SEJARAH FISIKA

Nah para sahabat fisika ingin tahu bagaimana sejarah perkembangan ilmu fisika itu? Kalau dicari asal-usulnya ternyata menarik juga lho. Bahkan sistem kalender sampai mesin mobil yang kawan-kawan sering temui dalam kehidupan sehari-hari ternyata para ilmuwan fisika yang menemukannya.

Menurut Richtmeyer, sejarah perkembangan ilmu fisika dibagi dalam empat periode yaitu:

• Periode Pertama,  

Dimulai dari zaman prasejarah sampai tahun 1550 an. Pada periode pertama ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang dipakai untuk membuat perumusan empirik. Dalam periode pertama ini belum ada penelitian yang sistematis. Beberapa penemuan pada periode ini diantaranya :

2400000 SM - 599 SM:

 Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan 1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam Teknologi sudah ada peleburan berbagai logam, pembuatan roda, teknologi bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).

600 SM – 530 M: 

Perkembangan ilmu dan teknologi sangat terkait dengan perkembangan matematika. Dalam bidang Astronomi sudah ada pengamatan tentang gerak benda langit (termasuk bumi), jarak dan ukuran benda langit. Dalam bidang sain fisik Physical Science, sudah ada Hipotesis Democritus bahwa materi terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai tradisi “Fisika Matematika” untuk menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatika dan lain-lain. Tradisi Fisika Matematika berlanjut sampai sekarang.

530 M – 1450 M: 

Mundurnya tradisi sains di Eropa dan pesatnya perkembangan sains di Timur Tengah. Dalam kurun waktu ini terjadi Perkembangan Kalkulus. Dalam bidang Astronomi ada “Almagest” karya Ptolomeous yang menjadi teks standar untuk astronomi, teknik observasi berkembang, trigonometri sebagai bagian dari kerja astronomi berkembang. Dalam Sain Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang nendorong secara terus menerus; kemagnetan berkembang ; Eksperimen optika berkembang, ilmu Kimia berkembang (Alchemy).

1450 M- 1550: 

Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang sistematis

• Periode Kedua

Dimulai dari tahun 1550an sampai tahun 1800an. Pada periode kedua ini mulai dikembangkan metoda penelitian yang sistematis dengan Galileo dikenal sebagai pencetus metoda saintifik dalam penelitian. Hasil-hasil yang didapatkan antara lain:

Kerja sama antara eksperimentalis dan teoris menghasilkan teori baru pada gerak planet.
Newton: meneruskan kerja Galileo terutama dalam bidang mekanika menghasilkan hukum-hukum gerak yang sampai sekarang masih dipakai.
Dalam Mekanika selain Hukum-hukum Newton dihasilkan pula Persamaan Bernoulli, Teori Kinetik Gas, Vibrasi Transversal dari Batang, Kekekalan Momentum Sudut, Persamaan Lagrange.
Dalam Fisika Panas ada penemuan termometer, azas Black, dan Kalorimeter.
Dalam Gelombang Cahaya ada penemuan aberasi dan pengukuran kelajuan cahaya.
Dalam Kelistrikan ada klasifikasi konduktor dan nonkonduktor, penemuan elektroskop, pengembangan teori arus listrik yang serupa dengan teori penjalaran panas dan Hukum Coulomb.

• Periode Ketiga

Dimulai dari tahun 1800an sampai 1890an. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik. Dalam periode ini Fisika berkembang dengan pesat terutama dalam mendapatkan formulasi-formulasi umum dalam Mekanika, Fisika Panas, Listrik-Magnet dan Gelombang, yang masih terpakai sampai saat ini.

Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai dalam Fisika Kuantum), Persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika.
Dalam Fisika Panas diformulasikan Hukum-hukum termodinamika, teori kinetik gas, penjalaran panas dan lain-lain.
Dalam Listrik-Magnet diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell dan lain-lain.
Dalam Gelombang diformulasikan teori gelombang cahaya, prinsip interferensi, difraksi dan lain-lain.

• Periode Keempat

Dimulai dari tahun 1890an sampai sekarang. 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. Dalam periode ini dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang berkaitan dengan kecepatan yang sangat tinggi (relativitas) atau/dan yang berkaitan dengan partikel yang sangat kecil (teori kuantum).

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.
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.

RELATIVITAS EINSTEIN

Relativitas adalah salah satu teori ilmiah paling terkenal dari Abad ke-20. Namun, hanya sedikit dari kita yang memahami dan menyadari bahwa penjelasannya terpampang nyata dalam kehidupan sehari-hari.

Teori Relativitas adalah buah pikiran manusia cerdas, ilmuwan Fisika teoretis jenius, Albert Einstein pada tahun 1905. Pada prinsipnya merupakan gagasan bahwa hukum fisika adalah sama di mana pun.

Hukum fisika yang berlaku di Bumi, berlaku juga di seluruh jagat raya.

Teori tersebut juga menjelaskan perilaku objek dalam ruang dan waktu, yang juga bisa digunakan untuk memprediksi banyak hal  dari eksistensi lubang hitam (black hole), melengkungnya cahaya oleh pengaruh gravitasi, hingga sifat Planet Merkurius pada orbitnya.

Teori tersebut bisa dipahami secara sederhana. Meski sejatinya sangat rumit dan bikin mumet. Pemahaman pertama, bahwa tidak ada kerangka acuan 'mutlak'. Setiap saat ketika kita mengukur kecepatan, momentum, atau pengalaman terhadap waktu sebuah objek, itu selalu dalam kaitannya dengan sesuatu yang lain.

Kedua, cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa ke segala arah adalah sama untuk semua pengamat, tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamat. Yang ketiga, bahwa tak ada yang melampaui kecepatan cahaya.

Implikasi dari teori tersebut sangat besar. Jika kecepatan cahaya selalu sama, 300.000.000 m/detik, itu berarti pesawat yang membawa astronot bergerak sangat cepat relatif terhadap Bumi. Dari sudut pandang pengamat di Bumi, waktu astronot melambat. Sebuah fenomena yang disebut 'dilatasi waktu'.

Juga akan terjadi 'kontraksi panjang' di mana pesawat yang membawa para penjelajah angkasa terlihat seperti memanjang bagi para pengamat di Bumi. Sementara, bagi astronot yang ada di dalamnya, semua berjalan normal. Tak ada yang berbeda.

Tak perlu jauh-jauh ke luar orbit Bumi atau membuat pesawat yang bisa melaju dengan kecepatan nyaris menyamai kecepatan cahaya untukl melihat efek relativitas. Nyatanya sejumlah instrumen yang bisa kita lihat dalam kehidupan sehari-hari membuktikan teori Einstein benar adanya.

1. Global Positioning System (GPS)

Agar navigasi GPS dalam mobil berfungsi secara akurat, satelit  yang menjadi pusat informasinya  harus menggunakan relativitas dalam kerjanya.

Sebab, meski tak bergerak secepat kecepatan cahaya, namun satelit bergerak sangat cepat. Satelit juga mengirimkan sinyal ke stasiun Bumi. Stasiun-stasiun tersebut juga GPS dalam mobil Anda mengalami percepatan yang lebih tinggi akibat pengaruh gravitasi dari satelit di orbit.

Agar akurat, satelit menggunakan jam dengan akurasi hingga beberapa miliar detik (nanodetik). Karena satelit mengorbit pada ketinggian 12.600 mil atau 20.300 km di atas Bumi dan bergerak dengan kecepatan 6.000 mil/jam atau 10 ribu km/jam maka akan terjadi dilatasi waktu relatif sekitar 4 mikrodetik per hari. Ditambah efek gravitasi, dilatasi bisa bertambah sekitar 7 mikrodetik atau 7000 nanodetik.

Meski terlihat sepele, perbedaannya sangat nyata. Seandainya tak ada efek relativistik, informasi GPS yang menyebut jarak ke SPBU atau tempat pengisian BBM adalah 0,8 km. Pada hari berikutnya, di titik yang sama, GPS akan menyebut jaraknya menjadi 5 mil atau 8 km!