beragumentasi bahwa batu akan menerima gerak horisontal dari menara (dan bumi) ketika ia dilepaskan dan akan mempertahankan gerak ini ketika ia jatuh bebas. Sehingga ia akan mendarat persis pada kaki menara apakah bumi sedang bergerak atau tidak. Argumen ini adalah salah satu pernyataan definitif pertama dari hukum inersia, yang juga dikenal sebagai hukum pertama Newton tentang gerak: bahwa sebuah benda akan terus dalam keadaan diam atau dalam keadaan bergerak pada kecepatan tetap dalam arah yang sama kecuali bila dikenakan terhadapnya suatu gaya luar. Analisis Galileo mencapai resolusi akhir dari masalah gerak peluru. Dia juga memperlihatkan bagaimana komponen-komponen horisontal dan vertikal dari gerak peluru bergabung menghasilkan lintasan parabolik. Buku Galileo, Two New Sciences (1638), melengkapi rusaknya fisika Aristotelian dan memantapkan teori matematis tentang gerak dipercepat yang diperlukan dalam menghitung orbit-orbit planet dalam sistem heliosentrik. Dalam karya ini, Galileo menganggap bahwa sebuah benda yang menggelinding ke bawah pada suatu bidang miring adalah dipercepat seragam; yaitu, kecepatannya bertambah dengan besar yang sama dalam tiap interval kecil waktu. Dia kemudian menunjukkan bahwa asumsi ini dapat diuji dengan mengukur jarak yang dilalui ketimbang dengan mencoba mengukur kecepatan secara langsung. Percobaan bidang miring Galileo menjadi demonstrasi standar di ruang kelas dari sifat-sifat gerak dipercepat seragam.
6
Galileo abstain dari pembicaraan gaya yang menyebabkan percepatan ketika sebuah benda jatuh bebas ke bumi. Akan tetapi, ilmuwan-ilmuwan lain memunculkan isu kunci ini apakah mungkin bagi satu benda untuk beraksi pada yang lainnya pada suatu jarak? Descartes dan Huygens. Filosof Perancis abad ke-17 Rene Descartes (1596 - 1661) mengkristalisasi ketidak-sukaan umum atas asumsi "aksi pada suatu jarak" ketika mengusulkan suatu pandangan dunia baru yang menggabungkan kelebihan-kelebihan baik Atomisme maupun Aristotelianisme, menurut teori Cartesian, semua ruang adalah terisi dengan partikel-partikel berbagai ukuran yang bergerak. Benda-benda dapat beraksi terhadap satu sama lain hanya dengan kontak atau oleh pengaruh tak langsung yang dijalankan melalui partikel-partikel di antara mereka. Meskipun Descartes menerima prinsip Galileo bahwa benda-benda cenderung untuk bergerak dalam garis lurus, dia beranggapan bahwa tidak pernah ada sembarang ruang kosong ke dalam mana sebuah benda dapat bergerak. Konsekuensinya, satu-satunya gerak yang mungkin adalah rotasi dari suatu komplotan partikel-partikel , sebuah vorteks. Descartes menyukai suatu alam dengan suatu mekanisme mesin jam yang besar sekali, yaitu alam yang mekanistik, yang diciptakan oleh Tuhan dengan suatu pasokan materi dan gerak yang tetap. Agar bahwa mesin dunia tidak "berhenti akhirnya", dia berasumsi bahwa kapanpun dua partikel bertumbukan, daya dorong atau momentum total mereka harus tetap tak berubah. Descartes mendefinisikan momentum sebagai perkalian massa dan kecepatan, mv. Ini tidak sepunuhnya benar kecuali "kecepatan" diperlakukan sebagai sebuah vektor suatu besaran yang memiliki arah tertentu di dalam ruang sehingga kecepatan-kecepatan yang sama dalam arah belawanan akan saling menghilangkan. Teori tumbukan benda-benda diselesaikan pada basis ini oleh fisikawan Belanda Christiaan Huygens (1629- 1695) pada 1660-an. Di samping memantapkan hukum kekekalan momentum, Huygens menemukan bahwa besaran lain, mv2, tetap konstan dalam tumbukan benda-benda yang kelak menjadi konsep yang lebih umum dari energi. Zaman Newton. Isaac Newton lahir pada 1642, di tahun kematian Galileo. Dia belajar di Universitas Cambridge dan pada usia awal 20-an ketika dia membuat tiga penemuan besarnya teori matematikanya yang sekarang dikenal dengan kalkulus, teori gravitasi, dan tentang komposisi cahaya. Karya besarnya, Mathematical Principles of Natural Philosophy (biasa disebut Principia) diterbitkan pada 1687. Teori-teori fisika Newton didasarkan pada tiga hukum fundamental. Pertama adalah hukum inersia Galileo, telah disebutkan di atas. Hukum kedua menyatakan bahwa percepatan sebuah benda adalah sama dengan gaya yang bekerja kepadanya dibagi oleh massanya, atau a = F/m. Hukum kedua Newton memiliki bentuk sama seperti hukum dinamika Aristoteles, v = kF/R, dengan dua perbedaan penting. Yang satu adalah bahwa gaya menghasilkan percepatan ketimbang kecepatan, sehingga dalam ketidak hadiran gaya kecepatan tetap konstan (hukum pertama). Perbedaan yang lain adalah bahwa hambatan terhadap gerak adalah disuplai oleh massa benda itu sendiri, ketimbang atau, di samping, medium terhadap mana ia bergerak. Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa gaya-gaya selalu datang berpasangan: terhadap setiap gaya ada gaya lain yang berkaitan yang besarnya sama namun dalam arah yang belawanan. Ini kadang-kadang disebut hukum aksi dan reaksi. Newton dengan jelas membedakan antara massa dan berat. Massa adalah sifat inheren dari suatu benda, suatu ukuran bagaimana banyak materi yang ia kandung. Berat adalah sesungguhnya suatu gaya, yaitu gaya berat yang bekerja pada sebuah benda. Jadi berat W sebuah benda adalah W = mag, di mana ag adalah percepatan karena gravitasi. Newton menunjukkan bahwa jatuh bebasnya benda-benda di dekat permukaan bumi dan gerak bulan dan planet-planet dapat diterangkan secara sangat akurat dengan menganggap adanya suatu hukum gravitasi universal tunggal. Diungkapkan sebagai sebuah persamaan, F = G(m1m2/r2), di mana F gaya gravitasional diantara dua benda bermassa m1 dan m2, r adalah jarak antara pusat-pusatnya, dan G adalah tetapan gravitasional. Gerak sebuah planet mengelilingi
7
matahari adalah suatu kombinasi gerak garis lurus yang ia harus miliki jika tak ada gaya yang bekerja kepadanya dan percepatannya karena gaya gravitasional matahari. Dua gerakan ini adalah hampir dalam arah saling tegak lurus. Resultan mereka adalah sebuah ellips, bersesuaian dengan teori Johannes Kepler (1571- 1630). Newton menghitung dari teorinya bahwa rotasi bumi akan membuatnya menggembung pada ekuator dan mengambil bentuk sebuah bola pepat. Sebaliknya, suatu elongasi sumbu kutub disimpulkan dari teori vorteks Descartes. Ekpedisi-ekspedisi Perancis ke daerah kutub dan katulistiwa pada 1730-an menentukan bahwa bentuk bumi adalah pepat, dengan demikian mengukuhkan kemenangan teori Newton atas teori Descartes. Meskipun sukses dalam menerapkan hukum gravitasi ke astronomi, Newton menolak menerima aksi pada suatu jarak. Malahan, dia menekankan bahwa gaya-gaya haruslah bekerja melalui ether dalam beberapa cara. Gagal untuk menemukan suatu mekanisme yang memuaskan atas aksi ini, dia membuat suatu proklamasinya yang terkenal, "Hypotheses non fingo". Frase ini bermakna "saya tidak berpura-pura dengan hipotesa-hipotesa"; yaitu suatu hipotesis buruk (tidak masuk akal) adalah lebih buruk dari pada tidak sama sekali. Sayang sekali, pernyataan ini sering ditafsirkan sebagai "saya tidak menyusun hipotesis", dan diambil sebagai renunsiasi atau penolakan hipotesis secara umum. Dalam karyanya tentang optik Newton menetapkan bahwa cahaya putih terdiri dari campuran sinar-sinar berwarna. Sinar-sinar direfraksikan secara berbeda oleh sebuah prisma dan lalu tersebar ke dalam suatu spektrum. Berkebalikan dengan penjelasan sebelumnya, Newton berdalih bahwa prisma tidak mengubah cahaya putih ke dalam cahaya berwana tapi hanya memisahkan warna-warna yang telah ada (hadir sebelumnya). Newton mendukung teori partikel cahaya, meskipun dia mengakui bahwa cahaya memiliki beberapa sifat yang menunjukkan suatu karakter serupa gelombang periodik. Fisikawan Inggris Thomas Young berusaha membangkitkan teori gelombang cahaya sekitar 1800, namun sebagian besar ilmuwan lebih suka teori partikel hingga 1818, ketika Augustin Fresnel menyajikan teori gelombangnya di Akademi Ilmu Pengetahuan di Paris. Fresnel menerangkan semua sifat-sifat yang dikenal dari cahaya dan meramalkan suatu hasil baru yang dikonfirmasi oleh eksperimen, karena itu membalikkan pasang surut dalam suasana menyenangi teori gelombang. 2.4 Penyatuan Fisika Selama paroh pertama abad ke-19 ada sejumlah penemuan yang menjalin area-area berbeda dari fisika tersebut. Di Perancis, Charles Coulomb telah memperlihatkan dalam 1780-an bahwa gaya-gaya elektrostatik dan magnetik mengikuti hukum berbalik kuadrat serupa dengan hukum universal gravitasi Newton, dengan muatan listrik atau kutub-kutub magnetik menggantikan massa-massa m1dan m2. Pada 1820 fisikawan Denmark Hans Christian Oersted menemukan interaksi langsung pertama antara kelistrikan dan kemagnetan. Dia menemukan bahwa sebuah arus listrik dalam sebuah kawat penghantar akan beraksi pada sebuah magnet di dekatnya dengan sebuah gaya yang tegak lurus terhadap garis antara mereka, menyebabkan magnet bergerak dalam suatu lingkaran di sekitar arus. Efek Oersted merupakan basis untuk operasi motor listrik dan telegraf listrik, tapi kedua penemuan ini membutuhkan suatu metode yang murah untuk menghasilkan arus listrik agar menjadi praktis. Hingga 1831 arus hanya dapat dihasilkan oleh baterai yang mengkonsumsi logam-logam mahal. Pada tahun itu Michael Faraday di Inggris dan Joseph Henry di Amerika Serikat menemukan induksi elektromagnetik, yang merupakan basis untuk elektromagnetik, yang merupakan basis untuk generator listrik. Panas. Teknologi mesin uap, menjadi pertambah penting bagi Revolusi Industri di Eropa antara 1750 dan 1850, menstimulasi studi lebih rinci tentang hubungan antara panas dan kerja mekanis. Sadi Carnot, seorang insinyur-fisikawan Perancis, meletakkan fondasi termodinamika
8
pada 1824 dengan analisisnya tentang jumlah maksimum kerja yang dapat diperoleh dari sejumlah tertentu panas dalam sebuah mesin. Carnot percaya bahwa panas adalah suatu substans, "kalorik", yang tetap tak berubah ketika alirannya menghasilkan kerja mekanis. Akan tetapi, eksperimen-eksperimen pada panas radian telah mensugestikan bahwa panas dan cahaya pada dasarnya adalah fenomena yang serupa. Jadi, bilamana teori gelombang cahaya diadopsi, ia menampakkan sangat mungkin bahwa panas radian juga semacam gerak gelombang di dalam ether. Teori kalorik dengan demikian mulai digantikan oleh gagasan bahwa panas adalah suatu bentuk gerak. Di Inggris, James P. Joule menunjukkan dengan sejumlah eksperimen bahwa sejumlah tertentu panas adalah dihasilkan kapanpun sejumlah tertentu kerja mekanis dilakukan ("ekivalen mekanis panas") atau ketika suatu arus listrik mengalir terhadap suatu hambatan. Energi. Generalisasi agung yang keluar dari penemuan-penemuan ini adalah prinsip kekekalan energi yang diumumkan secara independen pada 1840-an oleh Julius Robert Mayer dan Herman Von Helmholtz di Jerman, Joule di Inggris, Ludvig Colding di Denmark. Yang menyatakan bahwa jumlah total energi di alam semesta adalah tetap, meskipun ia dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Prinsip ini memberikan suatu penyataan yang mengesankan bagi fisika baik pada level teoretik maupun pada level praktis. Akibat segera dari adopsi prinsip energi adalah pengembangan termodinamika oleh Rudolf Clausius di Jerman dan Wiliam Thomson (kelak Lord Kelvin) di Skotlandia. Hukum pertama termodinamika secara sederhana menyatakan bahwa energi total berubah dalam sembarang proses bergantung pada panas yang diserap atau yang dilepaskan dan kerja mekanika yang dilakukan. Hukum kedua menyatakan bahwa adalah tak mungkin mengkonversi panas kedalam kerja tanpa panas mengalir dari suatu reservoir (tangkup) temperatur tinggi ke yang lebih rendah. Thomson menyatakan suatu prinsip umum dalam hubungan dengan hukum kedua: panas cenderung mengalir secara irreversibel dari panas ke dingin, dan energi cenderung berubah ke dalam bentuk-bentuk yang kurang berguna. Clausius meramalkan akibat akhir akan terjadi "kematian panas" alam semesta semua energi akan berubah menjadi panas pada suatu temperatur rendah seragam, dan tak akan mungkin diperoleh sembarang kerja mekanik lebih lanjut. Atom dan Gerak Atom. Sekali setelah tertetapkan bahwa panas dapat dikonversi menjadi energi mekanik, maka tampak wajar untuk menganggap bahwa panas adalah suatu bentuk energi mekanis pada level atom. Spekulasi tetang atom telah dimunculkan kembali pada abad ke-17, namun terlihat tiada cara yang andal untuk menentukan sifat-sifat mereka. Atomisme modern dimulai dengan kerja kimiawan dan fisikawan Inggris John Dalton. Teori atomnya (1803), direvisi oleh kimiawan-kimiawan lain di abad ke-19, menyediakan suatu metoda untuk menentukan berat-berat atom relatif dari berbagai unsur. Teori kinetik gas, diusulkan pertama kali oleh Daniel Bernoulli pada 1738, dibangkitkan kembali oleh Clausius pada 1856. Teori itu dapat menjelaskan hukum Boyle dan hukum Gay-Lussac dalam pengertian gerak dan tumbukan atom-atom kecil infinitesimal (kecil tak terhingga). Lebih penting lagi, Clausius dan James C. Maxwell di Inggris mampu membangun formula-formula teoretik bagi sifat-sifat gas yang bergantung pada ukuran sebuah atom. Misalnya, Clausius memperoleh suatu persamaan untuk lintasan bebas rata-rata jarak rata-rata sebuah atom bergerak sebelum menumbuk atom-atom lainnya. Pada 1865, Josef Lochmidt menggunakan rumus lintasan bebas rata-rata untuk memperkirakan diameter sebuah atom. Hasilnya adalah kira-kira 3 × 10 - 8 cm. Lima tahun kemudian William Thomson memperlihatkan bahwa empat metode berbeda membawa nilai-nilai serupa bagi diameter atom, dengan demikian menyediakan suatu bukti kuat bagi kebenaran atom. Clausius dan Maxwell memperkenalkan metode statistik ke dalam teori kinetik, bekerja dengan distribusi probabilistik untuk lintasan-lintasan atom dan kelajuan-kelajuannya. Akan tetapi, umumnya dipercaya pada abad ke-19 bahwa gerak atom adalah telah tertentukan secara
9
sempurna. Sebagaimana astronom Perancis Pierre Simon de Laplace mengungkapkannya, jika seorang superinteligens dapat mengetahui pada suatu saat posisi, maka seluruh masa depan dan sejarah masa lalu alam semesta akan dapat juga diketahui. Seseorang hanya harus menggunakan statistik saja karena pengetahuan seperti itu adalah di luar kemampuan manusia untuk mengoleksi dan menganalisisnya. Begitu pendekatan statistik menjadi lebih familiar, asumsi determinisme dikecilkan. Misalnya, fisikawan Austria abad ke-19 Ludwig Boltzmann mengusulkan untuk mendefinisilkan istilah "entropi" sebagai ukuran keacakan atau ketakberaturan dalam sebuah sistem. Hukum kedua termodinamika kemudian dapat ditafsirkan berarti bahwa ada suatu kecenderungan alamiah untuk sistem untuk meningkatkan entropi mereka dengan berjalan dari keadaan teratur ke keadaan tak teratur. Gelombang-gelombang Elektromagnetik. Barangkali kemenangan terbesar fisika teoretik di abad ke-19 adalah teori gelombang elektromagnetik Maxwell. Dengan memperkenalkan hipotesa bahwa medan-medan magnetik dapat menginduksi untuk menghasilkan suatu gerak muatan listrik dalam ether juga dalam kawat-kawat penghantar, Maxwell menurunkan sekumpulan persamaan yang menghubungkan perubahan-perubahan dalam medan-medan magnetik dan listrik. Persamaan-persamaannya mencakup semua interaksi elektromagnetik yang diketahui dan meramalkan bahwa medan-medan listrik dan magnetik yang terisolasi dapat berjalan bergerak menembus ether. Menurut teori Maxwell, dikerjakan pada 1860-an, cahaya terdiri dari gelombang-gelombang elektromagnetik yang dapat menjalar menembus ether. Juga, dia meramalkan bahwa ada gelombang-gelombang elektromagnetik lain, yang berbeda dalam frekuensi dengan frekuensi gelombang cahaya. Di Jerman, Heinrich Hertz berhasil menghasilkan dan mendeteksi gelombang-gelombang elektromagnetik frekuensi rendah pada 1888. Ini menyediakan dasar bagi penemuan radio oleh Guglielmo Marconi pada 1895. Fisikawan Jerman lain, W.C. Roentgen, menemukan sinar-X pada 1895. Gelombang-gelombang elektromagnetik frekuensi sangat tinggi ini memungkinkan orang membuat fotografi kerangka manusia dan sembarang benda keras lain di dalam badan manusia. 2.5. Zaman Einstein Menuju akhir abad ke-19 telah diketahui bahwa semua benda-benda panas memancarkan suatu spektrum kontinyu gelombang-gelombang elektromagnetik, bergantung hanya pada temperatur mereka. Efek temperatur pada frekuensi (atau panjang gelombang) dari radiasi ini secara kualitatif terbukti dari pengamatan. Misalnya, ketika sepotong besi menjadi lebih panas, warnanya pertama menjadi merah, menunjukkan bahwa kebanyakan radiasinya adalah pada ujung frekuensi rendah spektrum tampak. Pada temperatur lebih tinggi yang ditemukan di bintang-bintang, warna benda yang terpanaskan dapat berubah menjadi biru, menunjukkan bahwa sebagian besar radiasinya adalah pada bagian lebih tinggi dari spektrum tampak. Fisikawan Jerman Max Planck berusaha untuk menurunkan distribusi frekuensi radiasi benda hitam energi radian dari radiator sempurna dengan menggunakan teori termodinamika teori elektromagnetik Maxwell. Pada Oktober 1900 dia berhasil menemukan sebuah rumus yang bersesuaian secara persis dengan pengukuran laboratorium pada berbagai temperatur. Pada 14 Desember 1900, dia mengumumkan bahwa rumusnya dapat diturunkan dengan menganggap bahwa sebuah atom dapat memancarkan radiasi hanya dalam jumlah diskrit atau "kuanta". Sebuah kuantum radiasi memiliki sejumlah energi E yang diberikan oleh persamaan E = hf, di mana f adalah frekuensi radiasi, dan h tetapan Planck. Teori Kuantum Planck mengawali suatu revolusi yang berakibat pada penggantian konsep-konsep Newtonian sebagai suatu basis untuk fisika fundamental. Pemimpin revolusi fisika abad ke-20 adalah seorang Yahudi kelahiran Jerman Albert Einstein. Einstein menerbitkan tiga teori utamanya tentang gerak Brown, relativitas, dan foton
10
pada 1905. Kemashurannya membawa dia memperoleh Hadiah Nobel 1921, tapi dia harus terpaksa meninggalkan Jerman ketika Hitler berkuasa pada 1933. Teori Einstein tentang gerak Brown gerak tak beraturan dari partikel-partikel kecil yang mengapung dalam fluida memberikan metoda baru untuk memperkirakan ukuran molekul. Dengan bantuannya, fisikawan Perancis Jean Perrin dapat meyakinkan sisa-sisa keraguan tentang sifat atom materi. Namun demikian atom tidak selamanya sebagai partikel keras yang tidak dapat dibagi seperti yang dibayangkan oleh Epicurus. Pada kenyataannya, penemuan elektron oleh J.J. Thomson pada 1897 telah mengindikasikan bahwa atom-atom tersusun dari partikel-partikel lebih kecil yang bermuatan listrik, seperti pada fenomena radioaktivitas. Penemuan Henri Becquerel terhadap radioaktivitas (1896) diikuti dengan isolasi radium dan unsur-unsur radioaktif oleh Marie dan Pierre Curie. Ernest Rutherford dari Selandia Baru mengidentifikasikan beberapa produk peluruhan radioaktif, dan dia menemukan bahwa suatu transmutasi dari suatu unsur ke yang lain dapat terjadi. Pada 1911, Rutherford mengusulkan model nuklirnya tentang atom. Dalam modelnya, sebagian besar massa adalah terkonsentrasi pada inti sentral, semetara elektron-elektron bergerak dalam ruang hampa besar yang mengelilinginya. Perkembangan lebih lanjut teori atom menyaratkan konsep kuantum, yang mana Einstein telah mengembangkannya secara luar biasa dalam salah satu makalahnya 1905. Kendati kenyataan bahwa teori gelombang cahaya telah mengakar secara kuat dalam fisika hampir seabad, dia mengusulkan bahwa cahaya dan bentuk-bentuk radiasi elegtromagnetik lain hadir dalam jumlah-jumlah diskrit kini disebut foton dengan energinya diberikan oleh rumus Planck E = hf. Einstein menunjukan bahwa emisi fotolistrik emisi elektron-elektron dari permukaan suatu bahan ketika cahaya menumbuknya dapat dijelaskan dalam cara ini. Bukti tambahan bahwa foton harus dipandang sebagai partikel datang pada 1923 ketika fisikawan Amerika A.H. Compton mempelajari tumbukan-tumbukan sinar-X dengan elektron. Dia menemukan bahwa sinar-X berperilaku seperti foton frekuensi sangat tinggi, membawa momentum seperti partikel yang ditransfer ke elektron menurut prinsip kekekalan momentum. Pada 1924, Louis de Broglie mengusulkan bahwa partikel-partikel harus memiliki sifat-sifat gelombang seperti interferensi dan difraksi, sebagaimana gelombang memiliki sifat-sifat partikel. Ini segera dikuatkan oleh percobaan-percobaan yang memperlihatkan bahwa elektron-elektron didifraksikan ketika mereka melewati barisan atom-atom dalam kristal. Teori kuantum struktur atom didasarkan pada model nuklir Rutherford telah diusulkan oleh fisakawan Denmark Niels Bohr pada 1913. Pada 1920-an, de Broglie menunjukkan bahwa restriksi (pembatasan) pada orbit-orbit yang mungkin dalam model atom Bohr dapat dijelaskan sebagai suatu sifat gelombang. Terutama, keliling orbit harus cukup besar untuk memuat sejumlah genap panjang gelombang. Jadi, level-level energi atom menjadi terkuantisasi dalam cara yang sama dengan frekuensi-frekuensi nada-nada harmonis dari suatu tali dawai yang bergetar, yang telah ditemukan memiliki ratio-ratio bulat genap yang berhubungan terhadap fraksi-fraksi sederhana dari panjang dawai. Apakah mungkin bahwa pandangan dunia dari Pythagoras tua tentang harmoni matematis universal dapat dihidupkan kembali dalam fisika atom modern? Mekanika kuantum. Pemecahan banyak teka-teki dualisme gelombang- partikel, struktur elektronik atom-atom, ikatan kimia, konduksi listrik dalam logam, superfuiditas helium cair hadir bersamaan dengan perkembangan mekanika kuantum sekitar 1926. Penemu-penemunya adalah Werner Heisenberg dan Erwin Schrodinger, dengan kotribusi-kontribusi utama oleh Max Born dan P.A.M. Dirac. Teori melepaskan usaha untuk memberi deskripsi detail perilaku partikel-partikel individual seperti dalam pandangan dunia atomistik. Malahan, dipostulatkan bahwa semua sifat-sifat yang dapat diamati dari suatu partikel atau sistem banyak partikel dapat dihitung dengan menyelesaikan sebuah persamaan matematis. Persamaan ini menghubungkan tiap partikel terhadap bagian (sisa) alam semesta yang lain; tak ada partikel tunggal dapat
11
dipandang secara independen kecuali sebagai suatu pendekatan kasar. Partikel senantiasa merupakan bagian dari suatu sistem dalam fisika, sebagai mana sel senantiasa merupakan bagian suatu organisme dalam biologi. Jadi, mekanika kuantum mengembalikan sesuatu karakter organik deskripsi Aristotelian tentang alam. Dalam versi teori Schrodinger, dikenal sebagai mekanika gelombang, persamaan dasar adalah serupa dengan persamaan gerak gelombang. Tetapi, besaran "gelombang-gelombang" bukanlah suatu impuls mekanis dalam medium atau medan elektronik sekalipun seperti dalam teori Maxwell. Malahan, "fungsi gelombang" adalah entitas matematis murni yang dapat disangkut pautkan dengan suatu distribusi probabilitas. Juga dapat ditafsirkan sebagai suatu keadaan "potensial" partikel-partikel yang ditrasformasikan kedalam suatu keadaan "aktual" dengan akta pembuatan suatu pengurangan. Di sini lagi-lagi orang dapat mendeteksi suatu sisa pandangan dunia Aristoteles. Sifat probabilistik mekanika kuantum didramatisir oleh prinsip indeterminisme Heisenberg. Ia menyatakan bahwa tidak mungkin untuk mengukur secara simultan posisi dan momentum sebuah pertikel dengan akurasi tak terbatas, dan karena itu pengetahuan lengkap adalah mustahil meskipun pada suatu waktu sesaat. Einstein menolak untuk menerima gagasan bahwa alam secara fundamental adalah random, dengan menyatakan bahwa "Tuhan tidak bermain dadu". Dia mempertahankan bahwa mekanika kuantum belum merupakan suatu deskripsi lengkap tentang realitas fisis. Teori Relativitas. Teori relativitas Einstein diperkenalkan pada 1905. Dia menunjukkan bahwa tak ada satupun di alam yang berhubungan "ruang mutlak" atau "ether". Juga, dia mempostulatkan bahwa kecepatan cahaya adalah sama dalam setiap sistem kordinat, atau kerangka acuan, dan merupakan batas tertinggi mutlak dari kecepatan sembarang benda dalam kerangka itu. Dari postulat-postilat ini dia mengambil kesimpulan bahwa pengamat-pengamat dalam kerangka-kerangka berbeda akan mendapat hasil-hasil berbeda untuk panjang, massa, interval waktu bila kecepatan relatif mereka mendekati kecepatan cahaya. Prediksi ini telah dipertegas ketika mereka mengujinya. Dalam teori relativitas umumnya (1916) Einstein menerangkan gaya-gaya gravitasional non-Euclid yang dibangun oleh N.I. Lobachevsky dan G.F.B. Riemann di abad ke-19. Teori ini sangat sulit diuji di laboratorium, tapi ia memiliki konsekuensi-konsekuensi penting bagi astronomi dan kosmologi. Misalnya, ramalan pembelokkan cahaya bintang oleh gaya gravitasi matahari dikonfirmasikan oleh pengamat-pengamat Inggris terhadap gerhana matahari pada 1919. Pada 1922, A.A Friedmann di Rusia menyelesaikan persamaan-persamaann teori relativitas umum untuk model tersederhanakan dan menunjukkan bahwa solusinya menunjukkan adanya suatu alam semesta yang mengembang tiap galaksi harus bergerak menjauh dari yang lain dengan suatu kecepatan yang sebanding dengan jaraknya. Pada 1929, Edwin P. Hubble di Amerika Serikat mendapatkan suatu hasil serupa dari pengamatan-pengamatan astronomis. Keberhasilan teori relativitas membuat Einstein percaya bahwa hukum-hukum alam dapat diperoleh dengan pertimbangan matematis dari postulat-pustulat sederhana, dengan hanya mengambil petunjuk-petunjuk dan panduan-panduan umum dari eksperimen. Pandangan Pythagorean Einstein dapat didukung oleh beberapa contoh-contoh dari fisika abad ke-20. Misalnya, laser adalah didasarkan pada emisi radiasi terstimulasi, suatu prinsip yang diusulkan pertama atas landasan-landasan teoretik murni oleh Einstein pada 1916. 2.6. Fisika Zaman Nuklir Pertumbuhan fisika sejak 1939 telah terpengaruh dalam beberapa cara oleh pengembangan bom atom, dimulai di Amerika Serikat dan surat Einstein kepada Presiden Roosevelt dalam tahun itu. Ketika potensial bagi kerusakan skala besar disadari pada peristiwa di Hiroshima dan Nagasaki pada 1945, maka para fisakawan segera memutuskan bahwa mereka tidak dapat selamanya menjauhkan diri dari aplikasi-aplikasi yang dibuat dari
12
penemuan-penemuan mereka dan mulai mengambil suatu peran aktif dalam masalah-masalah publik. Misalnya, para fisikawan membuat beberapa kredit poin bagi moratorium atau penundaan yang dideklarasikan pada pengujian-pengujian atmosfer dari senjata-senjata nuklir. Aplikasi dan penyempurnaan teori-teori fisika tumbuh subur dalam kurun waktu terakhir abad ke-20, tapi sedikit penemuan dalam fisika dasar dibandingkan terhadap pada bagian permulaan abad. Sebagian besar dana riset diabdikan bagi penggunaan akselerator untuk mempelajari tumbukan-tumbukan energi tinggi partikel-partikel elementer. Hasil-hasilnya adalah penemuan banyak lagi partikel-partikel, sebagian besar dari mereka berkaitan dengan cara-cara yang kurang dipahami bagi elektron, proton, neutron dan foton. Setiap usaha untuk menerangkan partikel-partikel lebih baru tampak melibatkan suatu level abstraksi matematika lebih tinggi kendati dengan mengadopsi istilah-istilah yang indah spin, strangeness, charm, dan seterusnya. Abstraksi-abstraksi ini harus memiliki beberapa signifikansi fisis karena mereka membawa ke prediksi-prediksi yang berhasil tentang hasil-hasil eksperimen. Bagaimanapun, terlihat bahwa fisika lagi-lagi tenggelam atau dibenamkan dalam suatu dunia fantastik bentuk-bentuk Platonik dan harmoni bilangan Pythagorean. Untuk mereka yang kurang sedikit tertarik dengan fisika partikel elementer, ada gairah besar dalam perkembangan dalam geofisika dan astrofisika. Pada yang pertama, hanyutan benua dan sejarah awal bumi dan planet-planet, menuntut penjelasan yang mungkin akan didasarkan terutama fisika Newton. Dalam astronomi, struktur dan dinamika bintang-bintang, quasar-quasar, dan lubang hitam (black hole) menghadirkan problem-problem teoretik yang akan merentangkan atau harus membedah sumber-sumber mekanika kuantum dan relativitas. Selain itu, perkembangan lain yang melibatkan fisika adalah dalam bidang biofisika, studi-studi yang akan menyingkap lebih dalam sifat-sifat kromosom dan sel, yang seterusnya akan bermanfaat untuk merunut asal-mula kehidupan dan misteri hidup itu sendiri. Telah diyakini bahwa tergelarnya struktur mikro sel akan disandarkan lebih banyak pada pemahaman kita terhadap kimiawi sel, yang sesungguhnya merupakan fenomena keadaan fisis pada energi sangat rendah, pada orde beberapa mikrovolt sampai milivolt. Keyakinan itu didasarkan oleh keberhasilan penerapan fisika dalam menyelidiki struktur sel yang membawa kepada penemuan struktur molekul DNA sebagai pengandung kode-kode pewarisan genetik oleh Crick dan Watson. Perburuan paling bersemangat di dalam sains saat ini memang sedang merevolusi di sekitar pusaran bidang ini dengan harapan semakin dipahaminya sifat-sifat kehidupan dan bagaimana teknik-teknik memanipulasinya untuk berbagai tujuan dan aplikasi. 2.7. Fisika Zaman Unifikasi Sebagaimana dapat dilihat di atas, bahwa perkembangan fisika yang paling fantastik terjadi pada titik transisi abad ke-19 ke abad ke-20. Perkembangan fisika selanjutnya yang paling menantang keingin-tahuan manusia adalah terjadi di bidang fisika nuklir dan fisika partikel. Kedua bidang ini merupakan disiplin yang mempelajari struktur dasar materi. Dua bidang tersebut sangat berkaitan erat: Mereka menguji dan memperluas kesimetrian dan hukum-hukum alam fundamental yang sama, mereka membagi penggunaan yang banyak dari instrumentasi teknik eksperimental yang sama. Partikel-partikel elementer adalah konstituen materi fundamental, dan fisika partikel melongok sifat-sifat dan interaksi-interaksi mereka. Fisika nuklir mempelajari struktur inti atom dan interaksi mereka terhadap satu sama lain, dengan partikelpartikel konstituennya, dan dengan spektrum partikel elementer yang dihadirkan melalui akselerator-akselerator partikel. Sebagaimana satu-satunya sistem di mana semua gaya-gaya alam yang diketahui dapat dikaji secara simultan, inti-inti atomik menyediakan suatu laboratorium alam yang menghadirkan hasil-hasil yang melengkapi hasil-hasil fisika partikel. Fisika Nuklir. Asal-mula fisika nuklir terikat pada fisika atom, teori relativitas, dan teori kuantum dalam permulaan abad kedua-puluh. Kemajuan awal utama meliputi penemuan radioaktivitas (1898), penemuan inti atom dengan menginterpretasikan hasil hamburan partikel
13
alfa (1911), identifikasi isotop dan isobar (1911), pemantapan hukum-hukum pergeseran yang mengendalikan perubahan-perubahan dalam nomor atom yang menyertai peluruhan radioaktivitas (1913), produksi transmutasi nuklir karena penembakan dengan partikel alfa (1919) dan oleh partikel-partikel yang dipercepat secara artifisial (1932), formulasi teori peluruhan beta (1933), produksi inti-inti radioaktif oleh partikel-partikel yang dipercepat (1934), dan penemuan fissi nuklir (1938). Domain nuklir menempati suatu posisi sentral antara jangkauan gaya-gaya dan ukuran atomik dan yang untuk fisika partikel elementer, yang secara karakteristik di dalam nukleonnukleon itu sendiri. Dengan mengandung suatu rentang yang cukup besar dan jumlah yang dapat ditangani dari komponen-komponen yang berinteraksi kuat, inti-inti atom juga menempati posisi sentral dalam masalah fisika banyak benda, yang berada antara karakteristik masalah beberapa benda interaksi partikel elementer dan situasi banyak benda ekstrim fisika plasma dan zat mampat di mana pendekatan-pendekatan statistik mendominasi. Inti-inti atom menyediakan kepada ilmuwan suatu rentang fenomena yang kaya untuk menyelidiki dengan harapan memahami fenomena-fenomena ini pada level mikroskopik. Aktivitas dalam bidang ini berpusat pada tiga sub-bidang interdependen dan luas. Pertama, dinyatakan sebagai fisika nuklir klasik, dalam mana aspek-aspek struktural dan dinamik sifat-sifat nuklir diduga dan diukur di banyak laboratorium dan dalam banyak sistem nuklir, dengan menggunakan teknik-teknik eksperimental dan teoretik yang luas. Kedua, fisika nuklir energi tinggi, yang di Amerika Serikat dinyatakan sebagai fisika energi tengah, yang menyelidiki interior dan interaksi nuklir dengan penduga-penduga mesonik. Ketiga, fisika ion-berat, secara internasional merupakan sub-bidang yang berkembang sangat cepat, di mana berkas-berkas inti yang dipercepat yang menempati bagian akhir tabel periodik digunakan untuk mempelajari fenomena nuklir yang tak dapat dimasuki sebelumnya. Fisika nuklir ialah unik pada tingkat terhadap mana ia menghadirkan banyak topik terapan dan paling fundamental. Instrumentasi-intrumentasinya telah menemui kegunaan yang banyak di seluruh sains, teknologi, dan kedokteran; rekayasa nuklir dan kedokteran nuklir adalah dua bidang spesialisasi terapan yang sangat penting. Fisika Partikel. Sementara itu fisika partikel elementer dapat dikatakan bermula pada identifikasi atau penemuan elektron (1897), proton (1919), neutron (1932), positron (1932), dan muon (1936), penemuan dan klasifikasi sejumlah besar partikel dilakukan dalam kurun waktu 1947-1964, pertama-tama melalui studi-studi peristiwa sinar kosmik dan kemudian dengan akselerator-akselerator makin berdaya tinggi. Meskipun hasil ‘kebon binatang’ dari lebih 100 ‘partikel’ tampak menentang usaha-usaha untuk mengkontruksi teori terhadap perilaku mereka, berbagai kumpulan hipotesa berbeda berhasil mengorganisasikan berbagai aspek data, dan membuat mungkin untuk mengklasifikasikan baik partikel-partikel maupun interaksi-interaksi mereka dengan bantuan prinsip-prinsip kesimetrian. Interaksi-interaksi tersebut dapat diklasifikasikan ke dalam empat jenis nuklir kuat, elektromagnetik, nuklir lemah, dan gravitasional yang berbeda secara radikal dalam hal kekuatan, jangkauan, dan karakteristik lain. Partikel dapat diklasifikasikan ke dalam dua grup utama, hadron dan lepton, menurut apakah mereka terpengaruh terhadap interaksi kuat atau tidak. Daftar lepton masih tetap terbatas pada elektron, muon, dan (kelak) tau, dan neutrino-neutrino yang mengiringi mereka; adalah di antara keluarga hadronlah bahwa proliferasi partikel terjadi. Aplikasi prinsi-prinsip kesimetrian untuk mempelajari hadron menghantarkan kepada hipotesis bahwa mereka tersusun dari konstituen-konstituen dengan muatan listrik fraksional yang disebut quark, dan dengan demikian mereka bukan benar-benar sebagai partikel elementer. Lebih 100 hadron dengan demikian telah dipahami dalam hal konfigurasi quark-quark konstituen mereka, mirip seperti atom-atom yang dipahami dalam hal konfigurasi elektron-elektron, protonproton, dan neutron-neutron mereka. Namun, meskipun model quark mendapat dukungan dari data hamburan elektron-proton energi tinggi, beberapa teka-teki muncul, termasuk kegagalan
14
semua usaha untuk menemukan quark bebas, menimbulkan keraguan serius tantang apakah dia dapat membentuk basis teori fisika. Gambaran fisika partikel ini telah berubah secara radikal sebagai akibat dari kemajuankemajuan teoretik dan hasil-hasil eksperimental. Sentral terhadap pekerjaan teoretik berada pada konsep invariansi tera (gauge), dengan jalan mana interaksi diturunkan dari prinsip-prinsip kesimetrian dan diwahanai oleh partikel-partikel pembawa gaya dengan spin 1 yang disebut boson-boson tera. Contoh paling sederhana teori tera adalah teori interaksi elektromagnetik, yang diwahanai oleh foton. Dalam tahun 1967, S. Weinberg dan A. Salam membangun suatu teori tera yang menyatukan gaya-gaya elektromagnetik dengan nuklir lemah yang juga disebut gaya interaksi elektrolemah, di mana foton digabungi oleh tiga boson tera massif, W +, W- dan Z0. Aplikasi prinsip invariansi tera terhadap interaksi kuat dari quark-quark membawa kepada penciptaan kromodinamika kuantum, di mana quark-quark saling mempertukarkan boson-boson tera tak bermassa yang disebut gluon; teka-teki yang menyelimuti sekitar model quark sebagian besar terpecahkan dalam teori ini. Hasil-hasil eksperimental telah memberikan dukungan dramatik terhadap teori-teori ini. Hasil-hasil tersebut meliputi penemuan apa yang disebut interaksi lemah arus netral (1973) yang diramalkan oleh teori Weinberg-Salam; penemuan partikel J/ (1974), sebuah hadron berat biasanya berusia panjang yang diketahui sebagai suatu sistem terikat dari suatu quark massif baru dengan antiquarknya; penemuan serupa partikel-partikel upsilon (1977); pengamatan bosonboson W dan Z (1983); dan pengamatan, dalam tumbukan energi tinggi, jet-jet yang memancar dari partikel yang dipercayai memancar dari quark dan gluon. Gambaran yang muncul tersebut, dikenal dengan model standar, ialah salah satu simplisitas dan generalitas terbesar. Semua materi tampak tersusun dari quark-quark dan leptonlepton, yang merupakan partikel-partikel titik dan tak berstruktur dengan spin 1/2. Jika gravitasi (yang merupakan perturbasi yang dapat diabaikan pada skala-skala energi yang biasanya ditinjau) dikesampingkan, maka interaksi di antara partikel-partikel ini adalah interaksi nuklir kuat dan elektrolemah, keduanya dijelaskan oleh teori-teori tera dan diwahanai oleh boson-boson tera berspin 1. Quark dan lepton ditata dalam famili-famili, dan ada suatu petunjuk tentang famili-famili yang diperluas yang mengandung baik quark maupun lepton. Sementara model standar memberikan suatu sintesis yang berjangkau lebar, dia tidak merupakan jawaban akhir. Dia tidak meramalkan jumlah famili quark dan lepton, massa mereka atau ratio massa mereka, atau berbagai parameter lain dalam teori. Barangkali yang terpenting, mekanisme yang menyebabkan boson W dan Z memperoleh massa yang besar sementara tetap membiarkan foton tak bermassa adalah sangat miskin dipahami. Penelitian akhir-akhir ini diarahkan menuju perluasan model standar untuk menyembuhkan cacat-cacat ini dan untuk menyatukan interaksi kuat dan elektrolemah (sebagai teori pemaduan raya atau GUT), dan boleh jadi bahkan juga interaksi gravitasional, dalam satu teori tunggal (sebagai teori Supergravitasi). Implikasi Kosmologis. Kemajuan di dalam fisika partikel elementer terutama dengan terwujudnya unifikasi-inifikasi yang mati-matian diupayakan ternyata tidak hanya penting bagi fisika partikel itu sendiri, tapi juga akan sangat berpengaruh pada upaya pemahaman kosmologi modern sekarang. Pemahaman secara menyeluruh dan komprehensif tentang asal-mula alam semesta dan bagaimana kelak kesudahannya tampak harus diletakkan pada sejauh mana teoriteori di dalam fisika partikel elementer dapat dielaborasi dan dibuktikan secara eksperimental. Usaha-usaha untuk merunut dan menjejaki kembali awal alam semesta dilakukan di dalam simulasi-simulasi dan eksperimen-eksperimen yang dilakukan di dalam laboratorium dan akselerator-akselerator. Berbagai teori fisika yang dikerahkan untuk mengungkapkan beberapa aspek alam semesta, disandarkan pada teori relativitas umum Einstein (1915), yang dielaborasi selanjutnya oleh Friedmann, dan beberapa teoretisi lain. Upaya lain adalah bagaimana mencari hubungan antara relativitas umum dengan mekanika kuantum dalam bentuk teori kuantum gravitasi. Teori ini berupaya membahasakan kuantisasi partikel wahana gravitasi dengan metoda-
15
metoda kuantum. Beberapa pioner ke arah sana adalah Roger Penrose dan muridnya Stephen Hawking, yang sangat terkenal selain karena kecerdasannya tapi juga karena lumpuh. Beberapa pemikiran teoretik lain juga dihadirkan, di antaranya adalah teori Superstring atau yang disebut Teori Segalanya (TOE), yang dikemukakan oleh beberapa fisikawan, seperti Y. Nambu, E. Witten, dan M. Green. Teori ini menspekulasikan bahwa alam semesta kita tersusun dan teruntai dalam suatu tali-tali kosmis yang saling berinteraksi. Namun, sejauh ini belum ada teori yang benar-benar memuaskan, bahkan semakin membawa kepada kompleksitas yang semakin kompleks pula! Meski demikian pelik dan kadang melelahkan atau bahkan gagal dalam pencarian yang maha luas itu, tapi tetap ada kepuasan besar untuk sedikit kebenaran, sebagimana yang pernah dikatakan Salam: “...bahwa itu mungkin datang dari warisan Islamku untuk itu adalah cara kami memandang alam semesta yang diciptakan Allah, dengan idea-idea kecantikan dan kesimetrian dan keharmonian, dengan keteraturan dan tanpa kekacauan. Al-Qurán menempatkan banyak pengakuan pada hukum-hukum alam. Jadi Islam memainkan suatu peran besar dalam pandangan saya tentang sains; kita sedang mencoba menemukan apa yang dipikirkan Tuhan; tentu saja kita gagal secara sangat menyedihkan dalam sebagian besar waktu tapi kadang-kadang ada kepuasan besar dalam mencari sedikit kebenaran." 3. PERAN MASYARAKAT DALAM MENDUKUNG PERKEMBANGAN FISIKA 3.1. Pendahuluan Kadang-kadang pembicaraan tentang perkembangan fisika diberikan tanpa mengacu pada lingkungan budaya, politik, atau ekonomi. Hal ini menunjukkan seolah-olah bahwa para fisikawan dalam pekerjaan ilmiah mereka sepertinya terisolasi dalam laboratorium-laboratorium menara gading, kebal dari tekanan dan pengaruh dunia luar. Fisika dikatakan berkembang secara misterius. Pendekatan ini memiliki konsekuensi yang tak menguntungkan dalam memperkuat pandangan masyarakat umum tentang ilmuwan yang sepertinya berjalan sendiri, suka berahasia dan tak dapat dipercaya. Padahal kita tahu bahwa banyak fisikawan besar sangat tertarik dengan masalah-masalah filsafat kontemporer dan masalah-masalah religius yang berjalan jauh dari kompetensi sains mereka, dan secara tak terhindarkan mereka menyerang paham dan keyakinan di zamannya. Kenyataannya bahwa fisika, dalam bentuknya yang modern, tidak hadir di semua budaya dan di semua zaman. Ia membutuhkan suatu bentuk toleransi khusus dan secara relatif membuka iklim intelektual tertentu, seperti terjadi dalam masyarakat Eropa pada abad ketujuh-belas untuk mana teori-teori fisika terbesar pertama kali muncul. Negara-negara industri maju sekarang membelanjakan satu persen atau lebih dari produk nasional kotor (GNP) mereka pada ilmu-ilmu pengetahuan alam dan pada riset dan pengembangan teknologi-teknologi yang terkait fisika. Jadi fisika telah sangat terpengaruh oleh sebagian besar masyarakat baik dalam kandungannya maupun dalam gaya pengembangannya. Gagasan dan kepercayaan dalam masyarakat luas banyak mempengaruhi para fisikawan. Dukungan material masyarakat terhadap perusahaan-perusahaan yang terkait ilmu juga penting. Suatu model sederhana tentang interaksi antara fisika dan masyarakat yang memberikan suatu titik tolak yang membantu dilukiskan dalam Gambar 1(a) dan 1(b). Pertanyaan selanjutnya adalah bagaimana model ini berubah sepanjang waktu. Interaksi pada dua level berbeda, yaitu level material dan level ideologis ditinjau. Pada level material kita memiliki aliran finansial dan sumber-sumber lain dari berbagai badan-badan pendanaan kepada komunitas fisikawan. Input meliputi peneliti-peneliti muda yang terdidik. Output adalah berbagai macam teknologi terkait fisika yang merentang dari pesawat televisi hingga senjata nuklir, meski tentu saja produk-produk akhir ini telah memadukan banyak hal dari hanya sekedar fisika. Akan tetapi, sama pentingnya, adalah interaksi pada level ideologi (gagasan) konsep-konsep diambil dalam beberapa cara misterius oleh para fisikawan individual dari gagasan masyarakat kontemporer dan diolah oleh
16
masyarakat ilmiah menjadi teori-teori dasar fisika, kembali lagi ke masyarakat dalam suatu bentuk yang benar-benar baru. 3.2. Sumber-sumber Daya Bagi Fisika Hal paling nyata dimana masyarakat mempengaruhi fisika adalah dengan cara mendanainya. Hingga abad ke sembilan belas dana-dana ini sebagian besar datang dari individu-individu, biasanya dari ilmuwan itu sendiri atau patron-patron kaya. Dana kerajaan misalnya sangat berarti di Perancis pada abad ke delapan belas dalam menyokong kerja Akademi Ilmu Pengetahuan. Profesionalisasi ilmuwan, termasuk fisikawan berjalan secara perlahan di abad ke sembilan belas dan dengan laju yang berbeda di beberapa negara. Ini terkait dengan perkembangan pendidikan yang memberi sains tempat paling utama dalam kurikulum baik pendidikan menengah maupun pendidikan tinggi yang menimbulkan perlunya guru dan peneliti. Perkembangan ini terkait dengan kebutuhan yang meningkat dari industri akan staf-staf yang berkualifikasi ilmuwan. Dalam fase awal Revolusi Industri sains hanya memainkan peran tak langsung. Namun, tidak sampai pada bagian terakhir abad kesembilan-belas bahwa inovasi berbasis sains, ketimbang berbasis pesawat peluncur, menjadi penting; kerja fisikawan menjadi sangat berarti teristimewa bagi industri rekayasa listrik pada tahap awal.
(a) Sumber daya Uang SDM, dll
Fisika
Masyarakat Teknologi Pembangkit daya Mesin-mesin Instrumen Senjata, dll
(b)
Fisika
Idea-idea KonsepKonsep Model-model Teori-teori , dll Masyarakat Pandangan Dunia Ilmiah Persepsi-persepsi Baru tentang ruang, waktu dan materi, dsb
Gambar 1. Interaksi fisika dan masyarakat (a) Level Material (b) Level ideologi
17
Di abad kesembilan-belas di Jerman laboratorium-laboratorium riset dalam bentuknya yang moderen segera dimapankan, baik di Univesitas-universitas maupun industri-industri. Jerman kemudian mewarisi kepemimpinan dunia dalam sains dari Perancis selama periode ini dan inovasi organisasional ini, kelak ditiru secara luas di Negara-negara lain. Kenyataan ini menunjukkan sebagian dari supremasi Jerman. Tidak hanya level sumber-sumber daya penting untuk sukses pertumbuhan fisika, tapi juga organisasi sumber-sumber daya ini. Hingga menuju akhir abad kesembilan-belas pembelanjaan pada riset fisika adalah belum berarti menurut standar-standar modern, meskipun telah bertambah secara dramatik. Adalah Perang Dunia II yang menjadi pendorong luar biasa, yang terus berlanjut hingga periode pasca perang, terhadap pendanaan besar-besaran riset fisika. Para fisikawan secara spektakuler telah berhasil tidak hanya dalam proyek Manhattan yang terkenal itu tapi juga dalam bidang-bidang lain seperti riset radar, dan mereka mengambil keuntungan atas penghargaan umum yang tinggi di mana mereka harus meminta dan mendapatkan dana untuk program-program ambisius, terutama dalam fisika energi tinggi, fisika nuklir dan terakhir radio astronomi dan fisika luar angkasa. Periode sejak tahun 1940 sering dinyatakan sebagai periode sains besar, di mana "besar" menyatakan tidak hanya terhadap pengeluaran belanja tapi juga sumber daya manusia secara total, terhadap proyek-proyek yang dijalankan dan terhadap peralatan eksperimental yang digunakan. Hanya negara-negara besar dan kaya, seperti Amerika Serikat dan Russia, yang dapat dan mampu berjalan sendiri dalam beberapa bidang-bidang riset sangat mahal tersebut. Sementara, untuk negara-negara industri berukuran kecil dan sedang di Eropa (dan Jepang) kerja sama internasional untuk beberapa saat menjadi hal pokok dengan organisasi-organisasi dan proyek-proyek mereka menjelma menjadi konsorsium-konsorsium dengan inisial-inisial seperti CERN (Pusat Riset Fisika Nuklir dan Partikel Eropa), JET (Pusat Riset Fusi Nuklir Eropa), ESPRIT (Pusat Riset Teknologi Informasi Eropa), ESA (Badan Ruang Angkasa Eropa), dan RACE (Pusat Riset dan Pengembangan Teknologi Komunikasi Maju Eropa). Selain internasionalisasinya melalui keterlibatannya dalam proyek-proyek kerjasama raksasa, hal penting dari fisika moderen adalah militerisasinya. Penelitian dan Pengembangan (R & D) di bidang militer telah mempekerjakan banyak fisikawan. Dan patut diingat bahwa gagasan ambisius Presiden Reagan dengan sistem pertahanan strategis SDI-nya untuk Perang Bintang-nya Amerika Serikat adalah proyek teknologi tunggal terbesar yang pernah direncanakan dalam sejarah perlombaan ummat manusia. Dekade terakhir telah juga terlihat di beberapa negara adanya suatu pergeseran sikap kearah persyaratan sumber-sumber umum untuk sains. Kasus-kasus mendesakkan suatu dukungan tingkat tinggi untuk riset fisika karena pengejarannya terhadap kebenaran terakhir atau nilai kulturalnya makin bertambah sedikit didengar, jika tidak ada keuntungan ekonomi yang mengalir dari riset tersebut. Tekanan-tekanan telah berkembang untuk hanya membiayai riset-riset yang relevan secara industrial yang jelas-jelas "strategik" atau "terapan" dari pada yang "murni". Persentasi sumbangan dari anggaran riset yang diperuntukkan ke fisika nuklir telah menurun sementara yang diberikan ke rekayasa telah bertambah. Banyak aspek tentang isu finansial dan dukungan meterial lain untuk riset, tapi dapat diidentifikasikan tiga bentuk permasalahan utama untuk kajian lebih lanjut. Bentuk yang pertama berhubungan dengan ukuran "kue" sains dan ukuran "keratan" yang diberikan ke fisika. Ke tingkat apa yang dapat diatributkan terhadap kepemimpinan dalam bidang fisika dengan institusi-institusi tertentu dan negeri-negeri tertentu pada beberapa waktu untuk melimpahkan sumber-sumber dana? Apakah kuantitas menyiratkan kualitas? Di bawah lingkungan apa fisika akan menikmati dukungan yang baik? Bagaimana ia dibiayai dalam hubungannya dengan sains lain ? Bentuk permasalahan ke dua, yang berkaitan erat dengan yang pertama, adalah menyangkut efek-efek pada pengembangan fisika dari sumber-sumber dana yang sedang langka dan alhasil menahan pertumbuhan, atau limpahan relatif, untuk beberapa bentuk kerja dari pada
18
yang lain ? Pada tingkat apa, dengan kata lain, individu-individu atau badan-badan pemerintah yang telah menyediakan dana, dari pada fisikawan itu sendiri, menetapkan agenda untuk riset ? Adakah juru bayar militer dan industrial, misalnya, dalam beberapa cara mengacaukan fisika, menyelewengkan usaha-usaha menjauh dari tujuan riset murni? Terakhir adanya permasalahan seluruhnya tentang pendidikan fisika, baik untuk masyarakat bebas dan untuk fisikawan mesa depan. 3.4. Fisika dan Teknologi Kita memandang teknologi-teknologi kunci dari fase awal sejarah umat manusia cukup penting sebagai label untuk periode-periode tersebut zaman batu, perunggu dan besi. Akan tetapi, beberapa sejarawan sekarang berpendapat kasus determinisme teknologi murni teori bahwa hidup dan struktur masyarakat pada akhirnya sepenuhnya ditentukan oleh teknologi yang digunakan oleh masyarakat tersebut. Meskipun demikian tak ada perhitungan yang memadai tentang masyarakat dapat diberikan tanpa mencurahkan perhatian ke teknologi yang dikembangkan dan digunakan. Teknologi berinteraksi dengan faktor-faktor ekonomi, politik dan sosial untuk membentuk masyarakat, dan sejak hari-hari pemunculannya, terutama pada seratus tahun terakhir, fisika telah memiliki suatu peranan memimpin dalam membentuk teknologi itu. Untuk menilai dengan pernyataan banyak orang yang menonjol dalam bidang kebijaksanaan sains adalah masih merupakan keyakinan yang dipegang luas bahwa progresi linier secara langsung hadir dari riset fisika ke riset terapan, seterusnya ke pengembangan dan akhirnya ke menufaktur produk-produk baru dan memperkenalkan proses-proses baru. Sepintas terlihat seperti sebuah garis lurus yang ditarik dari sinar-sinar katoda-nya JJ Thomson (1856-1940) ke perangkat televisi modern. Tapi kenyataannya situasinya jauh lebih rumit. Sejarah kemunculan termodinamika di abad kesembilan-belas melukiskan semacam "proses balik ". Di sini teknologi mesin uap mendahului fisika murni. Mesin-mesin uap primitif merupakan hasil kerja insinyur-insinyur dengan pengetahuan berbasis keahlian ketimbang berbasis sains, dan penyempurnaannya dilakukan secara kasar melalui metoda coba-coba meskipun ada beberapa input ilmiah dalam konteks teori kalori panas. Mesin uap mencapai taraf perkembangan yang tinggi mendahului kerja S. Carnot, J.P. Joule dan Lord Kelvin (William Thomson). Mesin uap itu sendiri ditemukan terutama karena kebutuhan masyarakat akan suatu sumber tenaga yang lebih terpusat. Sains akhirnya dianggap muncul dari paksaan-paksaan ekonomi dan bahkan kerja paling murni dari Newton harus dilihat dalam konteks kebutuhan kapitalisme abad ketujuh-belas. Akan tetapi, model-model linier sederhana telah memadukan fisika murni, teknologi dan masyarakat dalam satu arah perkembangan. Degan pasti benar bahwa tanpa fisika murni, teori relativitas khusus atau mekanika kuantum, misalnya, maka banyak keajaiban teknologi hari ini tak akan mungkin terjadi. Dalam pengertian ini teori dasar yang luas dari fisika menjadi sokoguru utama perkembangan teknologi modern.Dengan cara serupa, akan tetapi tanpa desakan-desakan ekonomi seperti tuntutan pasar, tanpa potensial penjualan pada skala besar, gagasan-gagasan yang paling brilian dari fisikawan terapan tak akan dapat termaterialisasi. Dorongan saintifik atau teknologi dan tarikan ekonomi adalah keduanya penting untuk inovasi yang berhasil. Garis lebar yang menghubungkan sinar-sinar katoda Thomson ke perangkat televisi modern memiliki, dalam tinjauan lebih dekat, suatu struktur halus sangat kompleks. Ia terdiri dari cabang-cabang, ranting-ranting dan jaringan-jaringan yang membagi dan menggabung lagi; ia sesungguhnya hanya salah satu rangkain dari susunan garis-garis serupa, kurang lebih paralel, yang akhirnya mengumpul. Garis-garis lain ini mempunyai titik permulaan pada teori gelombang elektromagnetik Maxwell, atau eksperimen-eksperimen Hertz dan konsep-konsep Faraday. Ini lewat melalui kumpulan-kumpulan, idea-idea yang menandai teori atom Bohr, peranan gelombang Schrodinger, dan seterusnya. Tapi banyak garis-garis dapat dijejaki kembali bukan ke teori-teori fisika tapi agaknya ke tantangan-tantangan teknologi dan rekayasa (seperti misalnya
19
bagai mana membuat semikonduktor yang sangat murni), respon-respon terhadap mana akan membuka suatu bidang-bidang teori baru atau memberi para eksperimentalis dengan peralatan-peralatan baru dan material-material baru yang akan memperluas rentang cakupan penyelidikan mereka. Masalah pendanaan riset fisika oleh pemerintah dan industri akan terkait erat terhadap kemungkinan dihasilkannya produk-produk yang menguntungkan secara ekonomis dan inovasi-inovasi proses, dan peneliti-peneliti murni terpaksa mencari argumen dalam pengertian-pengertian ini untuk membuktikan kerja mereka. Pengkajian kepentingan relatif dari riset murni pada inovasi teknologi adalah operasi kontroversial dan kompleks. Studi-studi riset berbeda telah datang dengan kesimpulan-kesimpulan berlain-lainan yang sering mencerminkan kepentingan ekonomi atau bias disiplin dari peneliti. Di tahun 1960-an, misalnya, di Amerika Serikat, Departemen Pertahanan menetapkan suatu proyek untuk menguji tingkat terhadap mana riset sains murni dan terapan berkontribusi terhadap produksi sistem persenjataan baru. Studi ini menyimpulkan bahwa riset sains, dan riset dasar murni khususnya, relatif tak penting sebagai sumber idea bagi pengembangan senjata, dan bahwa uang diperuntukkan untuk riset murni lebih baik untuk kerja pengembangan terapan atau missi. Beberapa peneliti sosial telah mengidentifikasikan suatu teluk antara fisika murni dan fisika terapan di Universitas-universitas Inggris di masa lalu, dengan profesor-profesor terkemuka yang memiliki saham bagi suatu keyakinan bergengsi dalam superioritas yang terbawa lahir dari masalah untuk pengetahuan murni dan beberapa kebencian atas eksploitasi vulgar fisika di pasar. Ini barangkali salah satu aspek dari suatu prasangka anti-industri yang muncul dalam budaya Inggris dari pertengahan abad kesembilan-belas yang tak hadir (atau setidaknya tak hadir pada tingkat yang sama) di Jerman, Perancis dan Amerika Serikat. Pada saat ini di Inggeris perhatian berayun ke arah lain, meskipun patut dicatat bahwa Jepang, yang telah membangun suatu posisi teknologi yang sangat kuat dalam banyak bidang, tanpa dasar riset murni yang kuat di masa lalu, sekarang mengembangkan dengan cepat program-program riset murninya. Berapa banyak usaha Inggeris untuk bergerak ke fisika murni ? Ini suatu yang membangkitkan minat dan masalah penting. Meskipun banyak kerja telah dilakukan studi-studi kasus lebih lanjut dari kaitan antara fisika dan teknologi di beberapa negara pada beberapa periode dapat memberikan bahan pertimbangan yang bernilai untuk memikirkan pembuatan kebijaksanaan sekarang. 3.5. Asal-usul Fisika Dalam Masyarakat Dari semua bidang yang terlihat dalam meninjau interaksi fisika dan masyarakat, studi terhadap gagasan fisika dalam masyarakat barangkali yang paling sulit dan kurang berkembang. Biasanya jauh lebih mudah mengkaji dampak pada masyarakat pandangan dan konsep konsep yang datang dari fisika dari pada menjejaki asal-usulnya dalam masyarakat pelopor dan, sebagai ia ada, pendahulu konsep-konsep ini. Dan jadi studi pemunculan fisika ini dari kompleks pemikiran pra-ilmiah, religius dan filosofis dan dari pengembangan fisika pada periode tertentu sebagai bagian kehidupan budaya dan intelektual periode itu, yang menghadirkan tantangan terbesar bagi para epistemologis. Satu perangkat pertanyaan melingkari kemunculan konsep-konsep tentang ruang, waktu, materi, kelistrikan, gaya, transformasi, kekekalan, hukum ilmiah dan seterusnya. Banyak dari konsep ini tentu saja telah mengalami banyak modifikasi meskipun selama periode perkembangan yang matang dari fisika pada ratusan tahun terakhir atau lebih, dan tak diragukan lagi akan memodifikasi lebih lanjut di masa depan. Fisika disajikan sebagai ilmu pengetahuan yang bermula dari beberapa eksperimen yang jelas dan sederhana dan beberapa gagasan, dan kemudian bertumbuh secara kumulatif dan secara tidak problematik begitu makin banyak "fakta" ditemukan dan ditambahkan kepadanya.
20
Refleksi pada hubungan antara agama dan timbulnya kapitalisme dan sains modern memunculkan tiba-tiba pertanyaan lain yang menarik: Mengapa sains, dan secara khusus fisika, baru hadir dalam bentuknya yang modern nanti di abad ketujuh-belas dan tidak lebih awal? 3.6. Pandangan Dunia Ilmiah Keberhasilan fisika abad ketujuh-belas akhirnya memiliki efek memapankan pandangan dunia baru yang menonjol di Eropa yang sebagian besar, jika tidak secara utuh, menggantikan pendangan-pandangan religius yang telah mewarnai semua kehidupan abad pertengahan. Pandangan dunia ilmiah ini diterima sangat lambat, pertama-tama oleh hanya minoritas kecil, tapi sejak itu telah memapankan secara perlahan-lahan suatu hegemoni pada makin banyak bidang pemikiran dan aktivitas dalam suatu varietas yang lebar dari kebudayaan, meskipun tetap ditentang dari waktu ke waktu oleh gerakan fundamentalis keagamaan dan oleh kritikus sains humanis. Filsafat alam abad ketujuh-belas menempatkan suatu tekanan sentral dalam membawa secara bersama-sama analisis, eksperimen dan matematika sebagai suatu alat untuk mendekati fenomena alam. Jika ia gagal dalam banyak daerah untuk menerobos sains modern, maka sedikitnya dalam bidang mekanik dan astronomi ia mencapai sukses spektakuler yang kelak dalam abad kedelapan-belas secara mendalam mempengaruhi banyak pemikir non-ilmiah. Ia mencari jawab-jawab atas pertanyaan-pertanyaan yang berkaitan dengan dunia alamiah bukan dalam kitab-kitab suci atau pada komentar berdasar keyakinan agama atau dalam tulisan-tulisan penguasa mapan yang dilihat seperti dapat diterima secara teologis, tapi agaknya pada analisis yang presis dari konsep-konsep sederhana yang sesuai dengan matematika dan pengukuran eksperimental. Kerja Newton dalam menyatukan penjelasan gerak-gerak terestial dan selestial di bawah satu perangkat hukum yang sama telah memberi kesan yang dalam pada sebagian besar orang ketimbang pada beberapa gelintir orang yang cukup mengetahui untuk menghayati secara penuh elegansi matematisnya dan keeksakannya. Banyak filosof alam abad ketujuh-belas amat religius, tapi efek akhir kerja mereka dan pengganti-pengganti mereka telah meruntuhkan otoritas gereja dan Kitab Suci. Mulai dari pembicaraan sistem heliosentrik Kopernikus hingga teori geologi yang menjadi sokoguru teori evolusi Darwin merupakan suatu rangkaian panjang dari konfrontasi langsung dengan gereja. Idea bahwa bilangan adalah kunci untuk memahami alam dapat ditelusuri kembali setidaknya ke zaman Phythagoras. Keteraturan di alam, seperti dinyatakan, dapat dihubungkan dengan matematika dan ditelaah dengan peralatan pengukuran yang teliti. Penekanan pada besaran yang dapat diukur membawa pada kepentingan yang meningkat guna tujuan-tujuan deskriptif kualitas-kualitas primer dari benda-benda (ukuran, bentuk, keadaan gerak) dan suatu pengabaian relatif dari kualitas-kualitas sekundernya (warna, bau, suara) dan atribut-atribut lain yang tak dapat dikuantifikasi. Pemakaian matematika memperkuat presisi dalam pemikiran, penyempurnaan konsep-konsep yang masih kabur, dan membuang pikiran animistik dan " keyakinan-keyakinan supernatural." Sains baru adalah bersifat analitik, yang mempelajari sistem-sistem sederhana, teridealisasi dan terisolasi yang dapat dijelaskan dengan hanya menggunakan beberapa variabel. Orang boleh membayangkan sebuah partikel Newton, suatu massa titik yang terpisah pada jarak jauh tertentu, secara mutual tarik menarik satu sama lain tapi tak dipengaruhi oleh bagian alam semesta yang lain. Dari sistem sederhana ini sistem-sistem yang lebih kompleks dapat dibangun untuk mengaproksimasi secara lebih baik terhadap bagian-bagian tertentu dunia nyata. Jenis pendekatan ini mencerminkan pandangan-pandangan Descartes,tapi ada keganjilan-keganjilan dengan metoda-metoda yang menekankan koleksi dan klasifikasi dari bermacam dan banyak tulisan-tulisan kaum terpelajar pada subyek-subyek tertentu, sebagai suatu pendahuluan untuk memahami subyek itu. Tentu saja tidak mudah untuk tiba pada asumsi-asumsi sederhana yang memungkinkan seseorang untuk mengekstraksi bahan-bahan yang bermanfaat dari agregasi ilmu
21
pengetahuan yang heterogen dan luar biasa besar tersebut yang mengumpulkan secara bersama-sama sifat-sifat fisis dari benda-benda, deskripsi-deskripsi literalnya, atribut-atributnya dalam berbagai sistem mitikal, peranan dan signifikansinya dalam agama, keyakinan-keyakinan animis yang berkaitan dengannya dan seterusnya. Dengan demikian secara tak terelakkan, pemakaian matematika dan analisis telah mendorong dan menyemangati suatu pendekatan eksperimental, yang menolak banyak pemikiran tradisional yang berhubungan langsung dengan pengalaman. Hasil-hasil eksperimen dibahas, diterbitkan dan di disebarkan lebih terbuka dan secara luas daripada sebelumnya. Akhirnya, dapat diargumentasikan, para ahli filsafat alam terdahulu dimotivasi oleh keinginan untuk memperoleh kontrol lebih besar terhadap alam lebih dari sebelumnya, dan metoda-metoda mereka diadaptasi terhadap tujuan ini. Di sini aspek yang sangat signifikan dari apa yang kita namakan pandangan dunia ilmiah baru adalah bahwa ia dapat diterapkan ke banyak bidang aktivitas manusia yang lain sama seperti halnya pada astronomi dan mekanika. Kita dapat merasakan pengaruhnya yang pertama dalam mempercepat perkembangan cabang-cabang sains alamiah lainnya kimia, elektromagnetisme, dan ilmu-ilmu tentang bumi di abad kesembilanbelas, ilmu-ilmu tentang substans hidup pada tahun-tahun terakhir ini meski akibatnya berjalan jauh di luar sains. Dalam beberapa cara sejarah 300 tahun terakhir dapat dilihat sebagai sejarah "kolonisasi" dari semua jenis aktivitas berbeda oleh metoda-metoda dan sikap-sikap saintifik. Jadi Revolusi Industri dapat dipandang sebagai hasil penerapan pemikiran saintifik secara perlahan-lahan ke metoda-metoda produksi. Organisasi kerja, manajemen orang, perencanaan teknologi, birokrasi negara, peperangan, pertanian, perawatan kesehatan, pendidikan, olah raga dan lain-lainnya, semuanya telah, dan masih sedang, ditransformasikan oleh metoda-metoda matematis analitik dan eksperimental yang memiliki asal muasalnya dalam fisika abad ketujuh-belas tersebut. Secara esensial proses itu adalah salah satu pemecah problem ke dalam berbagai elemen, berusaha mengkuantifikasikannya dan mengukur variabel-variabel pentingnya dan menguji rangkaian penyelesaian-penyelesaian yang mungkin yang belum pernah dipikirkan sebelumnya. Komputer adalah instrumen akhir yang memadukan pandangan dunia ilmiah ini. Pandangan dunia ini tentu saja memiliki kelemahan-kelemahan, dan aplikasinya memerlukan biaya sebesar manfaatnya. 4. PENDIRIAN AKADEMI-AKADEMI SAINS Sebagaimana diketahui bahwa selama abad ketujuh belas telah terjadi suatu perkembangan pesat dalam matematika, astronomi, dan ilmu-ilmu kealaman lain. Banyak orang terdidik menjadi tertarik di dalam sains dan kerja eksperimental terutama yang menerima banyak perhatian. Banyak universitas dikontrol oleh gereja, dan karena ini tidaklah menguntungkan bagi kemajuan ilmiah, sehingga suatu perkumpulan masyarakat terpelajar segera diorganisasikan di negeri-negeri Eropa. Tujuannya ialah untuk mengumpulkan mereka yang memiliki minat sama dan untuk memfasilitasi pekerjaan-pekerjaan eksperimental. Gerakan ini pertama dimulai di Italia di mana, pada 1560, didirikan Accademia Secretorum Naturae di Naples. Kemudian Accademia dei Lincei di Roma pada 1603, di mana Galileo sebagai salah seorang anggotanya. Setelah Galileo meninggal, Accademia del Cimento didirikan di Florence dengan sokongan Duke Besar, Ferdinand de’ Medici dan saudaranya Leopold. Murid-murid Galileo, Viviani dan Torriceli berperan di akademi tersebut. Di Inggeris pada saat yang sama, sekitar 1645, juga telah ada kelompok studi informal, namun baru 15 Juli 1662 secara resmi berdiri Royal Society of London, dengan anggota-anggota Robert Boyle, Christopher Wren, John Wallis, Robert Hook, Newton dan lain-lain. Di Perancis, pada 1666, berdiri Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis, yang dipelopori oleh Father Marsenne. Serangkaian pertemuan pendahuluan yang dilakukan dihadiri oleh Gassendi, Descartes, dan Pascal. Ini diresmikan oleh menteri Louis XIV Colbert. Matematikawan Roberval,
22
astronom Cassini, fisikawan Denmark Romer, dan fisikawan Perancis Mariotte tampil sebagai anggota Akademi yang utama. Kemudian pada 1725 di Russia berdiri Akademi Ilmu Pengetahuan Russia di St. Petersburg dengan dukungan penguasa Russia, terutama Chaterine II. Akademi ini dijalankan oleh dua putra John Bernoulli, Nicholas dan Daniel, dan kemudian oleh Leonard Euler, meski mereka bukan orang Russia asli tapi sebagai warga Swiss. Pada 1770 di Prussia (Jerman) berdiri Akademi Ilmu Pengetahuan Prussia (Berlin) oleh Kaiser Frederick II. Akademi ini pertama kali dijalankan oleh Euler setelah pindah dari St. Petersburg. Euler kemudian kembali lagi ke St. Petersburg setelah dibayar lebih mahal oleh Chaterine II. Sementara itu, perkembangan fisika di Jepang ialah didahului oleh Rertorasi Meiji pada 1868. Memang, pada waktu itu Jepang telah memiliki teknologi sendiri yang cukup maju, namun belum ada sains dalam pengertian yang sesungguhnya. Ketika para pemimpin Jepang memutuskan untuk melakukan modernisasi, menyusul kunjungan Komodor Perry pada 1853 yang memaksa Jepang membuka bandar-bandarnya bagi pedagang-pedagang asing, mulai disadari ‘pentingnya’ sains dan segera didatangkan professor-professor fisika Eropa dari Perancis dan Inggeris, sehingga terbentuk fisika Perancis dan fisika Inggeris. Beberapa samurai juga terpaksa belajar fisika ke Eropa. Meski minat ilmiah mereka sangat terbatas, tapi mereka penuh dengan jiwa patriotik dan belajar sains dengan semangat militer. Mulanya para samurai ini agak ragu dengan sains Barat, namun kemudian akhirnya percaya, dan segera kukuh tidak hanya karena jiwa patriotik semata. Di antara figur terpenting adalah Hantaro Nagaoka (1865-1950), Y. Nishina (1890-1951). Generasi berikutnya adalah Hideki Yukawa (putra professor geologi Tokuji Ogawa), Seishi Kikuchi, dan Sin-itiro Tomonaga (1906-1979). Hal ini menunjukkan betapa besar perhatian dan dukungan dari penguasa-penguasa setempat terhadap kegiatan para ilmuwan di waktu itu. 5. FISIKA DAN MATEMATIKA Jika sungguh-sungguh ada suatu prinsip unik pada mana hukum-hukum fisika ditemukan kemudian dapat dipahami, kita harus mencari petunjuk atau gelagat dalam sifat dari alam (the nature of nature), atau oleh Feynman disebut sebagai karakter hukum fisika. Namun satu hal adalah jelas: Alam menggunakan matematika. Jika ini tidak demikian, jika alam misalnya malahan diperintah oleh suatu komite yang terdiri dari jin-jin dengan mana alam mengikuti kemauan mereka, maka akan ada hanya sedikit harapan bagi kita untuk memahami fisika dan untuk meramalkan kejadian eksperimen atau menemukan teknologi baru. Para ilmuwan segera akan digantikan oleh para dukun dan ahli sihir. Bagaimanapun hubungan timbal-balik antara fisika dan matematika tampaknya jauh lebih dalam dari pada yang telah kita pahami. Dalam permulaan peradaban hanya ada sedikit perbedaan antara seorang matematikawan dengan seorang fisikawan, namun dalam zaman modern para matematikawan murni telah mengeksplorasi subyek mereka secara independen dari aplikasi potensialnya. Matematika telah memiliki suatu keberadaannya sendiri. Para matematikawan ini telah membangun suatu jaringan raksasa dari struktur logika yang mana memiliki suatu kecantikan dalam (alami) yang luar biasa yang hanya terlihat oleh mereka yang meluangkan waktu mempelajari dan mengeksplorasinya. Mereka biasanya akan mengatakan bahwa mereka menemukan matematika baru dari pada sekedar menciptanya. Hampir pasti bahwa ras intelegensia (genius) lain di lain planet, atau bahkan di alam semesta lain, juga akan mempunyai para matematikawan yang menemukan teorema-teorema yang sama dengan notasinya saja yang berbeda. Sungguh mengejutkan terhadap tingkat mana struktur-struktur matematik adalah dapat diterapkan terhadap fisika. Seringkali seorang fisikawan akan menemukan suatu konsep matematika berguna hanya dengan diberitahu oleh para matematikawan bahwa mereka telah
23
mempelajarinya untuk beberapa lama dan dapat menolong dengan suatu daftar panjang dari teorema-teorema berguna tersebut. Demikianlah halnya ketika Heisenberg merumuskan teori mekanika kuantumnya yang menggunakan formulasi matriks yang sebelumnya tidak familiar bagi beberapa fisikawan. Contoh-contoh lain berlimpah, penerapan Einstein terhadap geometri non-Euclid pada gravitasi dan, dalam fisika partikel, penggunaan yang luas dari klasifikasi grupgrup Lie. Akhir-akhir ini, teori matematika tentang simpul telah menemukan tempatnya dalam teori gravitasi kuantum. Sebelumnya bahwa, para matematikawan memandangnya sebagai suatu bidang matematika murni tanpa aplikasi. Sekarang peran yang dimainkan oleh simpul-simpul dalam fisika fundamental tampak begitu penting sehingga kita dapat menerka bahwa ruang memiliki tiga dimensi hanyalah jumlah dimensi di dalam mana anda dapat mengikatkan simpulsimpul dalam tali. Yang demikian adalah tingkat di mana matematika digunakan dalam fisika yang para fisikawan menemukan teori-teori baru dengan mencari keindahan matematisnya dari pada dengan mencoba mencocok-cocokkan fungsi-fungsi ke dalam data empiris yang mungkin anda harap-harapkan. Dirac menjelaskan bahwa adalah dengan cara inilah dia menemukan persamaannya yang terkenal tentang elektron. Hal ini merupakan misteri yang dalam tentang mengapa ini harus demikian. Ini apa yang dikatakan oleh Wigner dengan keefektifan matematika yang tak masuk akal dalam ilmu-ilmu alam. Juga telah dikemukakan oleh Feynman bahwa hukum fisika tampak mengambil suatu bentuk sedemikian ia dapat diformulasikan ulang dalam beberapa cara yang berbeda. Mekanika kuantum dapat diformulasi menurut mekanika matriksnya Heisenberg, mekanika gelombangnya Schrodinger atau integral lintasannya Feynman. Semua ketiganya secara matematik ekivalen namun sangat berbeda. Adalah mustahil untuk mengatakan bahwa yang satu lebih benar dari yang lainnya. 6. FISIKA DAN HUBUNGANNYA DENGAN BIDANG-BIDANG LAIN Untuk suatu waktu yang lama sains kurang lebih telah merupakan suatu totalitas padu yang dikenal sebagai filsafat alam. Namun tidak sampai satu atau dua abad lalu perbedaanperbedaan antara fisika dan kimia dan juga ilmu-ilmu tentang kehidupan mulai menjadi jelas. Tidaklah mengherankan karenanya bahwa perkembangan fisika telah mempengaruhi dan dipengaruhi oleh bidang-bidang lain. Misalnya, buku catatan Leonardo da Vinci memuat referensi (acuan) pertama tentang gaya-gaya yang hadir di dalam struktur, suatu subyek yang kita pandang sebagai fisika sekarang; namun Leonardo tertarik, sedikitnya sebagian, karena relevansinya terhadap arsitektur dan bangunan. Usaha pertama dalam kelistrikan yang membawa ke penemuan baterai listrik dan arus listrik dilakukan oleh seorang ahli fisiologi abad kedelapan belas, Luigi Galvani (1737-1798). Dia memperhatikan kedutan (kejangan) kaki-kaki katak karena suatu percikan listrik dan kelak bahwa otot-otot akan terkedut bila berkontakan dengan dua logam yang tidak sama. Pada awalnya fenomena ini dikenal sebagai “kelistrikan hewan”, tapi tak lama kemudian menjadi jelas bahwa arus listrik itu sendiri dapat saja muncul tanpa kehadiran seekor binatang. Kelak, pada 1930-an dan 1940-an, sejumlah ilmuwan yang terdidik sebagai fisikawan tertarik dalam menerapkan gagasan-gagasan dan teknik-teknik fisika pada masalahmasalah mikrobiologi. Di antara yang paling menonjol adalah Max Delbrück (1906-1981) dan Erwin Schrödinger (1887-1961). Mereka berharap, di antara hal-hal lain, bahwa dengan mempelajari organisme hidup mungkin akan membawa ke penemuan beberapa hukum fisika baru yang tak terduga. Sayang, harapan ini belum terwujud; meski demikian usaha-usaha mereka telah membantu melahirkan suatu bidang yang sekarang kita sebut biologi molekuler, yang telah menyebabkan suatu peningkatan dramatik pada pemahaman kita tentang genetika dan struktur zat-zat yang hidup. Anda tidak perlu harus menjadi ilmuwan peneliti, misalnya, dalam kedokteran atau biologi molekuler hanya untuk dapat menggunakan fisika dalam pekerjaan anda. Seorang ahli zoologi, misalnya, dapat menemukan manfaatnya untuk mengetahui bagaimana anjing-anjing
24
praire (padang rumput) dan binatang-binatang lain dapat hidup di dalam tanah tanpa mati lemas. Seorang ahli terapi jasmani akan mengerjakan suatu pekerjaan yang lebih efektif jika mengetahui prinsip-prinsip pusat gaya berat dan aksi gaya-gaya di dalam tubuh manusia. Pengetahuan tentang prinsip-prinsip pengoperasian perlengkapan optik dan elektronik adalah membantu dalam berbagai bidang. Para ilmuwan di bidang masalah kehidupan dan arsitek juga akan tertarik pada sifat kehilangan dan kehadiran panas dalam tubuh manusia dan kepada timbulnya rasa nyaman atau tidak nyaman. Arsitek sendiri mungkin tidak pernah harus menghitung, misalnya, dimensi-dimensi pipa dalam suatu sistem pemanas atau gaya-gaya yang terlibat dalam suatu struktur tertentu untuk menentukan apakah dia akan tetap tegak atau tidak. Namun demikian arsitek juga harus mengetahui prinsip-prinsip di balik analisis-analisis ini agar dapat membuat suatu rancangan-rancangan yang realistik dan dapat berkomunikasi secara efektif dengan konsultan-konsultan teknik dan spesialis-spesialis lain. Dari titik pandang estetika atau psikologis, juga, arsitek harus menyadari gaya-gaya yang terlibat dalam suatu struktur karena ketidakstabilan, sekalipun hanya ilusi dapat membuat rasa tidak nyaman kepada mereka yang harus tinggal atau bekerja di dalam bangunan itu. Memang, banyak kelebihan yang kita kagumi pada arsitektur tiga milenium yang lalu yang diperkenalkan bukan untuk efek dekoratifnya tapi agaknya untuk tujuan-tujuan praktis. Misalnya, kornis dan pedimen pada jendela-jendela adalah untuk melindungi bagian depan bangunan-bangunan dari pengaruh-pengaruh kikisan air. Dasar dan pokok sebuah tiang bekerja adalah untuk membagi beban dari tiang pada bangunan di atas dan di bawah. Pembangunan lengkungan sebagai suatu peralatan untuk membentangi ruang dan pada waktu yang bersamaan untuk menopang suatu beban berat. Kita melihat bahwa lengkungan yang tirus, atau gaya Gothik, bukanlah pada mulanya suatu peranti dekoratif tapi merupakan suatu bentuk pengembangan teknologis kepentingan yang berdasar. 7. PERSPEKTIF FISIKA DAN MASALAH-MASALAH YANG TERSISA Sebagai bahan untuk diperhatikan bahwa tekanan-tekanan riset yang cukup fundamental dalam berbagai bidang fisika, maka berikut ini mungkin ada gunanya diketahui, yang mana merupakan bidang riset yang paling mendapat perhatian, yaitu: A. Fisika Patrikel. Meliputi: studi-studi interaksi, perluasan model quark, elektrodimaika kuantum, kromodinamika kuntum, flavourdinamika kuantum, pengendalaan quark, fisika hadron dan lain-lain. B. Fisika Nuklir. Meliputi: studi-studi model-model potensial nuklir, studi-studi hamburan, spektroskopi nuklir, fisika energi tengah, interaksi nukleon-nukleon, dan lain-lain. C. Fisika Zat Mampat. Meliputi: studi-studi superfluiditas He-3, zat-zat padat tak beraturan, struktur halus, pinggir serapan sinar-x, gelombang rapat muatan, struktur kuasi-linear dan kuasi-bidang, fisika permukaan, transisi fase, cairan elektron-hole, polariton, phonon drag, photon drag, dan lain-lain. D. Asrofisika dan Fisika Ruang Angkasa. Meliputi: studi-studi kuasar, eksistensi bintang-bintang neutron, lubang hitam, model-model kosmologi, penyusun internal bintang neutron, pencarian persamaan keadaan materi pada kerapatan tinggi, materi gelap dan massa yang hilang, medium antar bintang, gelombang gravitasi, monopol magnetik, dan lain-lain. E. Fisika Atom dan Molekuler. Meliputi: studi-studi spektra atom dan ion-ion, studi tampang lintang berbagai tipe tumbukan, disosiasi klasik atom, akselerator fisika ‘ion-berat’, dan lainlain. F. Fisika Plasma. Meliputi: studi pengendala magnetik, instabilitas disruptif dalam tokamak, waktu pengendala, penyelesaian persamaan non-linear terhadap instabilitas. G. Biofisika dan Fisika Kedokteran. Meliputi: studi-studi tentang bionika, biosonar, biolistrik, biosistem bagi elektronika, laser, maser, holografi, kriogenik, ultrasonik, elektronika kedokteran, rekayasa genetika dan penciptaan kehidupan, kloning, eksobiologi: penjelajahan ruang angkasa dan pencarian kehidupan di dunia lain, dan lain-lain.
25
H. Fisika Bumi dan Fisika Atmosfer. Meliputi: studi-studi tentang kebumian, gurun, iklim, kelautan, lingkungan dan atmosfer, dan lain-lain. I. Fisika Terapan. Meliputi: studi-studi untuk perekayasaan di bidang instrumentasi, kontrol, kecerdasan buatan, robotika, otomatisasi, komunikasi dan telekomunikasi, dan lain-lain. J. Fisika Komputasi dan Pemodelan Matematika. Meliputi: studi-studi dan pemodelanpemodelan matematika melalui komputasi numerik pada komputer. Sementara masalah yang belum terjawab, sebagian saja: 1. Mengapa muatan listrik merupakan kelipatan bulat muatan elektron? Kuantisasi muatan elektron, 2. Kekekalan nukleon dan kekekalan lepton. Mengapa elektron dan muon masing-masing mempunyai neutrino sendiri yang berkaitan? Apa yang membedakan neutrino muonik dan neutrino elektronik? 3. Pendeteksian glueballs,Peluruhan proton,Partikel Higgs,Monopol magnetik, Osilasi neutrino dan massa neutrino, Pendeteksian quark, Partikel-partikel supersimetri, partikel teknikolor, Gelombang gravitasi, Generasi massa. 8. HARAPAN KEPADA ALUMNI FISIKA Dengan melihat berbagai tantangan di masa datang dan gerak maju perkembangan sebuah bangsa, berdasarkan pengalaman terhadap perkembangan peradaban bangsa-bangsa, maka sudah tentu kita tidak akan pernah membiarkan diri untuk melepas tanggung jawab. Dengan demikian kita akan terpanggil untuk terjun dan berperan serta di dalamnya dengan, kalau perlu, berada di garis terdepan dari barisan tersebut. Dengan berbagai persoalan fisika yang belum sepenuhnya terpecahkan itu, dan dengan pertimbangan bahwa pemecahan persoalanpersoalan fisika yang langsung maupun tidak langsung adalah berkaitan dengan pemenuhan kebutuhan dan peningkatan standar hidup baik material maupun spiritual, maka tidak ada alasan untuk kita untuk tidak berpikir optimis, kendati kondisi sekarang belum sepenuhnya kondusif dan dapat memperlancar usaha-usaha kita. Perlunya untuk semakin banyaknya orang-orang yang akan berkecimpung di dalam bidang-bidang riset dan pengembangan sains dasar atau ilmu-ilmu murni dalam masa-masa sekarang dan masa datang dapat dilihat dalam Tabel 1 berikut. Tabel 1. Kesepadanan Antara Persedian Dan Kebutuhan Tenaga Kerja *) Kesepadanan Antara Persediaan dan Kebutuhan Tenaga Kerja Tamatan S1 Menurut Keahlian/Fakultas (Perkiraan Selama Pelita VI) No Fakultas Persediaan Kebutuhan Selisih 1 Ilmu Kependudukan 724.460 717.413 +107.047 2. Kesehatan 1.688 1.445 -234 3. Humanisme 66.832 17.292 +49.540 4. Ilmu Sosial 698.868 190.815 +508.053 5. Administrasi Perusahaan 93.625 72.326 +21.299 6. Hukum dan Kehakiman 363.506 57.791 +345.037 7. Ilmu-ilmu Murni 8.921 353.958 -345.037 8. Teknik 170.610 185.646 -15.036 9. Pertanian/Kehutanan 147.780 33.222 +114.558 10. Komunikasi 10.031 3.129 +6.902 Jumlah 2.286.321 1.533.037 753.284 Sumber: Bappenas, Depdikbud, BPS, Depnaker 1990/1991 *) Dikutip dari Harian Terbit, Jumat, 23 Mei 1997
26
Dari tabel tersebut dapat dilihat betapa besar tenaga sumber daya manusia yang perlu ditumbuhkan dibanding dengan ketersediaan yang ada sekarang. Sekali lagi adalah harapan yang menggairahkan. Besarnya kebutuhan ini adalah karena proyeksi terhadap semakin banyaknya industri-industri padat teknologi yang akan dibangun dan dioperasikan di Indonesia. Dan semuanya boleh dikatakan terkait sains modern. Lagi pula dalam hal ini semakin digalakkannya hubungan kemitraan antara berbagai pihak baik pemerintah maupun swasta, dalam bentuk hubungan kerja sama antara lembaga-lembaga riset dan perguruan tinggi di satu pihak dengan dunia industri di pihak lain, untuk bersama-sama melakukan riset dalam berbagai bentuk riset unggulan dan terpilih (RUT, RUK, RUTi, Program In-house, Program Hibah Bersaing) yang pendanaannya berasal dari pemerintah dan dari dunia swasta. Inilah harapan yang berupa tantangan yang harus dijawab dengan kesungguh-sungguhan dan sikap profesionalisme. 8. FISIKA, MASYARAKAT DAN MASA DEPAN Aplikasi fisika, seperti juga banyak aplikasi cabang ilmu pengetahuan lain dalam dunia modern, adalah berubah dengan cepat dan bertambah kompleks. Aplikasi-aplikasi ini membentuk bagian-bagian sistem yang makin lebih independen. Adalah imperatif atau penting sekali bahwa para fisikawan harus menyadari sepenuhnya tentang kekuatan sosial, ekonomi, dan politik dapat sangat berperan pada level-level nasional dan internasional membentuk tipe kerja yang diperlukan untuk berbuat dan pemakaian-pemakaian di mana ditempatkan. Bahaya-bahaya fisis timbul dari proliferasi senjata perang berdaya rusak, dari beberapa kompleks-kompleks industri besar dan dari degradasi lingkungan. Bahaya-bahaya politik timbul dari konsentrasi sosial dan kontrol ekonomi dimungkinkan oleh teknologi-teknologi baru. Untuk menghantam ancaman-ancaman ini para ilmuwan perlu lebih berwawasan luas dan berkesadaran sosial dan politik tinggi. Pemahaman terhadap riwayat perkembangan fisika akan dapat membantu mereka yang mencintai fisika untuk menghayati bagaimana rintangan-rintangan bagi pemahaman alam telah diatasi di masa lalu, dan ini dapat menjadi contoh untuk mengatasi halangan-halangan yang juga mereka alami dan untuk memperkuat wawasan riset dalam bidang yang sangat sulit ini di masa sekarang dan masa depan. Ini penting dalam memperbaiki pemahaman fisika mereka.
27
Pertumbuhan Ekonomi
Kebutuhan Energi
Keselamatan Lingkungan
Gambar 2. Trilemma Pembangunan Berkelanjutan 10. PENUTUP Terlepas dari usaha-usaha kita di dalam perburuan sains dan upaya pemenuhan rasa kuriositas kita, namun sesungguhnya tantangan terbesar di masa depan adalah bagaimana mencari jalan keluar dari masalah-masalah yang timbul dalam kehidupan keseharian dan yang berhubungan dengan kelangsungan hidup ummat manusia. Bentuk-bentuk masalah itu menjelma sebagai trilemma antara kebutuhan energi, keselamatan lingkungan dan pertumbuhan ekonomi untuk terjaminnya pembangunan berkelanjutan, seperti dilukiskan dalam Gambar 2. Tak ada keuntungan yang dapat diperoleh di suatu sisi tanpa harus mengorbankan sisi lain. Sebagai misal, tuntutan perlu dicapainya pertumbuhan ekonomi yang tinggi mengharuskan pemakaian energi yang meningkat di berbagai sektor, haruslah dibayar mahal dengan adanya kerusakan dan hadirnya kondisi lingkungan yang buruk. Begitu pula bila dilakukan penekanan dampak buruk di satu sisi akan mendatangkan kerugian di sisi lain, dan seterusnya. Apa yang dapat dilakukan adalah hanya semata-mata melakukan suatu pencarian titik perimbangan terbaik di antara ketiga segi tadi dengan risiko seminimal-minimalnya. Bagaimanapun hal ini akan menjadi tema pokok dalam usaha mencapai tingkat kemakmuran, untuk terwujudnya kualitas hidup yang baik. Tentu saja, untuk tercapainya usaha-usaha tersebut adalah terletak pada kebijaksanaan pengelolaan sumber-sumber daya alam yang sangat terbatas, yang merupakan sasaran eksploitasi habis-habisan; pencarian inovasi-inovasi baru; pengembangan teknologi-teknologi bersahabat lingkungan dan usaha-usaha efisiensi sumber daya alam serta perlunya perubahan perilaku dan gaya hidup yang mengarah kepada kesadaran lingkungan dan penghematan penggunaan energi. Dalam hubungan dengan tantangan-tantangan di atas, maka riset-riset fisika akan tetap berada di barisan terdepan, sebagaimana telah ditunjukkannya di masa-masa sebelumnya, untuk menjawab masalah-masalah yang berkaitan dengan kebutuhan-kebutuhan kontemporer dan yang menyentuh tuntutan-tuntutan keseharian kita. Karenanya, para fisikawan sebagai pelaku yang cukup sentral akan semakin dituntut peran aktifnya. Di sinilah diharapkan peranan orang-orang yang berkecimpung di bidang fisika bidang yang sangat pervasif namun elusif ini untuk dapat menjawab tantangan-tantangan tersebut, dan untuk dapat berperan aktif sebagai anggota kelompok masyarakat yang berkepedulian tinggi, dan karenanya dengan sendirinya akan memiliki citra atau bahkan kedudukan yang baik di mata publik. Namun, yang terutama sekali adalah adanya suasana kondusif yang hadir dalam bentuk kebijakan Pemerintah dan dukungan masyarakat umum, swasta dan industri, secara lebih progresif, yang akan memungkinkan terciptanya gairah riset baik di institusi pemerintah maupun swasta.
28
Dari semuanya, kita dapat memastikan satu hal: perubahan. Dunia besok akan berbeda dari hari ini. Tiap hari membawa penemuan-penemuan dan aplikasi-aplikasi baru. Efek kumulatif peristiwa-peristiwa ini mempunyai pengaruh menonjol terhadap masyarakat kita dan akan pada akhirnya mengubah kehidupan kita. Kecenderungan (trend) yang sekarang sedang membentuk dunia kita begitu beragam dan saling bertentangan yang menjadi makin sulit bagi kita untuk meramalkan pemunculan interaksi-interaksinya. Memang, suatu sains baru sedang timbul: studi masa depan. Meskipun adalah tak mungkin untuk meramalkan dengan pasti bagaimana dunia nantinya meski hanya satu generasi dari sekarang, kecenderungan-kecenderungan yang pasti adalah jelas. Jika ummat manusia berhasil bertahan hidup memasuki abad kedua puluh satu, orang dapat memimpikan suatu masyarakat yang berbeda nyata dari yang hari ini. Masyarakat masa depan bahkan akan lebih bergantung secara nyata pada sains dan teknologi. Bahkan mungkin ‘si miskin’ dari masa depan akan menikmati suatu standar hidup jauh di luar yang dicapai oleh kelas menengah saat ini. Semua ini didasarkan pada asumsi bahwa manusia akan belajar memahami dunianya, untuk mengantisipasi masalah-masalah masa depan, dan memecahkannya secara bijaksana. Dan memang sesungguhnya dunia ini cukup untuk mengakomodasi kehidupan, namun tidak untuk keserakahan manusia! UCAPAN TERIMA KASIH Melalui kesempatan khusus ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada pihak Jurusan Fisika, Universitas Hasanuddin sebagai tanda rasa haru dan terima kasih atas pembinaannya yang luar biasa, dan rasa terima kasih yang paling dalam ditujukan kepada adik-adik mahasiswa fisika yang terhimpun dalam Himpunan Mahasiswa Fisika, Universitas Hasanuddin, melalui Ketuanya Dik Muh. Ishak Jumarang dan kepada Dik Mukson Herliyanto, Ketua Panitia Temu Alumni Mahasiswa Fisika’97. Ucapan terima kasih yang sama disampaikan kepada pribadi-pribadi berikut: Dr. Tauseef Ahmad (Aligarh, India), Dr. Bobomurat J. Ahmedov (Tashkent, Uzbekistan), Dr. Nuryagdy Nazarov (Ashkhabad, Turkmenistan), Dr. Abdel-fettah Barhadadi (Takkadum, Maroko) atas dialog-dialog yang berharga bagi promosi sains. Penghargaan yang tinggi disampaikan kepada rekan-rekan di Pusat Pengkajian Teknologi Nuklir, Drs Masdin, Ir. Heri Siswono, Drs. Sahala Maruli Lumbanraja, atas saran dan kritiknya yang sangat berharga. Juga ucapan terima kasih yang sangat khusus kepada Dr. Budi Santoso, MSc, APU, yang kini sebagai anggota DRN dan anggota WANHANKAMNAS, atas segala dorongan dan bimbingan yang tak pernah henti untuk memahami alam. 11. DAFTAR SUMBER ACUAN Ahmad, Tauseef, Aligarh Muslim University, Aligarh, India, 1995(Dialog Pribadi) Ahmedov, Bobomurat J., Institute of Nuclear Physics, Uzbekistan Academy of Sciences, Tashkent, Uzbekistan, 1995 (Dialog Pribadi) 3. Berman, Louis and J.C. Evans; Exploring the Cosmos; Little, Brown and Company, Boston, 1983 4. Boyle, Charles, Physics and Society dalam Physicists Look Back, Edited by John Roche, Adam Hilger, Bristol, 1990 5. Dodd, J.E.; The Ideas of Particle Physics, Cambridge University Press, Cambridge, 1984 6. Ellis, John; CERN, Geneva, Switzerland, 1995 (Dialog Pribadi) 7. Ezawa, Hiroshi, Department of Physics, Gakushuin University, Tokyo, Japan, 1996 (Dialog Pribadi) 8. Hasan, Yaziz; Concluding Remarks on The 20th International Nathiagali Summer College, 24 June - 13 July 1995, Nathiagali, Pakistan, 1995 9. Hassan, Zaffar and C.H. Lai, Ideals and Realities, Selected Essays of Abdus Salam, World Scientific, Singapore, 1984. 1. 2.
29
10. Peierls, Sir Rudolf; A Perspective of Physics, Volume 2; Gordon and Breach Science Publishers, London, 1978 11. Segre, Emilio, Nuclei and Particles, W.A. Benjamin Inc.. Reading, 1977 12. Segre, Emilio Gino; From X-Rays to Quarks, Freemann, New York, 1980 13. Silverstein, Alvin; The Biological Sciences; Rinehart Press/Holt, Rinehart and Winston, Inc., San Francisco, 1974 14. Timoshenko, Stephen P.; History of Strength of Materials, McGraw-Hill Book Company, Inc, New York, 1953
30
