SEJARAH
FISIKA
Fisika
(Bahasa Yunani: (physikos),
"alamiah", dan (physis), "Alam") adalah sains
atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas.
Fisika
mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang
dan
waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang
sangat
beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala
materi
(fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan
kosmos.
Beberapa
sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada
dalam
semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat
semacam
ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai
"ilmu
paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia,
geologi,
dan
lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum
fisika.
Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang
dibentuknya.
Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang
membentuknya,
yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum,
termodinamika,
dan elektromagnetika.
Fisika
juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak
dinyatakan
dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya
lebih
rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya.
Perbedaan
antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian
dunia
material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang
tak
selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu
tampak
jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan
matematika,
yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis
bagi
teori-teori fisika.
Sejak
jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari
benda:
mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang
berbeda
memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari
jagad
raya, seperti bentuk Bumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan
Bulan.
Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400
SM, ketika kebudayaan
Harappan
menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut
bintang
di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level
sekarang.
Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang
dunia
benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa
perubahan
ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi
pada
sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba
dan
lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang
menandakan
mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern. Di era ini
ilmuwan
tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan,
pertanyaan
demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi,
sifat
alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik. Daftar persoalan
dimana
fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu.
Beberapa
teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak
tergantung
dari istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen
sistematik
seperti yang populer sekarang ini. Ada pengecualian dan anakronisme:
contohnya,
pemikir Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif
yang
benar dari mekanik dan hidrostatik.
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
Teori relativitas khusus dan teori relativitas umum
Teori chaos klasik
Dibandingkan
dengan fisika klasik, fisika modern adalah istilah yang
lebih
longgar, yang dapat merujuk hanya pada fisika kuantum atau secara umum
pada
fisika abad ke-20 dan ke-21 dan karenanya selalu mengikutsertakan teori
kuantum
dan juga dapat termasuk relativitas.
Pada awal abad 17, Galileo
membuka penggunaan eksperimen untuk
memastikan
kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains.
Galileo
memformulasikan dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika
mekanik,
terutama Hukum Inert. Pada 1687, Isaac Newton menerbitkan Filosofi
Natural
Prinsip Matematika, memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika
yang
sukses: Hukum gerak Newton, yang merupakan sumber dari mekanika
klasik;
dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi.
Kedua
teori ini cocok dalam eksperimen. Prinsipia juga memasukan beberapa
teori
dalam dinamika fluid. Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh
Joseph-Louis
de Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang
menciptakan
formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitas memulai bidang
astrofisika,
yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika.
Sejak abad 18 dan seterusnya,
termodinamika dikembangkan oleh
Robert
Boyle, Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli
menggunakan
argumen statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil
termodinamika,
memulai bidang mekanika statistik. Pada 1798, Benjamin
Thompson
mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas, dan pada
1847 James Joule menyatakan hukum
konservasi energi, dalam bentuk panas dan
juga
dalam energi mekanika.
Sifat
listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George
Ohm,
dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan kedua
fenomena
menjadi satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan
Maxwell.
Perkiraan dari teori ini adalah cahaya adalah gelombang
elektromagnetik.
Budaya
penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya
pemisahan
teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan
perseorangan
mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoritis atau fisika
eksperimental
saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam
kedua
bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia
juga
merupakan eksperimentalis yang sukses.
Teoris
berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil
eksperimen
yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang
akan
datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan
eksperimen
untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen
dikembangkan
secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika
biasanya
muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat
dijelaska
teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru.
Tanpa
eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah
satu
contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena
eksperimen
untuk mengujinya belum pernah disusun.
Meskipun
fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori
yang
digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap
teori
ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya,
teori
mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan
benda
ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih
lambat
daripada kecepatan cahaya. Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya,
aspek
mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos
ditemukan
pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac
Newton.
Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini
menyimpang.
Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar
penelitian
menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun
spesialisasinya,
diharapkan memahami teori-teori tersebut.
Riset
dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang
berbeda
dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang
fisika
terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan
yang
kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari
atom.
Bidang Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual
atom
dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang
Fisika
partikel, juga dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari
properti
partikel
super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang
membentuk
benda lainnya. Terakhir, bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika
untuk
menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya
dalam
tata surya ke jagad raya secara keseluruhan.
Riset
fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan
masih
akan tetap begitu jauh di masa depan.
Dalam
fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar
adalah
penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk
membuat
spintronik dan komputer kuantum bekerja.
Dalam
fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk
fisika
di luar Model Standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal
adalah
penunjukan bahwa neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen
ini
nampaknya telah menyelesaikan masalah solar neutrino yang telah berdirilama
dalam
fisika matahari. Fisika neutrino besar merupakan area riset
eksperimen
dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan, pemercepat
partikel
akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana
para
eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan
partikel
supersimetri.
Para
teori juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan
relativitas
umum menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah
berjalan
selama setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat
atas
berikutnya adalah Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop.
Banyak
fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan
secara
memuaskan, termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggi,
asimetri
baryon, pemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali
galaksi.
Meskipun
banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum,
dan
fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem
kompleks,
chaos, atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit
yang
sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan
mekanika,
seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam air
"trickling",
teori
katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar
masih
tak terpecahkan. Fenomena rumit ini telah menerima perhatian yang
semakin
banyak sejak 1970-an untuk beberapa alasan, tidak lain dikarenakan
kurangnya
metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung
sistem
kompleks untuk dapat dimodelin dengan cara baru. Hubungan antar
disiplin
dari fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran
turbulens
dalam aerodinamika atau pengamatan pola pembentukan dalam sistem
biologi.
Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan: Saya
sudah tua sekarang, dan
ketika saya meninggal dan pergi ke surga ada dua hal yang saya
harap dapat
diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi
adalah gerakan
turbulens
dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.
Sumber: Anwar Astuti Sari Dewi_Fisika_2008