n
SEJARAH FISIKA Perkembangan Fisika Klasik, Fisika Modern, Ilmu Mekanika, Ilmu Panas, Ilmu Optic Dan Ilmu Astronomi,
NALDO J. I. TANELAB 1
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan bimbinganNya, saya dapat menyelesaikan buku mata kuliah Sejarah Fisika dengan judul “PERKEMBANGAN
CABANG- CABANG ILMU
FISIKA” ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Saya sadar bahwa tersusunnya buku ini tidak lepas dari adanya petunjuk, arahan serta bantuan dari berbagai pihak. buku ini saya susun dengan penuh kesungguhan, dengan mengerahkan segala kemampuan yang saya miliki, namun saya sadar bahwa buku ini masih banyak memiliki kelemahan dan kekurangan. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati saya mohon kritik, saran, serta masukan-masukan berharga dari semua pihak, terutama dari Ibu Dosen pembimbing mata kuliah Sejarah Fisika, teman-teman mahasiswaFKIP Fisika UNDANA Kupang angkatan 2014, serta pihak-pihak lain yang terkait, demi perbaikan dan penyempurnaan buku ini. Akhir kata, saya buku ini megucapkan limpah terima kasih. Semuga, dengan adanya buku ini, menjadi bacaan yang bermanfaat bagi kita semua.
Kupang,
April 2015
Penyusun
2
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ......................................................... 2 DAFTAR ISI ................................................................ 3 PENDAHULUAN ............................................................. 6 BAB I PERKEMBANGAN FISIKA KLASIK ................................. 7 1.1 Latar Belakang ............................................................................................................... 7 1.2 Tujuan.............................................................................................................................. 7 1.3 Fisika Periode Yunani Kuno ........................................................................................ 8 1.4 Fisika Klasik .................................................................................................................. 11 1.5 Contoh Soal .................................................................................................................... 27 1.6 Jawaban .......................................................................................................................... 27 1.7 Kesimpulan...................................................................................................................... 28 BAB II PERKEMBANGAN FISIKA MODERN ............................ 30 2.1
Latar Belakang ........................................................................................................ 30
2.2
Tujuan ..................................................................................................................... 30
2.3 Munculnya Fisika Modern ........................................................................................ 31 2.4 Fenomena-Fenomena pada Era Fisika Modern .................................................... 36 2.6
Hukum-Hukum dan Teori Pada Era Fisika Modern ....................................... 37
2.7
Tokoh dan Teori Fisika Modern ......................................................................... 39
2.7
Dampak Fisika Modern.......................................................................................... 44
2.8
Contoh Soal .............................................................................................................. 45
2.9
Jawaban .................................................................................................................... 45
2.10
Kesimpula .................................................................................................................. 46
3
BAB III PERKEMBANGAN ILMU MEKANIKA ............................. 48 3.1
Latar Belakang .......................................................................................................... 48
3.2 Tujuan........................................................................................................................... 48 3.3
Perkembangan Mekanika Klasik ........................................................................... 49
3.3
Perkembangan Mekanika Modern ....................................................................... 64
3.4
Contoh Soal .............................................................................................................. 66
3.6
Jawaban ...................................................................................................................... 66
3.7
Kesimpulan ................................................................................................................ 67
BAB IV PERKEMBANGAN ILMU PANAS .................................. 68 4.1 Latar Belakang ............................................................................................................ 68 4.2
Tujuan ....................................................................................................................... 68
4.3
Peristiwa-Peristiwa Penting Termodinamika ............................................... 69
4.4
Tokoh-Tokoh Yang Berperan Dalam Perkembangan Ilmu Panas............... 75
4.5
Contoh Soal .............................................................................................................. 82
4.6
Jawaban .................................................................................................................... 82
4.7
Kesimpulan ................................................................................................................ 83
BAB V PERKEMBANGAN ILMU OPTIK .................................... 84 5.1 Latar Belakang .......................................................... 84 5.2
Tujuan ................................................................ 84
5.3
Perkembangan Optik Periode I ..................................... 85
5.4
Perkembangan Optik Periode II ................................... 91
5.5
Perkembangan Optik Periode III.................................... 98
5.6
Perkembangan Optik Periode IV ..................................... 102
5.7
Perkembangan Optik Periode V ..................................... 106
5.8
Contoh soal ........................................................... 107 4
5.9
Jawaban .............................................................. 108
5.10 Kesimpulan ............................................................ 109 BAB VI PERKEMBANGAN ILMU ASTRONOMI ............................ 110 6.1 Latar Belakang .......................................................... 110 6.2
Tujuan ................................................................. 110
6.4
Periode 1 (Zaman Purbakala – 1500M) .............................. 111
6.5
Periode II (Sekitar 1550 – 1800 M) ................................ 116
6.6
Periode III (1800M – 1890M) ...................................... 121
6.7
Periode IV (1890M – Sekarang) ..................................... 125
6.8
Sejarah Perkembangan Astronomi Modern .......................... 140
6.9
Astronom-Astronom Muslim .......................................... 147
6.10 Perkembangan Ilmu Astronomi Di Indonesia ........................ 154 6.11 Kesimpilan ............................................................. 155
DAFTAR PUSTAKA
5
PENDAHULUAN Jagad raya beserta segenap isinya menyimpan berjuta misteri yang selalu menarik perhatian manusia dari zaman ke zaman. Fisika sebagai ilmu yang lahir dari usaha manusia untuk menyingkap sebagian rahasia yang terkandung dalam alam semesta telah berusia hampir sepanjang peradaban umat manusia.Tidak heran apabila Fisika dipandang sebagai salah satu cabang ilmu pengetahuan yang tertua yang dikenal oleh umat manusia. Perkembangan teknologi yang sangat pesat dalam dua abad terakhir ini juga berperan besar dalam membantu memberikan pemahaman yang lebih mendalam bagi umat manusia terhadap gejala-gejala yang terjadi peda benda, maupun fenomena-fenomena alam yang menyertainya.Halaman ini ditujukan sebagai sarana untuk berbagi info dengan sesama penggemar Fisika, juga dalam rangka memperkenalkan Perkembangan ilmu fisika bagi yang belum mengenalnya. Isi dari buk ini penulis menyusunya dengan teliti untuk mudah dipahami oleh pembaca. Perkembangan konsep Ilmu pada fisika
telah lahir sejak adanya
peradaban manusia. Secara fitrah manusia ingin tahu lebih banyak dan juga ingin mendapatkan kejelasan tentang bagaimana hakikat atas segala sesuatu yang dilihatnya. Bagaimana manusia mengenal lingkungan tempat tinggalnya kemudian beranjak tentang bentuk bumi dan hubungannya dengan ―semua fenomena fisis‖ sesuai yang dilihatnya dan dialaminya. Buku ini berisikan pengetahun tentang perkembangan fisika, terkususnya perkembangan fisika klasik, fisika modern, ilmu mekanika, ilmu pana, ilmu optic dan ilmu astronomi, tidak hanya itu, di dalam buku ini, juga diparkenalkan tokohtokoh yang berparan panting dalam tiap perkembangan cabang ilmu fisika yang telah disebutkan. Untk itu, dengan membaca buku ini, kita akan lebih mengerti dan mengenal tentang perkembangan fisika . 6
BAB I
PERKEMBANGAN FISIKA KLASIK
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG Teknologi yang ada sekarang ini merupakan hasil dari perjalan panjang ilmu sains, lampu yang dapat menyala, pesawat yang dapat terbang,dan masih banyak lagi lainya, merupakan hasil deri perjalanan panjang. namun taukah kita, bagaimana semua yang kita nikmati sekarang ini perjalananya seperti apa? Untuk itu, pada bab ini kita akan mengetahui perkembangan fisika klasik itu seperti apa, dan juga, kita akan mempelajari tokoh-tokoh pada era fisika klasik.
1.2 TUJUAN 1. mahasiswa selaku pembaca dan pelaku pendidikan dapat memahami sejarah perkembangan fisika, secara khusus pada fisika klasik dan mengenali ilmuwan-ilmuwan yang berjasa dibalik perkembangan ilmu fisika
7
1.3 FISIKA PERIODE YUNANI KUNO Fisika pada zaman Yunani Kuno merupakan periode sangat penting dalam sejarah peradaban manusia karena pada waktu ini terjadi perubahan-perubahan pola pikir manusia dari mitosentris menjadi ilogosentris. Pola pikir mitosentris adalah pola pikir masyarakat yang sangat mengandalkan mitos untuk menjelaskan fenomena alam, seperti gempa bumi dan pelangi. Gempa bumi tidak dianggap fenomena alam biasa, tetapi Dewa Bumi yang sedang menggoyakan kepalanya. Namun, ketika filsafat diperkenalkan,fenomena alam tersebut tidak lagi dianggap sebagai aktifitas dewa, tetapi aktifitas alam yang terjadi secara kausalitas. Perubahan pola pikir tersebut kelihatannya sederhana, tetapi implikasinya tidak sederhana karena selama ini alam ditakuti dan dijauhi kemudian didekati bahkan dieksploitasi. Pada zaman ini fisika disebut sebagai filsafat alam (sekitar abad XVIII). Orang Yunani awalnya sangat percaya pada dongeng dan takhyul, tetapi lama kelamaan, terutama setelah mereka mampu membedakan yang riil dengan yang ilusi, mereka mampu keluar dari kungkungan mitologi dan mendapatkan dasar pengetahuan ilmiah. Inilah titik awal manusia menggunakan rasio untuk meneliti dan sekaligus mempertanyakan dirinya dan alam jagad raya. Karena manusia selalu berhadapan dengan alam yang begitu luas dan penuh misteri, timbul rasa ingin mengetahui rahasia alam itu. Lalu timbul pertanyaan dalam pikirannya; dari mana datangnya alam ini, bagaimana kejadiannya, bagaimana kemajuaannya dan kemana tujuannya? Pertanyaan semacam inilah yang selalu menjadi pertanyaan dikalangan filosof Yunani, sehingga tidak heran kemudian mereka juga disebut dengan filosof alam karena perhatian yang begitu besar pada alam. Para filosof alam ini juga disebut para filosof pra Sokrates, sedangkan Sokrates dan setelahnya disebut para filosof pasca Sokrates yang tidak hanya mengkaji tentang alam, tetapi manusia dan perilakunya.
8
1.3.1 Tokoh-tokoh Yunani kuno dan pandanganya tentang alam semesta Setiap filosof mempunyai pandangan berbeda mengenai seluk beluk alam semesta.
Perbedaan
pandangan
bukan
selalu
berarti
negatif,
tetapi
justrumerupakan kekayaan khazanah keilmuan. Terbukti sebagian pandangan mereka mengilhami generasi setelahnya. Berikut, merupakan Tokoh-tokoh Yunani kuno dan pandanganya tentang alam semesta
Nama
Gambar
Pendapat tentangalamsemesta
Thales
Thales, yang dijuluki bapak filsafat, berpendapat bahwa asal alam adalah air.
(624-546 SM)
Anaximandros(610-
Menurut Anaximandros substansi pertama
540 SM)
itu bersifat kekal, tidak terbatas, dan meliputi segalanya yang dinamakan apeiron, bukan air atau tanah.
Heraklitos
Heraklitos melihat alam semesta selalu dalam
(540-480 SM)
keadaan
berubah.
Baginya
yang
mendasar dalam alam semesta adalah bukan bahannya, melainkan aktor dan penyebabnya yaitu api. Parmenides
Bertolak
belakang
dengan
Heraklitos,
Parmenides berpendapat bahwa realitas
(515-440 SM)
merupakan keseluruhan yang bersatu, tidak bergerak dan tidak berubah.
9
Phytagoras
Phytagoras berpendapat bahwa bilangan adalah unsur utama alam dan sekaligus
(582-496 SM)
menjadi ukuran. Unsur-unsur bilangan itu adalah genap dan ganjil, terbatas dan tidak terbatas. Democritus
Democritus
berpendapat
bahwa
bagian
terkecil dari suatu benda adalah atom,
(460-370 SM)
tidak dapatdibagi lagi.
Empedocles
Empedocles berpendapat bahwa alam ini disusun dari empat elemen utama yakin
(490-430 SM)
bumi, api, udara dan air. Yang menurut Empedocles disebutnya sebagai risomata atau akar dari segala materi. Plato
Lebih dalam Plato memperdalam gagasan tentang elemen-elemen penyusun benda.
(428-347 SM)
Menurutnya,
elemen-elemen
pembentuk
benda memiliki suatu bentuk geometris yang sangat khas yang dikenal sebagai polihedron termasuk di dalamnya adalah kubus,
tetrahedron,
octahedron,
dan
icosahedron. Aristoteles(384-
Aristoteles, menyatakan bahwa benda yang
322 SM)
berat jika dijatuhkan dengan benda yang ringan akan bergerak lebih cepat daripada benda
10
yang
ringan.
Pendapat
tersebut
tanpa adanya suatu percobaan terlebih dahulu sehingga ditantang habis-habisan oleh Galileo Galilei.
Archimedes(287-
Archimedes
yang
memiliki
penemuan-
212 SM)
penemuan yang sangat menakjubkan dalam dunia fisika secara khusus dan dunia sains secara umum.
Tabel 1.1. Tokoh-tokoh fisika Yunani kuno
1.4 FISIKA KLASIK Fisika klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip yang dikembangkan sebelum bangkitnya teori kuantum, biasanya termasuk teori relativitas khusus dan teori relativitas umum.Cabang-cabang yang termasuk fisika klasik antara lain adalah, mekanika klasik (hukum gerak Newton, Lagrangian dan mekanika Hamiltonian), Elektrodinamika klasik (persamaan Maxwell), termodinamika klasik dan teori Chaos klasik. Dibandingkan dengan fisika klasik, fisika modern adalah istilah yanglebih longgar, yang dapat merujuk hanya pada fisika kuantum atau secara umumpada fisika abad XX dan XXI dan karenanya selalu mengikutsertakan teori kuantum dan juga dapat termasuk relativitas.
11
1.4.1 Cabang-cabang dalam fisika klasik A. Mekanika Klasik Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai dalam Fisika Kuantum), persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika. Mekanika klasik di sini menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel. Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton tentang gerak, terutama oleh hukum II Newton. Hukum ini menyatakan, ―Sebuah benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga laju perubahan waktu dari momentum sama dengan gaya tersebut‖.Sebuah benda bermassa m yang bergerak dengan kecepatan v memiliki energi kinetik yang didefinisikan oleh :
K= ½ mv2 Dan momentum linear p yang didefinisikan oleh :
P = mv Apabila sebuah benda bertumbukan dengan benda lain, maka untuk menganalisis tumbukannya dengan menerapkan kedua hukum kekekalan berikut:
Kekekalan Energi : Energi total sebuah sistem terpisah (resultan gaya luar yang bekerja padanya nol) selalu konstan. Ini berarti (dalam kasus ini) bahwa energi total kedua partikel sebelum tumbukan sama dengan energi total kedua partikel setelah tumbukan.
12
Kekekalan Momentum Linear: Momentum linear total sebuah sistem terpisah selalu konstan. Artinya, momentum linear total kedua partikel sebelum tumbukan sama dengan momentum linear total kedua setelah tumbukan. Karena momentum linear adalah sebuah vektor, maka penerapan hukum ini biasanya memberikan dua buah persamaan, satu bagi komponen x dan yang lainnya bagi komponen y.Penerapan lain dari kekekalan energi berlaku ketika sebuah partikel bergerak dibawah pengaruh sebuah gaya luar F. Terdapat juga energi potensial V yang sedemikian rupa sehingga untuk gerak satu dimensi berlaku,
F=-dV/dx
Prinsip Hamilton Jika ditinjau gerak partikel yang terkendala pada suatu permukaan bidang, maka diperlukan adanya gaya tertentu yakni gaya konstrain yang berperan mempertahankan kontak antara partikel dengan permukaan bidang. Namun sayang, tak selamanya gaya konstrain yang beraksi terhadap partikel dapat diketahui. Pendekatan Newtonian memerlukan informasi gaya total yang beraksi pada partikel. Gaya total ini merupakan keseluruhan gaya yang beraksi pada partikel, termasuk juga gaya konstrain. Oleh karena itu, jika dalam kondisi khusus terdapat gaya yang tak dapat diketahui, maka pendekatan Newtonian tak berlaku. Sehingga diperlukan pendekatan baru dengan meninjau kuantitas fisis lain yang merupakan karakteristik partikel, misal energi totalnya. Pendekatan ini dilakukan dengan menggunakan prinsip Hamilton, dimana persamaan Lagrange yakni persamaan umum dinamika partikel dapat diturunkan dari prinsip tersebut.Energi total E adalah jumlah energi kinetik dan potensial,
E = K +V
Ketika partikel bergerak, K dan V dapat berubah, tetapi E tetap konstan. Bila sebuah benda yang bergerak dengan momentum linear p berada pada kedudukan r dari titik asal O, maka momentum sudut I nya terhadap titik O didefinisikan : I=rxp 13
Persamaan Lagrange Persamaan gerak partikel yang dinyatakan oleh persamaan Lagrange dapat diperoleh dengan meninjau energi kinetik dan energi potensial partikel tanpa perlu meninjau gaya yang beraksi pada partikel. Energi kinetik partikel dalam koordinat kartesian adalah fungsi dari kecepatan, energi potensial partikel yang bergerak dalam medan gaya konservatif adalah fungsi dari posisi.Jika didefinisikan Lagrangian sebagai selisih antara energi kinetik dan energi potensial. Dari prinsip Hamilton, dengan mensyaratkan kondisi nilai stasioner maka dapat diturunkan persamaan Lagrange. Persamaan Lagrange merupakan persamaan gerak partikel sebagai fungsi dari koordinat umum, kecepatan umum, dan mungkin waktu. Kegayutan Lagrangian terhadap waktu merupakan konsekuensi dari kegayutan konstrain terhadap waktu atau dikarenakan persamaan transformasi yang menghubungkan koordinat kartesian dan koordinat umum mengandung fungsi waktu. Hukum-hukum gerak Newton baru memiliki arti fisis, jika hukum-hukum tersebut diacukan terhadap suatu kerangka acuan tertentu, yakni kerangka acuan inersia (suatu kerangka acuan yang bergerak serba sama – tak mengalami percepatan). Prinsip Relativitas Newtonian menyatakan, ―Jika hukum-hukum Newton berlaku dalam suatu kerangka acuan maka hukum-hukum tersebut juga berlaku dalam kerangka acuan lain yang bergerak serba sama relatif terhadap kerangka acuan pertama‖.Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika suatu partikel bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditinjau (idealisasi fakta fisis yang sebenarnya). Gerak partikel terhadap suatu kerangka acuan inersia tak gayut (independen) posisi titik asal sistem koordinat dan tak gayut arah gerak sistem koordinat tersebut dalam ruang. Dikatakan, dalam kerangka acuan inersia, ruang bersifat homogen dan isotropik. Jika partikel bebas bergerak dengan kecepatan konstan dalam suatu sistem koordinat 14
selama
interval
waktu
tertentu
tidak
mengalami
perubahan
kecepatan,
konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen. B. Elektrodinamika Klasik Persamaan Maxwell adalah himpunan empat persamaan diferensial parsial yang mendeskripsikan sifat-sifat medan listrik dan medan magnet dan hubungannya dengan sumber-sumbernya, muatan listrik dan arus listrik, menurut teori
elektrodinamika
klasik.
Keempat
persamaan
ini
digunakan
untuk
menunjukkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Secara terpisah, keempat persamaan ini masing-masing disebut sebagai Hukum Gauss, Hukum Gauss untuk magnetisme, Hukum induksi Faraday, dan Hukum Ampere. Keempat persamaan ini dengan Hukum Lorentz merupakan kumpulan hukum lengkap dari elektrodinamika klasik. Hukum Gauss menerangkan bagaimana muatan listrik dapat menciptakan dan mengubah medan listrik. Medan listrik cenderung untuk bergerak dari muatan positif ke muatan negatif. Hukum Gauss adalah penjelasan utama mengapa muatan yang berbeda jenis saling tarik-menarik, dan yang sama jenisnya tolak-menolak. Muatan-muatan tersebut menciptakan medan listrik, yang ditanggapi oleh muatan lain melalui gaya listrik. Hukum Gauss untuk magnetisme menyatakan tidak seperti listrik tidak ada partikel "kutub utara" atau "kutub selatan". Kutub-kutub utara dan kutub-kutub selatan selalu saling berpasangan. Hukum induksi Faraday mendeskripsikan bagaimana mengubah medan magnet dapat menciptakan medan listrik. Ini merupakan prinsip operasi banyak generator listrik. Gaya mekanik (seperti yang ditimbulkan oleh air pada bendungan) memutar sebuah magnet besar, dan perubahan medan magnet ini menciptakan medan listrik yang mendorong arus listrik yang kemudian disalurkan melalui jala-jala listrik. Memori inti magnetik An Wang (1954) adalah penerapan Hukum Ampere. Tiap inti magnetik merupakan satu bit. Hukum Ampere menyatakan bahwa medan 15
magnet dapat ditimbulkan melalui dua cara: yaitu lewat arus listrik (perumusan awal Hukum Ampere), dan dengan mengubah medan listrik (tambahan Maxwell). Koreksi Maxwell terhadap Hukum Ampere cukup penting: dengan demikian, hukum ini menyatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet, dan sebaliknya. Dengan demikian, meskipun tidak ada muatan listrik atau arus listrik, masih dimungkinkann buat memiliki gelombang osilasi medan magnet dan medan listrik yang stabil dan dapat menjalar terus-menerus. Keempat persamaan Maxwell ini mendeskripsikan gelombang ini secara kuantitatif, dan lebih lanjut lagi meramalkan bahwa gelombang ini mestilah memiliki laju tertentu yang universal. Laju ini dapat dihitung cukup dari dua konstanta fisika yang dapat diukur (konstanta elektrik dan konstanta magnetik). Laju yang dihitung untuk radiasi elektromagnetik tepat sama dengan laju cahaya. Cahaya memang merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik (seperti juga sinar X, gelombang radio dan lain-lainnya).
C. Termodinamika Klasik Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk – bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Termodinamika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi dan materi sangat berkaitan erat, sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingkat keadaan materi tersebut.Hukum pertama dari termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lainnya. Hukum ini mengatur semua perubahan bentuk energi secara kuantitatif dan tidak membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada kenyataannya tidak ada kemungkinan terjadinya proses dimana proses tersebut satu – satunya hasil dari 16
perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini dikenal dengan hukum kedua termodinamika. Keterbatasan Termodimika Klasik. Termodinamika klasik menggarap keadaan sistem dari sudut pandang makroskopik dan tidak membuat hipotesa mengenai struktur zat. Untuk membuat analisa termodinamika klasik kita perlu menguraikan keadaan suatu sistem dengan perincian mengenai karakteristik-karakteristik keseluruhannya seperti tekanan, volume dan temperatur yang dapat diukur secara lansung dan tidak menyangkut asumsi-asumsi mengenai struktur zat. Termodinamika klasik tidak memperhatikan perincian-perincian suatu proses tetapi membahas keadaan-keadaan kesetimbangan. Dari sudut pandang termodinamika jumlah panas yang dipindahkan selama suatu proses hanyalah sama dengan beda antara perubahan energi sistem dan kerja yang dilaksanakan. Jelaslah bahwa analisa ini tidak memperhatikan mekanisme aliran panas maupun waktu yang diperlukan untuk memindahkan panas tersebut. Termodinamika klasik mampu menerangkan mengapa perpindahan panas dapat terjadi, namun termodinamika klasik tidak menjelaskan bagaimana cara panas dapat berpindah. Kita mengenal bahwa panas dapat berpindah dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.
D. Teori Keos (Chaos Theory) Chaos Theory merupakan suatu teori yang menjelaskan perubahan yang bersifat kompleks dan tak dapat diprediksi atau sistem-sistem dinamik yang peka
terhadap
kondisi
awal.
Sistem
keos
secara
matematis
bersifat
deterministik (sebagai lawan sifat probabilistik), yakni mengikuti hukum-hukum yang persis, tetapi perilaku ketakberaturannya dapat tampak seperti bersifat acak bagi pengamat awam. Perilaku keos dapat terjadi pada berbagai sistem 17
seperti rangkaian listrik, penyebaran penyakit campak, laser, roda bergigi (gir) yang meleset, irama denyut jantung, aktivitas elektris otak, irama sirkulasi darah dalam tubuh, populasi binatang, dan reaksi kimia. Lebih daripada itu, bahkan diyakini bahwa sistem ekonomi, seperti stock exchange, dapat bersifat keos. Studi mengenai masalah keos secara cepat berkembang dari kajian teoritis matematis ke ilmu-ilmu terapan. Hakekat dinamika alam semesta telah mengarahkan berbagai riset ilmiah yang ditujukan untuk menganalisis perubahan. Sampai beberapa tahun terakhir masih dipercaya bahwa jika perilaku dinamis sebuah sistem tidak dapat diprediksi, maka hal itu dikarenakan adanya pengaruh acak dari luar sistem. Oleh karena itu, para ilmuwan menyimpulkan bahwa jika pengaruh-pengaruh acak tersebut dapat dihilangkan, maka perilaku semua sistem deterministik dapat diprediksi untuk jangka panjang. Sekarang ini sudah diketahui bahwa banyak sistem dapat menampakkan perilaku jangka panjang yang tak dapat diprediksi sekalipun tidak ada pengaruh acak. Sistem-sistem demikian inilah yang disebut sistem keos. Sebuah sistem sederhana sekalipun, seperti sebuah pendulum, dapat menampakkan keos. Ketidakterprediksikannya sistem-sistem keos muncul karena kepekaan sistem-sistem tersebut terhadap kondisi awal, seperti posisi dan kecepatan awal. Dua sistem keos identik yang diset untuk bergerak dengan kondisi awal yang sedikit berbeda dapat secara cepat menampakkan gerakangerakan yang sangat berbeda. Ahli matematika Perancis Henri Poincaré menyimpulkan bahwa ia tidak dapat membuktikan bahwa sistem tata surya sepenuhnya dapat diprediksi. Ia adalah ilmuwan yang pertama kali menyatakan definisi suatu keadaan mengenai apa yang kemudian dikenal sebagai keos (chaos): "Boleh jadi perbedaan kecil pada kondisi awal akan menghasilkan perbedaan yang sangat besar pada fenomena
akhir.
Suatu
kesalahan
kecil
yang
terjadi
sebelumnya
akan
menghasilkan kesalahan yang sangat besar pada akhirnya. Prediksi menjadi tidak 18
mungkin ….". Demikian tulisnya. Penjabaran penemuan Poincaré semula tidak sepenuhnya dilakukan oleh kebanyakan ilmuwan sampai komputer memungkinkan mereka untuk secara mudah memodelkan dan menggambarkan sistem keos. Namun sebelumnya para ilmuwan dan insinyur pelopor di NASA (National Aeronautics and Space Administration) telah menggunaan penemuan Poincaré untuk mengirim orang dan satelit ke orbit. Edward Lorenz, seorang ahli meteorologi Amerika, di awal tahun 60-an menemukan bahwa sebuah model cuaca yang disederhanakan yang dihasilkan oleh komputer menunjukkan kepekaan luar biasa terhadap kondisi awal cuaca yang terukur. Ia menunjukkan secara visual adanya struktur di dalam model cuaca keosnya yang apabila digambar secara tiga dimensi, tampak seperti sebuah fraktal berbentuk kupu-kupu, yang sekarang dikenal sebagai strange attractor. Lorenz menemukan kembali keos dan membuktikan bahwa ramalan cuaca jangka panjang merupakan sesuatu yang tidak mungkin dilakukan. Menjelang awal 1980-an, berbagai percobaan secara teratur telah menunjukkan bahwa banyak sistem fisik dan biologi yang berperilaku secara keos. Salah satu sistem demikian yang pertama ditemukan adalah kran air yang menetes. Pada kondisi tertentu waktu antar tetesan air dari sebuah kran yang bocor menampakkan perilaku keos, yang membuat peramalan jangka panjang mengenai waktu tetesan tersebut tidaklah mungkin. Berdasarkan
bukti
terakhir,
pengamatan
Poincaré
mengenai
ketakteramalkannya sistem tata surya tampaknya benar. Beberapa observasi dan simulasi komputer terhadap gerakan Hyperionu yang berguling-guling, sebuah bulan Saturnus yang berbentuk kentang telah memberikan bukti pertama yang kuat bahwa obyek-obyek dalam tata susrya dapat berperilaku secara keos. Beberapa simulasi komputer yang dilakukan baru-baru ini juga menunjukkan bahwa orbit Pluto, planet paling jauh dalam tata surya juga bersifat keos. 19
Para ilmuwan sedang mengembangkan berbagai aplikasi keos. Beberapa teknik pengendalian yang sadar keos sedang digunakan untuk menstabilkan laser, memanipulasi reaksi kimia, mengkode informasi, dan mengubah irama jantung keos menjadi irma jantung yang teratur dan sehat. Antara Keos dan Fraktal Keos (chaos) merupakan bidang kajian dalam mekanika dan matematika dan merupakan perilaku yang tampak acak atau tak terprediksi dalam sistem-sistem yang dibangun oleh hukum-hukum deterministik. Istilah lain yang lebih akurat adalah "keos deterministik", suatu istilah yang bersifat paradoks karena istilah tersebut menghubungkan dua makna yang sudah dikenal dan umumnya dianggap tidak saling cocok. Istilah pertama mengandung pengertian acak atau tak terprediksi, seperti dalam lintasan sebuah molekul di dalam gas atau memilih sebuah individu dari sebuah populasi. Dalam analisis konvensional kejadian acak dianggap lebih menunjukkan penampakan daripada kenyataan, yang muncul dari pengabaian berbagai sebab. Dengan kata lain, sudah diyakini secara umum bahwa kejadian di dunia tidak dapat diprediksi karena kekomplekanya. Pengertian kedua adalah adanya gerakan deterministik, seperti gerakan sebuah pendulum atau planet, yang telah diterima sejak Isaac Newton sebagai contoh sederhana keberhasilan ilmu pengetahuan di dalam merumuskan (dalam bentuk persamaan matematis) sesuatu yang kemudian dapat diprediksi.
20
1.4.2 Tokoh-tokoh fisika klasik beserta teori, hukum dan penemuanya TOKOH
GAMBAR
PENEMUAN
Count Rumford
-Tahun
1975,
Benjamin
Thompson
meneliti
(26 Maret 1753 dan
tentang gaya pada bubuk mesiu dan membangun
meninggal pada 21
sistem sinyal kelautan yang baru bagi tentara
Agustus 1814)
Inggris. -Pada akhir abad ke-18, teori kalori yang dipercaya adalah bahwa kalor merupakan fluida yang dapat mengalir ke dalam tubuh ketika dipanaskan
dan
mengalir
keluar
ketika
didinginkan. - Penemuan-penemuan Thompson lainnya adalah kompor, oven, ketel ganda, dan pakaian penahan panas, sert mengembangkan cerobong asap dan tungku perapian yang ada.
Nicolas Léonard
- Carnot menemukan dan merumuskan hukum
Sadi Carnot
kedua termodinamika dan memberikan model
(lahir di Paris, 1 Juni
universal atas mesin panas, sebuah mesin, yang
1796 dan meninggal
mengubah energi panas ke dalam bentuk energi
pada 24 Agustus
lain, misalnyaenergi kinetik (sekarang bernama
1832)
siklus Carnot). -Karyanya yang paling utama adalah "Réflexions Sur La puissance Motrice du Feu" (Refleksi Daya
Gerak
Api);
terbit
tahun
1824.
Di
dalamnya termuat sejumlah asas seperti siklus Carnot, mesin panas Carnot, teorema Carnot, efisiensi termodinamika, dan lain-lain.
21
Julius Robert von
-Pada tahun 1841, ia mengucapkan pernyataan
Mayer
yang
(lahir di Jerman, 25
“Energitidak
November 1814 – meninggal di
terkenal
mengenai dapat
konservasi diciptakan
energi: maupun
dimusnahkan.” -Tahun 1842, Mayer mendeskripsikan proses
Jerman, 20
kimia vital yang kini disebut oksidasi sebagai
Maret1878)
sumber utama energi untuk semua makhluk hidup.
James Prescott
-Dengan percobaan, ia berhasil membuktkan
Joule
bahwa panas (kalori), tak lain adalah suatu
(lahir di,
Inggris, 24
Desember 1818 – meninggal di Inggris, 11 Oktober 1889)
bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan
teori
kalorik,
teori
yang
menyatakan panas sebagai zat alir. Salah satu satuan energi—Joule— -Tahun 1847 ia berhasil merumuskan hukum kekekalan
energi,
yang
merupakan
hukum
pertama dari hukum termodinamika. Hukum itu menyatakan diciptakan
bahwa atau
―energi
dimusnahkan,
tidak
dapat
tapi
dapat
berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya‖.
Herman von
-Dalam rangka untuk lebih memahami fungsi
Helmholtz
mata ia menemukan ophthalmoscope, sebuah
(lahir di Kerajaan
perangkat yang digunakan untuk mengamati
Prusia, 31 Agustus
retina.
1821 – meninggal di
ophthalmoscope - dalam bentuk yang sedikit
Kekaisaran Jerman, 8
dimodifikasi - masih digunakan oleh spesialis
September 1894)
mata modern.
Diciptakan
pada
tahun
1851,
-Helmholtz juga merancang deviceused untuk
22
mengukur
kelengkungan
mata
disebut
ophthalmometer. Menggunakan perangkat ini ia mengajukan teori visi tiga warna yang pertama kali diusulkan oleh Thomas Young. -Tahun 1852 Helmholtz melakukan apa yang paling penting selama ia bekerja sebagai dokter: pengukuran kecepatan impuls saraf.
Rudolf Julius
-Ia menyempurnakan prinsip Sadi Carnot yang
Emanuel Clausius
dikenal sebagai Siklus Carnot.
(2 Januari 1822 – 24
-padatahun 1850, iaadalahilmuan yang pertama
Agustus 1888)
kali menyatakan konsep dasar hukum kedua termodinamika. -Tahun 1865 ia memperkenalkan konsep entropi. -Tahun 1870, ia memperkenalkan teorema virial yang digunakan pada panas.
Sebagai ahli ilmu
fisika teoritis, ia juga yang meneliti fisika molekul dan elektrik.
William
Thomson
-pada
tahun
1840,
Thomson
memenangkan
(Lord kelvin)
hadiah kelas dalam astronomi dan esainya. "Esai
lahir pada 26 juni
tentang
1824
Sosok
Bumi-nya‖
menunjukkan
kreativitas dan kemampuannya untuk analisis matematika.
Dengan
berbagai
karya
yang
diterbitkan dalam fisika dan termodinamika. Dengan berbagai karya yang diterbitkan dalam fisika dan termodinamika 1847, Thomson telah memperoleh menjanjikan.
23
reputasi
sebagai
ilmuwan
-
Kelvin
fisikawan
dinamakan dan
berdasarkan
insinyur
Inggris,
seorang William
Thomson, 1st Baron Kelvin (1824–1907). Tidak seperti derajat Fahrenheit dan derajat Celsius, kelvin tidak berarti atau ditulis sebagai derajat.
Christian Doppler
- Doppler terkenal atas kontribusinya dalam
(1803-1853)
menyusun prinsip tentang sebuah fenomena yang dinamakan Efek Doppler. - Pada tahun 1842, Doppler mempublikasikan makalah ilmiah yang berjudul ((Jerman)) Über das farbige Licht der Doppelsterne (Tentang Cahaya Bewarna yang Dipancarkan oleh Dua Buah Bintang).
Franz Melde
-Percobaan
Melde
ini
mendemonstrasikan
(11 Maret 1832 -17
gelombang berdiri pada string. Percobaan Melde
Maret 1901)
ini digunakan untuk mengukur pola gelombang berdiri, untuk mengukur kecepatan gelombang transversal,
danuntuk
mengetahui
pengaruh
ketegangan gelombang transversal dalam sebuah senar
August Adolf
- Pada tahun 1866, ia mengembangkan metode
Eduard Eberhard
yang berharga untuk meneliti gelombang udara
Kundt
dalam pipa, berdasarkan fakta bahwa bubuk halus yang terpisah, lycopodium misalnya, ketika membersihkan lebih dari interior sebuah tabung yang dibentuk kolom bergetar udara, cenderung untuk mengumpulkan di tumpukan pada node, 24
jarak antara yang demikian dapat dipastikan. Perpanjangan metode membuat kemungkinan penentuan kecepatan suara dalam gas yang berbeda.
Peralatan
eksperimen
ini
disebut
Kundt Tube.
Thomas Alva
-dia berhasil membuat sebuah telegraf yang
Edison
meskipun
dilahirkan di Milan
berfungsi.
pada tanggal 11 Februari 1847.
bentuknya
primitif
tetapi
bisa
- Penemuan pertamanya yang bersifat komersial adalah pengembangan stock ticker. - Tahun 1877 ia menemukan phonograph. -Pada
tanggal
21
Oktober
1879Iabrhasil
melahirlah lampu pijar listrik pertama yang mampu menyala selama 40 jam. - Penemuanlain, Penemuanini jarang disebutkan antara lain: telegraf cetak, pulpen elektrik, proses penambangan magnetik, torpedo listrik, karet
sintetis,
baterai
alkaline,
pengaduk
semen, mikrofon, transmiter telepon karbon dan proyektor gambar bergerak.
Augustin-Jean
- Dia mungkin paling dikenal sebagai penemu
Fresnel
lensa Fresnel, pertama kali diadopsi dalam mercusuar ketika dia menjadi komisaris Prancis
lahir di Perancis
mercusuar, dan ditemukan di banyak aplikasi
1788-1827
saat ini.
25
Joseph Henry
- Pada tahun 1831, ia berhasil menemukan bel listrik. - Di tahun 1835, ia menemukan relay. -
Penemuan
lainnya
adalah
mesin
yang
menggunakan eletromagnetik untuk gerak. Hal ini merupakan cikal bakal lahirnya motor DC modern.
Michael Faraday
- Dia juga menemukan alat yang nantinya
Faraday
menjadi
(lahir 22
hampir di seluruh laboratorium sains sebagai
September 1791 – 25 Agustus 1867 pada umur 75
pembakar
Bunsen,
yang
digunakan
sumber panas yang praktis. -HUkum Faraday I -Hukum Faraday II
tahun) James Clerk
- Nilai terpenting dari pendapat Maxwell yang
Maxwell
baru itu adalah: banyak persamaan umum yang
(lahir di Edinburgh,
bisa terjadi dalam semua keadaan. Semua
13 Juni1831 – meninggal di Cambridge, 15 November 1879 pada umur 48
hukum-hukum listrik dan magnet yang sudah ada sebelumnya
dapat
dianggap
berasal
dari
pendapat Maxwell, begitu pula sejumlah besar hukum lainnya, yang dulunya merupakan teori yang tidak dikenal.
tahun) Tabel 1.2. Tokoh-tokoh fisika klasik
26
EVALUASI 1.5 CONTOH SOAL 1. Mengapa dalam perkembangan fisika klasik terdapat pembagian antara fisika fisika yunani kuno dan fisika klasik? 2. Kontribusi terbesar apa yang di berikan oleh James Prescott Joule dalam perkembangan fisik klasik? 3. sebutkan 4 cabang ilmu pada era fisika klasik! 1.6 JAWABAN 1. Terdapat pembagian karena peda era fisika yunani kuno, teori-teori yang di kemukakan, hanya berdasarkan pendapat yang dipelajari dari pengalaman. Sedangkan pada perkembangan fisika klasik, teori-teori yang yang dikemukakan, merupakan buah dari eksperimen-eksperimen yang dilakukan. 2. -Dengan percobaan, ia berhasil membuktkan bahwa panas (kalori), tak lain adalah suatu bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik, teori yang menyatakan panas sebagai zat alir. Salah satu satuan energi— Joule— -Tahun 1847 ia berhasil merumuskan hukum kekekalan energi, yang merupakan hukum pertama dari hukum termodinamika. Hukum itu menyatakan bahwa ―energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya‖.
27
1.7 KESIMPULAN Fisika klasik dimulai dari munculnya fisika yunani kuno, pada era fisika yunani kuno, fisika hanya dilahirkan dari pendapat-pendapat para ahli berdasarkan pengamatan dan penalaran, tokoh-tokoh yang berperan dalam era fisika yunani kuno antara lain •
Thales (624-546 SM)
•
Democritus (460-370 SM)
•
Anaximandros (610-540 SM)
•
Empedocles (490-430 SM)
•
Heraklitos (540-480 SM)
•
Plato (428-347 SM)
•
Parmenides (515-440 SM)
•
Aristoteles (384-322 SM)
•
Phytagoras (582-496 SM)
•
Archimedes (287-212 SM
ada zaman fisikaklasik, tidak semua materi tentang fisika yang kita pelajari saat ini dipelajari pada zaman fisika klasik, meteri-materi tersebut merupakan materi yang masih belum sempurna. Materi-materi tersebut mencakup:
Mekanika Klasik
Termodinamika Klasik
Elektrodinamika Klasik
Teori Keos (Chaos Theory)
Setelah munculnya era fisika yunani kuno, perkembangan ilmu fisika, masuk pada era fisika klasik, Fisika klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip yang dikembangkan sebelum bangkitnya teori kuantum, biasanya termasuk teori relativitas khusus dan teori relativitas umum. Dimana lahirlah teori-teori dan hukum-hukum berdasarkan Penalaran dan analisa yang sistematis, dan eksperimen. tokoh-tokoh yang berperan dalam era fisika klasik antara lain;
28
Count Rumford
Franz Melde
Nicolas Léonard Sadi Carnot
August
Julius Robert von Mayer
James Prescott Joule
Thomas Alva Edison
Herman von Helmholtz
Augustin-Jean Fresnel
Rudolf
Joseph Henry
Clausius
Michael Faraday
William Thomson (Lord kelvin)
James Clerk Maxwe
Christian Doppler
Julius
Adolf
Eberhard Kundt
Emanuel
29
Eduard
BAB II
PERKEMBANGAN FISIKA MODERN
PENDAHULUAN
2.1 LATAR BELAKANG Pada era fisika klasik, semua teori dan hukum yang ditemukan berbicara tentang peristiwa tang terjadi pada benda yang masih dapat di tinjau oleh ukuran, namun sebagian besar hukum tersebut tidak berlaku pada benda yang bersifat sangt kacil, atau sangat besar. Sehingga munculah fisika moden, atau yang lebih akrab dikenal dengan fisika kuantum. Pada Bab ini akan dijeaskan kenapa terbentuk fisika modern ini beserta tokohtokoh yang berperan dalam ilmu fisika kuantum
2.2 TUJUAN 1. mahasiswa selaku pembaca dan pelaku pendidikan dapat memahami sejarah perkembangan fisika, secara khusus pada fisika modern dan mengenali ilmuwan-ilmuwan yang berjasa dibalik perkembangan ilmu fisika modern
30
2.3 MUNCULNYA FISIKA MODERN Kemajuan teori kinetik tidak memuaskan bagi kebanyakan para ahli fisika, karena model atom seperti bola kecil itu dianggap masih belum cukup kelihatannya menentang anggapan mengenai struktur dibagian dalam atom tersebut. Kenyataannya memang demikian, beberapa ilmuwan menolak untuk mengakui adanya, sebab atom berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi dan tidak mungkin dibentuk atau tersusun dari partikel lain. Pendirian begini tidak dapat dirubah lagi dan telah cukup memuaskan pada periode ini. Mekanika, bunyi, panas, dan mekanika statistika, elektromagnetik, dan optik semuanya telah mendapat perumusan yang baik dan akibat-akibatnya telah dikuatkan dengan bermacammacam cara. Beberapa ahli memperlihatkan bahwa fisika telah selesai sama sekali, hanya tinggal cara memberi pengukuran yang lebih teliti dengan bermacam-macam konstanta fisika. Akan tetapi kepuasan ini belum waktunya, karena praktis tiap-tiap cabang ilmu fisika itu diperlihatkan dalam abad ke-20 yang memerlukan peninjauan fundamental kembali. Pembatasan-pembatasan yang diberikan ternyata telah membukakan jalan kepada seseorang untuk memperoleh fenomena-fenomena dalam skala atom yang memberikan indikasi bahwa atom itu lebih kompleks daripada
yang
dipikirkan
selama
abad
ke-19.
misalnya
spektrum
atom
menunjukkan kebingungan yang kompleks. Garis-garis dalam spektrum itu telah dapat diukur dengan teliti. Seperti pada atom hidrogen dan logam-logam alkali, Balmer dan Rydberg telah dapat menentukan frekuensi-frekuensi dengan hukum empirisnya yang lebih teliti. Tidak seorangpun dalam tahun 1900-an mempunyai ide, mengapa atom-atom itu mempunyai spektrum semacam itu, meskipun beberapa ahli fisika mencoba tanpa berhasil untuk menerangkannya dengan model klasik.
31
Beberapa observasi selama abad ke-19 menyatakan bahwa atom itu mempunyai struktur dalam yang bersifat listrik. Percobaan Michelson-Morley, salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat yang sekarang menjadi kampus Case Western Reserve University. Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan eter sebagai medium gelombang cahaya. Percobaan ini juga telah disebut sebagai titik tolak untuk aspek teoretis revolusi ilmiah kedua. Albert Michelson dianugerahi hadiah Nobel fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini. Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengukur kecepatan planet Bumi terhadap eter, yang pada waktu itu dianggap sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bumi terhadap eter. Ekperimen Michelson-Morley yang sangat peka tidak mendapatkan gerak bumi terhadap eter. Ini berarti tidak mungkin ada eter dan tidak ada pengertian gerak absolut. Setiap gerak adalah relatif terhadap kerangka acuan khusus yang bukan merupakan kerangka acuan universal. Dalam eksperimen yang pada hakikatnya membandingkan kelajuan cahaya sejajar dengan dan tegak lurus pada gerak bumi mengelilingi matahari, juga eksperimen ini memperlihatkan bahwa kelajuan cahaya sama bagi setiap pengamat, suatu hal yang tidak benar bagi gelombang memerlukan medium material untuk merambat. Eksperimen ini telah meletakkan dasar bagi teori relativitas khusus Einstein yang dikemukakan pada tahun 1905, suatu teori yang sukar diterima pada waktu itu, bahkan Michelson sendiri enggan untuk menerimanya. Istilah fisika modern diperkenalkan karena banyaknya fenomena-fenomena mikroskopis dan hukum-hukum baru yang ditemukan sejak tahun 1890. Fenomena
32
mikroskopis yaitu fenomena-fenomena yang tidak dapat dilihat secara langsung, seperti elektron, proton, neutron, atom, dan sebagainya. Ahli fisika telah mencoba memecahkan persoalan tentang struktur atom, elektron, radiasi dengan fisika klasik. Namun, tidak berhasil menerangkan fenomena-fenomena tersebut. Karena itu para ahli fisika mencari ilmu dan model-model lain yang baru. Dengan didapatnya teori-teori baru yang daat menerangkan fenomena-fenomena mikroskopis itu, maka fisika telah memperluas ilmu ke arah yang lebih jauh lagi. Meskipun mekanika klasik hampir cocok dengan teori klasik lainnya seperti elektrodinamika
dan
termodinamika
klasik,
ada
beberapa
ketidaksamaan
ditemukan di akhir abad 19 yang hanya bisa diselesaikan dengan fisika modern. Khususnya, elektrodinamika klasik tanpa relativitas memperkirakan bahwa kecepatan cahaya adalah relatif konstan dengan Luminiferous aether, perkiraan yang
sulit
diselesaikan
kepadapengembangan
dengan
relativitas
mekanik khusus.
klasik Ketika
dan
yang
menuju
digabungkan
dengan
termodinamika klasik, mekanika klasik menuju ke paradoks Gibbs yang menjelaskan entropi bukan kuantitas yang jelas dan ke penghancuran ultraviolet yang memperkirakan benda hitam mengeluarkan energi yang sangat besar. Usaha untuk menyelesaikan permasalahan ini menuju ke pengembangan mekanika kuantum. Seperti kata Newton dalam Makna Fisika Baru dalam Kehidupan: ―Menciptakan teori baru bukan berarti merobohkan gudang tua untuk dibangun gedung pencakar langit diatasnya. Ini lebih seperti mendaki gunung, makin ke atas makin luas pandangannya, makin menemukan hubungan antara titik awal pendakian dengan hal-hal disekelilingnya yang ternyata sangat kaya raya dan tak terduga sebelumnya. Namun titik awal tersebut tetap ada dan dapat dilihat, meskipun tampak lebih kecil dari pemandangan luas yang kita peroleh dari hasil perjuangan mengatasi rintangan selama mendaki ke atas‖ 33
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang. Teori-teori di atas, meskipun sukses, tetapi sangat fenomenologikal: tidak ada penjelasan jelas untuk kuantisasi. Mereka dikenal sebagai teori kuantum lama. Frase "Fisika kuantum" pertama kali digunakan oleh Johnston dalam tulisannya Planck's Universe in Light of Modern Physics (Alam Planck dalam cahaya Fisika Modern). Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg
mengembangkan
mekanika
matriks
dan
Erwin
Schrödinger
menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama. Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastiannya pada tahun 1927, dan interpretasi Kopenhagen terbentuk dalam waktu yang hampir bersamaan. Pada 1927, Paul Dirac menggabungkan mekanika kuantum dengan relativitas khusus. Dia juga membuka penggunaan teori operator, termasuk notasi bra-ket yang berpengaruh. Pada tahun 1932, Neumann Janos merumuskan dasar matematika yang kuat untuk mekanika kuantum sebagai teori operator. Pada 1927, percobaan untuk menggunakan mekanika kuantum ke dalam bidang di luar partikel satuan, yang menghasilkan teori medan kuantum. Pekerja awal dalam bidang ini termasuk Dirac, Wolfgang Pauli, Victor Weisskopf dan Pascaul
Jordan.
Bidang
riset
area
ini
dikembangkan
dalam
formulasi
elektrodinamika kuantum oleh Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian 34
Schwinger, dan Tomonaga Shin'ichirō pada tahun 1940-an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, positron, dan Medan elektromagnetik, dan berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum berikutnya. Interpretasi banyak dunia diformulasikan oleh Hugh Everett pada tahun 1956. Teori Kromodinamika kuantum diformulasikan pada awal 1960-an. Teori yang kita kenal sekarang ini diformulasikan oleh Polizter, Gross and Wilzcek pada tahun 1975. Pengembangan awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lainlain. Sheldon Lee Glashow, Steven Weinberg dan Abdus Salam menunjukan secara independen bagaimana gaya nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu gaya lemah elektro. Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan apa yang terjadi di level mikroskopik, misalnya elektron di dalam atom. Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron (yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus (yang bermuatan listrik positif). Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah dari energi level yang lebih tinggi (misalnya n=2) ke energi level yang lebih rendah (misalnya n=1), energi berupa sebuah Keterangan: cahaya partikel, foton.
E=hv
E = energi (J), h = 6,63 x 10-34 (Js) v= frekuensi dari cahaya (Hz).
Dalam spektrometer masa, telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom yang di-ionisasi tidak kontinu; hanya pada frekuensi/panjang gelombang tertentu garis-garis spektrum dapat dilihat. Ini adalah salah satu bukti dari teori mekanika kuantum.
35
2.4
Fenomena-Fenomena pada Era Fisika Modern
Radiasi Benda Hitam Benda hitam adalah benda ideal yang mampu menyerap atau mengabsorbsi semua radiasi yang mengenainya,
serta
tidak
bergantung
pada
frekuensi radiasi tersebut. Bisa dikatakan benda hitam merupakan penyerap dan pemancar yang sempurna. Benda hitam pada temperatur tertentu
Gambar 2.1 meradiasi
energi dengan laju lebih besar dari benda lain.Model yang dapat
digunakan untuk mengamati sifat radiasi benda hitam adalah model rongga
Efek Fotolistrik Efek
fotolistrik
adalah
peristiwa
lepasnya elektron dari permukaan logam yang tembaki oleh foton.jika logam mengkilat di iradiasi, maka akan terjadi pancaran electron pada
logam
tersebut.
Cahaya
dengan
frekuensi lebih besar dari frekuensi ambang
Gambar 2.2
yang
akan
Foton.Energi
menghasilkan maksimum
arus yang
elektron terlepas
dari logam akibat peristiwa fotolistrik adalah
36
Spekrum Cahaya Oleh Atom hydrogen Atom hydrogen jika dipanaskan pada suhu tinggi, akan
mengeluarkan
cahaya.
Namun
cahaya
yang
dipancarkan tidak meliputi semua warna, melinkan hanya cahaya dengan frekuensi
Gambar 2.3
2.5
Hukum-Hukum dan Teori Pada Era Fisika Modern Teori Relativitas yang dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal
diantaranya adalah kesetaraan massa dan energi E=mc2 yang dipakai sebagai salah satu prinsip dasar dalam transformasi partikel. Pokok bahasan meliputi Transformasi Galilei
Massa, Energi dan Momentum Relativistik
Transformasi Lorentz
Hubungan Massa dan Energi
Panjang Relativistik
Waktu Relativistik
Hubungan Momentum dan Energi
Efek Doppler Relativ
37
Teori Kuantum, yang diawali oleh karya Planck dan Bohr dan kemudian dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli , Heisenberg dan lain-lain, melahirkan teori-teori tentang atom, inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi.
Gambar 2.3
38
2.6 Tokoh dan Teori Fisika Modern Beberapa tokoh yang kami ungkapkan disini adalah tokoh yang banyak pengaruhnya terhadap fisika modern, diantaranya: Nama tokoh Albert Einstein (1879-1955)
Gambar
Hal penting -Makalah yang pertama, mengungkapkan sifat
cahaya,
cahaya
ia
menyatakan
mempunyai
sifat
bahwa
dual,
yaitu
partikel dan gelombang. -Makalah yang kedua, ialah mengenai gerak
Brownian,
gerak
zigzag
dari
sebintik bahan yang terapung dalam fluida, misalnya serbuk sari dalam air. Einstein
mendapatkan
rumus
yang
mengaitkan gerak brownian dengan gerak partikel yang ditumbuk oleh molekul fluida dimana partikel itu terapung.. -Makalah yang ketiga, memperkenalkan teori
relativitas.
Walaupun
sebagian
besar dunia fisika pada mulanya tidak begitu peduli atau skeptis, tetapi segera kesimpulan yang ditarik oleh Einstein (bahkan
yang
terbukti
dan
tidak
diharapkanpun)
perkembangan
yang
sekarang dikenal sebagai fisika modern mulai tumbuh. Teori Relativitas Umum Einstein yang diterbitkan dalam tahun 1915,
mengaitkan
gravitasi
dengan
struktur ruang dan waktu. Dalam teori ini,
gaya
gravitasi
dapat
dipikirkan
sebagai ruang-waktu yang melengkung di sekitar
benda
sehingga
massa
yang
berdekatan cenderung untuk bergerak ke arahnya, sama seperti kelereng yang menggelinding
ke
alas
lubang
berbentuk seperti mangkuk.
39
yang
Max Planck (1858 - 1947)
- Planck mendapatkan bahwa kunci pemahaman radiasi benda hitam ialah anggapan bahwa pemancaran dan penyerapan radiasi terjadi dalam kuantum E=hv. Penemuan yang menghasilkan hadiah Nobel dalam tahun 1918 ini, sekarang dianggap sebagai tonggak dari fisika modern.
Arthur Holly Compton (1892 - 1962)
-Ia menemukan bahwa panjang gelombng sinar-x
bertambah
jika
mengalami
hamburan, dan pada tahun 1923 ia dapat menerangkan
hal
itu
berdasarkan
kuantum cahaya.
Louis de Broglie
Pada
1924,
tesis
doktoralnya
mengemukakan usulan bahwa benda yang
(1892 - 1987)
bergerak memiliki sifat gelombang yang melengkapi sifat partikelnya. 2 tahun kemudian
Erwin
menggunakan
konsep
Broglie
untuk
Schrodinger gelombang
mengembangkan
de teori
umum yang dipakai olehnya bersama dengan ilmuwan lain untuk menjelaskan berbagai
gejala
atomik.
Keberadaan
gelombang de Broglie dibuktikan dalam eksperimen
difraksi
berkas
elektron
pada 1927 dan pada 1929 ia menerima Hadiah Nobel Fisika.
Max Born (1882 - 1970)
-Ia menjadi warganegara Inggris dan anggota Royal Society di London pada 1939. Pada 1954, Born menerima Hadiah Nobel Fisika untuk karyanya pada fungsi kepadatan probabilitas dan studinya pada fungsi gelombang. Slain memenangkan Penghargaan Nobel, Born dianugerahi Stokes Medal dari Cambridge University dan Hughes Medal (1950). 40
Werner Heisenberg (1901 - 1976)
-Pada
tahun
1927,
mengembangkan
suatu
Heisenberg teori
yang
ditentang Einstein habis-habisan yaitu teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita menentukan posisi suatu
benda,
makin
tidak
akurat
momentumnya (atau kecepatannya) dan sebaliknya.
Jadi
kita
tidak
bisa
menentukan letak benda secara akurat. Dengan
kata
kemungkinan
lain
benda
berada
di
mempunyai mana
saja.
Einstein bilang teori ini tidak masuk akal. Ia menentang teori ini hingga akhir hayatnya.
Mana
mungkin
kita
bisa
percaya pada teori yang mengatakan bahwa posisi bulan tidak menentu, ejek Einstein.
Niels Bohr (1885 - 1962)
-Niels Bohr pernah meraih hadiah Nobel Fisika pada tahun 1922. Pada tahun 1913 Bohr telah menerapkan konsep mekanika kuantum untuk model atom yang telah dikembangkan oleh Ernest Rutherford, yang
menggambarkan
bahwa
atom
tersusun dari inti atom (nukleus) yang dikelilingi oleh orbit elektron.
Erwin Schrodinger (1887 -1961)
-Schrodinger menggantikan Max Planck di Berlin pada 1927, namun pada 1933, ketika Nazi berkuasa, ia meninggalkan Jerman. Dalam tahun itu ia menerima Hadiah Nobel Fisika bersama dengan Dirac. Pada 1939 sampai 1956 ia bekerja di Institute for Advanced Study di Dublin, lalu kembali ke Austria.
41
Richard P. Feynman (1918 1988)
-Pada tahun 1940 Feynmenn memberikan sumbangan pengetahuan yang penting dalam elektrodinamika kuantum, teori kuantum
relativistic
yang
menggambarkan interaksi antarpartikel bermuatan. Masalah penting dalam teori ini
ialah
kehadiran
berhingga
dalam
kuantitas
hasilnya,
tak
sehingga
diperlukan prosedur renormalisasi yang menyingkirkannya pengurangan
dengan
dengan
melakukan
kuantitas
tak
terhingga lain.
Wolfgang Pauli (1900 - 1958)
-Pada tahun 1931 Pauli memecahkan masalah kehilangan energi semu dalam peluruhan sinar Beta oleh inti dengan mengajukan usul yang menyatakan bahwa ada
partikel
meninggalkan
tak inti
bermassa bersama
yang dengan
elektron yang dipancarkan. Dua tahun kemudian Fermi mengembangkan teori peluruhan
Beta
dengan
pertolongan
partikel tersebut, yang dikenal sebagai neutrino (partikel netral yang kecil).
Paul A. M. Dirac (1902 - 1984)
Pada tahun 1928 Dirac mempelajari gabungan teori relativitas khusus dengan teori kuantum sehingga menghasilkan teori
elektron
yang
memungkinkan
penjelasan spin dan momen magnetic elektron dan juga meramalkan keadaan elektron yang bermuatan positif atau positron. Partikel ini ditemukan oleh Carl Anderson dari Amerika Serikat pada tahun 1932. Dirac memperoleh hadiah Nobel 42
fisika
bersama
dengan
Schrodinger pada tahun 1933. Dirac tetap tinggal di Cambridge sampai tahun 1971 kemudian pindah ke Florida State University.
Enrico Fermi (1901 - 1954)
-Di dunia ini sangat sedikit orang yang jago fisika teori dan fisika eksperimen sekaligus. Diantara yang sedikit itu, yang sangat luar biasa adalah Enrico Fermi. Kemampuan
dan
diragukan
kehebatannya
lagi,
sehingga
tidak
namanya
diabadikan diberbagai hal seperti: nama sebuah laboratorium fisika terkenal di Chicago
Amerika
Serikat,
Fermilab
(Fermi National Accelerator Laboratory) yang Nobel
telah
mencetak
fisika;
Fermium;
nama
nama suatu
banyak
peraih
unsur
ke-100,
institut
yang
melakukan riset dalam bidang fisika nuklir dan fisika partikel, Enrico Fermi Institute; dan nama hadiah yang paling bergengsi
dari
pemerintah
Amerika
untuk mereka yang melakukan penemuan hebat
dalam
bidang
energi,
atom,
molekul, nuklir dan partikel, The Enrico Fermi Award.
Gambar 2. 1. Tokoh-tokoh fisika Modern
43
3.3
Dampak Fisika Modern Dengan ditemukannya partikel subatom (partikel elementer), yaitu
elektron, proton, dan neutron) menjadikan penelitian fisika mengarah pada fenomena mikroskopis. Kajian partikel inilah yang menyadarkan para fisikawan dengan penemuan yang paling menggemparkan (kalangan fisikawan) ialah fisika Newton tidak berlaku untuk realitas mikro. Pengaruh dari penemuan tersebut telah dan sedang mengubah pandangan dunia (World view) kita. Eksperimen mekanika kuantum selalu menghasilkan penemuan yang tidak dapat diprediksi atau dijelaskan oleh fisika Newton. Tetapi meski fisika Newton tidak mampu menjelaskan fenomena realitas mikroskopis, ia tetap dapat menjelaskan fenomena makroskopis dengan baik (walalupun sesungguhnya realitas makroskopis tersusun oleh realitas mikroskopis). Perbedaan fundamental antara fisika klasik dan kontemporer. Fisika klasik berasumsi ada eksternal world yang terpisah dari diri kita. Fisika klasik kemudian juga beranggapan bahwa kita dapat mengamati, mengkalkulasi, dan mengira-ngira dunia luar tersebut tanpa merubahnya. Menurut fisika klasik, dunia luar tersebut tidak berbeda dengan diri dan kebutuhan-kebutuhan kita.Kita juga dapat menunjukkan bahwa cahaya mirip partikel sekaligus mirip gelombang dengan Hamburan Compton.mirip. sebelumnya untuk mengetahui sifat partikel dari cahaya digunakan efek fotolistrik, dan menunjukkan cahaya mirip gelombang dengan eksperimen celah ganda-ganda. Teori relativitas memperkirakan bahwa kecepatan cahaya adalah relatif konstan dan setiap gerak adalah relatif terhadap kerangka acuan khusus yang bukan merupakan kerangka acuan universal.
44
EVALUASI 3.4
Contoh Soal
1. Fenomena-fenomena apa saja yang melahirkan, era fisika Modern? 2. Mengapa Einstei menentang teori ketidakpastian yang dikemukakan Heisenberg? 3. Menurut kamu, siapa tokoh yang paling penting perananya alam era fisika modern? Kemukakan pendapat anda! 2.9 Jawaban 1. - Fenomena radiasi benda hitam - Fenomena Efek foto listrik - Fenomena Spekrum Cahaya Oleh Atom hydrogen 2. Einstein bilang teori ini tidak masuk akal. Ia menentang teori ini hingga akhir hayatnya.
Mana mungkin kita bisa percaya pada teori yang mengatakan bahwa
posisi bulan tidak menentu, ejek Einstein. 3.
45
2.10 Kesimpulan Fisika modern merupakan zaman fisika dimana telah muncul masalah fisika kuantum yang ditandai dengan munculnya 3 fenomena utama, yakni radiasi benda hitam, efek fotolistrik dan spectrum cahaya yang dipancerkan atom hydrogen. Pada era fisika modern juga muncul teori-teori dan hukum-hukum yang menjelaskan tentang fenomena-fenomena yang terjadi pada materi dan gelombang yang sangat besar atau sangat-sangat kecil Semua hal tersebut tidak terlepas dari peranan tokoh-tokoh pada era tersebut, berikut adalah Kronologi perkembangan Fisika Modern :
Pada tahun 1900, Max Planck o Energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta
Pada tahun 1905, Albert Einstein o Efek fotoelektrik o Energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton
Pada tahun 1913, Niels Bohr o Garis spektrum dari atom hidrogen
Pada tahun 1923, Arthur Holy Compton o Gejala tumbukan anatara foton dan elektron
Pada tahun 1924, Louis de Broglie o Gelombang Bneda
46
Pada tahun 1925, Fermi -Dirac o merancang teori yang lebih umum menurut prinsip mekanika kuantum merncangg statistic partikel yang memenuhi prinsip Pauli,
Pada tahun 1927, Heisenberg o mengembangkan teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita menentukan posisi suatu benda, makin tidak akurat momentumnya (atau kecepatannya) dan sebaliknya.
Pada taahu 1933 Erwin Schrodinger o Mengembangan teori Brolglie mengatakan elektron lebih tepat disebut sebagai gelombang-gelombang.
Pada tahun 1940, Richard Feynmenn o memberikan sumbangan pengetahuan yang penting dalam elektrodinamika kuantum, teori kuantum relativistic yang menggambarkan interaksi antarpartikel bermuatan.
47
BAB III
PERKEMBANGAN ILMU MEKANIKA
PENDAHULUAN
3.1 Latar Belakang Melihat pesawat yang bermanuver di atas langit merupakan suatu peristiwa yang menawan, apalagi saat melihat pesawat itu bergerak dengan kecepatan tinggi, namun, sebenarnya ada yang lebih menarik dari hal tersebut, yaitu mempelajari perkembangan ilmu yang dapat membuat pesawa tersebut dapat bergerak. Pada bab kali ini, kamu akan mempelajari tentang perkembangan ilmu mekanika, atau yang akrab dikenal dengan ilmu yang mempelajari tentang gerak dari benda, dalam bab ini kamu akan lebih mengenal lebih dalam perkembangan ilmu mekanika, dari dahulu, sampai sekarang. Bab ini membahas tentang perkembangan mekanika dari zaman dahulu dan ada juga, membahas tentang tokoh-tokoh yang berperan dalam perkembangan ilmu mekanika. 3.2 Tujuan 1. Dengan mempelajari BAB ini, pembaca mampu memahami perkembangan Ilmu Mekanika 2. Pembaca dapat pengenal tokoh-tokoh yang berperan penting dalam perkembengan ilmu mekanika 48
3.3 PERKEMBANGAN MEKANIKA KLASIK Perkembangan mekanika klasik didasarkan pada perkembangan sejarah fisika,yaitu
:
3.3.1 Periode I ( Pra Sains sampai dengan 1550 M )
1. Aristoteles ( 384-332 SM ) Aristoteles dilahirkan di kota Stagira, Macedonia, 384 SM. Ayahnya seorang ahli fisika kenamaan. Pada umur tujuh belas tahun Aristoteles pergi ke Athena belajar di Akademi Plato. Dia menetap di sana selama dua puluh tahun hingga tak lama Plato meninggal dunia. Dari ayahnya, Aristoteles mungkin memperoleh
dorongan
minat
di
bidang
biologi
dan
"pengetahuan praktis".A Aristoteles merupakan orang pertama pada periode ini yang mengemukakan cabang mekanika yang berurusan dengan hubungan timbal balik antara gerak dan gaya yaitu bidang dinamika. Ia mengemukakan suatu argumen tentang sifat bawaan dari berbagai benda yang memberikan alasan untuk berbagai sifat tersebut dalam daya intrinsik khusus dari benda itu sendiri. Aristoteles membedakan dua jenis gerak yaitu gerak alamiah (pure motion) dan gerak paksa (violent motion). Menurutnya tiap unsur memiliki ―tempat alamiah‖ di alam semesta ini seperti di pusat bumi yang dikelilingi oleh air udara dan 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.
49
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. Salah satu kekurangan dinamika Aristoteles adalah bahwa kecepatan sebuah benda akan menjadi tak hingga jika tak ada resistansi terhadap geraknya. Adalah sukar sekali bagi para penganut aliran Aristoteles (Aristotelian)
untuk membayangkan gerak tanpa
resistansi. Memang,
kenyataan bahwa gerak seperti itu akan menjadi cepat secara tak terhingga jika tak ada gesekan dengannya seperti seperti benda yang bergerak di ruang kosong. Teori Aristoteles bahwa gerak paksa membutuhkan suatu gaya yang bekerja secara kontinyu ternyata bisa disangkal dengan memandang gerak proyektil.
Aristoteles
mencontohkan
pada
sebuah
anak
panah
yang
ditembakkan dari sebuah busur akan tetap bergerak untuk beberapa jarak meskipun jelas-jelas tidak selamanya didorong. 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.
50
2. Archimedes (287-212 SM) Archimedes ilmuwan Yunani abad ke-3 SM. Archimedes adalah seorang arsitokrat. Archimedes adalah anak astronom Pheidias yang lahir di Syracuse, koloni Yunani yang sekarang dikenal dengan nama Sisilia. Membicarakan Archimedes tidaklah lengkap tanpa kisah insiden penemuannya saat dia mandi. Archimedes diminta Saat itu dia menemukan bahwa hilangnya berat tubuh sama dengan berat air yang dipindahkan. Cabang lain mekanika adalah statika. Ia merupakan studi benda-benda diam
karena
kombinasi
berbagai
gaya.
Perintis
bidang
ini
adalah
Archimedes..” Archimedes adalah orang yang mendasarkan penemuannya dengan eksperiman. Sehingga, ia dijuluki Bapak IPA Eksperimental.
4
Eratoshenes (273 – 192 SM) Eratoshenes melakukan penghitungan diameter bumi pada
tahun 230 SM. Dia menengarai bahwa kota Syene di Mesir terletak di equator, dimana matahari bersinar vertikal tepat di atas kepala
pada hari pertama musim panas.
Eratoshenes
mengamati fenomena ini tidak dari rumahnya, dia menyimpulkan bahwa matahari tidak akan pernah mencapai zenith di atas rumahnya di Alexandria yang berjarak 7° dari Syene. Jarak Alexandria dan Syene adalah 7/360 atau 1/50 dari lingkaran bumi yang dianggap lingkaran penuh adalah 360°.
51
4.3.1
Periode II ( Awal Sains 1550-1800 M )
1. Galileo ( 1564 M - 1642 M) Ilmuwan Itali besar ini mungkin lebih bertanggung jawab terhadap perkembangan metode ilmiah dari siapa pun juga. Aristoteles mengajarkan, benda yang lebih berat jatuh lebih cepat ketimbang benda yang lebih ringan, dan
bergenerasi-generasi
menelan
pendapat
kaum
filosof
cerdik
Yunani
yang
pandai besar
pengaruh ini. Tetapi, Galileo memutuskan mencoba dulu
benar-tidaknya,
dan
lewat
serentetan
eksperimen dia berkesimpulan bahwa Aristoteles keliru. Yang benar adalah, baik benda berat maupun ringan jatuh pada kecepatan yang sama kecuali sampai batas mereka berkurang kecepatannya akibat pergeseran udara. Galileo melakukan eksperimen ini di menara Pisa (Kebetulan, kebiasaan Galileo melakukan percobaan melempar benda dari menara Pisa tampaknya tanpa sadar). 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 bendabenda yang dipadu bahkan akan membentuk benda yang lebih berat, yang karena itu harus bergerak lebih cepat dari pada yang pertama atau salah satunya.
Mengetahui hal ini, Galileo mengambil langkah-langkah lebih lanjut. Dengan hati-hati dia mengukur jarak jatuhnya benda pada saat yang 52
ditentukan dan mendapat bukti bahwa jarak yang dilalui oleh benda yang jatuh adalah berbanding seimbang dengan jumlah detik kwadrat jatuhnya benda. Penemuan ini (yang berarti penyeragaman percepatan) memiliki arti penting tersendiri.
Sumbangan besar Galileo lainnya ialah penemuannya mengenai hukum kelembaman (inersia). Sebelumnya, orang percaya bahwa benda bergerak dengan sendirinya cenderung menjadi makin pelan dan sepenuhnya berhenti kalau saja tidak ada tenaga yang menambah kekuatan agar terus bergerak. Tetapi percobaan-percobaan Galileo membuktikan bahwa anggapan itu keliru. Bilamana kekuatan melambat seperti misalnya pergeseran, dapat dihilangkan, benda bergerak cenderung tetap bergerak tanpa batas. 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. 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 waktu yang kecil. Dia kemudian menunjukkan bahwa asumsi ini dapat diuji dengan mengukur jarak yang dilalui, dari pada mencoba mengukur kecepatan secara langsung.
53
2. Descartes ( 1596 M – 1661 M ) Rene Descartes lahir Di desa La Haye tahun 1596, filosof, ilmuwan, matematikus Perancis yang tersohor abad 17. Waktu mudanya dia sekolah Yesuit, College La Fleche. Begitu umur dua puluh dia dapat gelar ahli hukum dari Universitas Poitiers walau tidak pernah
mempraktekkan
ilmunya
samasekali.
Meskipun
Descartes
memeperoleh pendidikan baik, tetapi dia yakin betul tak ada ilmu apa pun yang bisa dipercaya tanpa matematik. Karena itu, bukannya dia meneruskan pendidikan formalnya, melainkan ambil keputusan kelana keliling Eropa dan melihat dunia dengan mata kepala sendiri. Hukum Gerak Descartes terdiri atas dua bagian, dan memprediksi hasil dari benturan antar dua massa: 1.
bila dua benda memiliki massa dan kecepatan yang sama sebelum
terjadinya benturan, maka keduanya akan terpantul karena tumbukkan, dan akan mendapatkan kecepatan yang sama dengan sebelumnya. 2.
bila dua benda memiliki massa yang sama, maka karena tumbukkan
tersebut, benda yang memiliki massa yang lebih kecil akan terpantul dan menghasilkan kecepatan yang sama dengan yang memiliki massa yang lebih besar. Sementara, kecepatan dari benda yang bermassa lebih besar tidak akan berubah. Descartes telah memunculkan hukum ini berdasarkan pada perhitungan simetris dan suatu gagasan bahwa sesuatu harus ditinjau dari proses tumbukkan. Sayangnya, gagasan Descartes memiliki kekurangan yang sama dengan gagasan Aristoteles yaitu masalah diskontinuitas. Descartes menerima prinsip Galileo bahwa benda-benda cenderung untuk bergerak dalam garis lurus, dia beranggapan bahwa tidak pernah ada 54
sembarang ruang kosong ke dalam mana sebuah benda dapat bergerak. maka konsekuensinya adalah satu-satunya gerak yang mungkin adalah rotasi dari suatu kumpulan partikel-partikel.. Pengaruh besar lain dari konsepsi Descartes adalah tentang fisik alam semesta. Dia yakin, seluruh alam kecuali Tuhan dan jiwa manusia bekerja secara mekanis, dan karena itu semua peristiwa alami dapat dijelaskan secara dan dari sebab-musabab mekanis. Atas dasar ini dia menolak anggapan-anggapan astrologi, magis dan lain-lain ketahayulan. 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 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 yaitu suatu besaran yang memiliki arah tertentu di dalam ruang sehingga kecepatan-kecepatan yang sama dalam arah belawanan akan saling menghilangkan.
55
3. Torricelli (1608 M – 1647 M) dan Evangelista Torricelli (16081647) Fisikawan Italia kelahiran Faenza dan belajar di Sapienza College Roma. Ia menjadi sekretaris Galileo selama 3 bulan sampai Galileo wafat pada tahun 1641. Tahun 1642 ia menjadi profesor matematika di Florence. Pada tahun 1643 ia menetapkan tentang tekanan atmosfer dan menemukan alat untuk mengukurnya, yaitu barometer. Pada tahun 1643, Torricelli membuat eksperimen
sederhana,
yang
dinamakan
Torricelli Experiment, yaitu ia menggunakan sebuah tabung kaca kuat dengan panjang kira-kira 1 m dan salah satu ujungnya tertutup. Dengan menggunakan sarung menghadap ke atas. Dengan menggunakan corong ia menuangkan raksa dari botol ke dalam tabung sampai penuh. Kemudian ia menutup ujung terbuka tabung dengan jempolnya, dan segera membaliknya. Dengan cepat ia melepaskan jempolnya dari ujung tabung dan menaruh tabung vertikal dalam sebuah bejana berisi raksa. Ia mengamati permukaan raksa dalam tabung dan berhenti ketika tinggi kolom raksa dalam tabung 76 cm di atas permukaan raksa dalam bejana. Ruang vakum terperangkap di atas kolam raksa.
56
4. Otto von Guericke ( 1602 M – 1686 M) Otto von Guericke (30 November 1602- 21 Mei 1686) adalah seorang ilmuwan Jerman, pencipta, dan politikus. Prestasi ilmiah utama nya menjadi penetapan dari ilmu fisika ruang hampa.Pada 1650 Guericke menemukan pompa udara. Guericke menerapkan barometer ke ramalan cuaca untuk
meteorologi.
Kemudiannya
bidang
kajianya
dipusatkan pada listrik, tetapi sangat sedikit hasil nya. Ia menemukan generator elektrostatik yang pertama, ― Elektrisiermaschine‖.
5. Blaise Pascal ( 1623 M -1662 M ) Blaise Pascal (19 Juni 1623- 19Agustus 1662) adalah ilmuwan Perancis Ahli matematik, ahli ilmu fisika, dan ahli filsafat religius. Dalam bidang fisika, khususnya
mekanika,
dia
melakukan
percobaan
dengan cara mengukur beda tinggi barometer di dasar dan di puncak gunung. Dari keteranganketerangannya
itu
nantinnya
dia
mengemukakan
prinsip hidrostatik yang kita kenal dengan Hukum Pascal, yaitu ―Jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah sama besar dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya‖.
57
6. Isaac Newton ( 1642 M – 1727 M ) Isaac
Newton
(1642-1727),
lahir
di
Woolsthrope, Inggris. Dia lahir di tahun kematian Galileo.
Penemuan-penemuan
Newton
yang
terpenting adalah di bidang mekanika, pengetahuan sekitar bergeraknya sesuatu benda didasarkan pada tiga hukum fundamental. Hukum pertamanya adalah hukum inersia Galileo, Galileo merupakan penemu pertama hukum yang melukiskan gerak sesuatu obyek apabila tidak dipengaruhi oleh kekuatan luar. Tentu saja pada dasarnya semua obyek dipengaruhi oleh kekuatan luar dan persoalan yang paling penting dalam ihwal mekanik adalah bagaimana obyek bergerak dalam keadaan itu. Masalah ini dipecahkan oleh Newton dalam hukum geraknya yang kedua dan termasyhur dan dapat dianggap sebagai hukum fisika klasik yang paling utama. Hukum kedua (secara matematik dijabarkan dengan persamaan F = m.a atau a = F/m) menetapkan bahwa percepatan obyek adalah sama dengan gaya netto dibagi massa benda. Hukum kedua Newton memiliki bentuk sama seperti hukum dinamika Aristoteles, v = kF/R, dengan dua perbedaan penting. Yang satu adalah bahwa gaya menghasilkan percepatan dari pada kecepatan, sehingga dalam ketidak hadiran gaya, kecepatan tetap konstan (hukum pertama). Perbedaan yang lain adalah bahwa hambatan terhadap gerak adalah disebabkan oleh massa benda itu sendiri, terhadap medium di mana ia bergerak. hukum ketiganya misalnya
yang masyhur tentang gerak (menegaskan bahwa pada tiap aksi, kekuatan
fisik,
terdapat
reaksi
yang
sama
dengan
yang
bertentangan) serta yang paling termasyhur penemuannya tentang kaidah ilmiah hukum gaya berat universal. 58
Newton juga membedakan antara massa dan berat. Massa adalah sifat intrinsik suatu benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan, sedangkan 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. Keempat perangkat hukum ini, jika digabungkan, akan membentuk suatu kesatuan sistem yang berlaku buat seluruh makro sistem mekanika, mulai dari ayunan pendulum hingga gerak planet-planet dalam orbitnya mengelilingi matahari.
Diantara banyak
prestasi Newton, ada satu yang merupakan penemuan terbesar ialah ‗Hukum Gravitasi‘. Pada penemuan ini, Newton menggunakan dengan baik penemuan penting sebelumnya tentang pergerakan angkasa yang dibuat oleh Kepler dan yang lainnya. Newton menyadari hukum semacam ini pada pertengahan 1660. Pada masa kreatif ini, ia menulis hampir satu abad kemudian bahwa,―Saya menarik kesimpulan bahwa kekuatan yang menjaga planet-planet pada orbitnya pasti berbanding terbalik sama dengan kuadrat dari jarak mereka dengan pusat dimana mereka berevolusi. .
59
1. Daniel Bernoulli (1700 M – 1780 M) Daniel Bernoulli ( 8 Pebruari 1700 – 17 Maret 1782) adalah ilmuwan swiss Ahli matematik. Keahlian matematikanya untuk diaplikasikan ke mekanika, terutama ilmu mekanika zat cair (fluida) dan gas. Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut.
Prinsip
penyederhanaan
dari
ini
sebenarnya
Persamaan
merupakan
Bernoulli
yang
menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.
2. Leonhard Euler ( 1707 M – 1783 M ) Leonard Euler lahir tahun 1707 di Basel, Swiss. Dia diterima masuk Universitas Basel tahun 1720 tatkala umurnya baru mencapai tiga belas tahun. Euler khusus ahli mendemonstrasikan bagaimana hukum-hukum umum mekanika, yang telah dirumuskan di abad sebelumnya oleh Isaac Newton, dapat digunakan dalam jenis situasi fisika tertentu yang terjadi berulang kali. Misalnya, dengan menggunakan hukum Newton dalam hal gerak cairan, Euler sanggup mengembangkan persamaan hidrodinamika.
60
Juga, melalui analisa yang cermat tentang kemungkinan gerak dari barang yang kekar, dan dengan penggunaan prinsip-prinsip Newton. Dan Euler berkemampuan
mengembangkan
sejumlah
pendapat
yang
sepenuhnya
menentukan gerak dari barang kekar. Dalam praktek, tentu saja, obyek benda tidak selamanya mesti kekar. Karena itu, Euler juga membuat sumbangan penting tentang teori elastisitas yang menjabarkan bagaimana benda padat dapat berubah bentuk lewat penggunaan tenaga luar. Pengetahuan modern dan teknologi akan jauh tertinggal di belakang, tanpa adanya formula Euler, rumus-rumusnya, dan metodenya. Sekilas pandangan melirik indeks textbook matematika dan fisika akan menunjukkan penjelasan-penjelasan ini sudut Euler (gerak benda keras); kemantapan Euler (deret tak terbatas); keseimbangan Euler (hydrodinamika); keseimbangan gerak Euler (dinamika benda keras); formula Euler (variabel kompleks); penjumlahan Euler (rentetan tidak ada batasnya), curve polygonal Eurel (keseimbangan diferensial); pendapat Euler tentang keragaman fungsi (keseimbangan diferensial sebagian); transformasi Euler (rentetan tak terbatas); hukum Bernoulli-Euler (teori elastisitis); formula Euler-Fourier (rangkaian trigonometris); keseimbangan Euler-Lagrange (variasi kalkulus, mekanika); dan formula Euler-Maclaurin (metode penjumlahan) itu semua menyangkut sebagian yang penting-penting saja.
61
3. Hamilton Jika
ditinjau
gerak
partikel
yang
terkendala pada suatu permukaan bidang, maka diperlukan
adanya
gaya
tertentu
yakni
gaya
konstrain yang berperan mempertahankan kontak antara partikel dengan permukaan bidang. Namun tak
selamanya
gaya
konstrain
yang
beraksi
terhadap partikel dapat diketahui. Pendekatan Newtonian memerlukan informasi gaya total yang beraksi pada partikel. Gaya total ini merupakan keseluruhan gaya yang beraksi pada partikel, termasuk juga gaya konstrain. Oleh karena itu, jika dalam kondisi khusus terdapat gaya yang tak dapat diketahui, maka pendekatan Newtonian tak berlaku. Sehingga diperlukan pendekatan baru dengan meninjau kuantitas fisis lain yang merupakan karakteristik partikel, misal energi totalnya. Pendekatan ini dilakukan dengan menggunakan prinsip Hamilton, dimana persamaan Lagrange yakni persamaan umum dinamika partikel dapat diturunkan dari prinsip tersebut. Prinsip Hamilton mengatakan, Dari seluruh lintasan yang mungkin bagi sistem dinamis untuk berpindah dari satu titik ke titik lain dalam interval waktu ``spesifik (konsisten dengan sembarang konstrain), lintasan nyata yang diikuti sistem dinamis adalah lintasan yang meminimumkan integral waktu selisih antara energi kinetik dengan energi potensial.
62
4. Joseph-Louis Lagrange ( 1736 M – 1813 M ) Persamaan gerak partikel yang dinyatakan oleh persamaan Lagrange dapat diperoleh dengan meninjau energi kinetik dan energi potensial partikel tanpa perlu meninjau gaya yang beraksi pada partikel. Energi kinetik partikel dalam koordinat kartesian adalah fungsi dari kecepatan, energi potensial partikel yang bergerak dalam medan gaya konservatif adalah fungsi dari posisi. Persamaan Lagrange merupakan persamaan gerak partikel sebagai fungsi dari koordinat umum, kecepatan umum, dan mungkin waktu.
Waktu
berpengaruh dalam persaman Lagrange dikarenakan persamaan transformasi yang menghubungkan koordinat kartesian dan koordinat umum mengandung fungsi waktu. Pada dasarnya, persamaan Lagrange ekivalen dengan persamaan gerak Newton, jika koordinat yang digunakan adalah koordinat kartesian. Dalam
mekanika
Newtonian,
konsep
gaya
diperlukan
sebagai
kuantitas fisis yang berperan dalam aksi terhadap partikel. Dalam dinamika Lagrangian, kuantitas fisis yang ditinjau adalah energi kinetik dan energi potensial partikel. Keuntungannya, karena energi adalah besaran skalar, maka energi bersifat invarian terhadap transformasi koordinat. Dalam kondisi tertentu, tidaklah mungkin atau sulit menyatakan seluruh gaya yang beraksi terhadap partikel, maka pendekatan Newtonian menjadi rumit atau bahkan tak mungkin dilakukan.
63
4.4
PERKEMBANGAN MEKANIKA MODERN
3.4.1 Mekanika Kuantum
1.
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat
dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh bendah hitam 2.
Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik
dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. 3.
Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom
hidrogen dengan penggunaan kuantisasi. 4.
Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang
gelombang benda. 5.
Teori-teori di atas, meskipun sukses, tetapi sangat fenomenologikal.
Tidak ada penjelaskan jelas untuk kuantisasi. Mereka dikenal teori kuantum lama. 6.
Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl
Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrodinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrodinger. Schrodinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama. Pada tahun
1927,
Heinseberg
merumuskan
prinsip
ketidakpastiannya
dan
interpretasi Kopenhagen terbentuk dalam waktu yang hampir bersamaan. 7.
Tahun 1927, Paul Dirac menggabungkan mekanika kuantum dengan
relativitas khusus. Dia juga menggunakan teori operator, termasuk nota braket yang berpengaruh.
64
8.
Pada tahun 1932, Neumann Janos merumuskan dasar matematika yang
kuat untuk mekanika kuantum sebagai teori operator. 9.
Bidang kimia kuantum dibuka oleh Walter Heitler dan Fritz London yang
mempublikasikan penelitian ikatan kovalen dari molekul hidrogen pada tahun 1927. Kimia kuantum beberapa kali dikembangkan oleh pekerja dalam jumlah besar, termasuk kimiawan Amerika, Linus Pauling. 10. Berawal pada 1927, percobaan dimulai untuk menggunakan mekanika kuantum ke dalam bidang di luar partikel satuan yang menghasilkan teori medan kuantum. Pekerja awal dalam bidang ini termasuk Dirac, Wolfgang Pauli, Victor Weisskopf dan Pascaul Jordan. Bidang riset area ini dikembangkan dalam formulasi elektrodinamika kuantum oleh Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger dan Tomonaga pada tahun 1940an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, proton dan medan elektromagnetik dan berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum berikutnya. 11. Teori Kromodinamika Kuantum diformulasikan pada awan 1960an. Teori yang kita kenal sekarang ini diformulasikan oleh Polizter, Gross dan Wilzcek pada tahun 1975. Pengembangan awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lain-lain..Sheldon Lee Glashow, Steven Wienberg, dan Abdus Salam menunjukkan
secara
independen
bagaimana
gaya
nuklir
lemah
dan
elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu gaya lemah elektro.
3.4.2 Relativitas Umum Relativitas umum diperkenalkan oleh Albert Einstein pada tahun 1916. Teori ini merupakan penjelasan gravitasi termutakhir dalam fisika modern. Ia menyatukan teori Einstein sebelumnya dengan hukum gravitasi Newton
65
EVALUASI 4.5
CONTOH SOAL
1. Sebutkan tokoh-tokoh yang berperan dalam perkembangan ilmu mekanika pada periode ke II, dan sebutkan penemuan penting apa yang ditemukan pera tokoh tersebut! 2. Mengapa tercipta pembagian perkembangan ilmu mekanika, khususnya mekanika klasik dan mekanika modern? 3. Menurut kamu Tokoh, mana yang paling berjasa di dalam ilmu mekanika 3.6 JAWABAN 1. Tokoh-tokoh tersebut antara lain
Galileo, mengemukakan tentang hukum kelembaman atau inersia.
Descartes, mendefenisikan tentang momentum sebagai perkalian masa
dan kecepatan.
Evangelista Torricelli membuat eksperimen yang dikenal dengan
Torricelli Experiment.
Otto Von Guericke menemukan pompa udara dan Elektrisiermasschine.
Blaise Pascal, mengemukakan tentang prinsip Hidrostatik yang dikebal dengan hukum Pascal.
Isaac Newton, mengemukakan tentang gerak yang dikenal dengan hukum gerak Newton dan hukum gravitasi.
2.Terjadinya pembagian tersebut, dikarenaka, pada mekanika klasik hanya dibahas hanya perkembangan ilmu gerak benda yang bendanya masih dapat ditinjau secara langsung. Sedangkan pada mekanika modern dibahas perkembangan ilmu gerak benda yang memiliki ukuran yang sangat kecil, atau sangat besar
66
3.7 KESIMPULAN : Perkembangan mekanika terbagi menjadi beberapa periode diantaranya: 1.
Periode I (Pra Sains sampai dengan 1550 M), yang terdiri dari:
Aristoteles, mengemukakan tentang hubungan tombal balik antara gerak dan gaya, yaitu bidang dinamika.
Archimedes, mengemukakan tentang
hukum Archimedes, yaitu
berat benda yang dicelupkan ke dalam zat cair sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. 2.
Eratoshenes, melakukan perhitungan tentang diameter bumi.
Periode II
( Awal Sains 1550-1800 M ), tokoh yang berperan
diantaranya :
Galileo, mengemukakan tentang hukum kelembaman atau inersia.
Descartes, mendefenisikan tentang momentum sebagai perkalian masa dan kecepatan.
Evangelista Torricelli membuat eksperimen yang dikenal dengan Torricelli Experiment.
Otto
Von
Guericke
menemukan
pompa
udara
dan
Elektrisiermasschine.
Blaise Pascal, mengemukakan tentang prinsip Hidrostatik yang dikebal dengan hukum Pascal.
Isaac Newton, mengemukakan tentang gerak yang dikenal dengan hukum gerak Newton dan hukum gravitasi.
3.
Sampai Periode III ( Fisika Klasik 1800 M -1890 (1900 ) M). tokoh yang berperan diantaranya :
Daniel Bernoulli, mengemukakan tentang Prinsip Mekanika Fluida.
Leonhard Euler, mengemukakan tentang Teori Elastisitas.
Hamilton, mengemukakan sebuah pendekatan dengan menggunakan prinsip Hamilton.
Joseph Louis Lagrange, mengemukakan tentang persamaan gerak partikel.
67
BAB IV
PERKEMBANGAN ILMU PANAS
PENDAHULUAN
4.1 LATAR BELAKANG Apa yang anda rasakan saat memakai baju berwarna hitam, lalu berjalan di bawah teriknya matahari? Pastinya anda akan merasakan panas yang luar biasa, pada bab ini kita akan mempelajari tentang perkembangan ilmu panas, dan juga akan membahas tentang tokoh-tokoh yang berperan dalam perkembangan ilmu panas. 4.2 TUJUAN 1. Agar pembaca dan pelaku pendidikan dapat memahami sejarah perkembangan fisika, secara khusus pada perkembangan ilmu panas dan mengenali ilmuwan-ilmuwan yang berjasa dibalik perkembangan ilmu panas tersebut.
68
4.3
Peristiwa-Peristiwa Penting Termodinamika Pada dasarnya, termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang
panas sebagai energi yang mengalir. Oleh karena itu, sejarah berkembangnya ilmu termodinamika berawal sejak manusia mulai ―memikirkan‖ tentang panas. Adalah Aristoteles (350 SM)seorang filsuf dan ilmuwan Yunani yang mengatakan bahwa panas adalah bagian dari materi atau materi tersusun dari panas. Konsep dan pemikiran Aristoteles tersebut seolah-olah menunjukkan bahwa apapun materi yang ada di alam ini tersusun atas panas. Beberapa abad kemudian, penalaran yang dilakukan oleh Aristoteles diteruskan oleh Galileo Galilei (1593). Galileo berhipotesa bahwa panas adalah sesuatu yang dapat diukur. Hal itu dapat dibuktikan penemuannya berupa termometer air. Perlu diketahui bahwa konsep dan pemikiran Aristoteles bukanlah berdasarkan eksperimen namun merupakan teori yang dihasilkan
berdasarkan
intuisi
dari
pemikirannya.
Berbeda
dengan
Aristoteles, Galileo mendasarkan teorinya dengan eksperimen yang dilakukan (walaupun percobaannya sangat bersifat sederhana) sehingga antara teori dan eksperimen saling mendukung satu sama lain. Setelah beberapa abad penemuan Galileo tersebut, Sir Humphrey Davy dan Count Rumford (1799)berhasil menyimpulkan
bahwapanas adalah sesuatu yang mengalir.
Kesimpulan ini mendukung prinsip kerja termometer, tapi membantah pernyataan Aristoteles. Jika dikaji dengan baik kita dapat menyimpulkan bahwa seharusnya Hukum Ke-Nol Termodinamikadirumuskan saat itu, tapi karena termodinamika belum berkembang sebagai ilmu, maka
belum
terpikirkan oleh para ilmuwan mengenai hukum yang bekerja ―pada panas yang mengalir‖ tersebut.
69
Pada tahun 1756 Joseph Black mengemukakan teorinya tentang panas atau yang lebih sering dikenal dengan Asas Black pada termodinamika. Eksperimen yang dilakukan Joseph Black yaitu pada proses pembekuan dan pendidihan air dan campuran air-alkohol yang mengawalinya pada konsep kalor laten leburan. Dia melakukan penelitian yang sama untuk kalor laten penguapan, yang merupakan awal dari konsep kapasitas kalor atau kalor spesifik. Pada tahun 1778, Thomas Alfa Edison memperkenalkan mesin uap pertama yang mengkonvesi panas menjadi kerja mekanik. Selanjutnya, mesin tersebut disempurnakan oleh Sardi Carnot (1824). Saat itu, Cranot berupaya menemukan hubungan antara panas yang digunakan dan kerja mekanik yang dihasilkan. Hasil pemikirannya merupakan titik awal perkembangan ilmu termodinamika klasik dan beliau dianggap sebagai Bapak Termodinamika. Pada 1802, Gay-Lussac pertama kali merumuskan hukum bahwa gas berkembang secara linear dengan tekanan tetap dan suhu yang bertambah (biasanya banyak dikenal sebagai Hukum Charles). Pada tahun 1802 Joseph Louis Gay-Lussac menyelidiki pemuaian gas yang dipanaskan. Dia mengulangi percobaan Alexander Caesar Charles. GayLussac menemukan bahwa bila gas dipanaskan pada tekanan tetap, volumenya bertambah besar sebanding dengan suhu mutlak. Bila suhunya dinaikkan dua kali lipat, maka volumenya bertambah dua kali lipat. Hukum ini ditemukan pada tahun 1787, tetapi Charles tidak mempublikasikannya dalam buku oleh karena itu,hukum itu kadang-kadang disebut hukum Gay Lussac. Pada 24 Agustus 1804 Gay Lussac dan Jean Baptiste Biot naik balon udara dan mencapai ketinggian 4000 m. Bulan berikutnya Gay Lussac sendirian naik balon udara dan mencapai ketinggian 7016 m, macam tekanan dan suhu udara.
70
untuk menyelidiki berbagai
Pada tahun yang sama Julius Robert Mayer untuk pertama kali mengajukan bahwa kalor atau sering kita ucapkan sebagai panas merupakan salah satu bentuk energi. Mayer menyimpulkan bahwa di daerah tropis diperlikan lebih sedikit pembakaran makanan untuk menjaga agar tubuh konstan,dan panas dari pembakaran makanan itu lebih banyak dipakai untuk melaksanakan kerja dari individu.Jika ternyata kalor dapat diubah menjadi usaha,hal ini berarti bahwa keduanya merupakan bentuk energi. Mayer mempublikasikan pemikirannya itu tahun 1842. Pada tahun 1845, James P. Joule merumuskan Hukum Kekekalan Energi, yaitu "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan." Dia menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah dua bentuk energi yang satu sama lain dapat dikonversi. Kesimpulan ini didukung pula oleh Rudolf Clausius, Lord Kelvin (William Thomson), Helmhozt, dan Robert Mayer. Selanjutnya, termodinamika
para
(1850).
ilmuwan
ini
Setahun
merumuskan
sebelumnya,
Lord
hukum Kelvin
pertama telah
memperkenalkan istilah termodinamika melalui makalahnya: ―An Account of Carnot‘s Theory of the Motive Power of Heat‖.Buku pertama tentang termodinamika ditulis oleh William Rankine pada tahun 1859, inti dari buku yang ditulis oleh Rankine ―perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi panas yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem‖. Pada tahun 1824 Carnot menemukan dan merumuskan hukum kedua termodinamika dan memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin, yang mengubah energi panas ke dalam bentuk energi lain, misalnya energi kinetik (sekarang bernama siklus Carnot). Untuk selanjutnya Sadi Carnot melalui teorinya itu meneruskan mesin uap buatan Thomas Alva Edison.
71
Setelah mempelajari mesin Carnot, Lord Kelvin, Planck, menyimpulkan bahwa pada suatu mesin siklik tidak mungkin kalor yang diterima mesin diubah semuanya menjadi kerja, selalu ada kalor yang dibuang oleh mesin. Hal ini karena adalah sifat sistem yang selalu menuju ketidakteraturan, entropi meningkat. Saat itu hukum kedua termodinamika diperkenalkan (1860). Menurut Clausius, besarnya perubahan entropi yang dialami oleh suatu sistem, ketika sistem tersebut mendapat tambahan kalor (Q) pada temperatur tetap dinyatakan melalui konsep berikut: ―total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat
seiring
dengan
meningkatnya
waktu,
mendekati
nilai
maksimumnya‖. Pada
volume
tetap
kesetimbangan
dalam
sebuah
sistem
akan
cenderung berubah dalam arah untuk melawan perubahan suhu yang ditentukan pada sistem ini. Penurunan suhu menyebabkan lepasnya panas dan menaikkan suhu menyebabkan penyerapan panas. Asas kesetimbangan bergerak ini digeneralisasi 1885 oleh Henri Louis le Chatelier yang memperluas dengan perubahan volume untuk perubahan tekanan yang dipaksakan; ini dikenal sebagai asas van 't Hoff-Le Chatelier. Selama tahun 1873-1976, fisikawan matematika Amerika Josiah Willard Gibbs menerbitkan tiga makalah, salah satunya adalah On the Equilibrium of Heterogeneous Substances. Makalah tersebut menunjukkan bahwa proses termodinamika dapat dijelaskan secara matematis, dengan mempelajari energi, entropi, volume, temperatur dan tekanan sistem, sedemikian rupa untuk menentukan apakah suatu proses akan terjadi secara spontan, Equilibrium Gibbs menandakan awal termodinamika kimia dengan mengintegrasikan
fenomena kimia,
fisika, listrik,
dan elektromagnetik menjadi satu sistem yang koheren. Karya ilmiah ini
72
memperkenalkan konsep-konsep seperti potensi kimia, aturan fase, dan lainlain, yang membentuk dasar kimia fisik modern. On the Equilibrium of Heterogeneous Substances awalnya diterbitkan di
sebuah
jurnal
Amerika
Serikat
yang
relatif
kurang
terkenal,
yaitu Transactions of the Connecticut Academy, dalam beberapa bagian pada tahun 1875 sampai 1878 (meski sebagian besar sumber menyebut "1876" sebagai tahun penerbitannya).Karya ilmiah ini masih belum diketahui publik sampai akhirnya diterjemahkan ke dalam bahasa Jerman oleh Wilhelm Ostwald dan bahasa Perancis oleh Henry Louis Le Chatelier. Pada abad ke-19, James P. Joule mempelajari cara memanaskan air dalam sebuah wadah menggunakan roda pengaduk dan membandingkan memanasnya air akibat putaran roda pengaduk dengan memanasnya air dalam wadah yang disentuhkan dengan nyala api atau sumber listrik. Berdasarkan percobaannya, Joule menyimpulkan bahwa panas atau kalor bukan energi (kalor bukan suatu jenis energi tertentu, seperti energi kinetik, energi potensial, energi kimia dll).Panas atau kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu.Jadi ketika panas atau kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah, sebenarnya energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan energi terhenti setelah benda-benda yang bersentuhan mencapai suhu yang sama atau keseimbangan termal. Secara umum, proses perpindahan panas dapat diklasifikasikan dalam 3 cara yaitu, secara konduksi, konveksi dan radiasi. Pada awal abad ke-20, ahli kimia seperti Gilbert N. Lewis, Merle Randall, dan EA Guggenheim mulai menerapkan metode matematis Gibbs tersebut untuk analisis proses kimia yang disebut termodinamika kimia. Pada tahun 1885, Boltzman menyatakan bahwa energi dalam dan entropi merupakan besaran yang menyatakan keadaan mikroskopis sistem. 73
Pernyataan ini mengawali berkembangnya termodinamika statistik, yaitu pendekatan mikroskopis tentang sifat termodinamis suatu zat berdasarkan perilaku kumpulan partikel-partikel yang menyusunnya. Termodinamika menyediakan
statistik merupakan
penafsiran
cabang termodinamika yang
tingkat molekul terhadapbesaran-besaran
termodinamika seperti kerja, kalor, dan entropi. Masalah mendasar dalam termodinamika
statistik
adalah
penentuan
distribusi
energi E di
antara N sistem identik.Dasar-dasar termodinamika statistik ditetapkan oleh fisikawan seperti James Clerk Maxwell, W. Nernst, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Rudolf Clausius dan J. Willard Gibbs. Pada tahun 1906 Giauque dan W. Nernst merumuskan hukum ketiga termodinamika yaitu: ―pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum‖ Pada tahun 1911, Einstein menyatakan bahwa massa merupakan perwujudan dari energi (E=mc2). Hal ini kemudian dibenarkan oleh ilmuwan mekanika kuantum (1900-1940) bahwa radiasi sebagai bentuk energi bisa bersifat
sebagai
partikel.
Pernyataan
ini
seakan-akan
membenarkan
penalaran Aristoteles sebelumnya bahwa materi = energi. Pada tahun 1950, para ilmuwan, seperti Carl Anderson menemukan adanya partikel antimateri yang bisa memusnahkan materi.
74
4.2 Tokoh-Tokoh Yang Berperan Dalam Perkembangan Ilmu Panas
Tokoh-Tokoh Yang Berperan Dalam Perkembangan Ilmu Panas Nama
Gambar Tokoh
Hal Penting
Aristoteles
Aristoteles
dilahirkan
Macedonia,
384 SM-322 SM
384
di
kota
SM.
Stagira,
Nyaris
tak
terbantahkan, Aristoteles seorang filosof dan ilmuwan terbesar dalam dunia masa lampau. Dia memelopori penyelidikan ihwal logika,
memperkaya
falsafah
dan
terperikan
hampir
memberi
tiap
cabang
sumbangsih
besarnya
tak
terhadap
ilmu
pengetahuan. Penting dari apa yang pernah dilakukan Aristoteles adalah pendekatan rasional yang senantiasa melandasi karyanya. Pendapat Aristoteles, alam semesta tidaklah dikendalikan oleh serba kebetulan, oleh magi, oleh keinginan tak terjajaki kehendak dewa yang terduga, melainkan tingkah laku alam semesta itu tunduk pada hukum-hukum rasional. Galileo-Galilei
Setelah pengamatannya selama bermingguminggu
(15 Februari 1564 -
tentang
astronomi
iamerangkum
semua tulisannya dalam sebuah makalah yang
8 January 1642 )
berjudul
The
diterbitkan
Starry
pada
Messenger
bulan
Maret
yang 1610,
berjumlah 500 eksemplar. Sumbangannya dalam termodinamika adalah pada 1593, Galileo berhasil menemukan salah satu alat ukur
yang
dapat
digunakan
dalam
pengetahuan, yaitu thermometer.
75
ilmu
Thermometer temuan Galileo ini terdiri dari sebuah
gelembung
udara
yang
dapat
membesar atau mengecil karena perubahan temperature sehingga dapat menyebabkan lebel air naik atau turun.Meskipun alat ini tidak
akurat
perubahan menjadi
karena
tekanan
pelopor
tidak
udara,
menghitung
tetapialat
perkembangan
ini
alat-alat
canggih.
Humphry Davy
Di
tahun 1807, dia berhasil
memisahkan
antara unsur kalium dengan narium. Dilanjut pada
17 Desember 1778
tahun
berikutnya,
yakni 1808,
dia
mampu memisahkan antara kalium, strontium,
dan meninggal pada
dan barium melalui elektrolisa padaelektroda
29 Mei1929 di
air raksa. Dia jugalah yang menemukan lampu
Geneva.
Davy yang
aman
digunakan
untuk pertambangan. Tahun
1820,
Humphry
menjadi presiden Royal
Day
diangkat
Society.
Humphry
merupakan salah satu eksponen (orang yang menjabarkan) terbesar dalam bidang metode ilmiah. Teorinya tentang Elektrolis membuat namanya terkenal dikalangan Ilmuwan. Benjamin Thompson
-Kontribusinya yang terbesar pada dunia Fisika adalah pemikirannya tentang teori
(1753 – 1814)
kalor. Pada akhir abad ke-18, teori kalori yang
dipercaya
adalah
bahwa
kalor
merupakan fluida yang dapat mengalir ke dalam tubuh ketika dipanaskan dan mengalir keluar ketika didinginkan. Penemuan-penemuan Thompson lainnya adalah kompor, oven, ketel ganda, dan pakaian penahan
panas,
serta
mengembangkan
cerobong asap dan tungku perapian yang ada.
76
Pada tahun 1804, Thompson menetap di Paris dan menikah dengan Madame Lavoisier, janda seorang ahli kimia Perancis, Antoine Lavoisier.
Joseph Black
-Dia menemukan sesuatu yang disebutnya dengan fixed air (karbon dioksida).
16 April 1728 - 6 Desember 1799.
Thomas Alva Edison
Edison dipandang sebagai salah seorang pencipta paling produktif pada masanya,
11 Februari 1847-18
memegang rekor 1.093 paten atas namanya.
Oktober 1931
Ia juga banyak membantu dalam bidang pertahanan pemerintahan Amerika Serikat. Beberapa
penelitiannya
antara
lain :
mendeteksi pesawat terbang, menghancurkan periskop dengan senjata mesin, mendeteksi kapal selam, menghentikan torpedo dengan jaring, menaikkan kekuatan torpedo, kapal kamuflase, dan masih banyak lagi.
Nicolas Leonardo
-Carnot menemukan dan merumuskan hukum
Sadi Carnot
kedua termodinamika dan memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin,
1 Juni1796 –
yang mengubah energi panas ke dalam bentuk
meninggal di Paris,
energi lain, misalnya energi kinetik (sekarang
24 Agustus1832
bernama siklus Carnot). Karyanya yang paling utama adalah "Réflexions sur la puissance motrice du feu" (Refleksi Daya Gerak Api); terbit tahun 1824. Di dalamnya termuat 77
sejumlah asas seperti siklus Carnot, mesin panas Carnot, teorema Carnot, efisiensi termodinamika, dll Joseph Gay-Lussac
-Selain
terkenal
karyanya
pada
sifat
menggabungkan gas, Gay-Lussac juga bekerja pada penentuan kepadatan uap, dan koefisien ekspansi gas, di mana ia merintis prosedur, dan
berkontribusi
pada
pengukuran
kuantitatif hati bahwa dalam tahun kemudian begitu berguna untuk landasan teori kinetik gas
dan
fisika
termal. Ia
menerbitkan
karyanya yang paling berpengaruh pada tahun 1808, hukum menggabungkan volume gas.
James
Prescott
Pada tahun 1840, James menerbitkan
Joule
sebuah karya ilmiah tentang panas yang dihasilkan
24 Desember 1818 –
oleh
arus
listrik.
Lalu
pada
meninggal di Greater
tahun 1843, ia menerbitkan kelanjutan karya
Manchester, Inggris,
ilmiahnya tentang bagaimana mengubah kerja
11 Oktober1889
menjadi panas. Ia melakukan eksperimen menggunakan roda berpedal. Akhirnya dari situ
James
merumuskan
konsep
fisika mengenai kesetaraan energi mekanik dan energi panas. Empat tahun kemudian dia menemukan teori Hukum Kekekalan Energi yang merupakan Hukum Termodinamiak yang pertama. Pada tahun 1847 James bertemu dengan Lord Kelvin atau William Thomson, di acara diskusi sains. Lord Kelvin tertarik dengan penemuanpenemuan James dan karya-karya ilmiah yang pernah
dipublikasikan.
Ia
pun
mengajak
James untuk bekerja sama. Dari kerja
78
samanya, maka lahirlah suatu konsep fisika yang
disebutEfek
Joule-Thomson.
Efek
Joule-Thomson lalu berkembang menjadi ilmu yang memelajari tentang sifat materi pada suhu
sangat
rendah.
Ilmu
itu
disebut
Kriogenik.
Rudolf Julius
Clausius adalah ahli fisika teori atau fisika
Emanuel Clausius
murni. Ia tidak mengadakan experimen. Ia menerapkan matematika untuk membuat
(1822-1888)
teori yang dapat menjelaskan Hasil pengamatan dan exprimen orang lain. Hukum termodinamika II berbunyi : “Panas tidak dapat dengan sendirinya berpindah dari badan yang lebih dingin ke badan yang lebih panas”. Menurutnya di alam semesta terjadi decara terus – menerus perpindahan panas atau energi dari badan angkasa yang panas ke badan angkasa yang dingin.
Josiah Willard Gibbs
Sebagai
matematikawan
penemu analisis
11 Februari 1839 dan
vektor.
Ia
ia
adalah
adalah
orang
pertama di Amerika Serikat yang menerima
meninggal 28
Ph. D dalam teknik mesin (Universitas Yale).
April 1903
Ia adalah salah satu fisikawan teoretis di Amerika dan barangkali salah satu kimiawan teoretis awal. Gelar Gibbs Professorship of Physics and Chemistry
dinamai
menurut
namanya. Memasuki
Universitas
Yale,
dan belajar
di Paris, Berlin, dan Heidelberg. Ia ditawari jabatan guru besar dalam fisika matematika di University of Yale, penunjukan pertama di AS, dalam sebuah posisi tanpa gaji selama 10 tahun.
79
Jacobus Henricus
Sumbangan terbesarnya ialah mengenai
van't Hoff
pengembangan hukum termodinamika umum pada hubungan antara perubahan tekanan dan
Lahir 30 Agustus
pemindahan kesetimbangan sebagai akibat
1852
variasi suhu. Pada volume tetap kesetimbangan dalam sebuah sistem akan cenderung berubah dalam arah untuk melawan perubahan suhu yang ditentukan pada sistem ini. Penurunan suhu menyebabkan lepasnya panas dan menaikkan suhu menyebabkan penyerapan panas. Asas kesetimbangan bergerak ini digeneralisasi 1885 oleh Henri Louis le Chatelier yang memperluas dengan perubahan volume untuk perubahan tekanan yang dipaksakan; ini dikenal sebagai asas van 't Hoff-Le Chatelier
William Giauque
Ketertarikannya pada Hukum Ketiga Termodinamika
(12 Mei 1985 -
sebagai
dasar
risetnya
selama pengamatan eksperimentalnya untuk
28 Maret 1982)
mendapat gelar Ph.D dibawah Professor George
Ernest
Gibson
membandingkan
relative entropi Kristal gliserin dan kaca.
80
Walter Nerst
Nerst banyak meneliti tentang tekanan
25 June 1864 – 18
osmosis dan elektrokimia. Pada 1905, dia
November 1941)
mengukuhkuhkan apa yang disebutnya sebagai ―New Heat Theorem‖ yang kemudian dikenal sebagai
Hukum
membuatnya
Ketiga
memenangkan
Termodinamika Hadiah
Nobel
dalam bidang Kimia pada tahun 1920. Nernst juga membantu mengembangkan dasarkimia fisis
modern
persamaan
dan
fisika
zat
elektrokimia,
dan
padat.Beliau
juga
dikenal lewat Persamaan Nerst. Pada 1924 ia menjadi Direktur Institute of Physical Chemistry at Berlin, dan pension pada 1933. Nerst
kemudian
bekerja
Elektroakustik dan Astrofisika.
Tabel 5.4. Tokoh-tokoh yang berperan dalam perkembangan ilmu panas
81
untuk
EVALUASI 4.4 contoh soal 1. Mengapa Hukum termodinamika 0 tidak dijadikan Hukum termodinamika 4, padahal, Hukum termodinamika 0, ditemukan paling terakhir diantara Hukum termodinamika lainya 2. Siapa tokoh yang namanya di jadikan sebagai satuan Energi? 3. Menurut anda, siapakah tokoh yang paling berperan dalam perkembangan ilmu panas? Jelaskan pemahaman anda!
4.5 Jawaban 1. Karena Hukum termodinamika 0, merupakan hukum yang lebih mendasar dari pada Hukum termodinamika lainya. 2. James Prescott Joule
82
4.6 KESIMPULAN 1.
Termodinamika adalah fisika energi, panas, kerja, entropi, dan kespontanan proses.
2.
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem
termodinamika, yaitu: (1) Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika; (2) Hukum Pertama Termodinamika; (3) Hukum kedua Termodinamika; (4) Hukum ketiga Termodinamika. 3.
Orang yang pertama kali melakukannya adalah a. Aristolteles (350 SM). Dia mengatakan panasa adalah bagian dari materi. b. Galileo Galilei yang menganggap panas adalah sesuatu yang dapat diukur dengan penemuannya adalah termometer air. c. sir humphrey davy dan count rumford (1799) menegaskan bahwa panas adalah sesuatu yang meengalir. d. Thonas
A.
Edison.
Memperkenalkan
mesin
uap
yang
mengkonvensi menjadi kerja mekanik dan disempurnakan oleh Sardi Carnot (1824) e. James P Joule menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah dua bentuk energi yang satu sama lain dapat dikonversi.
83
BAB V
PERKEMBANGAN ILMU OPTIK
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG Kita dapat melihat, karena adanya cahaya yang dipantulkan benda lalu masuk ke mata kita, Kita dapat melihat benda yang sangat kecil sekalipun dengan menggunakan mikroskop dan masih banyak lagi lainya yang berkaitan dengan optic yang sangat seru untuk di pelajari, pada bab ini, kita akam mempelajaritenteng perkembangan ilmu optic dan juga tokoh-tokoh yang berperan dalam ilmu optic.
1.2 TUJUAN 1. Agar pembaca dan pelaku pendidikan dapat memahami sejarah perkembangan fisika, secara khusus pada perkembangan ilmu iptrik dan mengenali ilmuwanilmuwan yang berjasa dibalik perkembangan ilmu optic tersebut.
84
5.3 Perkembangan Optik Periode I (Zaman Prasejarah (SM) s.d. 1500 M) Pada zaman prasejarah ternyata optik telah dikenal, buktinya adalah ditemukannya sebuah kanta optik yang berumur sekitar 2.200 tahun yang lalu di Baghdad, Irak. Kanta purba yang berukuran kira-kira satu ibu jari tersebut ditemukan dengan sedikit retak di bagian kacanya. Penemuan ini menunjukkan bahwa sejak zaman purbakala orang-orang telah mengetahui cara membuat kanta dan mengaplikasikannya di kehidupan sehari-hari. Optik dipelajari secara ilmiah di periode I ini dimulai pada tahun 300 SM. Pada zaman prasejarah dikenal dengan zaman yang hanya mengemukakan teoriteori para ahli saja tanpa dilakukan pembuktian dengan eksperimen sehingga ada beberapa teori tentang optik yang bermunculan, misalnya Teori Tactile dan Teori Emisi. Para ilmuwan yang hidup di zaman prasejarah mengemukakan pendapat bahwa kita dapat melihat suatu benda karena terdapat cahaya dari mata kita yang dipancarkan ke benda tersebut. seperti halnya senter yang disorotkan ke sebuah benda sehingga kita dapat melihat benda tersebut. Teori ini dipelopori oleh Aristoteles dan Ptolomeus. Di masa sebelum masehi ini, Euclid (275 SM-330 SM) menemukan bahwa cahaya bergerak dalam garis lurus.dan dia mempelajari juga tentang pemantulan cahaya. Pada abad ke-10 M, muncul teori yang menentang Teori Tactile yaitu Teori Emisi. Teori Emisi ini dikatakan merubah drastis cara pandang terhadap konsep cahaya. Pada Teori Emisi dikatakan bahwa kita dapat melihat benda bukan karena mata kita yang memancarkan cahaya ke benda tersebut (Teori Tactile), tetapi karena terdapat cahaya yang dipantulkan oleh beda yang kita lihat menuju mata kita.
85
Teori ini pertama kali dicetuskan oleh Ibnu Al-Haitsam (965M – 1040 M) seorang Ilmuwan muslim yang sangat populer dan dikenal juga sebagai ‗Bapak optik dunia‘. Akhirnya, teori emisi ini benar-benar menggugurkan Teori Tactile dan dipercaya kebenarannya sampai sekarang. Kemudian pada abad ke-13, pembiasan cahaya mulai disadari. Hal ini terbukti dengan adanya tulisan di buku yang berjudul ―Perspectiva” karya Bacon yaitu bila tulisan sebuah buku, atau suatu benda kecil dilihat melalui bagian lengkung sebuah kaca atau kristal akan nampak lebih jelas dan lebih besar. Pada akhir abad ke 15 atau sekitar awal abad ke 16 seorang ilmuwan Italia yaitu Leonardo Da Vinci mengemukakan tentang optik fisiologis mata manusia yang mengakibatkan penemuan di bidang medis di masa depan mulai terbuka jalannya Tokoh-Tokoh Pada periode I dan Penemuannya PEROIDE I Nama
Gambar Tokoh
ARISTOTELES
Hal penting Aristoteles menyatakan tentang cahaya mempeunyai
Lahir: Stagira,
rambat
yang
lurus
dan
cahaya dapat dipantulkan dimana sudut
Macedonia 384 SM,
datang sama dengan sudut pantul.
Meninggal: Pada tahun 322 SM, tepatnya pada umur 62 tahun.
86
Archimedes
Archimedes menemukan atau membuat cermin
Lahir: Pada tahun
cekung
287 SM, di Syracuse
cekung. ini
Dari
cermin
cekung
bangsa
Yunani
dapat
membakar kapal-kapal bangsa Romawi yang akan memerangi dan menghancurkan
(Yunani), Meninggal: Pada
bangsa Yunani.
tahun 212 SM, karena dibunuh Prajurit Romawi
Mozi
Peranan Mozi dalam Bidang optik
lahir di Cina 476 SM - 486 SM)
Menemukan pengetahuan dasar, dengan defenisi dan menciptakan visi, propogasi cahaya dalam garis lurus, lubang jarum pencitraan, hubungan antara objek dan gambar
di
pesawat
cermin,
scermin
cembung, dan cermin cekung.
Eulid
Dalam
Optica,
ia
mencatat
bahwa
perjalanan cahaya dalam garis lurus dan
(275 SM-330 SM)
menjelaskan hukum refleksi. Dia percaya bahwa visi melibatkan sinar pergi dari mata ke obyek yang dilihat dan dia mempelajari
hubungan
nyata
objek
dari
dan
mereka subtend di mata.
87
antara
ukuran
sudut
bahwa
Claudius Ptolemy
Dalam terjemahan Latin dari abad kedua
(Yunani, 90 M –
belas dari bahasa Arab yang ditugaskan untuk Ptolemy, sebuah studi refraksi,
168 M)
termasuk refraksi atmosfer. Disarankan bahwa
sudut
bias
sebanding
dengan
sudut insiden.
Al-Kindi
-Hasil
kerja
kerasnya
mampu
menghasilkan pemahaman baru tentang refleksi
(801 M - 873 M)
cahaya
serta
prinsip-prinsip
persepsi visual. -Menurut Al-Kindi penglihatan justru ditimbulkan
daya
pencahayaan
yang
berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi yang padat.
Ibnu Sahl
-Pada tahun 984 M, dia menulis risalah yang berjudul On Burning Mirrors and Lenses (pembakaran dan cermin dan
(940 M- 1000 M)
lensa). Dalam risalah itu, Ibnu Sahl mempelajari cermin membengkok lensa
membengkok
dan
serta titik api
cahaya. -Ibnu
Sahl
refraksi
pun
menemukan
(pembiasan)
yang
hukum secara
matematis setara dengan hukum Snell. Dia
menggunakan
pembiasan
hukum
cahaya
tentang untuk
memperhitungkan bentuk-bentuk lensa 88
dan cermin yang titik fokus cahanya berada di sebuah titik di poros. Ibnu Al-Haitam
-Al-Haitham
adalah
(965M – 1040 M)
menemukan
pelbagai
sarjana
pertama
data
penting
mengenai cahaya. Salah satu karyanya yang paling fenomenal adalah Kitab AlManazir (Buku Optik). Dalam kitab itu, ia menjelaskan beragam fenomena cahaya termasuk sistem penglihatan manusia. Saking fenomenalnya, kitab itu telah menjadi buku rujukan paling penting dalam ilmu optik. - Al-Haitham juga mencetuskan teori lensa pembesar. -Secara
detail,
Al-Haitham
pun
menjelaskan sistem penglihatan mulai dari kinerja syaraf di otak hingga kinerja mata itu sendiri.
Ia juga menjelaskan secara detil bagian dan fungsi mata seperti konjungtiva, iris, kornea, lensa, dan menjelaskan peranan masing-masing
terhadap
penglihatan
manusia. Hasil penelitian Al-Haitham itu lalu dikembangkan Ibnu Firnas di Spanyol dengan membuat kacamata.
89
Kamal al-Din alFarisi
-Dalam bidang optik, al-Farisi berhasil
(1267 M-1319 M)
dicetuskan para ahli fisika sebelumnya.
merevisi teori pembiasan cahaya yang Gurunya, Shirazi memberi saran agar alFarisi membedah teori pembiasan cahaya yang telah ditulis ahli fisika Muslim legendaris Ibnu al-Haytham
Roger Baconn
-Ia menganggap bahwa kecepatan cahaya
(Inggris, 1214 M
yang terbatas dan itu disebarkan melalui media dengan cara yang analog dengan
– 1292 M)
propagasi suara. Dalam karyanya Opus Maius, Bacon menggambarkan penelitian tentang
perbesaran
benda
kecil
menggunakan
lensa
cembung
dan
menyarankan
bahwa
mereka
bisa
menemukan
aplikasi
penglihatan
yang
di
koreksi
cacat.
Dia
menghubungkan fenomena pelangi dengan refleksi sinar matahari dari air hujan individu.
Leonardo da
-Sebagai seorang seniman terkenal dunia
Vinci
dan ilmuwan, Leonardo da Vinci (Italia, 1452-1519)
visioner
pengamatan
dan
sketsa merintis studi tentang anatomi
(Italia,1452 -
manusia membuka jalan penemuan masa
1519)
depan di bidang medis. Ia berbicara panjang
lebar
pada
mengenai mata manusia.
Tabel 5.1. Tokoh-tokoh optic periode I
90
optik
fisiologis
5.4 Perkembangan Optik Periode II (1550 M – 1800 M) Berbeda dengan Periode I, di Periode II ini sudah banyak dilakukan eksperimen untuk mendukung kebenaran dari teori-teori yang telah dikemukakan. Penemuan-penemuan di Periode II ini dimulai ketika orang-orang mulai gemar mengamati pelangi, hingga akhirnya diketahui bahwa pelangi disebabkan oleh pembiasan cahaya oleh air. selain itu, di abad ke-16 ini juga sudah mulai dibuat mikroskop yang menggunakan lensa gabungan yaitu lensa objektif dan lensa okuler oleh Antony van Leuwenhoek (1632-1723) dari Belanda. Satu abad berselang dengan tempat yang sama yaitu di Belanda, tepatnya pada abad ke-17 atau sekitar tahun 1608 M untuk pertama kalinya seseorang mengklaim bahwa dia adalah orang yang pertama menemukan teleskop. Orang tersebut adalah Hans Lippershey. Teleskop yang ditemukan Hans Lippershey ini hanya bisa memperbesar tiga kali lipat ukuraan semula. Awalnya Lippershey ini memegang sebuah lensa di depan lensa lain dan meletakkannya di sebuah tabung kayu dan teleskop Hns Lippershey pun tercipta. Namun, satu tahun kemudian Galileo Galilei yaitu tahun 1609 M, Galileo mendengar bahwa seseorang telah menemukan teleskop di Belanda. Namun, berita itu masih samar-samar di telinganya. Akhirnya, berkat kecerdasannya, ia mampu mempelajarai perangkat teleskop Lippershey dan berhasil membuat teleskopnya sendiri yang lebih canggih pada masa itu karena dapat melakukan perbesaran hingga 20 kali lipat. Teropong yang ditemukan Galileo ini sekarang disebut teleskop panggung. Baik Lippershey maupun Galileo sama-sama mengkombinasikan lensa cekung dan lensa cembung.
91
Kemudian pada tahun 1611, Keppler menyempurnakan desain teleskop Galileo yaitu dengan menggunakan dua buah lensa cembung sehingga gambar yang dihasilkan terbalik. Desain Keppler ini masih menjadi desain utama refraktor masa kini hanya saja mungkin ada perbaikan dalam lensa dan kaca. Selama abad ke-15 sampai abad ke-16, para ilmuwan berlomba-lomba untuk menghitung kecepatan cahaya dengan berbagai cara. Ada yang menggunakan cara yang hampir sama ketika menghitung kecepatan suara, yaitu dengan menyuruh seseorang berdiri di atas bukit yang sangat jauh kemudian menyalakan sebuah lentera. Selang waktu ketika cahaya lentera dinyalakan dengan cahaya yang dilihat oleh pengamat di bawah bukit itulah yang menjadi dasar perhitungan kecepatan cahaya. Ilmuwan yang menggunakan metode ini adalah Galileo Galilei. Namun Galileo tidak menemukan selang waktu tersebut, sehingga Galileo nenyatakan bahwa kecepatan cahaya sangat cepat bahkan tak berhingga. Pada tahun 1670-an, Ole Romer (1644-1710), mengamati bulan-bulan di Planet Jupiter. Dia mengamati berapa lama waktu yang dibutuhkan bulan-bulan itu untuk bergerak ke belakang Jupiter. Namun, dia heran karena mendapati waktu bulan muncul dan menghilang berbeda-beda, terkadang lebih cepat dan terkadang lebih lambat dari waktu yang telah dihitung. Romer pun mengambil kesimpulan bahwa kecepatan cahaya mempunyai batas. Itu mengacu dari posisi Bumi saat dia melakukan pengamatan. Dan jeda waktu tadi diketemukan sebesar 16,7 menit. Romer menganggap bahwa jarak Bumi-Jupiter sebesar 2 AU. Dapat disimpulkan bahwa C = 2 AU/16,7 menit = 300,000 km/s. Walaupun saat itu tetapan AU (Satuan Astronomi) masih belum ditetapkan, tetapi dari hasil pengamatan Romer tersebut membuktikan bahwa kecepatan cahaya sangat besar. Pantas saja Galileo gagal mengukurnya karena mungkin jarak pengamatan yang dilakukan Galileo kurang jauh. 92
Pada tahun 1675, Sir Isaac Newton dalam Hypothesis of Light menyatakan bahwa cahaya terdiri dari partikel halus yang memancar ke segala arah dari sumbernya. Jika partikel diamggap tidak bermassa, maka suatu benda bersinar tidak akan kehilangan massanya hanya karena memancarkan cahaya, dan cahaya itu sendiri tidak dipengaruhi oleh gravitasi. Teori Newton ini dikenal dengan nama Teori Emisi. Pada tahun 1678, Christian Huygens mengatakan teori bahwa cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bumi. Sehingga jike demikian cahaya akan memiliki frekuensi dan panjang gelombang. Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa cahaya selalu memerlukan energi dalam perambatannya. Namun, ruang antara bintang maupun planet di antariksa merupakan ruang hampa udara. Inilah yang membuat kebingungan, jika cahaya seperti yang dikatakan oleh Huygens maka medium apakah yang menghantarkan cahaya di ruang angkasa? Sehingga Huygens menjawab kritik ini dengan berhipotesis bahwa ada zat yang bernama eter sebagai perantara di ruang hampa. Zat ini sangat ringan, tembus pandang, dan memenuhi seluruh alam semesta. Eterlah yang ‗mengantarkan cahaya dari bintang-bintang sampai ke Bumi. Newton menjelaskan cahaya bagaikan peluru yang melaju mengikuti lintasan lurus. Anehnya dilain tempat Newton malah mengusulkan teori getaran eter untuk menjelaskan sifat cahaya. Ini memperlihatkan ketidakkonsistenan Newton. Tapi Newton percaya bahwa eter terdiri dari partikel yang sangat halus yang membuatnya bersifat sangat renggang dan lenting. Alam tanpa eter tidak mungkin menghantar gelombang. Newton bersikukuh menolak ide Huygens bahwa cahaya bersifat gelombang. Menurut Newton gelombang akan melebar dan mengisi seluruh ruang seperti gelombang air mengisi ceruk kolam, padahal dalam praktik cahaya mengikuti garis lurus dan tidak mengisi ruang bayangan. Pada kesempatan lain Newton menyatakan lebih suka langit tetap kosong daripada diisi eter. 93
Bagaimanapun juga sekiranya ruang angkasa diisi eter maka perjalanan benda langit terhambat. Implikasi ini tidak teramati, ia tetap lebih suka alam tanpa eter, persis seperti ajaran atonomi yunani. Dari sini dapat disimpulkan bahwa Newton masih bimbang perihal cahaya, ia tidak dapat memilih antara model peluru dan getaran eter meski condong pada yang pertama. Dalam edisi kedua ‗Principia‘ (1713) Newton kembali menutup segala spekulasi dan menulis ―saya tidak mengakali hipotesa‖. Sampai pertengahan abad ke-18, tidak ada percobaan-percobaan yang mendukung kebenaran bahwa cahaya diumpamakan sebagai peluru di atas. Tokoh-Tokoh Pada periode II dan Penemuannya PERIODE II Nama
Gambar Tokoh
Galileo Galilei
Hal Penting -Sumbangannya dalam keilmuan antara lain
(1564-1642)
adalah
penyempurnaan
teleskop
(dengan 32x pembesaran) dan berbagai observasi astronomi seperti menemukan satelit
alami
Jupiter
-Io,
Europa,
Ganymede, dan Callisto- pada 7 Januari 1610. Buku karangannya adalah Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo yang kemudian diterbitkan di Florence pada 1632, dan Discorsi e dimostrazioni matematiche,
intorno
à
due
nuove
scienze diterbitkan di Leiden pada 1638.
94
Johannes Kepler
-Dalam
bukunya
Iklan
Vitellionem
Paralipomena, Kepler menyatakan bahwa
(1571 - 1630)
intensitas
cahaya
berbanding
dari
terbalik
sumber
dengan
titik
kuadrat
jarak dari sumbernya, cahaya yang dapat diperbanyak melalui jarak jauh tanpa batas dan bahwa kecepatan propagasi adalah tak terbatas. -Dalam
Dioptrice,
Kepler
disajikan
penjelasan tentang prinsip-prinsip yang terlibat
dalam
konvergen
/
mikroskop
divergen
dan
lensa teleskop.
Dalam risalah yang sama, ia menyarankan agar
teleskop
dapat
dibangun
menggunakan tujuan konvergen dan lensa mata
konvergen
dan
menggambarkan
kombinasi lensa yang kemudian akan menjadi dikenal sebagai lensa tele. Ia menemukan refleksi internal total, tetapi tidak dapat menemukan hubungan yang memuaskan antara sudut datang dan sudut bias.
Van Roijen Willebord Snell
-Ia menemukan hukum refraksi, secara
(1580-1626)
1621, ia tidak mempublikasikan hal itu.
optik geometris modern, pada tahun
-Penemuan Snell tentang pembiasan tidak disebutkan dalam hal kecepatan cahaya. Kecepatan cahaya dalam ruang kosong tidak
ditentukan
sampai
1676,
dan
kecepatan di air tidak diukur sampai 1850.
Dari
pengamatannya,
bagaimanapun, Snell didefinisikan indeks
95
bias sebagai rasio dari sinus dari sudut insiden ke sinus dari sudut pembiasan. Hubungan ini dikenal sebagai hukum Snell. Rene Descartes
-Para matematikawan dan filsuf Rene Descartes
(1596 - 1650)
(Perancis,
1596-1650)
menerbitkan karya Snell pada tahun 1637 di Dioptrique La nya. Descartes menentukan
sudut
refraksi
dan
menunjukkan hukum sinus dari refraksi optik yang Willebrord Snell sebelumnya berasal.
Francesco Maria
-Francesco Maria Grimaldi (Italia, 1618-
Gimaldi
1663).
(1618-1663)
lumine de, coloribus et Iride, diterbitkan
Dalam
Physico-mathesis
nya
pada 1655, menggambarkan pengamatan difraksi ketika ia melewati cahaya putih melalui
lubang
menyimpulkan cairan
yang
bahwa
Grimaldi
cahaya
menunjukkan
seperti gerakan.
96
kecil.
adalah
gelombang-
Robert Hooke
Pada
1655,
Hooke
menerbitkan
risalahnya, Micrographia. Dalam buku itu,
(1635-1703)
dijelaskan Hooke pengamatan dengan mikroskop senyawa yang memiliki lensa objektif
dan
lensa
konvergen
mata
konvergen. Dalam buku yang sama, ia menggambarkan
pengamatannya
dari
warna yang dihasilkan dalam serpihan dari mika, gelembung sabun dan film minyak di atas air. Dia mengakui bahwa warna diproduksi di mika serpih ini terkait dengan ketebalan mereka tetapi tidak mampu untuk membangun hubungan yang pasti antara ketebalan dan warna. Hooke diajukan sebuah teori gelombang untuk propagasi cahaya.
Isaac Newton
-Newton
menyimpulkan
bahwa
sinar
matahari terdiri dari cahaya warna yang
(1642 - 1727)
berbeda yang dibiaskan oleh kaca untuk luasan yang berbeda. Ini adalah awal dari optik fisik. -Newton 's Opticks diterbitkan pada 1704.
Dalam
mengemukakan
buku
itu,
Newton
pandangannya
bahwa
cahaya adalah partikel tetapi bahwa partikel dapat merangsang gelombang di aether.
Kepatuhan-Nya
partikel
cahaya
kepada
didasarkan
sifat
terutama
pada anggapan bahwa perjalanan cahaya dalam garis lurus sedangkan gelombang bisa
97
menekuk
Newton
juga
refraksi
karena
ke
daerah
bayangan.
membangun
teleskop
ia
menduga
bahwa
cahaya
putih
cahaya.
Dia
terdiri
dari
bereksperimene
spektrum dengan
menembakan cahaya putih menjadi warna pelangidi sekitar cerah objek astronoomi. Christian
Peran Christian Huygens dalam bidang
Huygens
optik Huygens dikenal dengan teori gelombang
(Belanda , 1629 -
cahaya. ―Cahaya adalah suatu peristiwa
1695)
gelombang seperti halnya dengan bunyi.
Tabel 5.2. Tokoh-tokoh optic periode II
5.5
Perkembangan Optik Periode III (Periode singkat, 1800 M s.d. 1890 M)
Periode III ini merupakan periode tersingkat dalam sejarah perkembangan optik. Periode III dimulai ketika ketika sekitar tahun 1801, Thomas Young dan Agustin Fresnell membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan dapat mengalami interferensi ketika dilewatkan pada dua celah sempit. Ternyata peristiwa ini tidak dapat diterangkan oleh teori emisi Newton. Selain tidak dapat menjelaskan peristiwa difraksi dan interferensi, teori emisi Newton pun tidak dapat menjelaskan bahwa kecepatan cahaya di dalam air lebih kecil dibandingkan kecepatan cahaya di udara. Sehingga anggapan bahwa cahaya merupakan gelombang semakin kuat. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektomagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elekromagnetik dapat merambat 98
dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s, kecepatan ini hampir sama dengan kecepatan gelombang cahaya. Sehingga dapat dikatakan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Dua prediksi Maxwell diuji secara terpisah oleh Heinrich Rudolf Hertz ( 18571894 ) dan Hendrik Antoon Lorentz ( 1853-1928 ). Maxwell meramalkan bahwa gangguan di dalam medan magnetik dan listrik harus merambat secepat cahaya. Tapi gelombang elektromagnetik seperti itu belum pernah teramati. Pada tahun 1887, Heartz menguji prediksi itu sampai dengan memercikkan bunga api listrik di antara dua kutub. Ia mengamati bahwa di antara dua kutub di tempat lain di dalam laboratoriumnya terjadi juga percikan bunga api yang sama.Tak pelak lagi, pengaruh bunga api yang petama harus dibawa sebagai gelombang melalui udara sehingga menimbulkan bunga api yang kedua. Ia membuktikan secara eksperimental bahwa gelombang mirip seperti cahaya, karena menunjukkan gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, dan polarisasi.
99
Tokoh-Tokoh Pada periode III dan Penemuannya PERIODE III Nama
Gambar Tokoh
Hal penting
Thomas Young
-Peran Thomas Young dalam bidang optik.
(Inggris, 1773 -
Beliau yang menghidupkan kembali teori
1829)
gelombang cahaya Huygens. Ia mengatakan bahwa terpecahnya berkas cahaya di bidang batas antara dua medium, menjadi berkas cahaya refraksi. yang tidak dapat di jelaskn oleh teori emisi newton. Thomas Young mengusulkan prinsip interferensi dari dua gelombang sebagai keterangan dari cincin Newton dan warna dari plat-plat tipis
Etiene Louis Malus (Perancis,
-Pada 1808, sebagai hasil pengamatan cahaya
1755 - 1812)
Palais di Paris melalui kristal kalsit seperti
yang dipantulkan dari jendela Luxembourg yang diputar, Malus menemukan efek yang kemudian menyebabkan kesimpulan bahwa cahaya dapat terpolarisasi oleh refleksi.
David Brewster (Skotlandia, 1781 - 1868)
Dia mencatat terutama untuk penelitian ke dalam polarisasi cahaya. Pada tahun 1814, Brewster menunjukkan bahwa ada hubungan antara sudut kejadian di mana sinar cahaya yang
dipantulkan
dari
sebuah
interface
benar-benar pesawat terpolarisasi: indeks bias adalah sama dengan persoalan dari sudut.
100
Augustin Jean Fresnel
-Independen
(1788 - 1827)
gelombang cahaya.
menemukan
kembali
interferensi dan mulai mempelajari teori -Difraksi efek, seperti tepi samar bayangan dan bayangan pinggiran, diketahui telah diamati pada awal abad ke-17. Namun, sebelum penemuan gangguan pada tahun 1801, baik teori gelombang maupun teori partikel bisa menawarkan penjelasan yang cocok untuk efek. -Di tahun 1816, Fresnel menunjukkan bahwa fenomena dijelaskan
difraksi oleh
berbagai
sepenuhnya
interferensi
gelombang
cahaya. Simeon Denis
-Pada tahun 1819, seorang ahli matematika
Poisson
dari peringkat pertama, adalah salah satu
(1781 – 1840)
panel juri dari Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis tentang esai terbaik meliputi teori gelombang cahaya pada tahun 1817. Dia juga kebetulan seorang mukmin sangat kuat dalam teori partikel cahaya Newton dan mampu, menggunakan
matematika
Fresnel,
untuk
memperoleh sebuah prediksi dia yakin akan menghancurkan teori gelombang cahaya .
James Clerk Maxwell (1831 –
-Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya adalah
1879)
Maxwell menyelidiki tentanghubungan antar
bentuk
dari
gelombang
elektromagnetik.
warna dengan cara bagaimana warna terseut tertangkap oleh mataHasil penyelidikannya merupakan dasar dari fotografi berwarna dan
menuntun
Maxwell
untuk
membuat
potret berwarna. Maxwell menyatakan bahwa cepat ranbat gelombang elektromagnetik 101
sama dengan cepat rambat cahaya yaitu 3𝑥108 𝑚/𝑠 dan berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Michael Faraday
-Pada tahun 1845, Faraday mulai meneliti tali-temali
(1845)
cahaya
dengan
gejala
elektromagnetik. Penelitian ini diusulkan oleh William
Thomson
(
belakangan
terkenal
sebagai Lord Kelvin ). Seberkas cahaya yang terpolarisasi oleh bidang ia lewatkan sejenis kaca berat yang terletak di antara kedua kutub magnet. Bidang polarisasi cahaya itu ternyata berputar. Faraday girang sekali. Kelihatannya bukan saja listrik yang tekait dengan
kemagnetan,
tapi
keduanya
berhubungan dengan cahaya. Tabel 5.3. Tokoh-tokoh optic periode III
5.6
Perkembangan Optik Periode IV (1887 M s.d. 1925)
Optika modern ditandai dengan perkembagan ilmu dan rekayasa optik yang menjadi sangat populer pada abad 20. Bidang optik ini meliputi elektromagnetik atau sifat kuantum cahaya. Pada era optika modern ditandai dengan penemuan besar yaitu mengenai efek foto listrik dan serat optik. a. Efek Fotolistrik Efek fotolistrik berawal dari penemuan Heinrich Rudolf Hertz pada tahun 1887. Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron yang dimiliki atomatom logam akibat disinari oleh cahaya yang memiliki frekuensi lebih besar daripada frekuensi ambang logam tersebut. Peralatan eksperimen Hertz pada waktu terdiri dari dua buah plat logam yang terhubung dengan sumber tegangan dan terletak dalam ruang.
102
Sebuah
logam
ketika
disinari
akan melepaskan
elektron,
yang
akan
menghasilkan arus listrik jika disambung ke rangkaian tertutup. Jika cahaya adalah gelombang seperti yang telah diprediksikan oleh Fisika klasik, maka seharusnya semakin tinggi intensitas cahaya yang diberikan maka semakin besar arus yang terdeteksi. Namun hasil eksperimen menunjukkan bahwa walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, elektron tidak muncul juga dari plat logam. Tetapi ketika diberikan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek (frekuensi lebih tinggi, ke arah warna ungu dari spektrum cahaya) dari sebelumnya, tiba-tiba elektron lepas dari plat logam sehingga terdeteksi arus listrik, padahal intensitas yang diberikan lebih kecil dari intensitas sebelumnya. Berarti, energi yang dibutuhkan oleh plat logam untuk melepaskan elektronnya tergantung pada panjang gelombang. Hal inilah yang membuat banyak ilmuwan pada saat itu menjadi kebingungan. Misteri ini akhirnya dijawab oleh Albert Einstein, yang menyatakan bahwa cahaya terkuantisasi dalam gumpalan partikel cahaya yang disebut foton. Energi yang dibawa oleh foton sebanding dengan frekuensi cahaya dan konstanta Planck. Dibutuhkan sebuah foton dengan energi yang lebih tinggi dari energi ikatan elektron untuk melepaskan elektron keluar dari plat logam. Ketika frekuensi cahaya yang diberikan masih rendah, maka walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, foton tidak memiliki cukup energi untuk melepaskan electron dari ikatannya. Tapi ketika frekuensi cahaya yang diberikan lebih tinggi, maka walaupun terdapat hanya satu foton saja (intensitas rendah) dengan energi yang cukup, foton tersebut mampu untuk melepaskan satu elektron dari ikatannya. Intensitas cahaya dinaikkan berarti akan semakin banyak jumlah foton yang dilepaskan, akibatnya semakin banyak elektron yang akan lepas.
103
b. Serat Optik Serat optik adalah sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Sekitar tahun 1930-an para ilmuwan di Jerman melakukan eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui media yang disebut serat optik. Kemunculan serat optik sebenarnya didasari oleh penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi yang sudah lama dilakukan. Namun, hasil percobaan tersebut tidak bisa langsung dimanfaatkan. Kemudian pada tahun 1958 para ilmuwan di Inggris mengusulkan prototipe serat optik yang modelnya masih digunakan sampai saat ini yaitu terdiri dari gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. Lalu sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar. Sekitar tahun 60an ditemukan serat optik yang sangat bening dan tidak menghantar listrik, sehingga konon, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat melihat lalulalangnya penghuni serat tersebut. Sejak pertama kali dicetuskan, serat optik masih memerlukan banyak perbaikan dan pengembangan karena masih sangat tidak efektif. Hingga pada tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, 104
serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km. Serat optik mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan media transmisi yang lain, antara lain sebagai berikut: 1. Mempunyai lebar bidang (bandwidth) yang sangat lebar sehingga dapat mentransmisikan sinyal digital dengan kecepatan data yang sangat tinggi (dari orde Mbit/s sampai dengan Gbit/s) dan mampu membawa informasi yang sangat besar. 2. Rugi transmisi (transmission loss) yang rendah sehingga memperkecil jumlah sambungan dan jumlah pengulang (repeater) yang pada gilirannya akan mengurangi kerumitan dan biaya sistem. 3. Ukuran sangat kecil dan sangat ringan. 4. Serat optik terbebas dari derau (noise) elektrik maupun medan magnetic karena menyediakan pemandu gelombang (waveguide) yang kebal
terhadap
Interference,
interferensi EMI),
elektromagnetik
menjamin
terbebas
(Electromagnetic
dari
efek
pulsa
elektromagnetik (Electromagnetic Pulse, EMP), dan interferensi frekuensi radio (Radiofrequency Interference, RFI). 5. Terisolasi dari efek elektrik karena terbuat dari kaca silika atau polimer plastik yang bersifat sebagai bahan isolator (insulator)
105
5.7 Perkembangan Optik Periode V (Tahun 1925 s.d. sekarang ) Tokoh-Tokoh Pada periode V dan Penemuannya PERIODE V Nama
Gambar Tokoh
Hal penting
Michelson
Pada tahun 1926, Michelson (Amerika
(Amerika, 1852 -
,1852-1931) melakukan percobaan yang terakhir
1931)
dan
paling
menentukan 35
untuk
kecepatan
Menggunakan panjang
akurat
jalan km
cahaya.
cahaya
dari
dengan
Mount
Wilson
observatorium untuk teleskop di Gunung San Antonio, ia menemukan nilai 299.796 km per detik.
Michelson melakukan
eksperimennya dengan desain dan prinsip yang sama seperti milik Young berupa percobaan
celah
percobaan
ganda.
interferometer
Awalnya Michelson
digunakan untuk membuktikan adanya eter, namun tidak terbukti, akhirnya interferometer
Michelson
digunakan
untuk menentukan panjang gelombang cahaya
dan
untuk
mengamati
sifat
medium optik interferensi cahaya. Walter Geffcken
Pada
(Jerman , 1872 –
(Jerman,
tahun
1939,
Walter
1872-1950),
menggambarkan
filter gangguan transmisi.
1950)
106
Geffcken
Dennis Gabor
-Pada
tahun
1948,
Dennis
Gabor
(Hungaria, 1900-1979), menggambarkan
(1900 – 1979)
prinsip-prinsip rekonstruksi wavefront, kemudian
menjadi
dikenal
sebagai
holografi.
Arthur Schawlow L
Pada tahun 1958, Arthur Schawlow L
(1921 – 1999)
Townes H (Amerika, 1915 -) menerbitkan
(Amerika sebuah Infrared
,1921-1999) makalah dan
dan
Charles
berjudul
Optical"
di
"Maser mana
ia
mengusulkan bahwa prinsip maser dapat diperluas
ke
daerah
spektrum
memunculkan
kemudian
menjadi
terlihat apa
dikenal
'laser'. Tabel 5.4. Tokoh-tokoh optic periode V
EVALUASI 5.8 Contoh soal 1. Jelaskan latar belakang terbentuknya periode pada perkembangan ilmu optic 2. Siapakah tokoh-tokoh yang paling penting pada periode II perkembangan ilmu optika? 3. Menurutmu dalam perkembangan ilmu optic, Periode manakah yang paling berpengaru pada ilmu optic modern sekarang ini? Jelaskan pendapatMu!
107
dari yang
sebagai
5.9 Jawaban 1. Periode I, Adanya teori-teori tanpa pembuktian (antara zaman Purbakala sampai 1500 SM). Periode II, Timbulnya metode eksperimen dalam membuktikan atau menemukan sesuatu (1550-1880). Periode III Timbulnya fisika Klasik (1800-1890) Periode IV Timbulnya metode eksperimen dalam membuktikan atau menemukan sesuatu (1550-1880) Periode V, .Munculnya penelitian untuk membuktikan akan adanya Eter. 2. Tokoh yang berperan penting pada periode II yaitu: Newton dan Huygens
108
5.10 Kesimpulan PERIODE I
Adanya teori-teori tanpa pembuktian (antara zaman Purbakala sampai 1500 SM)
Tokoh yang berperan penting : Aristoteles dan Archimedes PERIODE II
•
Timbulnya metode eksperimen dalam membuktikan atau menemukan sesuatu (1550-1880)
•
Tokoh yang berperan penting: Newton dan Huygens PERIODE III
• •
Timbulnya fisika Klasik (1800-1890) Tokoh yang berperan pentingThomas Young, Fresnel, dan Maxwel PERIODE IV
• •
Periode ini terjadi karena kegagalan dari teori elektromagnetik Tokoh yang berperan penting: Heinrich Rudolf Hertz, Albert Einstein PERIODE V
•
Munculnya penelitian untuk membuktikan akan adanya Eter.
•
Tokoh yang berperan penting: Michelson dan Denis Gabor
109
BAB VI
PERKEMBANGAN ILMU ASTRONOIMI
PENDAHULUAN
6.1 LATAR BELAKANG Ketika melihat ke langit pada malam hari, pastilah kiat melihat banyak bintang, ketika langit sedang cerah, benda-benda langit yang kita lihat bkan hanya bintang, namun juga ada planet, asteroid dan lainlain. Pada bab ini, kita akan mempelajari tentang perkembangan ilmu astronomi, serta mengenal tokoh tokoh yang mengabdikan diri mereka pada ilmu astronnomi.
6.2 TUJUAN 1. mahasiswa selaku pembaca dan pelaku pendidikan dapat memahami sejarah perkembangan fisika, secara khusus pada perkembangan fisika moedern dan mengenali ilmuwan-ilmuwan yang berjasa dibalik perkembangan ilmu astronomi tersebut.
110
6.1
Periode 1 (Zaman Purbakala – 1500M)
Perkembangan Astronomi sebenarnya sudah terdeteksi sekitar 1000 SM tepatnya zaman sumeria dan babilonia. Mereka mengamati berbagai keteraturan dan mampu meramalkan gerhana bulan, dan peredaran planet. Bangsa mesir sudah menemukan bahwa satu tahun terdiri dari 365 hari. Akan tetapi, pada zaman sumeria belum menemukan pengetahuannya dalam bentuk gambaran. Gambaran mengenai alam semesta memang ada namun masih bersifat spekulatif belaka. Mereka beranggapan bahwa bumi dan langit berbentuk cakram datar yang saling tumpang tindih. Ciri-ciri periode Pertama: 1)
Belum ada penelitian yang sistematis.
2)
Bersifat spekulatif.
3)
Pergerakan benda-benda langit dianggap memiliki kekuatan magis.
4)
Pada periode pertama ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang
dipakai untuk membuat perumusan empirik. Untuk pengkajian lebih dalam kita akan membahas tokoh – tokoh penting yang sangat berperan dalam perkembangan astronomi pada periode satu ini. a)
Anaximander (610-546 SM)
Seorang filusuf Yunani yang dikenal sebagai ―Bapak Ilmu Astronomi‖. Ia menganggap bentuk Bumi sebagai silinder dan angkasa berputar tiap hari mengelilinginya. b)
Anaxagoras (500-478 SM)
Mengajarkan
bahwa
Matahari
sebuah
batu
panas
dan
bulan
tidak
memancarkan cahaya sendiri tapi mendapat penerangan dari Matahari. Dia juga menerangkan mengenai Gerhana Matahari.
111
c)
Aristoteles (348-322 SM)
Ia adalah murid Plato, dan dianggap sebagai bapak filsafat dan ilmuan sepanjang sejarah. Bumi menurutnya adalah pusat jagat raya (geosentris). Sedangkan dilangit (alam semesta bagian atas) terdapat planet-planet, bintang, matahari, dan bulan yang gerak alamiah mereka adalah melingkar sempurna, continue dan tak terbatas. d)
Erastostenes (276-196 SM)
Ia bukan orang Yunani tetapi orang Mesir. Pemikiran Erastostenes terpenting adalah mengenai keliling lingkaran bumi. Erastostenes melakukan pengukurn keliling bumi dari dua kota : Alexandria (mesir dan Syene yang berjarak ± 787 km. pada musuim panas di Alexandia sinar matahari jatuh tegak lurus pada tengah hari, sedangkan di Syene sinar matahari, membentuk sudut 7.2o. dari data ini Erastostenes menghitung bahwa keliling bumi ± 46.250 km. pengukurannya didasarkan pada asumsi bahwa bumi berbentuk bulat, tidak datar. Erastostenes berhasil mengukur jarak bumi – matahari dan jarak bulan – bumi. e)
Thales
Pengamatan fenomena langit sebenarnya telah dilakukan sejak zaman kuno oleh orang-orang China, Mesopotamia, dan Mesir. Tetapi astronomi sebagai ilmu, baru berkembang di Yunani pada abad ke-6 SM. Penelitian tentang astronomi di Yunani diawali oleh Thales. Ia mengemukakan sebuah pendapat bahwa Bumi itu berbentuk bulat, setelah itu Aristoteles mengeluarkan terobosan yang penting dua abad kemudian yang menyatakan bahwa Bumi itu bulat budar dengan dukungan dari beberapa buku ilmiah.
112
f)
Phytagoras (560 – 480 SM)
Ia berpendapat bahwa jagat raya bersipat harmonic (cosmos) atau tidak kacau (chaos) dalam hal keharmonisan alam, mazhab phytagorean merujuk pada teorinya bahwa keharmonisan alam memiliki kesesuaian dengan harmoni pada music. Menurutnya suara music ditentukan oleh pengaturan interval dari panjang pendeknya senar. Konsep keharmonisan konsep ini kemudian dijadikan prinsip umum untuk menjelaskan gagasan tentang keharmonisan jagat raya dan semua gerakan planet menyuarakan suara harmoni yang mewakili perbedaan notasi music. Teori ini yang kemudian disebut harmoni of the spheres berpengaruh luas, bahkan Johanes Kepler pada permulaan spekulasinya menganggap bahwa perbedaan gerakan antar planet ditentukan oleh perbedaan oktaf yang ada pada skala musik. g)
Aristarchus (310-230 SM)
Ia merupakan orang pertama yang berbeda pandangan tentang pusat jagat raya. Menurutnya bukan bumi sebagai titik pusat, tetapi mataharilah sebagai titik pusat (helio sentris). Dia memperbaiki teori cosmogonic Philolaus dan menyatakan bahwa pusat api tidak ada. Dengan matahari sebagai pusat dan bumi serta planet-planet lain mengelilinginya. Teori ini merupakan pengantar kepada teori Heliosentris cosmogonic 2000 tahun kemudian. Teori ini sebenarnya tidak memperoleh kemajuan bagi pemikiran bangsa Yunani dan hilang hampir 200 tahun, karena pengaruh ajaran Aristoteles dengan hipotesanya mengenai teori Geosentris yang sangat diyakini orang pada saat itu dan tidak sesuai dengan keyakinan agama yang berkembang saat itu yang lebih sejalan pola pikirnya terhadap pola geosentris.
113
h)
Archimedes (287-212 SM)
Ia adalah sosok ilmuan yang telahmemberikan kontribusi yang besar bagi peradaban. Seperti penemuan skrup air, yakni alat untuk menarik air dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi dimana air akan mengikuti putaran skrup ke atas, sampai pada pengamatan benda-benda angkasa deng observasi yang akurat. Bahkan Chasles mencatat bahwa karya Integral Archimedes memberikan sumbangan besar bagi kepler dan Newton dalam penentuan hokum-hukumnya secara matematis. Dia telah mengenal teori gravitasi.Menyokong teori Aristarkus, bahwa bumi berputar setiap hari mengelilingi sumbunya dan berputar mengelilingi matahari tiap tahunnya dengan lintasan berbetuk lingkaran. Matahari dan bintang-bintang tetap diam, sedangkan pada planet bergerak berbentuk lingkaran dengan matahari sebagai pusatnya. i)
Hipparchus (abad ke-2 SM)
Pola pemikirannya menjadi pijakan bagi Ptolemy khususnya mengenai perkiraan equnox (situasi siang dan malam sama panjang) 1)
Dia menunjukkan bahwa Vernal Equinox (titik musim panas) bergerak
sepanjang lingkaran ekliptika dengan kecepatan 36 detik busur dalam setahun, sedangkan di zaman modern sekarang ini 50 detik. Akibat perputarn Equinox, Bumi berputar pola mngenai sumbunya. Bidang yang melalui lintasan Matahari dan melalui keliling Bumi, disebut ―ekliptika‖. 2)
Dia telah menemukan trigonometri dan memberikan tabel dari sudut-
sudut sinusnya. Dia mengukur lamanya tahun tropik yaitu 365 hari 5 jam 54 menit. Untuk mendapatkan harga ini, Hipparcus menggunakan observasi Aristarchus. Harga yang didapat sekarang, yang berbeda 5 menit 14 detik. Dia meyakini teori cosmogonic geosentris.
114
Selain itu, Ia membuat sebuah katalog 850 bintang dengan teliti yang dibagi kedalam enam kelompok kecerlangan atau magnitudo; bintang paling cemerlang dengan magnitudo 1 dan yang paling lemah (yang tampak dengan mata telanjang) dengan magnitudo 6. Suatu sistem magnitudo yang disesuaikan masih digunakan dewasa ini. Hipparkus menemukan bahwa posisi bumi agak goyah di antariksa, suatu efek yang disebut Presesi. j)
Ptolomeus (abad ke-2 SM)
Ia adalah pengumpul data astronomis yang teliti. Ia mengembangkan sebentuk sistem tata surya yang membela gerakan melingkar dengan bumi sebagai pusatnya. Seorang ilmuwan Yunani yang menyusun gambaran baku mengenai Alam semesta yang dipakai oleh para ahli astronomi hingga jaman Renaissance. Menurut Ptolomeus, Matahari, Bulan, dan planet-planet beredar mengelilingi Bumi dengan suatu sistem yang rumit. Ptolemy mengajukan dua komponen gerak. Yang pertama, gerak dalam orbit lingkaran yang seragam dengan periode satu tahun pada titik yang disebut deferent. Gerak yang kedua disebut epycycle, gerak seragam dalam lintasan lingkaran dan berpusat pada deferent. Teori ini akhirnya ditentang dan dibuktikan kesalahannya oleh pandangan Copernicus. Ptolomeus menulis ensiklopedi besar astronomi Yunani yang disebut Almagest. k)
Nicolaus Copernicus (1473-1543 M)
Sosok ilmuan yang dengan berani mematahkan paradigma geosentris yang sudah bertahan ratusan tahun sebelumya dengan menungkap bahwa bukan bumi sebagai pusat edar melainkan matahari (heliosentris). Teorinya didukung oleh pengamatan Galileo dan dibenarkan oleh perhitungan Johannes Kepler. Tiga belas abad lebih konsep Geosentris diterima masyakat dunia. Pada tahun 1512 dibukalah sejarah baru oleh Copernicus yang mengemukakan bahwa Planet dan Bintang bergerak mengelilingi Matahari 115
dengan orbit Melingkar. Sejak pernyataannya inilah konep heliosentris mulai diterima oleh dunia.
6.3
Periode II (Sekitar 1550 – 1800 M)
Perkembangan ilmu astronomi pada periode II terjadi sangat pesat. Banyak sumbangan-sumbangan
yang
telah
diberikan
oleh
para
ahli
dalam
perkembangan astronomi. Selain itu, pada periode II ini terjadi perubahan sarana pengamatan yaitu dari pengamatan benda langit yang menggunakan mata telanjang menjadi pengamatan yang menggunakan teleskop. Tokohtokoh yang berperan penting dalam perkembangan astronomi pada periode II adalah sebagai berikut: a)
Tycho Brahe (1546-1601)
Ia memberikan sumbangsih bagi perkembangan astronomi luar biasa besarnya. Dia bukan hanya merancang dan membangun instumentasi yang revolusioner, tetapi juga melakukan pengamatan yang berulang-ulang. Sejumlah orbit planet yang bersifat anomali, yang sebelumnya belum pernah tercatat, oleh Thyco kemudian ditampilan secara komplit, tanpa bantuan thyco ini, kepler tidak mungkin bisa menemukan bahwa planet-planet bergerak di dalam orbit berbentuk elips. Ia juga tercatat sebagai astronom pertama yang membuat koreksi terhadap pembiasan oleh atmosfer. Braheadalah seorang astronom. Selama 20 tahun, ia hanya membuat observasi planet-planet secara sistematis, membuat daftar dari bintang, pengumpulan data Astronomi yang lain hanya dengan ketelitian yang mungkin tanpa teleskop.
116
1)
Dia mengintroduksikan koordinat Astronomi modern, menentukan
deklinasi, tinggi bintang dan sebagainya. 2)
Di Prague, ia menyelesaikan tabel gerak planet dengan bantuan
asistennya Johannes Kepler (1571-1630). Setelah kematian Brahe, Kepler menelaah data yang ditinggalkan Brahe dan menemukan bahwa orbit planet tidak sirkular melainkan eliptik. Kepler kemudian mengeluarkan tiga hukum gerak orbit yang dikenal sampai saat ini. b)
Rene Descartes (1596-1650)
Ia berpendapat bahwa jagat raya tersusun atas materi-matei yang berputar, yang ia sebut vortex. Menurutnya sebuah benda memiliki kecenderungan untuk diam atau bergerak beraturan dalam garis lurus. Akibatnya lintasan alamiah sebuah planet merupakan sebuah garis lurus bukan merupakan lingkaran seperti pendapat Galileo. Sebuah planet tidak akan menyimpang tiba-tiba kecuali ada pengaruh lain yang memaksanya berbelok dari lintasan. Alamiahnya. Inilah tekanan vortex yang menahan sebuah planet dalam lintsan orbitnya. Ia menyatakan bahwa alam semesta secara keseluruhan dibangun oleh materi dan gerak, dari sinilah kemudian Descartes dianggap telah melucuti jagat raya hingga tinggal materi dan gerak. c)
Johannes Kepler (1571-1630)
Kontribusdi kepler pada perkembangan astronomi adalah mengenai 3 hukumnya yang ia nyatakan berdasarkan data yang diperoleh dari Thyco Brahe yang telah melakukan penelitian dan pencatatan sebelumnya, tiga hukum itu adalah : 1)
Lintasan dari tiap-tiap planet adalah ellips dengan matahari sebagai
titik fokusnya. 2)
Garis yang menghubungkan planet dengan matahari akan melukiskan
luas yang sama pada saat-saat waktu yang sama.
117
3)
Kuadrat periode planet-planet itu sebanding dengan pangkat tiga jarak
rata-ratanya ke matahari. Walaupun telah mengeluarkan ketika hukumnya, Kepler masih belum dapat menjawab mengapa planet-planet dapat bergerak? dan kenapa planet-planet yang sebelah luar pergerakannya lebih lambat? Akhirnya pertanyaanpertanyaan kepler ini dapat dijawab oleh Newton dengan hukum gravitasi umumnya. Hukum Kepler tentang gerakan planet adalah sumbangannya yang terbesar bagi ilmu pengetahuan. Hukum ini berdampak besar terhadap pemikiran ilmiah dan kelak menyediakan landasan bagi karya Sir Isaac Newton mengenai gaya tarik bumi. Namun, Kepler juga memberikan banyak sumbangan lain kepada ilmu pengetahuan. Dia menemukan bintang baru (supernova), menganalisis cara kerja mata manusia, meningkatkan kemampuan teleskop, dan beberapa sumbangan dalam bidang optik. Dia mempublikasikan data akurat mengenai kedudukan bintang dan planet yang sangat berharga bagi para pelaut. Dia memberikan sumbangan kepada matematika, termasuk cara penghitungan yang lebih cepat dan cara menentukan volume banyak benda padat. d)
Galileo Galilei (1564-1642)
Pada tahun 1609 Galileo merakit teropong dengan mengembangkan teknologi rancangan Hans Lippershey yang diperkenalkan setahun sebalumya ia mengarahkan teopong kelangit malam. Dalam tempo beberapa jam longsorlah paradigma-paradigma yang paling disayangi atau diyakini saat itu. Seperti : 1)
Ia melihat permukaan bulan ternyata tidak mulus dan bulat sempurna.
Pengamatan ini bertentangan dengan kepercayaan Yunani kuno yang menegaskan kesempurnaan benda langit. Pada permukaan bulan kelihatan bergunung-gunung dan berlembah-lembah seperti di bumi. Ia juga melihat noktah-noktah pada permukaan matahari; 118
2)
Ia melihat ada 4 ‖planet kecil‖ yang sekarang disebut bulan yang
mengitari jupiter. Pengamatan ini adalah bukti telak bahwa tidak semua benda langit mengitari bumi; 3)
Ia melihat fase-fase venussebagaimana bulan. Bentuk venus kelihatan
berubah antara sabit sampai purnama secara teratur. 4)
Ia mengamati bintang melalui teropong, ternyta bintang itu tidak lebih
besar, melainkan tetap berupa bintik kecil. Ini menunjukan bahwa bintangbintang memang jauh sekali dari bumi. Juga bima sakti terlihat dengan teropong bukan sebagai bentangan kabut malar, melainkan ribuan bintang yang belum pernah dlihat oleh mata manusia. e)
Sir Isaac Newton (1642-1727)
Ia adalah orang yang berhasil merumuskan hukum gravtasi universal yang sangat berperan untuk memahami perilaku pergerakan planet-planet yang diformulasikan berdasarkan data-data yang diperoleh dari ilmuan-ilmuan sebelumnya termasuk kepler. f) George comte de Buffon (1701-1788) George comte dari Perancis, mempostulatkan teori dualistik dan katastrofi yang menyatakan bahwa tabrakan komet dengan permukaan matahari menyebabkan materi matahari terlontar dan membentuk planet pada jarak yang berbeda. Kelemahannya Buffon tidak bisa menjelaskan asal komet. Ia hanya mengasumsikan bahwa komet jauh lebih masif dari kenyataannya.
119
g)
Edmond Halley (1656-1742)
Seorang ahli astronomi Inggris yang di tahun 1705 memperhitungkan bahwa komet yang terlihat dalam tahun-tahun 1531, 1607 dan 1682 sesungguhnya adalah benda yang sama yang bergerak dalam satu garis edar tiap 75 atau 76 tahun mengedari matahari. Komet tersebut kini dikenal sebagai Komet Halley. Dalam tahun 1720, Halley menjadi ahli astronomi kerajaan yang kedua, Di Greenwich ia membuat studi yang memakan waktu lama mengenai gerakan bulan. h)
Games Bradley (1693-1762)
Seorang ahli astronomi Inggris yang menemukan penyimpangan yang disebut Aberasi Sinar Cahaya di tahun 1728, yaitu bukti langsung pertama yang dapat diamati bahwa Bumi beredar mengelilingi Matahari. Dari besarnya penyimpangan ia menghitung kecepatan cahaya sebesar 295.000 km/dt. Hanya sedikit lebih kecil dari nilai sebenarnya (299.792,4574 km/dt, US National Bureau of Standards). i)
Immanuel Kant (1724-1804)
Seorang filsuf Jerman yang pada tahun 1755 mengajukan cikal-bakal teori modern tentang tata surya. Kant percaya bahwa planet-planet tumbuh dari sebuah cakram materi di sekeliling Matahari, sebuah gagasan yang kemudian dikembangkan oleh Marquis de Laplace. Kant juga berpendapat bahwa nebula suram yang terlihat di antariksa adalah galaksi tersendiri seperti galaksi Bima Sakti kita. Pendapat tersebut kini telah terbukti kebenarannya. j)
Sir William Herschel (1738-1822)
Seorang ahli astronomi Inggris, lahir di Jerman, yang menemukan planet Uranus pada tanggal 17 Maret 1781 beserta dua satelitnya dan juga dua satelit Saturnus. Herscel membuat survey lengkap langit utara dan menemukan banyak bintang ganda dan nebula. Untuk menangani pekerjaan ini, ia membangun sebuah reflektor 122 cm, terbesar di dunia saat itu. 120
k)
Charles Messier (1730-1817)
Seorang ahli astronomi Prancis yang menyusun sebuah daftar berisi lebih dari 100 kelompok bintang dan nebula. Hingga sekarang, banyak diantara objek ini yang masih disebut dengan nomor Messier atau M, seperti M1, nebula Kepiting, dan M31, galaksi Andromeda. l)
Laplace, Pierre Simon, Marquis de (1749-1827)
Seorang ahli matematika Prancis yang mengembangkan teori asal mula tata surya yang digagas oleh Immanuel Kant. Di tahun 1796, Laplace melukiskan bagaimana cincin-cincin materi yang terlempar dari Matahari dapat memadat menjadi planet-planet. Perincian teori tersebut telah ditinjau kembali, tetapi pada pokoknya tidak berbeda dengan teori-teori modern mengenai awal-mula terjadinya tata surya.
6.6 Periode III (1800M – 1890M) Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik Tokoh-tokoh astronomi pada periode tiga dan kontribusinya dalam perkembangan astronomi adalah: a)
William Hyde Wollaston
Pada 1802,Ia mencatat keberadaan sejumlah garis-garis gelap dalam spectrum matahari. b)
Urbain Jean Joseph Leverrier (1811-1877)
Seorang ahli matematika Prancis yang memperhitungkan keberadaan planet Neptunus. Saat memeriksa gerakan Uranus, ia menemukan bahwa gerakannya dipengaruhi
oleh
sebuah
planet
tak
dikenal.
Perhitungan
Leverrier
memungkinkan penemuan Neptunus oleh Johann Galle. c)
Johann Gottfried Galle(1812-1910)
Seorang ahli astronomi Jerman yang menemukan planet Neptunus. Dengan menggunakan perhitungan Urbain Leverrier, Galle menemukan Neptunus pada 121
malam hari, di tanggal 23 September 1846, dari Observatorium Berlin bersama dengan Louis d‘Arrest, seorang mahasiswa Astronomi, tidak seberapa jauh dari posisi yang semula diperhitungkan. Walaupun Galle merupakan orang pertama yang berhasil mengobservasi Neptunus secara visual, namun yang dipandang sebagai penemu sebenarnya adalah John Couch Adams (yang membuat kalkulasi awal) dan Le Verrier. d)
Joseph von Fraunhofer (1814)
Sebelumnya garis-garis gelap dalam spektrum matahari telah ditemukan keberadaannya oleh William Hyde Wollaston. Pada tahun 1814, Fraunhofer menciptakan spektroskop dan secara mandiri menemukan kembali garis-garis tersebut, memulai sebuah studi sistematik dan melakukan pengukuran seksama terhadap panjang gelombang garis-garis ini. Dia mencatat dan memetakan sejumlah garis-garis gelap dalam spektrum matahari jika cahayanya dilewatkan pada suatu prisma. Secara keseluruhan, dia memetakan lebih dari 570 garis, dan menandai fitur-fitur utama dengan huruf A hingga K, dan garis-garis yang lebih lemah dengan huruf lainnya. Garis-garis ini kemudian disebut sebagai garis-garis Fraunhofer. Fraunhofer juga menemukan bahwa bintang-bintang lain juga memiliki spektrum seperti Matahari, tetapi dengan pola garis-garis gelap yang berbeda. e)
Kirchhoff dan Bunsen
Menemukan bahwa seperangkat garis-garis gelap dalam spektrum matahari berhubungan dengan suatu element kimia yang berada di lapisan atas matahari. Beberapa dari garis yang teramati juga merupakan serapan oleh molekul-molekul oksigen di atmosfer bumi. f)
John Ludwig Emil Dreyer (1852-1926)
122
Seorang ahli astronomi Denmark yang menghimpun sebuah katalog utama yang memuat hampir 8000 kelompok bintang dan Nebula. Katalog yang disusunnya disebut Katalog Umum Baru (the New General Catalogue, NGC). g)
Angelo Secchi (1867)
Merupakan seorang astronomYesuit, melakukan penyelidikan terhadap 4000 spektrum bintang hasil pengamatan yang dilakukannya menggunakan prisma obyektif. Hanya dengan menggunakan mata, Secchi menggolongkan bintangbintang tersebut ke dalam tiga kelas. Bintang dengan garis-garis serapan sangat kuat dari atom hidrogen digolongkan sebagai tipe I berwarna putih, bintang dengan garis-garis serapan sangat kuat dari ionlogam digolongkan sebagai tipe II berwarna kuning, dan bintang dengan pita-pita serapan lebar digolongkan sebagai tipe III berwarna merah. Setahun kemudian Secchi memasukkan beberapa bintang yang memiliki garis-garis serapan dengan pola yang aneh, jarang ada, mirip tetapi tidak terlalu sama dengan pola tipe III, dan menggolongkannya sebagai tipe IV. h)
James Jeans (1877-1946)
Astronomi Inggris, J. Jeans mengemukakan Tata Surya merupakan hasil interaksi antara bintang dan matahari. Perbedaan ide yang ia munculkan dengan ide Chamberlin–Moulton terletak pada absennya prominensa. Menurut Jeans dalam interaksi antara matahari dengan bintang yang melewatinya, pasang surut yang ditimbulkan pada matahari sangat besar sehingga ada materi yang terlepas dalam bentuk filamen. Filamen ini tidak stabil dan pecah menjadi gumpalan-gumpalan yang kemudian membentuk proto planet. Akibat pengaruh gravitasi dari bintang proto planet memiliki momentum sudut yang cukup untuk masuk ke dalam orbit di sekitar matahari. Pada akhirnya, efek pasang surut matahari pada proto planet saat pertama kali melewati perihelion memberikan kemungkinan bagi proses pembentukan planet untuk membentuk satelit. 123
i)
Edward Charles Pickering (1886)
Pemakaian fotografi dalam astronomi membuka kesempatan lebih luas dalam mempelajari spektrum bintang. Edward Charles memulai penyelidikan spektrum bintang secara fotografi dengan prisma obyektif di Observatorium Harvard, Amerika Serikat. Berdasarkan pekerjaan awal Secchi, para astronom di Harvard mengklasifikasikan bintang berdasarkan kuat garisgaris serapan pada deret Balmer dari hidrogen netral, memperluas penggolongan dan menamakan kembali penggolongan dengan huruf A, B, C dan seterusnya hingga P, dimana bintang kelas A memiliki garis serapan atom hidrogen paling kuat, B terkuat berikutnya dan seterusnya. j)
Chamberlin (1890)
Chamberlin menawarkan solusi untuk teori nebula Laplace. Ia menawarkan adanya satu akumulasi yang membentuk planet atau inti planet (objek kecil terkondensasi di luar materi nebula) yang kemudian dikenal sebagai planetesimal. Menurut Chamberlin, planetesimal akan bergabung membentuk proto planet. Namun karena adanya perbedaan kecepatan partikel dalam dan partikel luar, dimana partikel dalam bergerak lebih cepat dari partikel luar, maka objek yang terbentuk akan memiliki spin retrograde.
124
6.7
Periode IV (1890M – Sekarang)
Pada periode ini, Pada akhir abad ke 19 ditemukan beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik. Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika yang lebih mendasar lagi yang sekarang disebut Fisika Modern. para ahli astronomi melakukan pengamatan di observatorium dengan menggunakan teleskop untuk mengamati objek langit. Setelah ditemukannya kanal di planet Mars, para ahli astronomi terobsesi untuk meneliti planet mars. Selain itu, pada peiode ini diyakini bahwa ada anggota tata surya ke-9 setelah neptunus. Pada periode ini juga, para ahli astronomi yakin bahwa alam semesta ini tetap. Kemudian terjadi revolusi dalam bidang astronomi yang dilakukan oleh Hubble yang mengatakan bahwa alam semesta ini mengembang dan ditemukannya galaksi lain di luar galaksi kita. Tokoh-tokoh pada periode ini adalah: a)
Giovanni Schiaparelli (1835-1910)
Seorang ahli astronomi Italia yang pertama kali melaporkan adanya canali di permukaan planet Mars ketika planet tersebut mendekat di tahun 1877. Dalam bahasa italia, canali berarti selat, namun ketika diterjemahkan ke dalam bahasa inggris menjadi terusan atau saluran air, sehingga menimbulkan implikasi adanya bangunan buatan di planet Mars. Selain itu, ia juga menunjukkan bahwa hujan meteor mengikuti garis edar sama seperti komet. Dari sana, ia menduga bahwa hujan meteor sebenarnya adalah puing sebuah komet. b)
Percival Lowell (1855-1916)
Selain di Italia ‗demam‘ Mars juga terjadi di Amerika. Salah seorang ahli astronomi yang terobsesi untuk meneliti planet Mars adalah Percival Lowell. Hal ini terbukti dengan didirikannya observatorium Lowell yang didirikan dengan tujuan untuk memetakan canal di planet Mars. Dari hasil
125
pengamatannya, dia memetakan saluran-saluran di Mars dan percaya tentang adanya kehidupan di planet tersebut. Kemudian dia menerbitkan peta kanal di planet Mars, lengkap dengan globe mars. Akan tetapi, para astronom lainnya yang juga sama-sama meneliti planet Mars, tidak menemukan adanya saluran-saluran di planet Mars. Bahkan pada abad ke 20, ketika berbagai wahana antariksa dikirim ke planet Mars, kanal-kanal yang digambarkan Lowell tidak ada. Selain meneliti tentang planet Mars, Lowell juga mempercayai adanya planet lain setelah Neptunus yang belum ditemukan. Ia mulai mencarinya di langit dengan bantuan gambar foto. Namun sayang, ia gagal menemukannya. c)
Annie Jump Cannon (1863-1941)
Dia merupakan ahli astronomi dari Amerika. Tahun 1920-an, ia bekerja sama dengan
Observatorium
Harvard
telah
mengklasifikasikan
bintang
berdasarkan spektrumnya. Berdasarkan klasifikasi tersebut, bintang dibagi menjadi 7 kelas utama yang dinyatakan dengan huruf O, B, A, F, G, K, dan M. Untuk mengingat klasifikasi ini, biasanya digunakan kalimat ―Oh Be AFine Girl Kiss Me‖. Klasifikasi tersebut juga menunjukkan urutan suhu, warna dan komposisi kimianya. Bintang-bintang kelas O, B, dan A seringkali disebut sebagai kelas awal, sementara K dan M disebut sebagai kelas akhir. Klasifikasi bintang yang dikembangkan oleh Annie Jump Cannon ini diadopsi secara internasional pada tahun 1910. d)
Henrietta Leavitt (1868-1921)
Seorang ahli astronomi Amerika yang melakukan penelitian mengenai awan Magellan. Dari penelitiannya, diperoleh hubungan antara periode dengan luminositas. Dengan mengukur waktu variasi cahaya sebuah Cepheid, para astronom dapat memperoleh kecemerlangan sebenarnya, dengan demikian jaraknya dari bintang dan planet lain dapat dihitung. e)
Albert Einstein (1879-1955) 126
Pada tahun 1917 Einstein memperkenalkan teori relativitas umum yang menghasilkan model alam semesta berdasarkan teorinya tersebut. Dia menyebutkan
bahwa
ruang
dipengaruhi
gravitasi.
Teorinya
tersebut
menggambarkan bahwa alam semesta berkembang. Namun, ia menyatakan bahwa hal tersebut tidak wajar sehingga memperbaharui teorinya dan menyatakan bahwa alam semesta tetap dan tidak bergerak. Setelah ditemukannya bukti bahwa alam semesta ini mengembang oleh Hubble, Einstein menyadari dan mengatakan bahwa revisinya tentang teori alam semesta yang dibuatnya sendiri merupakan kekeliruan terbesar dalam hidupnya. f)
Harlow Shapley (1885-1972)
Seorang ahli astronomi Amerika yang pertama kali menghitung ukuran sebenarnya dari galaksi milky way dengan menggunakan teknik pengukuran yang ditemukan oleh Henrietta Leavitt, dan menunjukkan bahwa Matahari tidak terletak di pusatnya. Dengan mengukur jaraknya dari kecerlangan bintang, ia memperkirakan bahwa galaksi kita kira-kira berdiameter 100.000 tahun cahaya dan bahwa Matahari terletak kira-kira 30.000 tahun cahaya dari pusatnya. Ia juga membuat taksiran jarak awan Magellan besar dengan awan Magellan kecil dengan cara membandingkan periode Cepheid di awan Magellan tersebut dengan Cepheid di Milky way. Namun, pada awal tahun 1950
disadari
bahwa
perhitungannya
kurang
tepat,
karena
dalam
perhitungannya ia melibatkan Cepheid-cepheid dari tipe yang berbeda. g)
Edwin Hubble (1889-1953)
Seorang ahli astronomi Amerika yang bekerja di observatorium Mount Wilson California. Ia membuat banyak rekaman gambar astronomi dengan menggunakan
teleskop
Hooker
berdiameter
250
cm.
Kemudian,
ia
menunjukkan bahwa terdapat galaksi lain di luar galaksi Milky way. Selanjutnya ia mengelompokkan galaksi-galaksi yang ia temukan menurut 127
bentuknya yang spiral atau eliptik. Selain itu, ketika Hubble mengamati sejumlah bintang melalui teleskop raksasanya di Observatorium Mount Wilson, dia menemukan bahwa cahaya bintang-bintang itu bergeser ke arah ujung merah spectrum, Pergeseran itu berkaitan langsung dengan jarak bintang-bintang dari bumi. Penemuan ini mengguncangkan teori model alam semesta yang dipercaya saat itu. Menurut aturan fisika yang diketahui, spektrum berkas cahaya yang mendekati titik observasi cenderung ke arah ungu, sementara spektrum berkas cahaya yang menjauhi titik observasi cenderung ke arah merah. Pengamatan Hubble menunjukkan bahwa menurut hukum ini, benda-benda luar angkasa menjauh dari kita. Tidak lama kemudian, Hubble membuat penemuan penting lagi, yaitu bahwa bintang-bintang tidak hanya menjauh dari bumi, tetapi juga menjauhi satu sama lain. Satu-satunya kesimpulan yang bisa diturunkan dari alam semesta di mana segala sesuatunya saling menjauh adalah bahwa alam semesta dengan konstan ―mengembang‖. Pendapatnya ini menjadi bukti kuat kebenaran teori big bang. Jika alam semesta mengembang semakin besar sejalan dengan waktu, berarti jika mundur ke masa lalu berarti alam semesta semakin keci dan akan mengerut kemudian bertemu pada satu titik. Kesimpulan yang harus diturunkan dari model ini adalah bahwa pada suatu saat, semua materi di alam semesta ini terpadatkan dalam massa satu titik yang mempunyai volume nol karena gaya gravitasinya yang sangat besar. Alam semesta kita muncul dari hasil ledakan massa yang mempunyai volume nol ini. Ledakan ini mendapat sebutanbig bang dan keberadaannya telah berulang-ulang ditegaskan dengan bukti pengamatan. Untuk menunjang penelitiannya mengenai alam semesta, Hubble meyakinkan pengelola observatorium untuk memasang teleskop yang lebih besar. Instrumen pada desain teleskop Hale yang bediameter 500 cm ditentukan oleh Hubble sendiri. 128
Georges Lemaitre (1894-1966) Seorang ahli astronomi Belgia yang pertama kali menyadari arti dari perhitungan Friedman. Berdasarkan perhitungan ini, pada tahun 1927 ia mencetuskan teori Ledakan Besar kosmologi yang menyatakan bahwa alam semesta dimulai dengan suatu ledakan besar dahulu kala dan bahwa sejak itu kepingannya masih terus beterbangan. Lemaitre mendasarkan teorinya pada pengamatan Edwin Hubble mengenai alam semesta yang mengembang. h)
George Gamow (1904-1968)
Dia adalah seorang ahli astronomi Amerika yang merupakan pendukung teori Big Bang. Pada tahun 1948, dengan mengembangkan perhitungan yang sebelumnya telah diungkapkan oleh George Lemaitre, Gamow menghasilkan gagasan baru mengenai Dentuman Besar. Jika alam semesta terbentuk dalam sebuah ledakan besar yang tiba-tiba, maka harus ada sejumlah tertentu radiasi yang ditinggalkan dari ledakan tersebut. Radiasi ini harus bisa dideteksi, dan harus sama di seluruh alam semesta. Bukti ini pada akhirnya diketemukan pada tahun 1965, oleh dua peneliti bernama Arno Penziaz dan Robert Wilson. Keduanya menemukan gelombang ini tanpa sengaja. Radiasi yang disebut ―radiasi latar kosmis‖ tersebut tidak terlihat memancar dari satu sumber tertentu, akan tetapi meliputi keseluruhan ruang angkasa. Demikianlah, diketahui bahwa radiasi ini adalah sisa radiasi peninggalan dari tahapan awal peristiwa Big Bang. i)
G. P. Kuiper (1905-1973)
Dia adalah seorang astronom dari Belanda. Tahun 1950, dia menjadi astronom perintis yang mengemukakan ―Hipotesis Kondensasi‖. Hipotesis ini menjelaskan bahwa tata surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa. Kemudian, tahun 1951 ia pun memberikan usulan lain mengenai sistem tata surya. Usulan tersebut berdasarkan argumentasi bahwa semestinya materi-materi dari piringan 129
nebula pembentuk tata surya berkurang secara gradual ke arah tepi piringan. Usulan ini kemudian diperkuat oleh analisis dinamika komet-komet periode pendek yang menunjukkan bahwa komet-komet berasal dari ―sarang‖ komet yang terletak di luar orbit Neptunus. Kawasan ‖sarang‖ komet yang diduga berisi sekitar 35.000 objek batuan mengandung es itu kini dikenal sebagai sabuk Kuiper.
j)
Clyde Tombaugh (1906-1997)
Ahli astronomi Amerika yang pada bulan Februari 1930 menemukan Pluto dengan mempergunakan gambar-foto yang diambil di observatorium Lowell. Setelah penemuan Pluto, Tombaugh melanjutkan survey foto sekeliling langit untuk mencari planet lain yang mungkin ada, tetapi tidak berhasil menemukan apapun. Pluto sempat dianggap sebagai planet kesembilan di tata surya hingga status keplanetannya dicabut oleh IAU pada Agustus 2006. k)
Carl von Weizsacker (1912-….)
Seorang astronom Jerman yang dalam tahun 1945 menggagas dasar teoriteori modern mengenai asal mula tata surya. Ia membayangkan bahwa planet terbentuk dari kumpulan partikel-partikel debu yang berasal dari sebuah cakram yang terdiri dari materi yang mengelilingi Matahari saat masih muda. Teorinya ini merupakan perubahan dari teori sebelumnya yang digagas oleh Kant dan Laplace. l)
Sir Fred Hoyle (1915 - …)
Dia adalah seorang ahli astronomi dari Inggris. Dia dikenal dunia karena pendapatnya yang menentang teori ―Dentuman Besar‖ (Big Bang). Sekitar pertengahan abad ke-20, Hoyle mengemukakan suatu teori yang disebut ―Steady State‖ (keadaan tetap) yang mirip dengan teori alam semesta tetap di abad ke-19. Dengan menerima bukti-bukti yang menyatakan bahwa jagat raya selalu mengembang, dia berpendapat bahwa alam semesta tidak 130
terbatas baik dalam dimensi maupun waktu. Menurut teorinya itu, ketika jagat raya mengembang, materi baru muncul dengan sendirinya dalam jumlah yang tepat sehingga alam semesta tetap berada dalam ―keadaan stabil‖. Dengan suatu tujuan jelas mendukung dogma ―materi sudah ada sejak waktu tak terbatas‖, yang merupakan basis filsafat materialis, teori ini mutlak bertentangan dengan teori Dentuman Besar. Perkembangan ilmu astronomi pada masa-masa selanjutnya memberikan bukti-bukti baru yang semakin membenarkan teori ‖Dentuman Besar‖. Hal inilah yang kemudian memaksa Hoyle mengakui kesalahannya. Ditambah dengan adanya kejadian dimana Dennis Sciama yang selama bertahun-tahun menemani Hoyle dalam mempertahankan teori Steady State mengakui bahwa pertempuran telah usai dan bahwa teori keadaan-stabil harus ditinggalkan. Sir Fred Hoyle yang akhirnya harus menerima teori Big Bang, mengatakan dengan tegas bahwa alam semesta ini berasal dari sebuah ledakan. m)
Alexander Friedman
Pada tahun 1922, dia menunjukkan ketidakstatisan struktur alam semesta melalui perhitungannya. Perhitungan tersebut menunjukkan bahwa impuls yang sangat kecil pun mungkin cukup untuk menyebabkan struktur keseluruhan mengembang atau mengerut menurut Teori Relativitas Einstein. Penemuan perhitungan Alexandra
Friedman ini merupakan permulaan
dirintisnya teori pembentukan alam semesta dari sebuah ledakan (Teori Big Bang). n)
Marteen Schmidt (1929-….)
Seorang ahli astronomi Amerika yang menemukan jarak-jarak kuasar dalam alam semesta. Di tahun 1963 ia mula-mula mengukur pergeseran merah dari kuasar C 273 yang ternyata begitu besar sehingga menurut hukum Hubble ia seharusnya terletak jauh diluar galaksi kita. o)
Carl Sagan (1934-1996) 131
Seorang ilmuwan Amerika yang dikenal karena penelitiannya mengenai kemungkinan adanya bentuk kehidupan diluar planet Bumi. Ia terlibat sebagai peneliti dalam berbagai misi wahana tak berawak yang diluncurkan oleh NASA, diantaranya adalah misi Mariner ke planet Venus dan Viking ke planet Mars. Ia banyak berkontribusi pada sebagian besar misi luar angkasa tak berawak yang bertugas mengeksplorasi tata surya. Ia pernah mengajukan suatu gagasan tentang pencantuman pesan universal yang tidak dapat dihapus pada suatu pesawat luar angkasa yang beranjak meninggalkan tata surya dan dapat dipahami oleh makhluk cerdas luar angkasa yang (mungkin) akan menemukannya. Pesan pertama yang pernah dikirim ke luar angkasa berupa plakat emas berukir yang dipasang di satelit luar angkasa, Pioneer 10. Ia terus memperbaiki rancangannya dan terlibat cukup intens pada rancangan pesan Voyager Golden Record yang dikirim bersama satelit luar angkasa Voyager. p)
William Wilson Morgan, Phillip C. Keenan, dan Edith Kellman
Pada tahun 1943, William Wilson Morgan, Phillip C. Keenan dan Edith Kellman dari
Observatorium
Yerkes
memberikan
sistem
klasifikasi
bintang
berdasarkan ketajaman garis-garis spektrum yang sensitif pada gravitasi permukaan bintang. Gravitasi permukaan berhubungan dengan luminositas yang merupakan fungsi dari radius bintang. Sistem pengklasifikasian bintang ini kemudian disebut sebagai Klasifikasi Yerkes atau klasifikasi MKK yang berasal dari inisial para pengembangnya. Klasifikasi Yerkes atau kelas luminositas membagi bintang-bintang ke dalam kelas berikut :
0 maha maha raksasa (hypergiants) (penambahan yang dilakukan
belakangan)
I maharaksasa (supergiants)
Ia maharaksasa terang 132
Iab kelas antara maharaksasa terang dan yang kurang terang
Ib maharaksasa kurang terang
II raksasa-raksasa terang (bright giants)
III raksasa (giants)
IV sub-raksasa (subgiants)
V deret utama atau katai (main sequence atau dwarf)
VI sub-katai (subdwarfs)
VII katai putih (white dwarfs)
q)
Antony Hewish
Pada bulan Juli 1967, Antony Hewish dan Jocelyn Bell meneliti ―kedipan‖ quasar. Kemudian, pada bulan November 1967 mereka mendapat sinyal yang tak biasa yangberulang setiap 1,3 detik (scruff). Lalu Januari 1968, Hewish mengumumkan penemuan sumber radio di langit berasal dari bintang neotron yang berotasi sangat cepat. Dan Digunakan istilah ‗pulsar‘ (pulsaring radio source, sumber radio yang berdenyut)oleh jurnalis Daily Telegraph. r)
John Archibald Wheeler
Seorang fisikawan Amerika yang pertama kali menggunakan istilah ―lubang hitam‖ pada tahun 1968. Sebelumnya, Pada tahun 1783 John Mitchell berpendapat: ―Bila bumi memiliki kecepatan lepas 11 km/s, tentu ada planet/bintang
lain
mempunyai
gravitasi
lebih
besar‖.
Mitchell
memperkirakan di kosmis terdapat suatu bintang dengan massa 500 kali massa matahari yang mampu mencegah lepasnya cahaya dari permukaannya sendiri. Adapun Wheeler memberi nama demikian karena singularitas ini tak bisa dilihat. Dan penyebabnya tidak lain karena cahaya tak bisa lepas dari kungkungan gravitasi singularitas yang maha dahsyat ini. Daerah di sekitar singularitas atau lazimnya disebut sebagai Horizon Peristiwa (radiusnya dihitung dengan rumus jari-jari Schwarzschild R = 2GM/c2 dengan G = 6,67 x 133
10-11 Nm2kg-2, M = massa lubang hitam (kg), c = cepat rambat cahaya) menjadi gelap. Itulah sebabnya, wilayah ini disebut sebagai lubang hitam. Black hole atau lubang hitam baru-baru ini diduga menarik susunan ruang dan waktu di sekitarnya sambil berputar, menciptakan gelombang dimana materi kosmis berselancar di atasnya, demikian diungkapkan para astronom. Karena black hole menarik segala sesuatu termasuk cahaya, maka mereka tidak bisa terlihat. Namun para astronom telah sejak lama mempelajari fenomena-fenomena yang tampak di sekitar black hole, dan menemukan apa yang mereka sebut sebagai piringan tambahan – suatu bundaran materi yang biasanya berisi materi-materi yang dihisap dari bintang-bintang di dekatnya, yang merupakan sumber makanan black hole. Black Hole (Lubang Hitam) ini terbentuk ketika sebuah bintang yang telah menghabiskan seluruh bahan bakarnya, sehingga jari-jarinya mengecil dan volume menyusut, dan akhirnya berubah menjadi sebuah lubang hitam dengan kerapatan tak hingga dan volume nol serta medan magnet yang amat kuat. Kita tidak mampu melihat lubang hitam dengan teropong terkuat sekalipun, sebab tarikan gravitasi lubang hitam tersebut sedemikian kuatnya sehingga cahaya tidak mampu melepaskan diri darinya. Namun, bintang yang runtuh seperti itu dapat diketahui dari dampak yang ditimbulkannya di wilayah sekelilingnya. s)
Kentaro Osada
Pada malam 29 Agustus 1975, ia menemukan bintang yang terang (Cygni 1975) yang merupakan nova yang paling terang pada abad ke-20.Kemudian, pada abad ke-19 ini juga ditemukan kabut kepiting yang merupakan sisa ledakan bintang yang terang (supernova) pada 900 tahun yang lalu.Dan untuk pertama kalinya para ilmuwan berhasil merekam ledakan sebuah supernova. Ledakan bintang, atau supernova, adalah salah satu kejadian paling
134
spektakuler yang terjadi di alam semesta, yang menghasilkan jumlah energi yang sama dengan triliunan bom nuklir yang diledakkan pada saat bersamaan. Biasanya, ledakan terjadi ketika sebuah inti panas pada bintang berukuran sangat besardengan massa setidaknya delapan kali massa matahari abis dan bintang tersebut mati dan berubah menjadi bintang neutron. Ledakan supernova memancarkan cahaya yang sangat cemerlang sehingga dapat terlihat dari galaksi lain. Namun demikian, sejauh ini para astronom masih belum berhasil merekam cahaya yang terpancar dalam ledakan supernova. Ledakan tersebut biasanya baru berhasil direkam beberapa jam, atau bahkan hari, sesudah terjadinya ledakan. Baru-baru ini, para astronom telah berhasil merekam ledakan bintang yang spektakuler tersebut pada saat kejadian. Pada 9 Januari 2008, saat menggunakan teleskop antariksa Sinar-X Swift untuk mengamati sebuah objek di galaksi spiral NGC 2770, berjarak sekitar 90 juta tahun cahaya di rasi Lynx, Alicia Soderberg dari Princeton University, New Jersey, AS, beserta koleganya, Edo Berger dari Carnegie Observatory, California, mendeteksi semburan sinar-X yang sangat cemerlang yang dilepaskan oleh sebuah ledakan supernova. Mereka menyimpulkan bahwa semburan sinar itu datang dari gelombang kejut (shockwave) ledakan bintang yang menembus lapisan gas luar bintang tersebut.Observasi awal itu kemudian dilanjutkan dengan pemantauan oleh sejumlah teleskop tercanggih di dunia. Pengamatan selama 30 hari setelah ledakan supernova yang dinamai SN 2008D tersebut memungkinkan Soderberg dan koleganya untuk menentukan besarnya energi yang dilepaskan oleh semburan sinar-X yang petama, yang akan sangat membantu para teoretikus untuk memahami fenomena supernova secara lebih rinci.
135
Kesempatan untuk menangkap pancaran sinar-X dari kematian bintang akan membantu para astronom untuk menentukan sifat-sifat bintang masif, pembentukan bintang neutron dan lubang hitam, serta dampak ledakan supernova terhadap lingkungan sekitarnya. Para astronom juga dapat menentukan pola sinar-X yang harus dicari, dan dengan demikian terbuka kesempatan untuk menemukan ledakan supernova lain di masa mendatang. Potensi penemuan sejumlah besar supernova pada saat meledak juga akan membuka jalan bagi kajian yang selama ini dianggap hampir mustahil. Menentukan waktu terjadinya
ledakan akan memungkinkan pencarian
terhadap neutrino dan semburan gelombang gravitasional yang diprediksi akan menyertai keruntuhan inti bintang dan kelahiran sebuah bintang neutron. t)
George Smoot
Pada tahun 1989, George Smoot dan tim NASA-nya meluncurkan sebuah satelit ke luar angkasa. Sebuah instrumen sensitif yang disebut ―Cosmic Background Emission Explorer‖
(COBE)
di dalam
satelit
itu hanya
memerlukan delapan menit untuk mendeteksi dan menegaskan tingkat radiasi yang dilaporkan Penzias dan Wilson. Hasil ini secara pasti menunjukkan keberadaan bentuk rapat dan panas sisa dari ledakan yang menghasilkan alam semesta. Kebanyakan ilmuwan mengakui bahwa COBE telah berhasil menangkap sisa-sisa Dentuman Besar. Ada lagi bukti-bukti yang muncul untuk Dentuman Besar. Salah satunya berhubungan dengan jumlah relatif hidrogen dan helium di alam semesta. Pengamatan menunjukkan bahwa campuran kedua unsur ini di alam semesta sesuai dengan perhitungan teoretis dari apa yang seharusnya tersisa setelah Dentuman Besar. Bukti itu memberikan tusukan lagi ke jantung teori keadaan-stabil karena jika jagat raya sudah ada selamanya dan tidak mempunyai permulaan, semua hidrogennya telah terbakar menjadi helium. 136
Dihadapkan pada bukti seperti itu, Dentuman Besar memperoleh persetujuan dunia ilmiah nyaris sepenuhnya. Dalam sebuah artikel edisi Oktober 1994, Scientific American menyatakan bahwa model Dentuman Besar adalah satusatunya yang dapat menjelaskan pengembangan terus menerus alam semesta dan hasil-hasil pengamatan lainnya Model alam semesta berosilasi dikemukakan oleh para ahli astronomi yang tidak menyukai gagasan bahwa Dentuman Besar adalah permulaan alam semesta. Dalam model ini, dinyatakan bahwa pengembangan alam semesta sekarang ini pada akhirnya akan membalik pada suatu waktu dan mulai mengerut. Pengerutan ini akan menyebabkan segala sesuatu runtuh ke dalam satu titik tunggal yang kemudian akan meledak lagi, memulai pengembangan babak baru. Proses ini, kata mereka, berulang dalam waktu tak terbatas. Model
ini
juga
menyatakan
bahwa
alam
semesta
sudah
mengalami
transformasi ini tak terhingga kali dan akan terus demikian selamanya. Dengan kata lain, alam semesta ada selamanya namun mengembang dan runtuh pada interval berbeda dengan ledakan besar menandai setiap siklusnya. Alam semesta tempat kita tinggal merupakan salah satu alam semesta tanpa batas itu yang sedang melalui siklus yang sama. Ini tak lebih dari usaha lemah untuk menyelaraskan fakta Dentuman Besar terhadap pandangan tentang alam semesta tanpa batas. Skenario tersebut tidak didukung oleh hasil-hasil riset ilmiah selama 15-20 tahun terakhir, yang menunjukkan bahwa alam semesta yang berosilasi seperti itu tidak mungkin terjadi. Lebih jauh, hukum-hukum fisika tidak bisa menerangkan mengapa alam semesta yang mengerut harus meledak lagi setelah runtuh ke dalam satu titik tunggal: ia harus tetap seperti apa adanya. Hukum-hukum fisika juga tidak bisa menerangkan mengapa alam semesta yang mengembang harus mulai mengerut lagi.
137
Bahkan kalaupun kita menerima bahwa mekanisme yang membuat siklus mengerut-meledak-mengembang ini benar-benar ada, satu hal penting adalah bahwa siklus ini tidak bisa berlanjut selamanya, seperti anggapan mereka. Perhitungan untuk model ini menunjukkan bahwa setiap alam semesta akan mentransfer sejumlah entropi kepada alam semesta berikutnya. Dengan kata lain, jumlah energi berguna yang tersedia menjadi berkurang setiap kali, dan setiap alam semesta akan terbuka lebih lambat dan mempunyai diameter lebih besar. Ini akan menyebabkan alam semesta yang terbentuk pada babak berikutnya menjadi lebih kecil dan begitulah seterusnya, sampai pada akhirnya menghilang menjadi ketiadaan. Bahkan jika alam semesta ―buka dan tutup‖ ini dapat terjadi, mereka tidak bertahan selamanya. Pada satu titik, akan diperlukan ―sesuatu‖ untuk diciptakan dari ―ketiadaan‖. Hawking gelisah dan berusaha mencari mekanisme yang bisa menghasilkan radiasi lubang hitam jika Bekenstein benar. Kemudian Hawking menelaah apa yang bisa terjadi di permukaan lubang hitam. Di situ medan gravitasi yang kuat berinteraksi dengan pasanganpasangan partikel semu. Gravitasi yang kuat dapat menarik salah satu komponen dari pasangan semu ke dalam lubang hitam (energi negatif) dan menyebabkan massalubang hitam berkurang, sedangkan komponen lainnya (energi positif) keluar dari lubang hitam dalam bentuk radiasi yang dapat dideteksi oleh pengamat luar. Ia menggabungkan mekanika kuantum dan relativitas umum dalam rumusan tunggal untuk pertama kalinya. Dengan berani Hawking berkesimpulan bahwa lubang hitam tidak sepenuhnya hitam tapi juga memancarkan radiasi. Penemuan tersebut membuat Hawking mendapat gelar kehormatan akademik tertinggi Inggris. Dia diangkat menjadi anggota Fellow of The Royal Society. Dan Hawking terpilih sebagai Lucasian Professor of Mathematics di
138
Cambridge. Ini adalah jabatan paling prestisius — yang sebelumnya dipegang oleh Isaac Newton, dan selanjutnya oleh Babbage, bapak komputer. Dari hasil penelitian-penelitian para ilmuwan pada terakhir ini telah ditemukan beberapa planet, terutama setelah munculnya teleskop-teleskop yang serba cangih saat ini sehingga para ilmuwan lebih mudah mencari dan menemukan planet-planet yang baru antaralain : Varuna, ditemukan tahun 2000, berdiamater sekitar 900 kilometer. Ixion, ditemukan tahun 2001, lebarnya 1.065 kilometer. Dan sampai saat ini juga planet pluto masih beranggapan bahwa pluto bukanlah sebuah planet melainkan sebuah objek yang bentuknya lebih besar. mereka yang berangapan bahwa pluto adalah tidak sebuah planet tidak menutup kemungkinan sedna pun tidak akan diakui sebagai sebuah planet. dan sedangkan mereka yang beranggapan bahwa planet pluto adalah sebuah planet tidak menutup kemungkinan sedna juga akan disebut dengan planet ke-10 di tatasurya ini apa lagi bila hal yang selama ini telah terbukti bahwa dia memiliki sebuah bulan. Quaoar, ditemukan tahun 2002, adalah objek dengan diameter sekitar 1.200 kilometer. Sedna. Menurut ilmuwn dari California Institute of Technology planet ini berdiameter tidak lebih dari 1700 kilo meter dan pertamakali terlihat tanggal 14 November 2003, saat para astronom melakukan pengamatan langit menggunakan teleskop Samuel Oschin 48 inci, milik Observatorium Mount Palomar, California. Astronom-astronom dari Institut Teknologi California, Observatorium Yale, dan Observatorium Gemini, terlibat dalam penemuan tersebut. Sedna berotasi lebih pelan dari pada yang diperkirakan oleh para ilmuan sehingga para ilmuan berpendapat bahwa planet ini mempunyai sebuah
139
satelit. Adapun Sedna sempat dianggap sebagai planet yang ke-10 ditata surya ini.
1.
Sejarah Perkembangan Astronomi Modern
Awal perkembangan ilmu astronomi modern dimulai oleh Purbach (1423-1461) di universitas Wina serta lebih khusus lagi oleh muridnya Yohanes muller (1436-1476). Johanes Muller pergi ke Italia khusus untuk belajar karya asli Ptolemeus
tentang
astronomi
bersama
temannya
Walther
(1430-
1504).Walther adalah seorang yang kaya, ia memiliki observatorium pribadi, serta
mesin percetakan pribadi. Muller bersama Walther membuat
penanggalan berdasarkan benda-benda langit yang banyak dipakai oleh para pelaut Spanyol dan Portugis.Muller kemudian pergi ke Roma untuk melakukan pembaruan kalender di sana, akan tetapi ia meninggal sebelum dapat melaksanakan niatnya. Pengamatan muller dilanjutkan oleh temannya, Walther dan Albrecht Durer.Maka, ketika Nicolas Copernicus (1473-1543) memulai karyanya, telah terdapat cukup banyak karya hasil pengamatan astronomi. Sistem Copernicus yang baru tentang alam semesta menempatkan matahari sebagai pusat alam semesta, serta terdapat tiga jenis gerakan bumi. Tiga jenis gerakan bumi itu adalah gerak rotasi bumi (perputaran bumi pada porosnya),gerak revolusi (gerak bumi mengelilingi matahari) dan suatu girasi perputaran sumbu bumi yang mempertahankan waktu siang dan malam sama panjangnya.Teori Copernicus tersebut ditulis tangan dan diedarkan di antara kawan-kawannya pada tahun 1530.Teori Copernicus menjadi semakin terkenal dan menarik perhatian seorang ahli matematika dari wittenberg bernama George
Rheticus
Copernicus
dan
(1514-1576). pada
tahun
Rheticus
1540 140
kemudian
menerbitkan
belajar
buku
bersama
tentang
teori
Copernicus.Akhirnya Copernicus menerbitkan hasil karyanya sendiri pada tahun 1543 berjudul On the Revolutions Of the Celestial Orbs. Buku copernicus dicetak di Nuremberg, pada awalnya di bawah supervisi Rheticus, kemudian dilanjutkan di bawah supervisi Andreas Osiander, seorang pastor Lutheran. Osiander menambahkan kata pengantar untuk karya Copernicus dengan menyatakan bahwa teori yang baru itu tidak harus benar,dan dapat dipandang semata-mata sebagai suatu kecocokan metode matematis tentang benda-benda langit.Copernicus sendiri tidak berpendapat begitu. Ia berpendapat bahwa sistem semesta yang dikemukakannya adalah nyata. Copernicus berpendapat bahwa sistem yang dikemukakan oleh ptolemous ‗tidak cukup tepat, tidak cukup memuaskan pikiran‘, karena ptolemous beranjak langsung dari karya kelompok Pythagoras. Untuk menjelaskan gerakan benda-benda langit, ptolemous menganggap bahwa benda-benda langit itu bergerak melingkar dengan kecepatan angular yang tidak sama relatif terhadap pusatnya, kecepatan anguler itu hanya sama terhadap titik di luar pusat lingkaran itu. Menurut copernicus, asumsi itu merupakan kesalahan pokok dari sistem ptolemous. Akan tetapi hal ini bukan hal pokok yang dikemukakan oleh copernicus. Kritik utama yang dikemukakan oleh copernicus kepada para ahli astronomi pendahulunya adalah, dengan menggunakan aksioma-aksiomanya, mereka telah gagal menjelaskan gerakan benda-benda langit yang teramati dan juga teori-teori yang mereka kembangkan melibatkan sistem yang rumit yang tidak perlu. Copernicus menilai para pendahulunya dengan mengatakan : ―di dalam metode yang dikembangkan, mereka telah mengabaikan hal-hal penting atau menambahkan hal-hal yang tidak perlu‖. Copernicus memusatkan perhatian pada hal yang terakhir. Ia melihat bahwa para leluhurnya telah menambahkan tiga gerakan bumi untuk setiap benda 141
langit agar sampai pada kesimpulan bahwa bumi berada diam di pusat putaran. Ketiga lingkaran tersebut telah ditambahkan untuk setiap benda langit di dalam sistem geometris bangsa Yunani untuk menjelaskan gerakan benda-benda langit dengan bumi sebagai pusatnya. Copernicus berpendapat bahwa lingkaran-lingkaran tersebut tidak diperlukan dengan berpendapat bahwa bumi berputar pada sumbuhnya setiap hari dan bergerak melintasi orbitnya mengitari matahari setiap tahun. Dengan cara demikian, Copernicus mengurangi jumlah lingkaran yang diperlukan untuk menjelaskan gerakan benda-benda langit. Dengan sistem yang dikemukakannya itu, Copernicus memberikan jawaban yang paling sederhana untuk menjawab pertanyaan yang diajukan bangsa Yunani tentang bagaimana menjelaskan gerakan benda-benda langit dalam suatu gerakan yang melingkar dan seragam. Tidak ada hal yang baru dalam metode tersebut, hal itu telah dipergunakan oleh para astronom sejak jaman Pythagoras. Dengan menggunakan konsepsi yang dipakai oleh Pythagoras, ia mencampakkan sistem yang dikembangkan oleh bangsa yunani. Akan tetapi, ada satu konsep yang tidak dipakainya, yaitu bahwa benda-benda langit adalah mulia. Di dalam sistem Copernicus, bumi berputar mengitari matahari, seperti planet-planet lainnya. Bumi menjalani gerakan yang seragam dan melingkar sebagai benda langit, suatu gerakan yang sejak lama diyakini sebagai gerakan yang sempurna. Lebih jauh, copernicus menekankan kesamaan antara bumi dengan benda-benda langit lainnya bahwa semuanya memiliki gravitasi. Gravitasi ini tidak berada di langit, melainkan bekerja pada materi, seperti bumi dan benda-benda langit memiliki gaya ikat dan mempertahankannya dalam suatu lingkaran yang sempurna. Untuk hal ini penjelasan copernicus agak berbau teologis : ―menurut saya gravitasi tidak lain daripada suatu kekuatan alam yang diciptakan oleh pencipta agar supaya semuanya berada 142
dalam kesatuan dan keutuhan. Kekuatan seperti itu mungkin juga dimiliki oleh matahari, bulan dan planet-planet agar semuanya tetap bundar‖ Sistem copernicus lebih bagus dan lebih sederhana daripada sistem ptolomeus. Di dalam sistem lama, benda-benda langit memiliki baik gerakan timur-barat maupun rotasi pada arah yang berlawanan. Dalam sistem copernicus, bumi dan semua planet bergerak mengitari matahari dengan arah yang sama dan laju yang berkurang semakin jauh dari matahari. Sementara itu, matahari yang berada di pusat dan bintang-bintang yang berada di luar tatasurya berada pada tempatnya yang tetap. Sekarang dapat dijelaskan mengapa planet-planet kelihatan mendekati dan menjahui bumi. Planet-planet itu pada suatu saat berada pada satu sisi yang sama dengan bumi, tetapi pada saat yang lain berada pada sisi yang berseberangan Dengan sistem Copernicus, perhitungan astronomi dibuat menjadi lebih mudah, karena melibatkan jumlah lingkaran yang lebih sedikit. Tetapi prakiraan posisi planet-planet dan perhitungan lainnya tidak lebih tepat daripada dihitung dengan menggunakan sistem ptolemous, keduanya masih memiliki kesalahan sekitar satu persen. Selanjutnya terdapat keberatankeberatan terhadap sistem Copernicus. Pertama, dan mungkin tidak terlalu serius ketika itu, adalah kenyataan bahwa pusat tata surya tidak tepat berada pada matahari. Copernicus menempatkan pusat tatasurya pada pusat orbit bumi, yang tidak persis berada pada matahari, untuk menjelaskan perbedaan panjang musim-musim. Beberapa filsuf berpendapat bahwa pusat tata surya haruslah berada pada suatu obyek nyata, meskipun banyak juga yang menerima bahwa titik geometris dapat dipakai sebagai pusat tatasurya. Selanjutnya, para pendukung aristoteles berpendapat bahwa gravitasi bekerja ke arah titik geometris tersebut, sebagai pusat tatasurya, yang tidak harus sama dengan pusat bumi.
143
Keberatan kedua, yang lebih serius, menyatakan bahwa bila bumi berputar, maka udara cenderung tertinggal di belakang, hal ini akan menimbulkan angin yang arahnya ke timur. Copernicus memberikan dua jawaban untuk keberatan timur. Pertama, yang merupakan suatu jenis penjelasan abad pertengahan, yaitu udara berputar bersama-sama dengan bumi karena udara berisi partikel-partikel bumi yang memiliki sifat-sifat yang sama dengan bumi. Maka bumi menarik udara berputar bersama-sama dengan bumi karena udara bersisi partikel-partikel bumi. Maka bumi menarik udara berputar dengan bumi. Jawaban kedua yang bersifat modern, udara berputar tanpa hambatan karena udara berdampingan dengan bumi yang terus menerus berputar. Keberatan yang samaadalah apabila sebuah batu dilemparkan ke atas maka batu itu akan tertinggal oleh bumi yang berputar, sehingga kalau batu itu jatuh akan berada di sebelah barat proyeksi batu itu. Untuk keberatan ini, copernicus menjawab ‗karena benda-benda yang ditarik ke tanah oleh beratnya adalah terbuat dari tanah, maka tidak diragukan bahwa bendabenda itu memiliki sifat yang sama dengan bumi secara keseluruhan, sehingga berputar bersama-sama dengan bumi‘ Keberatan lebih jauh terhadap sistem copernicus adalah bila bumi berputar, maka bumi akan hancur berkeping-keping oleh gaya sentrifugal. Copernicus menjawab bahwa bila bumi tidak berputar maka bola yang lebih besar yang ditempati oleh bintang-bintang pasti bergerak dengan kecepatan yang sangat besar dan lebih rentan oleh pengaruh gaya sentrifugal. Nampaknya copernicus tidak menerima teori aristoteles juga tidak menerima teori adanya gaya dorong. Copernicus berpendapat bahwa spin dan gerakan dalam suatu lingkaran adalah gerakan-gerakan yang spontan, merupakan sifat alami dari suatu bentuk bola dimana bumi dan benda-benda langit ada. Oleh karena itu, copernicus tidak menggunakan hirarki para malaikat untuk menggerakan benda-benda langit, yaitu malaikat yang lebih berkuasa 144
menggerakan benda yang lebih tinggi hirarkinya. Menurut copernicus bendabenda langit bergerak secara spontan. Maka bersama copernicus muncul suatu sistem cosmos yang betul-betul baru. Penggerak alam semesta tidak lagi penting. Matahari sebagai pusat tatasurya menjadi pengatur alam semesta.Terdapat figur perantara di antara pendukung aristoteles yang mendukung adanya penggerak alam semesta dan copernicus yang menyatakan matahari sebagai pusat tatasurya yaitu nicolas Cusa. Kiranya dapat dikatakan bahwa copernicus berusaha mempromosikan suatu nilai baru dengan sistem yang dikemukakannya. Karena apabila ia sekedar ingin mengembangkan suatu sistem yang lebih sederhana, terdapat suatu sistem yang dipakai oleh tycho brahe (1546-1601). Di dalam sistem itu planet-planet berputar mengelilingi matahari, sementara itu matahari bersama-sama dengan planet-planet yang mengelilinginya sebagai satu kesatuan, berputar mengelilingi bumi yang diam yang berada pada pusat semesta. Sistem itu secara matematis ekuivalen dengan sistem copernicus, dan juga sistem itu tidak menimbulkan persoalan fisis. Tetapi sistem itu tetap mempertahankan nilai-nilai lama dalam sistem cosmos yaitu bumi sebagai pusat alam semesta. Itulah mungkin sebabnya copernicus mengajukan suatu sistem baru, heliosentris. Dalam seluruh hidupnya, Copenicus menganut pandangan bangsa yunani bahwa gerakan benda-benda langit adalah melingkar dengan kecepatan tetap, maka meskipun sistem yang dibuat copernicus lebih sederhana dibandingkan dengan sistem ptolomeus, tetapi tetap rumit dibandingkan dengan sistem Kepler (1571-1630). Copernicus menjelaskan gerakan benda-benda langit dengan menggunakan tiga puluh empat lingkaran, sementara itu kepler hanya menggunakan tujuh elips. Seperti dikatakan oleh kepler, copernicus tidak menyadari akan adanya suatu bangunan yang sangat baik yang ada dalam 145
genggamannya. Copernicus mengetahui bahwa gabungan beberapa lingkaran dapat menghasilkan elips, akan tetapi ia tidak pernah menggunakan elips untuk menggambarkan benda-benda langit. Lagipula, pada tahap-tahap awal, copernicus sangat menghargai hasil observasi bangsa kuno. Copernicus menentang werner yang menyatakan bahwa hasil-hasil pengamatan terakhir lebih cocok dengan sistem ptolemous daripada dengan sistem copernicus. Kenyataannya memang tiga kali lebih tepat. Pengamatan paling penting dalam bidang astronomi modern adalah yang dilakukan oleh Ticho Brahe. Hasil pengamatan Ticho Brahe limapuluh kali lebih tepat dari hasil muller, hasil terbaik yang dapat dilakukan dengan mata telanjang. Tycho Brahe adalah orang Denmark terhormat. Raja Frederick II dari Denmark memberi tempat tinggal dan pulau Hveen untuk melakukan kegiatan astronominya. Di pulau itu Tycho Brahe membangun kastil, bengkel, percetakan pribadi, dan observatorium. Ia bekerja di pulau itu dari tahun 1576 sampai 1597. Ia berpendapat bahwa adalah tidak mungkin melakukan pengamatan tanpa panduan suatu teori. Ia menganut pendangan geosentris. Ketika raja Frederick II wafat, fasilitas yang diterima Tycho Brahe tidak diperpanjang, kemudian Ticho Brahe pergi ke Praha pada tahun 1599, di mana ia mendapat tunjangan dari raja Rudolph II. Tahun-tahun berikutnya ia bergabung dengan astronom jerman, Johann Kepler, seorang matematikawan. Kepler adalah anak seorang tentara wurtemburg. Ia mempelajari sistem copernicus di Tubingen. Kerja sama antara Kepler dengan Ticho Brahe tidak berlangsung lama karena Ticho Brahe meninggal dunia. Setelah Ticho Brahe meninggal, Kepler tetap tinggal di Praha. Karya pertama Kepler dalam bidang astronomi berjudul The Mysteri of the Universe yang diterbitkan pada tahun 1596. Di dalam buku itu, ia berusaha mencari suatu keselarasan antara orbit-orbit planet menurut copernicus dengan hasil pengamatan Ticho Brahe. Akan tetapi Kepler tidak berhasil 146
menemukan keselarasan antara sistem-sistem yang dikembangkan oleh Copernicus maupun Ptolemous dengan hasil pengamatan Tycho Brahe. Oleh karena itu ia meninggalkan sistem ptolemous dan Copernicus lalu berusaha mencari sistem baru. Pada tahun 1609, Kepler menemukan ternyata elips sangat cocok dengan hasil pengamatan Ticho Brahe. Kepler tidak lagi menggunakan lingkaran sebagailintasan benda-bendalangit melainkan elips.
A.
Astronomi Islam
Setelah runtuhnya kebudayaan Yunani dan Romawi pada abad pertengahan, maka kiblat kemajuan ilmu astronomi berpindah ke bangsa Arab. Astronomi berkembang begitu pesat pada masa keemasan Islam (8 – 15 M).Salah satu bukti dan pengaruh astronomi Islam yang cukup signifikan adalah penamaan sejumlah bintang yang menggunakan bahasa Arab, seperti Aldebaran dan Altair, Alnitak, Alnilam, Mintaka (tiga bintang terang di sabuk Orion), Aldebaran, Algol, Altair, Betelgeus. Selain itu, astronomi Islam juga mewariskan beberapa istilah dalam `ratu sains‘ itu yang hingga kini masih digunakan, seperti alhidade, azimuth, almucantar, almanac, denab, zenit, nadir, dan vega. Kumpulan tulisan dari astronomi Islam hingga kini masih tetap tersimpan dan jumlahnya mencapaii 10 ribu manuskrip. 6.9 Astronom-Astronom Muslim 1.
Al-Battani (858-929 M)
Al-Batanni banyak mengoreksi perhitungan Ptolomeus mengenai orbit bulan dan planet-planet tertentu. Dia membuktikan kemungkinan gerhana matahari tahunan dan menghitung secara lebih akurat sudut lintasan matahari terhadap bumi, perhitungan yang sangat akurat mengenai lamanya setahun matahari 365 hari, 5 jam, 46 menit dan 24 detik. Ia juga merevisi orbit bulan
dan
planet-planet.
Al-Battani 147
mengusulkan
teori
baru
untuk
menentukan kondisi dapat terlihatnya bulan baru. Tak hanya itu, ia juga berhasil mengubah sistem perhitungan sebelumnya yang membagi satu hari ke dalam 60 bagian (jam) menjadi 12 bagian (12 jam), dan setelah ditambah 12 jam waktu malam sehingga berjumlah 24 jam. Sejumlah karya tentang astronomi terlahir dari buah pikirnya. Salah satu karyanya yang paling populer adalah al-Zij al-Sabi. Kitab itu sangat bernilai dan dijadikan rujukan para ahli astronomi Barat selama beberapa abad. 2.
Al-Sufi(903-986 M)
Ia berkontribusi besar dalam menetapkan arah laluan bagi matahari, bulan, dan planet dan juga pergerakan matahari. Dalam Kitab Al-Kawakib asSabitah
Al-Musawwar,
beliau
menetapkan
ciri-ciri
bintang,
memperbincangkan kedudukan bintang, jarak, dan warnanya. Ia juga ada menulis mengenai astrolabe (perkakas kuno yang biasa digunakan untuk mengukur kedudukan benda langit pada bola langit) dan seribu satu cara penggunaannya. 3.
Al-Khuzandi
Menciptakan alat pertama yang bisa digunakan untuk mengukur sudut dengan lebih persis. al-Khujandi mengamati rentetan transit garis bujur Matahari, yang membolehkannya untuk menghitung sudut miring dari gerhana. 4.
Al-Biruni (973-1050M)
Ia telah menyatakan bahwa bumi berputar pada porosnya. Pada zaman itu, Al-Biruni juga telah memperkirakan ukuran bumi dan membetulkan arah kotaMakkah secara saintifik dari berbagai arah di dunia. Dari 150 hasil buah pikirnya, 35 diantaranya didedikasikan untuk bidang astronomi. 5.
Ibnu Yunus (1009M)
Sebagai bentuk pengakuan dunia astronomi terhadap kiprahnya, namanya diabadikan pada sebuah kawah di permukaan bulan. Salah satu kawah di permukaan bulan ada yang dinamakan Ibn Yunus. Ia menghabiskan masa 148
hidupnya selama 30 tahun dari 977-1003 M untuk memperhatikan bendabenda di angkasa. Dengan menggunakan astrolabe yang besar, hingga berdiameter 1,4 meter, Ibnu Yunus telah membuat lebih dari 10 ribu catatan mengenai kedudukan matahari sepanjang tahun. 6.
Al-Zarqali (1029-1087M)
Wajah Al-Zarqali diabadikan pada setem di Spanyol, sebagai bentuk penghargaan atas sumbangannya terhadap penciptaan astrolabe yang lebih baik. Beliau telah menciptakan jadwal Toledan dan juga merupakan seorang ahli yang menciptakan astrolabe yang lebih kompleks bernama Safiha. 7.
Omar Khayyam (1075 M)
Astronom yang memperhitungkan bagaimana mengoreksi kalender Persia. Dia menyusun banyak tabel astronomis dan melakukan reformasi kalender yang lebih tepat dari pada Kalender Julian dan mirip dengan Kalender Gregorian Akhirnya, Khayyām dengan sangat akurat (mengoreksi hingga enam desimal di belakang koma) mengukur panjang satu tahun sebagai 365,24219858156 hari. Ia terkenal di dunia Persia dan Islam karena observasi astronominya. Ia pernah membuat sebuah peta bintang (yang kini lenyap) di angkasa. 8.
Jabir Ibnu Aflah (1145M)
Ilmuwan pertama yang menciptakan sfera cakrawala mudah dipindahkan untuk mengukur dan menerangkan mengenai pergerakan objek langit. Salah satu karyanya yang populer adalah Kitab al-Hay‘ah. 9.
Al-Khawarizmi
Muhammad bin Mūsā al-Khawārizmī adalah seorang ahli matematika, astronomi, astrologi, dan geografi yang berasal dari Persia. Beliau merevisi dan menyesuaikan Geografi Ptolemeus sebaik mengerjakan tulisan-tulisan tentang astronomi dan astrologi. Beliau juga banyak membuat tabel-tabel untuk digunakan menentukan saat terjadinya bulan baru, terbit-terbenam matahari, bulan, planet, dan untuk prediksi gerhana. 149
10.
Al-Farghani
Nama lengkapnya Abu‘l-Abbas Ahmad ibn Muhammad ibn Kathir al-Farghani. Ia merupakan salah seorang sarjana Islam dalam bidang astronomi yang amat dikagumi. Beliau adalah merupakan salah seorang ahli astronomi pada masa Khalifah Al-Ma‘mun. Dia menulis mengenai astrolabe dan menerangkan mengenai teori matematik di balik penggunaan peralatan astronomi itu. Kitabnya yang paling populer adalah Fi Harakat Al-Samawiyah wa Jaamai Ilm al-Nujum tentang kosmologi Muslimal-Farghani (Abu‘l-Abbas Ahmad ibn Muhammad ibn Kathir al-Farghani) menulis secara ekstensif tentang gerakan benda langit. Karyanya diterjemahkan ke dalam bahasa Latin di abad ke-12 11.
Nasiruddin at-Tusi
Ia berhasil memodifikasi model semesta episiklus Ptolomeus dengan prinsipprinsip mekanika untuk menjaga keseragaman rotasi benda-benda langit. 12.
Abu Ma’syar
Ia berasal dari Balkh di Khurasan dan tinggal di Baghdad. Selain keyakinan fanatisnya akan pengaruh benda langit terhadap kelahiran, kejadian dalam hidup, dan kematian segala sesuatu, Abu Ma‘syar juga memperkenalkan ke Eropa hokum pasang surut laut, yang ia jelaskan dalam kaitannya dengan timbul dan tenggelamnnya bulan.
B.
Perkembangan Ilmu Astronomi Di Indonesia
Sejarah telah mencatat, geliat penerapan astronomi di kepulauan Nusantara telah ada sejak beberapa abad silam. Penanggalan kalender jawa, penentuan musim hujan, kemarau, panen, dan ritual kepercayaan lain yang menggunakan peredaran gerak benda langit sebagai acuan. Bahkan, mengutip sebuah lagu ―nenek moyangku seorang pelaut‖, mereka pun mahir menggunakan rasi-rasi bintang sebagai penunjuk arah. 150
Zaman beranjak ke masa kerajaan Hindu-Budha, dimana candi-candi dibangun berdasarkan letak astronomis. Candi-candi di daerah Jawa Tengah dibangun dengan menghadap ke arah terbitnya Matahari, timur. Sedangkan bangunan candi di Jawa Timur, menghadap ke barat, dimana Matahari terbenam. Meski begitu, ada sedikit perbedaan dengan candi kebesaran rakyat Indonesia, Candi Borobudur, yang dibangun menghadap ke arah utara-selatan tepat pada sumbu rotasi Bumi. Gunadharma, yang membangun Candi Borobudur memakai patokan bintang polaris yang pada masa dinasti Syailendra masih terlihat dari Pulau Jawa. Mulai abad ke 18, perjalanan Astronomi Indonesia telah beranjak ke arah yang lebih empiris. Pada masa itu, masyarakat dunia belum tahu jarak BumiMatahari. Halley, yang telah menemukan cara untuk menentukan paralaks Matahari, membutuhkan pengamatan di tempat yang berbeda-beda. Dengan menggunakan hukum Kepler, ia telah menghitung akan terjadinya transit Venus pada tahun 1761 dan 1769. Dan pengamatan fenomenal itu dilakukan di Batavia (Jakarta), di sebuah Planetarium pribadi milik John Mauritz Mohr, seorang pendeta Belanda kelahiran Jerman. Selain Mohr, Astronom Perancis De Bougainvile juga melakukan pengamatan transit Venus pada tahun 1769. Dari hasil pengamatan diperoleh gambaran transit Venus yang kemudian dipublikasikan dalam Philosophical Transaction. Tahun 1920, berdirilah Nederlandch Indische Sterrenkundige Vereeniging (Perhimpunan Ilmu Astronomi Hindia Belanda) yang dipelopori oleh Karel Alber Rudolf Bosscha. Yang mencetuskan didirikannya sebuah observatorium untuk memajukan ilmu astronomi di Hindia Belanda. Butuh usaha yang tidak mudah untuk mendirikan observatorium yang sekarang terletak di daerah Lembang, arah utara Kota Bandung itu. Mulai dari penelitian lokasi yang tepat untuk pengamatan, hingga perjalanan teleskop ―Meredian Circle‖ dan ―Carl Zeiss Jena‖. Pembangunan Observatorium dimulai pada tahun 1922 di atas 151
tanah pemberian kakak beradik ―Ursone‖ seluas 6 hektar. Hingga akhirnya teleskop besar Zeiss mulai berfungsi pada tahun 1928. Beberapa bulan setelah instalasi teleskop, K.A.R. Bosscha meninggal, dan observatorium itu dinamai Observatorium Bosscha.Kini, observatorium bersejarah itu sudah berusia hampir 80 tahun. Di usianya yang mulai senja, Observatorium Bosscha telah menorehkan banyak catatan ke-astronomian. Sebagai contoh, penemuan planetary nebula di daerah langit selatan, 50% ditemukan di observatorium milik Indonesia ini. Ditambah dengan pengamatan-pengamatan lain seperti gerhana Matahari total pada tahun 1930, dimana Einstein duduk dalam komitenya untuk membuktikan Teori Relativitas Umum Einstein. Dan keikutsertaan Observatorium Bosscha dalam pendidikan ilmu pengetahuan alam, dengan mengadakan jurusan Astonomi di ITB pada tahun 1959. Minat masyarakat terhadap ilmu yang menjadi ―anak tiri‖ di Indonesia ini telah meningkat selama beberapa tahun terakhir. Melihat antusiasnya masyarakat dan media ketika terjadi fenomena langit yang jarang terjadi seperti saat melintasnya komet Halley (1986), oposisi Mars (2003), transit Venus (2004), dan lainnya. Juga dengan terbentuknya perkumpulanperkumpulan pecinta Astronomi yang mulai marak. Dan beberapa media di dunia maya mulai dari millis, website, forum diskusi dan banyak blog yang berisikan info-info Astronomi. Secara Internasional, astronomi di Indonesia pun sudah ‗cukup dipandang‘. Terbukti dengan dipercayanya Indonesia menjadi tuan rumah APRIM, ajang berkumpulnya para astronom dunia, pada tahun 2005 silam, juga sebagai tuan rumah olimpiade Astronomi Internasional tahun 2008 mendatang. Belum lagi banyaknya siswa yang membawa pulang medali ke tanah air, hasil dari pertarungan mereka dalam Olimpiade Astronomi Internasional maupun Olimpiade Astronomi Asia Pasific.Kini, setelah melihat perkembangan ilmu Astronomi yang cukup pesat, akankah pemerintah lebih memperhatikan 152
perkembangan ilmu alam ini? Seperti sudah menjadi hal umum jika ilmu alam kurang diperhatikan di negara tercinta ini. Padahal, sangatlah penting untuk membuka kesadaran sains di mata masyarakat Indonesia. Agar menjadi masyarakat yang cinta ilmu, yang bisa banyak membaca dari alam sekitarnya, dari tingginya langit hingga dalamnya lautan. Kita bisa mencotoh negara-negara maju seperti Badan Antariksa Nasional Amerika Serikat (NASA) ataupun Badan Antariksa Eropa (ESA), yang menyiapkan divisi khusus untuk pelayanan informasi Astronomi bagi publik. Mulai dari informasi informal hingga terprogram seperti pelatihan guru sekolah dan bantuan implementasi kurikulum ilmu pengetahuan alam. Memasukkan astronomi dalam kurikulum pelajaran siswa sekolah, mengapa tidak?Indonesia, yang terbentang dari Sabang sampai Merauke hanya memiliki sedikit sekali fasilitas astronomi. Hampir semua kegiatan astronomi terpusat di Observatorium Bosscha dan Planetarium Jakarta. Ide pembuatan observatorium di daerah-daerah terpencil sudah ada sejak dulu. Yang sudah mulai berjalan seperti Planetarium di Palembang dan Tenggarong, Kalimantan. Juga adanya rencana menjadikan Pulau Biak sebagai tempat peluncuran satelit. Para pecinta Astronomi dan masyarakat Indonesia pada umumnya, memiliki mimpi agar dapat dibangun lagi observatorium-observatroium di daerah-daerah ataupun pulau-pulau terpencil lainnya. Selain belum banyak terjamah manusia, hingga tingkat polusinya kecil dan memungkinkan untuk melihat langit sangat cerah, pembangunan fasilitas astronomi itu juga menjadi sebuah ajang penyebaran pendidikan sains yang tentunya dapat mengurangi tingkat kebodohan masyarakat Indonesia. Pemerintah Indonesia dan para pecinta Astronomi dapat bekerja sama dalam menyebarkan ilmu astronomi. Dengan tersedianya fasilitas media yang cukup banyak, keinginan adanya majalah atau tabloid astronomi tentunya mimpi
153
yang harus diwujudkan. Kesediaan pemerintah untuk menyokong dana riset ataupun kegiatan keilmuan ini juga sangatlah diharapkan.
154
Kesimpulan Dari penjelasan di atas dapat kami tarik sebuah kesimpulan bahwa ilmu astronomi sangat menarik perhatian manusia yang didasari atas rasa ingin tahu akan fenomena alam . Sehingga manusia selalu mengembangkan ilmu pengetahuanya terutama ilmu pengetahuan teknelogi untuk mengungkap fenomena alam tersebut. Dalam sejarah perkembangan astronomi modern, pendapat dan teori yangberkembang di Eropa sangat dipengaruhi oleh adanya pendapat yang telah dikemukakan dan penemuan-penemuan yang telah ditemukan oleh para cendekiawan muslim. Buah pikir dan hasil kerja keras para sarjana Islam di era tamadun diadopsi serta dikagumi para saintis Barat seperti Copernicus sebagai penemu ilmu astronomi modern dantokoh-tokoh astronomi Eropa lainnya seperti Regiomantanus, Kepler dan Peubach tak mungkin mencapai sukses tanpa jasa Al-Batani (salah satu Ilmuwan Astronomi Islam) Pada mulanya, manusia menganggap fenomena langit sebagai sesuatu yang magis.Seiring berputarnya waktu dan zaman, manusia pun memanfaatkan keteraturan benda-benda yang mereka amati di angkasa untuk memenuhi kebutuhan hidup seperti penanggalan. Bahkan pada zaman sekarang manusia sudah mulai meneliti akan adanya kehidupan diplanet selain bumi. Dengan
mengembangkan
ilmu
pengetahuan
teknologi
manusia
mampu
menciptakan alat-alat teknologi canggih yang dipakai untuk mengobservasi fenomena alam sehingga ilmu astronomi semakin berkembang dengan temuan– temuan terbarunya dari zaman ke zaman.
5.10 KESIMPULAN
155
PERIODE I
Adanya teori-teori tanpa pembuktian (antara zaman Purbakala sampai 1500 SM)
Tokoh yang berperan penting : Aristoteles dan Archimedes
PERIODE II
Timbulnya metode eksperimen dalam membuktikan atau menemukan sesuatu (1550-1880)
Tokoh yang berperan penting: Newton dan Huygens
PERIODE III
Timbulnya fisika Klasik (1800-1890)
Tokoh yang berperan pentingThomas Young, Fresnel, dan Maxwel
PERIODE IV
Munculnya penelitian untuk membuktikan akan adanya Eter.
Tokoh yang berperan penting: Michelson dan Denis Gabor
PERIODE V
Munculnya penelitian untuk membuktikan akan adanya Eter.
Tokoh yang berperan penting: Michelson dan Denis Gabor
156
DAFTAR PUSTAKA
Zemansky, Mark W,1982. Kalor dan Termodinamika.Penerbit ITB: Bandung Saad,Michel A, 2000, Termodinamika Prinsip dan Aplikasi. PABELA: Surakarta Bueche, Frederick J. 1992. Fisika teori dan soal-soal. Penerbit Erlangga: Jakarta. http: // hukum-hukum termodinamika.html (www.google.com) http:// persamaan keadaan.htm (www.google.com) About
http: //temodinamika « All
Fisika.htm (www.google.com)
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I Universitas Darma Persada – Jakarta. 10 Halliday-Resnick.1990.Fisika. Alih Bahasa Silaban-Sucipto. Erlangga, Jakarta. http://www.fisika-indonesia.co.cc/2010/07/termodinamika.html http://allinkblog.wordpress.com/2010/01/02/peristiwa-peristiwa-pentingperkembangan-termodinamika/ http://tokoh-ilmuwan-penemu.blogspot.com/2010/02/ilmuwan-kimia-fisikabelanda.html http://www.mustofaabihamid.blogspot.com Anonimus. 2011. Albert Einstein. (On-Line). http//:id.wikipedia.wiki.org.albert_einstein. Diakses pada 06 Januari 2012. Anonimus. 2011. Cahaya.(On-Line).http//:id.wikipedia.wiki.org.cahaya. Diakses pada 12 Desember 2011. Anonimus. 2011. Efek Fotolistrik. (On-Line). http//:id.wikipedia.wiki.org.efek_fotolistrik. Diakses pada 06 Januari 2012. Anonimus. 2011. Optika. (On-Line). http//:id.wikipedia.wiki.org.optika. Diakses pada 12 Desember 2011. Anonimus. 2011. Serat Optik. (On-Line).nhttp//:id.wikipedia.wiki.org.serat_optik. Diakses pada 06 Januari 2012. Van klinke 157
