Kurcaci dan Tikus

Dahulu kala hiduplah dua sahabat yaitu dua kurcaci dan dua tikus. Setiap hari mereka berkeliaran dalam labirin mencari keju yang lezat.  Para tikus menggunakan metode trial and error, masuk ke lorong satu dan berpindah ke lorong lain untuk menemukan keju. Berbeda dengan kedua kurcaci, yang menggunakan kemampuan berpikirnya untuk menemukan keju yang dimaksud.

Suatu hari, terjadi hal yang mengejutkan. Kejunya ternyata sudah habis. Kedua tikus menyadari situasi telah berubah, karena itu tanpa membuang waktu mereka memutuskan untuk berubah juga. Segera setelah mengangkat hidung, mengendus, dan berlalri ke labirin lain untuk menemukan keju yang baru.

Tidak demikian halnya dengan kurcaci. Mereka tak siap menghadapi kenyataan ini. Bukannya mengambil tindakan, mereka berteriak-teriak, berkacak pinggang dan mengomel berkepanjangan. "Ini tidak adil, siapa yang memindahkan keju kita?" Temannya menjawab "Ini kecerobohanmu, kalau saja kamu memperhatikan bahwa persediaan keju kita semakin menipis, hal ini tak mungkin terjadi".

Mereka pun mulai menganalisa. Berhari-hari mereka mendiskusikan masalah ini, tetapi kejunya tak kunjung tiba. Kini mereka benar-benar merasa lemas dan tak bertenaga.

Akhirnya mereka menyadari bahwa saling menyalahkan dan fokus pada hal negatif tanpa tindakan tidak akan membuat mereka mendapat keju lagi.

Baca artikel motivasi dan inspriasi lainnya disini

Read More

Penyebaran Metode Eksperimental

Pada awalnya segala misteri alam dikaji dengan buah pemikiran yang lama dan lebih pada filosofis. Namun semenjak karya Galileo, Tycho, dan Kepler, di Eropa terjadi peningkatan kegiatan penelitian dan penyebarluasan penggunaan eksperimental.

Dalam tahun 1600, Gilbert menerbitkan kayanya yang terkenal De Magnete yang sebagian besar didasarkan atas hasil eksperimennya sendiri. Dialah yang pertama kali mengemukakan bahwa bumi adalah sebuah bola magnet yang sangat besar. Dia membuat magnet berbentuk bola dari besi dan memperlihatkan bahwa bola magnet ini menghasilkan medan magnet yang sama dengan medan magnetik bumi.

Dalam bidang optik, Snellius (1591 - 1626) menemukan hukum pembiasan. Mersene (1588 - 1648) meneliti hukum getaran dawai dan mengukur frekuensi suatu nada. Dia juga melakukan eksperimen untuk mengukur kecepatan cahaya.

Dalam mekanika fluida, Torricelli (1608 - 1647) menemukan prinsip barometer dan mengamati variasi tekanan terhadap ketinggian. Secara terpisah, Otto von Guericke (1602 - 1686) dan Pascal (1623 - 1662) meneliti pompa udara dan mengukur perbedaan tekanan di puncak dan di dasar gunung. Pascal menemukan suatu prinsip hidrostatika yang dikenal dengan hukum Pascal.

Jadi, eksperimen akhirnya menjadi suatu kewajiban ketika suatu teori disusun. Hasil empiris suatu fenomena alam menjadi rujukan kevalidan suatu teori. Teori yang mapan harus mampu bertahan dari sederetan hasil uji eksperimen yang ada. Jika itu terjadi, maka teori tersebut merupakan teori yang kuat. Namun jika hasil empiris bertentangan dengan teori, maka teori itu gugur dan mengharusnya terciptanya teori yang baru. Begitulah akhirnya antara teori dan eksperimen saling melengkapi dalam perkembangan ilmu pengetahuan.

Read More

Telur yang Berdiri

Sepulang Columbus dari perjalanannya yagn fenomenal "menemukan" benua Amerika, berbagai penghargaan dan penghormatan datang melimpahinya. Namanya tenar dan perjalanannya menjadi perbincangan dimana-mana. Walaupun banyak orang yang mengakui pekerjaannya sebagai sebuah prestasi, ternyata tidak semua orang dapat mengapresiasi dan menerima penghargaan yang diberikan atas kepeloporan columbus. Apapun motif yang ada di benaknya, mereka senantiasa mencela Columbus.

"Ah, kalau cuma melakukan perjalanan seperti itu aku juga bisa, cuma aku saja yang nggak mau" kata mereka.

Mendengar kata-kata miring yang ditujukan kepadanya, Columbus lalu mendatangi mereka sambil membawa sebutir telur. Katanya, "Kalau kamu memang bisa melakukan seperti yang aku lakukan, sekarang tolong kamu buat supaya telur ini dapat berdiri tegak pada ujungnya".

Mendapat tantangan Columbus, orang-orang itu satu per satu mencoba mendirikan telur itu. Semua mencoba dan semua gagal karena telur itu pasti selalu terguling setia dicoba untuk diletakkan pada posisi berdiri. Setelah berulang-ulang mencoba dan gagal, akhirnya mereka menyerah.

"Kalau kalian menyerah, maka aku akan tunjukkan kepada kalian bagaimana membuat telur ini dapat berdiri di meja" kata Columbus. Maka diambilnya telur itu, lalu diletakkannya dengan keras di meja sehingga bagian bawahnya retak. Dan telur itu pun dapat berdiri di atas meja.

Melihat telur dapat berdiri di meja tapi dilakukan dengan cara seperti itu, orang-orang kemudian protes. "Kalau caranya seperti itu, kami semua juga dapat membuat telur itu berdiri di atas meja".

"Kalau kamu dapat melakukan seperti yang aku lakukan, mengapa kamu tidak melakukannya sejak tadi"?

Begitulah kemudian orang-orang sadar, bahwa sepele apapun pekerjaan seseorang, tetap harus dihargai. Karena apa yang kita anggap sepele setelah tau, berbeda saat kita harus memikirkannya. Jadi ide itu harganya mahal.

Baca artikel Inspirasi dan Motivasi lainnya disini

Read More

Warna Api

Warna api sangat beragam. Api dari kayu di acara api unggun perkemahan menari dengan warna kuning, oranye, merah, putih, dan biru. Warna-warna api tergantung pada dua hal, suhu api dan bahan apa yang dibakar.

Untuk melihat bagaimana warna bergantung pada suhu, bayangkan burner (spiral besi) di tungku listrik. Sebelum dinyalakan, burner yang melingkar itu dingin dan hitam. Saat tungku dinyalakan, burnernya memanas dan mulai bersinar merah kusam. Ketika bertambah panas, warnanya semakin merah. Akhirnya saat mencapai suhu tertinggi, spiral besinya akan menjadi oranye kemerahan. 

Tentu saja burner itu tidak benar-benar terbakar. Hanya menjadi sangat panas. Jika bisa lebih panas lagi, warnanya akan berubah menjadi kuning, lalu putih, dan kemudian biru. Biru berarti itu terpanas dari yang panas.

Proses yang serupa juga terjadi dalam api. Misalnya api lilin. Api lilin berkedip dalam beberapa warna berbeda saat sumbunya terbakar sepanjang lilin yang meleleh. Begitu pula api unggun.

Api dapat tercipta jika terdapat oksigen. Ketika lilin terbakar, bagian tengah api, di dekat dasarnya, tidak mendapatkan banyak oksigen, sehingga tampak lebih gelap. Tetapi di bagian luar dan puncak api mendapat banyak oksigen. Di sana, nyala api akan sangat terang. Saat sumbu terbakar, dan lilin meleleh dan mendesis, serpihan kecil karbon, serpihan lilin yang terbakar hangus, berterbangan. Serpihan kecil karbon ini begitu panas, sehingga mereka menyala. Suhunya lebih dari 1.350 derajat Celcius. Jadi bukannya berkilau merah, serpihan tersebut akan menyala kuning. Inilah yang membuat api lilin kebanyakan kuning. Dekat sumbu yang terbakar, apinya biru. Itu karena disana lebih panas lagi.

Di perapian atau api unggun, kita mungkin melihat lebih banyak warna lagi. Api kayu terbakar pada suhu yang lebih rendah daripada lilin. Jadi biasanya lebih oranye dan bukannya kuning. Namun, sejumlah partikel karbon di api sangat panas, dan itu menambahkan warna kuning.

Warna-warna lain di api datang dari berbagai unsur kimia di kayu saat terbakar. Mungkin saja ada sodium di api, sehingga ketika dipanaskan ia mengeluarkan kuning cerah. Jika terdapat mineral kalsium, akan mengeluarkan cahaya merah tua ketika dipanaskan. Jika ada fosfor, akan ada warna kehijauan. Semua unsurini dapat terkandung dalam kayu atau bahan lain yang dilemparkan ke api. 

Namun, tetap saja, unsur karbon yang paling banyak terdapat pada bahan yang dibakar akan menghasilkan warna yang cenderung oranye. Itulah api sebagian besar berwarna oranye.

Baca artikel tentang fenomena alam lebih banyak disini

Read More

Andai bisa melaju secepat Cahaya

Batas kecepatan di kebanyakan jalan raya sekitar 90 sampai 100 km/jam. Walaupun tidak ada rambu yang dipasang, sepertinya ada batas kecepatan di ruang hampa antariksa yaitu sekitar 1.077.600.000 km/jam.

Ini adalah kecepatan cahaya. Ilmuwan biasanya mengukur memakai detik, yaitu cahaya bergerak 300.000 km/detik. Cahaya terbuat dari foton-foton dan itulah yang melesat dengan kecepatan yang tak terbayangkan itu.

Walaupun para ilmuwan menyebut foton sebagai "partikel" (efek dualisme), sebenarnya itu adalah partikel yang sangat unik. Foton tidak memiliki massa diam, jadi mereka tidak memiliki bobot dalam pemahaman biasa (konsep massa saat ini begitu kompleks untuk dibahas pada artikel lain). Sulit untuk membayangkan sesuatu yang murni merupakan suatu energi dan tidak memiliki substansi nyata seperti foton (menurut teori fisika modern, massa sebagai substansi nyata hanyalah representasi dari energi). 

Seberapa cepat foton tersebut? Mari kita bandingkan. Misalnya penjelajah angkasa Pioneer, ketika meninggalkan tata surya dalam perjalanannya menempuh jarak di ruang antar bintang, Pioneer melaju sekitar 60 km per detik. Ini sebanding dengan menempuh jarak Lombok Barat ke Lombok Timur hanya dalam 1,5 detik, atau menempuh Surabaya-Jakarta hanya dengan waktu 17 detik. Tetapi bandingkan dengan kelajuan foton 300.000 km per detik, maka bahkan kecepatan Pioneer tidak dapat dikatakan merayap dari sudut pandang foton.

Atau bayangkan kemegahan Matahari, dimana matahari, bumi, dan planet lainnya di tata surya berputar di galaksi Bima Sakti seperti komedi putar dengan kecepatan sekitar 250 km per detik, atau 900.000 km per jam. Meski begitu, kecepatan ini masih belum 1 persen dari kecepatan cahaya (foton).

Tetapi hal aneh terjadi apabila benda-benda biasa benar-benar bisa demikian cepat. Saat sebuah benda mendekati kecepatan cahaya, pengamat di luar akan melihat panjang dan massa benda berubah. Bahkan waktu mulai berubah. Hal ini merupakan akibat dari teori relativitas Einstein.

Sebuah pesawat antariksa yang melesat dengan kecepatan 270.000 km per detik (sekitar 90 persen kecepatan cahaya) akan tampak menciut menjadi kurang dari separuh panjang awalnya. Saat pesawat makin cepat, itu akan tampak lebih menciut lagi sampai pada kecepatan cahaya akan tidak memiliki panjang sama sekali.

Astronot di dalamnya akan melihat pesawat mereka sendiri normal seperti biasa. Namun, memandang keluar dari kaca depan pesawat akan melihat pemandangan di depan mereka menjadi pipih. Pada 90 persen kecepatan cahaya, pesawat yang sama akan memiliki massa yang bertambah luar biasa, menjadi lebih dari 3 kali lebih berat. Sekali lagi, tidak seorang pun di dalam pesawat akan menyadari adanya perbedaan. Saat kecepatan meningkat yang diikuti peningkatan massa, sampai pada kecepatan cahaya, massa menjadi besar dan tidak terbatas. Efek ini telah terkonfirmasi pada percobaan dengan partikel-partikel elementer, dimana massa partikel elementer meningkat saat mereka memaksanya makin cepat.

Akhirnya, ada efek yang sama anehnya pada waktu. Jika mereka dapat dengan suatu cara melihat jam di pesawat, pengamat di luar akan melihat jam melambat. Tetapi dari dalam pesawat, waktu seperti berlalu normal. Pada kecepatan cahaya, pengamat luar akan melihat jam di pesawat diam sama sekali.

Saat ini, semua hal tersebut mungkin akan terasa aneh, tetapi seiring perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan, suatu hari hal yang aneh ini akan terasa normal bahkan menjadi bagian dari hidup kita, sebagaimana andaikan pada tahun 1500an kita memikirkan kemungkinan bercakap-cakap dalam jarak ribuan kilometer sambil melihat wajah masing-masing seperti video call saat ini.

Read More

Pola Bintang di Langit

Apakah kamu pernah melakukan perkemahan di tempat yang bebas memandang langit? Menyaksikan awan besar seperti kapas melayang lambat dan tiba-tiba melihat awan seperti berbentuk wajah atau hewan? Apalagi di malam hari, melihat hamparan bintang di langit yang seolah terlihat tak beraturan lama-lama terlihat menyerupai pola-pola. Nah, pola-pola gambar itu disebut rasi bintang. Rasi bintang adalah gambar-gambar yang kita bayangkan terlihat pada bintang-bintang. 

Orang sudah menemukan gambar-gambar pada bintang-bintang sejak zaman purba. Tidak mengejutkan, orang melihat apa yang menarik bagi mereka. Kebudayaan dimana orang menghabiskan sebagian hari-harinya untuk berburu melihat gambar hewan-hewan liar pada bintang. Para pelaut eropa melihat bintang-bintang berpola dalam bentuk kompas. Bahkan, para ilmuwan berpendapat bahwa salah satu kegunaan terpenting gambar-gambar itu adalah untuk membantu malakukan navigasi di lautan-lautan Bumi, untuk mengetahui mereka berada di mana saja dengan mencari pola-pola yang tidak asing di langit.

Melihat gambar-gambar di antara bintang juga membuat mempelajari langit menjadi lebih mudah. Para astronom dunia purba membagi langit malam menjadi wilayah-wilayah. Setiap wilayah terdiri dari sekelompok bintang yang disebut rasi bintang atau konstelasi. Rasi bintang diberi nama, dan orang menciptakan cerita-cerita mengenainya.

Banyak kisah rasi bintang datang dari mitos Yunani. Misalnya, Dewi Juno sangat cemburu pada pelayannya, putri Callisto. Jupiter, suami Juno, cemas akan keselamatan Callisto. Untuk melindunginya, ia mengubah Callisto yang cantik menjadi beruang. Tetapi ini menyebabkan masalah baru. Putra Callisto suatu hari pergi berburu. Ketika melihat beruang besar, dengan tidak menyadari itu adalah ibunya sendiri, ia mulai mengarahkan anak panahnya. Jadi Jupiter turun tangan dan membereskan keadaan tersebut, mengubah putri Callisto menjadi beruang kecil. Menurut mitos, karena itulah ada beruang besar dan beruang kecil di langit. Saat ini rasi bintang itu disebut Ursa Mayor dan Ursa Minor.

Mungkin kamu pernah mendengar si pemanah Orion, dengan sabuk bintang-bintangnya, dan Leo, si Singa. Tetapi, ada banyak lagi gambar-gambar di langit seperti pahat, pompa, kuda, teleskp, dan lainnya. Dan bahkan ada rasi bintang yang mirip sapuan di langit yang disebut Rambut Berenice.

Di peta bintang modern, langit Belahan Bumi Utara dan Selatan dibagi menjadi 88 gambar terpisah. Para ilmuwan percaya bahwa kebanyakan rasi bintang modern berasal dari tahun 2 SM. Walaupun bintang-bintang di rasi bintang kelihatannya berdekatan, itu hanyalah ilusi. Satu bintang mungkin berjarak triliyunan kilometer lebih jauh dari Bumi daripada lainnya. Tetapi bintang yang lebih jauh mungkin saja sangat terang, jadi kelihatan sama dekatnya dengan yang lebih dekat dan lebih redup. Di bumi, kita melihat rasi bintang sebagai pola yang datar.

Seperti yang pernah dijelaskan pada artikel lain (baca artikel kosmologi), bintang-bintang selalu lahir dan mati dan mereka terus bergerak seiring pergerakan alam semesta. Jadi seiring waktu berlalu, rasi bintang juga berubah. Jutaan tahun yang lalu, ketika bintang-bintangnya berada di posisi berbeda, Biduk Besar (bagian dari rasi bintang Ursa Mayor) tidak terlalu kelihatan seperti biduk dan lebih mirip lembing. Jutaan tahun mendatang, orang mungkin akan menemukan nama-nama berbeda untuk gambar-gambar baru yang mereka lihat di langit.

Dari beberapa tata surya yang jauh, Matahari kita mungkin merupakan sebuah bintang di rasi bintang kebudayaan lain, mungkin sebuah titik dalam garis gambar hewan aneh yang ditemukan di planet mereka.

Read More

Leher Jerapah

Orang pernah mengira leher jerapah memanjang karena mereka menjulurkannya untuk makan daun-daun di puncak pohon tinggi. Kemudian, mereka meneruskan perubahan ini kepada keturunan mereka. Kini kita tahu bahwa perubahan pada hewan dan tumbuhan selama bergenerasi tidak terjadi seperti itu. Pemikiran saat ini yang dikembangkan oleh para ilmuwan sepert Charles Darwin tahun 1800an, adalah evolusi bekerja dalam dua langkah. Pertama adalah variasi, kedua adalah seleksi alam.

Variasi artinya kadang-kadang, secara kebetulan, seekor hewan lahir dengan suatu perbedaan dari lainnya dalam spesiesnya. Mungkin lebih berbulu, mungkin warna bulu yang berubah, dan sebagainya. Atau mungkin kakinya berbentuk agak berbeda, dan ia dapat berlari lebih cepat. Atau mungkin ia luar biasa lambat. Variasi tidak selalu dipandang baik atau buruk. Semua itu hanyalah proses alam yang terjadi begitu saja.

Seleksi alam artinya hanyalah semakin cocok seekor hewan dengan daerah tempat tinggalnya, semakin besar kesempatannya untuk hidup lama dan mempunyai anak-anak. Kemudian, anak-anaknya mungkin mewarisi variasi yang membuat induknya sangat berhasil bertahan di lingkungan lokalnya.

Sebagai contoh, jika kamu adalah ikan, dan kolammu mengering, kamu hanya bisa melompat-lompat tanpa daya, mungkin kamu tidak akan hidup untuk punya banyak anak. Tetapi katakanlah kamu punya sirip istimewa yang menurt semua teman ikannmu sangat aneh. Dan sebelumnya itu kelihatan tidak banyak berguna. Namun kini ternyata kamu bisa menggunakannya untuk melompat dengan perutmu ke kolam sebelah.

Karena kamu selamat, kamu kemudian menceritakan kisahnya, dan mungkin saja memiliki anak-anak sendiri. Mereka mewarisi siripmu yang aneh tapi berguna itu. dan mereka akan lebih cocok untuk hidup di daerah dimana kolamnya cenderung mengering. Dengan berlalunya generasi-generasi, akan lebih banyak ikan yang memiliki sirip yang aneh ini. Variasi itu dan seleksi alam sedang bekerja.

Sesuatu seperti itu mungkin terjadi pada leluhur berleher pendek dari jerapah zaman ini. Mereka secara kebetulan lahir dengan leher agak panjang dan dapat mendapatkan makanan dari tanah terus sampai ke puncak pohon. Ini merupakan keuntungan yang pasti dapat menopang kebertahanan hidup, terutama saat makanan menjadi langka. Jadi setelah sekian generasi, jerapah berleher panjang menyisihkan yang berleher pendek.

Tetapi, ada juga kerugian memiliki leher sangat panjang. Jantung jerapah harus memompa sangat keras untuk mengalirkan darah ke otaknya yang jauh di atas. Dan hewan dengan leher sangat panjang biasanya tidak dapat berlarim atau meloloskan diri dari bahaya. Jadi, bahkan adaptasi atau penyesuaian terbaik pun memiliki kelemahannya. Oleh karena itu lah, setelah sekian generasi, kita tidak menemukan jerapah yang lehernya tak berhingga, karena keterbatasan keuntungan yang diperoleh. Dan mungkin saja, model jerapah saat ini merupakan model terbaik yang memungkinkan jerapah tetap eksis di bumi ini.

Read More

Cokelat panas atau Cangkir?

Sekelompok alumni melakukan reuni, dan kemudian memutuskan pergi mengunjungi dosen favorit mereka yang sudah pensiun. Saat berkunjung, pembicaraan mereka berubah menjadi keluhan mengenai stres pada kehidupan dan pekerjaan mereka.

Sang dosen itu menyajikan cokelat panas pada tamu-tamunya. Ia pergi ke dapur dan kembali dengan coklat panas di tek yang besar dan berbagai macam cangkir : porselen, gelas, kristal, dan lain-lain, yang sebagiannya bagus dan berharga mahal. Akan tetapi, sebagian lagi bentuknya biasa saja dan dapat ditebak harganya murah. Ia mengatakan kepada mereka untuk mengambil cangkirnya dan mengambil sendiri coklat panas tersebut.

Setelah mereka semua memegang secangkir coklat panas di tangan mereka, dosen yang bijak berkata "Perhatikan, semua cangkir ang bagus dan mahal telah diambil. Yang tersisa, hanyalah cangkir yang murah dan biasa. Memang, hal normal bagi kalian untuk menginginkan yang terbaik. Namun, itu adalah sumber dari masalah dan stres kalian"

"Cangkir tidak menambah kualitas dari cokelat panas. Pada kebanyakan kasus, itu hanya menambah mahal, dan bahkan menyembunyikan apa yang kita minum. Apa yang kalian inginkan sebenarnya adalah cokelat panas, bukan cangkirnya. Tetapi secara tidak sadar kalian menginginkan cangkir yang terbaik. Lalu, kalian mulai saling melihat dan membandingkan cangkir kalian masing-masing".

Para alumni terdiam dan menyimak nasehat dari sang dosen.

"Sekarang pikirkan ini : Kehidupan adalah cokelat panas. Pekerjaan, Uang, dan Kedudukan adalah cangkirnya. Itu hanyalah alat untuk memegang dan memuaskan kehidupan. Cangkir yang kau miliki tidak akan menggambarkan, atau mengubah kualitas kehidupan yang kalian miliki.

"Terkadang, dengan memusatkan perhatian kita hanya pada cangkirnya, kita gagal untuk menikmati coklat panas yang telah Tuhan sediakan pada kita. Tuhan membuat cokelat panasnya, tetapi manusia memiliki cangkirnya. Orang-orang yang paling bahagia tidak memiliki semua yang terbaik. Mereka hanya berbuat yang terbaik dari apa yang mereka miliki".

Dosen itu berhenti sejenak, menghela nafas, lalu melanjutkan "Hiduplah dengan sederhana, bermurah hatilah. Perhatikanlah sesama dengan sungguh-sungguh. Dan akhirnya, silakan nikmati cokelat panas kalian".

Baca artikel Inspirasi dan Movitasi lainnya disini

Read More

Periode Kedua (1550 - 1800) : Munculnya Metode Eksperimen (Bagian 3 - Sir Issac Netwon)

Newton (1642 - 1747) merupakan puncak suatu menara yang jauh melebihi ilmuwan manapun pada zamannya. Ia adalah ilmuwan raksasa, seorang intelektual yang sumbangannya terhadap ilmu pengetahuan tidak bisa dibandingkan dengan besarnya semua ilmuwan di zaman itu.

Pada mulanya, Newton tidak menunjukkan keistimewaan dalam pelajarannya, meski pada akhirnya dia mencapai tempat tertinggi di kelasnya. Perhatiannya terhadap matematika dan mekanika baru berkembang ketika studi di Cambridge (1661) dan mulai menampakkan kegeniusannya. Ketika masih mahasiswa dia telah menemukan teori binomial dan mengembangkan metode deret tak hingga dan menemukan kalkulus diferensial.

Pada tahun 1665, saat usianya 23 tahun, Newton telah mengembangkan dan merumuskan tiga hukum gerak yang sekarang kita kenal sebagai sebgai Hukum Newton. Dengan menggunakan hukum gerak planet yang diajukan oleh Kepler hampir satu abad sebelumnya, dia mempelajari benda (apel) jatuh. Dia memandang bahwa gaya yang menyebabkan buah apel itu jatuh erat hubungannya dengan gaya yang menjaga planet tetap mengorbit mengitari matahari. Dengan mempelajari hukum ketiga Kepler, dia menemukan bahwa tarikan gravitasi itu sebanding dengan kebalikan kuadrat jaraknya. Dia menjelaskan hukum Kepler dengan menyatakan bahwa "gaya tarikan antara dua buah benda berbanding langsung dengan hasil kali massa benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara pusat massa benda-benda tersebut". Newton menamakan gaya tarikan ini dengan gaya gravitasi.

Pada tahun 1667, di usianya yang baru 27 tahun, Newton diangkat menjadi profesor dalam bidang matematika. Karya Newton dalam bukunya yang diterbitkan yang berjudul Optik, terlihat usahanya dalam mengembangkan lensa untuk menanggulangi adanya aberasi sferis pada lensa. Dari hasil percobaannya, Newton justru menemukan gejala penguraian sinar putih menjadi sederetan warna seperti pelangi yang dinamakan spektrum sinar. Dia juga mengajukan teori korpuskuler cahaya yang berlawanan dengan teori undulasi yang diajukan oleh Huygens pada masa itu.

Hasil penelitiannya dalam optika menyebabkan dia memperoleh tempat yang tinggi diantara ilmuwan sezamannya. Namun, sebenarnya karya yang terbesar adalah dalam bidang mekanika dimana dalam tahun 1687 dia menerbitkan bukunya Principia atau lengkapnya Philosophiae Principle of Natural Philosophy. Banyak ilmuwan fisika yang hidup sezaman dengan Newton seperti Robert Boyle (1627 - 1691), Christian Huygens (1629 - 1695), dan Robert Hooke (1635 - 1703).

Demikianlah periode kedua dari perkembangan fisika, dengan sumbangsih ilmu yang besar. Zaman ini marupakan zaman emas terbukanya kotak pandora misteri alam, dengan Newton sebagai puncak menara yang begitu bersinar. Sampai saat ini, saat manusia telah melakukan eksplorasi jauh diantara bintang-bintang, teori Newton tetap menjadi rumusan utama terkait teknis teknologi yang digunakan. Meskipun banyak teori-teori lain yang juga digunakan.

Read More

Video Teknologi Stadion Sepak Bola

Sepak bola adalah olahraga yang paling populer di Bumi saat ini. Yah.. walaupun saat ini sedang heboh di Indonesia tentang Mafia bola, namun tetap tidak mengurangi kecintaan sebagai penikmat bola. Selain karena level permainan telah berbeda dari awal kemunculannya berabad-abad lalu, sepak bola juga didukung oleh kecanggihan fasilitas yang memanjakan para pemain dan penikmat sepak bola. Salah satu fasilitas yang sarat akan teknologi adalah stadion. Stadion sepak bola, khususnya di Eropa, menghadirkan beragam teknologi yang memperkaya fungsinya. Stadion modern saat ini lebih menyerupai pusat pertunjukan dan hiburan, tidak hanya sebagai arena kulit bundar. Bagaimana kehebatan stadion sepak bola, khususnya yang ada di Jerman? Berikut videonya.

Klik untuk menonton video teknologi stadion sepak bola

Read More

Periode Kedua (1550 - 1800) : Munculnya Metode Eksperimen (Bagian 2 - Tycho Brahe dan Kepler)

Karya-karya Galileo sangat menginspirasi banyak orang yang mulai memikirkan mekanisme kerja dari alam ini. Semua penjelasan yang muncul mulai logis dan ditunjukkan bukti nyata yang memberikan pemahaman ke orang-orang. Pada masa ini lah metode eksperimen mulai berkembang pesat. Setiap pemikiran baru dituntut bukti secara eksperimen terkait teori yang diajukan. Setelah masa Galileo, terdapat dua ilmuan yang menjadi inspirasi sains saat ini.

Karya Tycho Brahe (1546 - 1601) dan Kepler (1571 - 1630) penting bukan karena sumbangannya langsung pada pengembangan fisika, tetapi pada karyanya yang saling bergantung satu dengan lainnya seperti umumnya sains dewasa ini. Tycho adalah seorang eksperimentalis, seorang pengamat yang menyuplai data yang cermat, sedangkan Kepler adalah seorang teoretis yang memerlukan data akurat yang didapat dari Tycho untuk menyusun teori baru mengenati gerak planet. Antara keduanya saling memerlukan. Kadang-kadang teori yang mendahului eksperimen dan kadangkala eksperimen yang mendahului teori. Tetapi tidak ada yang berhasil tanpa yang lainnya.

Tycho bekerja selama 20 tahun di observatorium Uraniborg, Denmark, yang menghasilkan katalog bintang dan data astronomis yang cermat meskipun tidak menggunakan teleskop. Uniknya Tycho menolak teori Copernicus, karena sebagai konsekuensi dari teori heliosentris semestinya terdapat paralaksis bintang. Namun, karena sepanjang data hasil pengamatannya dia tidak pernah menemukan paralaksis ini, maka itulah yang membuatnya ragu dan tidak setuju dengan teori heliosentrisnya Copernicus dan kembali ke pandangan geosentris.

Kepler yang merupakan asistennya Tycho ketika bekerja di Observatorium Prague di Jerman, mempelajari dengan tekun data pengamatan Tycho. Dia mengakui teori heliosentris. Dia mempelajari dengan seksama gerak planet Mars. Mulanya dia menggunakan data posisi planet dan mengasumsikan orbit Mars berupa lingkaran dengan matahari berada di pusat, tetapi tidak cocok. Akhirnya dia membuang asumsi gerak melingkar beraturan ini. Dia mengasumsikan bahwa kecepatan planet berubah-ubah dan berbanding terbalik dengan jarak planet ke matahari. Asumsi inilah yang dikenal dengan hukum kedua Kepler, dengan menyatakan bahwa vektor jari-jari dari matahari ke planet pada waktu yang sama menggambarkan luas yang sama. Asumsi ini hasilnya cukup mendekati, namun masih ada sedikit galat yang harganya melampaui batas galat pengamatan.

Akhirnya ia mencoba dengan bentuk orbit yang lain, mula-mula dengan bentuk lingkaran oval, tetapi hasilnya belum benar. Lalu ia mencoba dengan bentuk elips dimana matahari berada di salah satu titik fokusnya. Perhitungan ini akhirnya menemukan buahnya. Untuk lintasan elips ini, antara teori dan pengamatan hasilnya sangat cocok, dan inilah yang dinamakan hukum pertama Kepler. Selanjutnya dengan mencermati lebih jauh hasil pengamatan Tycho, dia menemukan hubungan antara periode dengan jari-jari orbit planet. Inilah akhirnya dikenal sebagai hukum ketiga Kepler, yang menyatakan bahwa kuadrat waktu edar planet mengelilingi matahari sebanding dengan pangkat tiga rata-rata jari-jari orbitnya.

Tetapi apa yang menyebabkan planet bergerak? Mengapa planet yang lebih di luar orbitnya dari matahari bergerak lebih lambat? Menjawab pertanyaan ini, Kepler mengajukan spekulasi gagasan bahwa antara dua benda terjadi tarikan. Ide Kepler inilah yang selanjutnya kemudian dikembangkan oleh Newton menjadi suatu teori yang sangat terkenal yaitu teori gravitasi universal.

Selain itu, Kepler juga memberikan sumbangan penting dalam bidang optika. Dia memahami prinsip pemantulan total dan bagaimana menentukan sudut kritis. Dia juga mempelajari pembiasan oleh udara dan mengajukan tipe lensa miniskus dan teleskop astronomis.

Read More

Lecture Video Geometric Anatomy of Theoretical Physics

Geometri, yang selama ini dikenal dalam matematika nyatanya berkembang atas fenomena-fenomena fisika. Awalnya kajian geometri dikembangkan berdasarkan fenomena optik. Namun, dengan banyaknya kajian-kajian, memunculkan aksioma-aksioma dan teorema-teorema yang canggih, geometri akhirnya menjadi keasyikan dikaji secara teoretik. Bahkan geometri dianggap menjadi suatu objek yang matematis. Faktanya, geometri adalah objek yang dapat dikaji secara empiris. 

Saat ini, perkembangan geometri menjadi sangat liar (dalam arti positif) dan mampu menuntun pemahaman manusia tentang alam semesta. Sejak penggunaannya dalam ranah relativitas umum, geometri kini menjadi primadona untuk menjelaskan banyak hal.

Ingin tau lebih banyak tentang geometri dalam fisika? simak video perkuliahan bertajuk "Lectures on Geometric Anatomy of Theoretical Physics" oleh Dr. Frederic P Schuller.

Lecture 01 : Introduction/Logic of propositions and predicates

Lecture 02 : Axioms set of Theory
Lecture 03 : Classification of Sets
Lecture 04 : Topological Spaces -  Construction and Purpose
Lecture 05 : Topological Spaces - Some Heavily used Invariant
Lecture 06 : Topological Manifolds and Manifold Bundles
Lecture 07 : Differentiable Structures definition and classification
Lecture 08 : Tensor Space Theory I : Over a Field
Lecture 09 : Differential structures : The pivotal concept of tanget vector spaces
Lecture 10 : Construction of the tangent bundles
Lecture 11 : Tensor Space Theory II : Over a Ring
Lecture 12 : Grassmaan Algebra and DeRham Cohomology
Lecture 13 : Lie Groups and Their Lie Algebra
Lecture 14 : Classsification of Lie Algebras
Lecture 15 : The Lie Gorup SL(C2)
Lecture 16 : Dynkin Diagrams from Lie Algebra
Lecture 17 : Representation Theory of Lie Groups and Lie Algebra
Lecture 18 : Reconstruction of a Lie Groups from its Lie Algebra
Lecture 19 : Principle Fibre Bundles
Lecture 20 : Associated Fibre Bundles
Lecture 21 : Concections and Connection 1-form
Lecture 22 : Local representation of the connection on the base manifold
Lecture 23 : Parallel Transport
Lecture 24 : Curvarture and Torsion on Principal Bundles
Lecture 25 : Covariant Derivative
Lecture 26 : Application : Quantum Mechanics on Curved Space
Lecture 27 : Application : Spin Structure
Lecture 28 : Application : Kinematical and Dynamical Symetries


Simak pula video-video perkuliahan lainnya disini

Read More

Periode Kedua (1550 - 1800) : Munculnya Metode Eksperimen (Bagian 1 - Kisah Galileo)

Sejak kemunculan pandangan Copernicus, maka dimulailah kembali semangat para pemikir untuk mempertanyakan sesuatu. Kembali pertanyaan yang menarik masih seputar benda langit yang membawa banyak sumber pengetahuan dan inspirasi. Sejak pandangan Copernicus, maka muncul ilmuwan jenius yang merupakan bapaknya fisika modern dan banyak memperkenalkan fisika eksperimental. Dia adalah Galileo Galilei (1564 - 1642).

Pada usianya yang ke tujuh belas, tahun 1581, dia membuat penelitian dan penemuan pulsometer (ayunan sederhana) dari bila dan pegas dimana waktu ayunnya tidak bergantung dari amplitudo ayunannya. Pada usia 26 tahun (1590), melalui percobaannya dia menunjukkan kesalahan pandangan Aristoteles mengenai benda jatuh. Hasil percobaannya menunjukkan bahwa benda jatuh itu kecepatannya sama, walaupun beratnya berbeda-beda.

Pada 1609, Lepperhey, seorang ahli optika Belanda menemukan bahwa benda yang jatuh bila dilihat melalui tabung yang dilengkapi dengan dua buah lensa kaca, tampak lebih dekat dan terbalik. Galileo yang mendengar penemuan ini lalu pada tahun 1610 membuat teleskop yang dipamerkannya di Venesia selama lebih dari satu bulan. Dengan teleskopnya itu Galileo memperlihatkan bahwa planet-planet itu tampak seperti piringan yang bersinar, sedangkan bintang-bintang tampak gelap seperti titik cahaya. Dia juga menemukan empat buah satelit Jupiter, fase-fase dari Venus, serta bintik noda dan rotasi matahari.

Penemuan ini mendukung pandangan Copernicus dan menentang pandangan Aristoteles. Hal ini menyebabkan dia dibenci gereja sehingga dalam tahun 1615 dia ditahan. Namun pada tahun 1623, teman Galileo yang bernama Berberini menjadi Paus Urban VIII. Akhirnya dia mendapat izin dari  paus untuk kembali menulis teori-teorinya. Ini menandakan bahwa pada abad ke tujuhbelas banyak terjadi perang antara ilmu dan teologi.

Dalam tahun 1636, di tahun-tahun terakhir hayatnya ia menulis dan menerbitkan teori tentang kohesi dan gerak dalam tulisannya "Dialogues on Two New Sciences". Mengenai gerak, Galileo menyatakan bahwa bila hambatan medium itu dihilangkan, maka semua benda akan turun dengan kecepatan yang sama. Dia menurunkan rumus gerak dengan percepatan seragam. Dia juga menyatakan bahwa gerak peluru adalah parabola dan bila hambatan dihilangkan maka benda yang ditembakkan sepanjang bidang mendatar akan bergerak untuk seterusnya. Inilah awal mula konsep hukum kelembaman.

Karya Galileo dalam mekanika telah meratakan jalan bagi Newton dalam mengembangkan tiga hukum gerak yang sangat terkenal itu dan ini merupakan dasar dari mekanika.

Read More

Periode Pertama : Masa Kuno sampai 1550 (bagian 2)

Democritus (460 - 370 SM) menyatakan bahwa alam ini terdiri dari ruang hampa dan partikel-partikel kecil yang tak berhingga. Partikel-partikel kecil ini tidak dapat dibagi lagi dan tidak dapat dilihat dan dinamakan atom. Partikel ini berbeda satu dengan lainnya dalam bentuk, posisi, dan susunannya. Dia berargumentasi bahwa penciptaan materi itu tidak mungkin karena tidak ada sesuatu yang berasal dari tiada.

Aristoteles (384 - 322 SM) memiliki banyak sumbangan dalam banyak cabang pengetahuan seperti logika, retorika, etika, metafisika, psikologi, dan ilmu alam. Dia mengemukakan pentingnya fakta dalam pengembangan ilmiah. Ada dua sumbangan Aristoteles dalam Ilmu Pengetahuan Alam. Pertama mengenai benda jatuh yang mana dia mengatakan bahwa benda yang lebih berat akan jatuh lebih cepat dari benda yang lebih ringan. Kedua mengenai gerak bumi, matahari, dan planet. Bahwa bumi tidak bergerak dan terletak di pusat, sedangkan matahari, planet, dan bintang dibawa oleh bola konsentris yang mengitari bumi.

Aristarchus (310 - 230 SM) menyatakan bahwa bintang dan matahari tidak bergerak, sedangkan bumi bergerak mengitari matahari dalam bentuk lingkaran. Bintang-bintang bertebar dalam bola yang jauh lebih besar dari pada orbit edar bumi. Ini adalah pandangan atau heliosentris yang pertama, namun teori ini tenggelam dalam kebesaran Aristoteles dengan pandangannya yang geosentris. Barulah dua ribu tahun kemudian teori ini mendapat pengakuan setelah diungkapkan oleh Copernicus dalam tahun 1500 M.

Archimedes (281 - 121 SM) terkenal dengan prinsip hidrostatikanya. Ia menyatakan bahwa suatu benda padat yang lebih berat dari zat cair bila diletakkan dalam cairan tersebut akan tenggelam ke bawah cairan itu. Demikian pula jika benda padat ditimbang dalam cairan akan lebih ringan dari berat sebenarnya seberat zat cair yang dipindahkan oleh benda padat tersebut.

Ptolomeus (70 - 147 M) merupakan pemikir yang berasal dari Alexandria. Ia banyak membahas tentang optik, seperti pemantulan cermin datar, cermin cekung dan cembung. Dia juga mempelajari pembiasan cahaya dengan melakukan eksperimen. Dia menyatakan sudut datang dan sudut bias dalam derajat serta mengemukakan bahwa pasangan medium tertentu memiliki perbandingan sudut datang dan sudut biasnya tetap.

Setelah zaman Ptolomeus di awal abad pertama Masehi, tampaknya pemikiran orang tentang alam seperti terhenti. Tidak ada pemikiran-pemikiran baru yang muncul sampai dengan pertengahan abad ke-16. Namun ada beberapa hasil karya beberapa pemikir yang muncul selama masa stagnasi ini. Diantaranya adalah Alhasen (1000 M) dari Arab yang banyak hasil karyanya dalam bidang optika seperti sistem optik pada mata, hukum cermin cekung dan cermin cembung, dan hukum pembiasan yang lebih rinci.

Dalam abad pertengahan muncul Leonardo da Binci (1452 - 1519) yang banyak mengemukakan gagasan tentang gaya, inersia, percepatan, hukum gerak, dan yang lainnya. Mungkin saat ini da Vinci lebih terkenal akan lukisannya yang fenomenal. Faktanya, dia adalah perpaduan antara jiwa seni dan ilmuwan. Banyak karyanya dalam ilmu pengetahuan yang mendapat pengakuan. Leonardo da Vinci merupakan sosok jenius yang menyenangi segala bidang ilmu berbalut dalam jiwa seni yang fenomenal.

Akhirnya mengawali abad keenambelas ini muncul Copernicus (1473 - 1543) yang mendukung pandangan alam Phytagoras dan menentang pandangan geosentris. Teorinya ini memandang bahwa bumi adalah planet yang sama dengan planet lainnya yang bergerak mengelilingi matahari. Pandangan inilah yang dinamakan heliosentris. Teorinya ini dapat menjelaskan terjadinya musim, gerak planet, serta urutan planet yang benar.

Read More

Pelangi, Pelangi, Alangkah Indahmu

Melihat pelangi, entah mengapa sering membuat saya merasa merinding. Barisan warna membentang dari langit, sangat indah dan juga (sedikit) langka.

Orang dulu mengira pelangi adalah tanda dari para dewa. Pelangi bahkan dianggap sebagai jalur sarana komunikasi dengan para dewa, dengan melemparkan uang ke pelangi dan memberikan pesan untuk disampaikan ke penerima. Itu tidak mengherankan. Pelangi muncul di langit, sepertinya secara mendadak, lalu sama misterius dengan kehadirannya, ia menghilang.

Sekarang, kita cukup banyak tahu tentang bagaimana pelangi terjadi, tetapi itu tidak harus membuat kita tidak menghargainya. Para ilmuwan yang membongkar misteri pelangi mengatakan bahwa matematika yang menjelaskan pelangi juga istimewa dan indah (walaupun juga sangat rumit).

Perhatikan, urutan warna pelangi selalu sama, merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu. Walaupun banyak warna diantaranya, namun itulah warna yang terlihat sangat kuat. Merah adalah pita warna paling cemerlang, memanjang di puncak lengkungan. Kemudian berjajar warna-warna lainnya, yang masing-masing lebih pucat dari sebelumnya. Ungu, yang berada di bagian terdalam lengkungan, adalah yang paling redup dan paling sukar dilihat dibanding lainnya.

Pertanyaan selanjutnya yang muncul adalah, terbuat dari apakah pelangi itu? Jawabannya sederhana. Harus ada butir-butir air di udara, cahaya, dan tentu saja seseorang untuk melihatnya.

Namun, sekedar matahari muncul di tengah hujan masih belum cukup. Semua harus berada di urutan yang tepat. Matahari harus rendah di langit, bahkan sedikit di bawah garis cakrawala. Seseorang yang melihat harus berada membelakangi matahari, memandang ke arah dimana hujan turun atau dimana hujan baru turun.

Proses terjadinya pelangi kira-kira sebagai berikut. Seberkas sinar matahari dalam perjalanan panjangnya di angkasa menembus pusat tetesan air hujan. Saat berkas sinar menembus bagian luar tetesan air, ia membias sedikit. Tetesan air hujan bertindak sebagai prisma, dan membiaskan setiap warna yang tersembunyi dalam sinar putih. Jadi saat sinar itu memasuki tetesan air hujan, sinar putih mendadak terpecah menjadi berkas-berkas warna yang cantik.

Di dalam tetesan air hujan, berkas-berkas berwarna bertabrakan dengan dinding dalam tetesan. Dinding ini bertindak seperti cermin, dan memantulkan berkas cahaya darinya. Kini dengan lebih terbiaskan lagi, berkas cahaya melesat keluar dari tetesan melalui sisi yang sama saat masuk.

Sinar matahari awalnya datang dari belakang orang. Kini cahaya yang sudah berubah kembali pada orang tersebut. Mata kita melihat pelangi warna warni dalam bentuk lengkungan di langit yang merupakan cahaya yang dibiaskan dan dipantulkan oleh ratusan ribu tetesan kecil air hujan.

Sesekali, dalam situasi yang sangat jarang, kita mungkin mendapatkan kesenangan langka melihat dua pelangi muncul bersamaan. Yang kedua, lebih besar dan sangat pucat sampai nyaris tidak terlihat serta warnanya terbalik. Pita paling luar adalah ungu dan pita paling dalam adalah merah. Pelangi ganda disebabkan oleh berkas cahaya yang dipantulkan dua kali di dalam tiap tetesan air hujan.

Karena ini adalah tipuan cahaya, pelangi bukan benda di langit seperti burung atau awan. Setiap orang yang ada di sana melihat pelangi yang berbeda, yang tercipta dari berkas cahaya yang mengalir dari belakangnya dan memantul dari tetesan air hujan di depannya. Pelangi yang kita lihat adalah pelangi kita sendiri. Oleh karena itu, dua orang yang berbeda tidak akan melihat pelangi dengan posisi yang persis sama.

Baca artikel fenomena alam lainnya disini

Read More

Periode Pertama : Masa Kuno sampai 1550 (bagian 1)

Sejak ribuan tahun sebelum masehi telah banyak kebudayaan yang sudah tinggi seperti peradaban Mesir kuno, India, Cina, dan Babilonia yang telah banyak memberi sumbangan pemikiran terhadap ilmu pengetahuan. Namun demikian, Yunani Kuno merupakan tempat bersemainya ide-ide besar atau prinsip pengetahuan modern. Ide-ide ini diperkaya oleh Plato, Aristoteles, dan yang lainnya. Meskipun mungkin rasanya pemikiran-pemikiran mereka tentang gejala alam masih sangat samar, mistis, dan filosofis, tetapi banyak memberi sumbangan pada dasar ide dan prinsip pengetahuan modern, seperti ide kekekalan zat, teori atom, inersia, dan lainnya. Namun, tidak dapat dipungkiri pula bahwa pemahaman tentang alam semesta banyak berawal dari pertanyaan tentang posisi benda-benda langit, kaitannya dengan kehidupan manusia.

Mari kita mulai dar Thales (624 - 547 SM) yang memperkenalkan daya tarik magnet dari batu ambar yang digosok. Dia juga berpendapat bahwa bumi bulan dan kecondongan ekliptika. Phytagoras (580 - 428 SM) merupakan ahli matematika yang mendukung pemikiran bahwa bumi itu bulat, dengan dasar bahwa bulat merupakan bentuk paling sempurna. Menurutnya, alam juga berbentuk bulat seperti bola dengan bumi sebagai pusatnya, sedangkan matahari, bintang, dan planet bergerak mengelilingi bumi dalam lingkaran-lingkaran yang berbeda.  Nah, pada titik ini, kita akan membedakan antara pandangan bumi bulat/datar dengan bumi sebagai pusat/tidak.

Anaxagoras (500 - 428 SM) dan Empedocles (484 - 424 SM) memiliki pendapat yang hampir serupa bahwa bulan tidak memancarkan cahaya sendiri, tetapi letak matahari yang menyebabkan terangnya bulan. Dia juga mengajarkan bahwa matahari itu adalah batu merah yang panas dan bulan seperti bumi yang sederhana. Selain itu Anaxagoras juga memberikan pandangan yang merupakan benih hipotesis atomik dari Democritus. Dia menyatakan bahwa perubahan zat disebabkan karena penggabungan atau pemisahan partikel-partikel kecil yang tidak dapat dilihat yang disebutnya spermata. Partikel-partikel ini tidak dapat berubah dan berbeda satu dengan lainnya dalam bentuk, warna, dan rasa. Pandangan inilah yang merupakan citra awal dan hukum kekekalan materi.

Empedocles menyederhanakan pandangan Anaxagoras dengan mengemukakan bahwa ada empat unsur dasar yang menyusun alam ini yaitu tanah, air, udara, dan api. Semua yang ada terjadi dari penggabungan dan pemisahan unsur-unsur ini. Dia juga berpendapat bahwa cahaya itu disebabkan oleh partikel-partikel kecil yang dipancarkan oleh benda yang menyala atau benda tampak. Partikel-partikel ini memasuki mata dan kemudian kembali dari mata ke benda tersebut. Kedua arus ini menimbulkan indera bentuk, warna, dan lainnya. Dia juga memandang bahwa cahaya merambat dari satu titik ke titik lainnya memerlukan waktu. Sebuah pandangan yang sangat revolusioner.

Read More

Periode Ilmu Pengetahuan

Sejak ribuan tahun sebelum Masehi, orang-orang India, Cina, dan Persia telah dengan tekun mendalami sifat dan hakikat alam, meskipun pemikiran mereka banyak didominasi oleh kepercayaan serta keyakinan filosofis yang mereka pegang saat itu. Melalui insting, mereka telah meyakini akan keteraturan alam ini. Mereka memaparkan hakekat sesuatu melalui analisis metafisik.

Lebih dari dua ribu tahun sebelum Masehi, orang-orang Babilonia dan Mesir telah memiliki kumpulan banyak pengetahuan, seperti satuan pengukuran panjang, volume, dan geometri dan mereka juga telah mengenal ilmu perbintangan. Puncak hasil pemikiran manusia yang melahirkan Ilmu Pengetahuan Alam bermula dari zaman Babilonia, 700 tahun Sebelum Masehi, yang melahirkan konsep ilmu perbintangan yang banyak masih kita pakai sampai saat ini, seperti konsep ekliptika, serta kumpulan dua belas rasi bintang pada ekliptika yang kita sebut dengan zodiak.

Ide pemikiran modern tentang alam ini berawal dari orang-orang Yunani Kuno sekitar 600 SM. Pada masa ini di daerah pantai timur Mediterania tumbuh aliran filosofi yang sangat tertarik mendalami teori-teori tentang alam. Tokoh-tokohnya antara lain Plato, Aristoteles, Democritus, dan masih banyak lagi. Ide-ide mereka banyak yang merupakan tunas dari berbagai hukum fisika saat ini seperti hukum kekekalan zat, teori atom, perambatan cahaya, konsep benda jatuh, hukum gaya ke atas dalam fluida, dan lainnya. Ide pemikiran orang-orang Yunani Kuno ini menyebar melalui Alexandria sampai ke Spanyol yang akhirnya sampai ke Eropa Barat. Namun sejak awal abad Masehi sampai dengan abad Pertengahan (1500 M) tidak ada perkembangan baru dalam ilmu pengetahuan. Hal ini karena apa yang diketahui oleh orang-orang Eropa Barat saat itu tidak lebih dari apa yang menjadi pemikiran orang-orang Yunani kuno abad sebelum masehi.

Pengetahuan modern dimulai dari abad ke-16 yang dimahkotai oleh pemikiran-pemikiran jenius abad ke-17 seperi Galileo, Newton, Huygens, Boyle, dan lainnya. Sejak era abad ke 16 inilah pengetahuan berkembang dengan pestnya yang disertai dengan kemajuan dalam penerapannya pada berbagai teknologi dan industri. Perkembangan baru ini ditandai dengan penemuan-penemuan baru dalam fisika hingga sampai dengan abad ke sembilan belas. Namun, awal abad ke dua puluh ditandai lagi dengan pemikiran-pemikiran baru dalam fisika yang dipelopori oleh Albert Einstein sampai saat ini. Jadi tahun 2018 ini kita masih berada pada zaman perkembangan fisika yang dimulai tahun 1900an. 

Secara keseluruhan, sejarah fisika dapat dibagi dalam empat periode, yaitu periode pertama dari zaman kuno sampai dengan tahun 1500. Periode kedua dari tahun 1500 sampai tahun 1800. Periode ketiga dari tahun 1800 sampai dengan tahun 1900. Kemudian periode keempat dari tahun 1900 sampai saat ini. Masing-masing periode akan dijelaskan pada tulisan selanjutnya.

Tambah pengetahuanmu tentang sejarah ilmu pengetahuan dan fisika disini.

Read More

Perjalanan Menembus Waktu

Mungkinkah kita melakukan perjalanan ke zaman kerajaan Majapahit untuk memotret wajah asli Gadjah Mada yang terkenal, lalu pergi ke tangga 17 April 2019, menginap semalam dan kembali pulang memberitahukan siapa presiden terpilih (hasil hitung cepat) Indonesia tahun 2019?

Walaupun mungkin kita tidak pernah dapat membeli mesin waktu, sejenis perjalanan menembus waktu ke masa depan secara teknis tidak mustahil. Itu melibatkan proses pergerakan yang luar biasa cepat, mendekati 300.000 km per detik (dengan kecepatan itu, kita akan mampu mengelilingi bumi 7 kali dalam 1 detik). 

300.000 km per detik adalah kelajuan cahaya yang nampaknya merupakan batas kecepatan yang sudah ada dari awal terbentuknya alam semesta. Yang menarik adalah, saat kamu mendekati kelajuan cahaya, waktu mulai melambat. Ahli-ahli fisika senagn berteori mengenai apa yang akan terjadi pada dua anak kembar, satu pergi dengan pesawat antariksa yang melaju kencang, yang lain tetap tinggal di bumi.

Kisahnya kurang lebih seperti ini...

Nova dan Novi adalah saudara kembar. Keduanya saat ini berumur 30 tahun. Nova adalah seorang astronot dan fisikawan. Novi adalah seorang fisikawan yang berprofesi sebagai Wartawan Sains. Nova baru saja mendapatkan kesempatan sekali seumur hidup, menjadi anggota awak pesawat pertama yang akan mengunjungi tata surya lain. Novi akan meliput kisah itu untuk media tertentu. 

Bintang dan planet-planet yang akan dikunjungi berjarak 96 triliyun km, atau 10 tahun cahaya (Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam waktu 1 tahun, sektar 9,6 triliyun km). Pesawat Nova akan melaju dengan kecepatan 90% kecepatan cahaya. Jadi, dihitung dari Bumi, dibutuhkan waktu kurang lebih 22 tahun untuk perjalanan bolak-balik ke tata surya tersebut dan kembali ke Bumi. 

Saat tahun-tahun berlalu, Novi akhirnya menikah, memiliki 2 orang anak, hidup merawat keluarga kecilnya sembari terus mencari kabar perjalanan saudaranya. Lain halnya dengan Nova, kisahnya sungguh berbeda. Saat pesawatnya melaju tanpa suara melintasi ruang angkasa dengan kecepatan luar biasa, jam di dalam pesawat bergerak lebih lambat dibandingkan di rumah. Namun, jam itu tidak perlu dicocokkan. Waktu sendiri memang melambat bagi pesawat dan awaknya. Tidak akan ada perbedaan yang dirasakan oleh awak pesawat. Satu menit rasanya ya satu menit, bukan satu jam. Tetapi dengan berlalunya menit demi menit, Nova dan rekan astronotnya semakin tidak selaras dengan waktu di Bumi.

Setelah misi sukses, awak kembali ke Bumi. Saat mereka mendekati tata surya kita, jam kapal menunjukkan hampir 10 tahun telah berlalu. Nova merayakan ulang tahun ke 10 di dalam kapal saat kapal ruang angkasa itu memasuki pluto, umurnya kini 40 tahun.

Namun setelah di bumi, akibat efek perlambatan waktu, Novi telah berumur 52 tahun. Waktu bumi mencatat perjalanan pesawat 22 tahun, meskipun waktu pesawat menunjukkan perjalanan mereka hanya 10 tahun. Si kembar pun terlihat tidak sama lagi. Perbedaan umur mereka saat ini adalah 12 tahun. 

Nova melihat perjalanan antariksa sebagai mata air awet muda (seperti di kisah Jack Sparrow) dan merasa tertinggal. Nova mengalami kebingungan. Dalam 10 tahun perjalanan yang ia rasakan, ia telah melampaui waktu bumi 12 tahun ke masa depan. Presiden telah berganti 4 kali (yang menurutnya seharusnya baru 2 kali pergantian pemerintahan). Namun inilah mesin waktu yang secara teknis mungkin terjadi, sebuah gagasan menuju massa depan tanpa manipulasi yang sangat fiktif seperti kisah Doraemon.

Gagasan perjalanan menembus waktu ini didasarkan pada Teori Relativitas Khusus Albert Einstein, yang menjelaskan bagaimana waktu, jarak, dan bahkan massa dipengaruhi oleh gerak. Perjalanan yang dilakukan denga kecepatan yang lebih dekat lagi dengan kecepatan cahaya akan mendorong sang pengelama lebih jauh lagi ke masa depan. Walaupun mungkin ada masalah-masalah ang tidak terpecahkan dalam waktu membangun pesawat secepat itu.

Bahkan pada teori Relativitas Umumnya, Einstein meramalkan bahwa peningkatan gravitasi juga memperlambat waktu. Jadi beberapa orang berspekulasi bahwa kita dapat menggunakan struktur alamiah alam semesta dnegna gravitasinya yang sangat besar, seperti lubang hitam, untuk melontarkan pengelana ke masanya yang lain.

Baca artikel Populer dan Sains Fiksi disini.

Read More

Hitamnya Ruang Angkasa

Di bumi, langit terang pada siang hari karena molekul-mlekul udara memantulkan sinar matahari seperti milyaran cermin mungil (baca : Langit Biru). Namun, di bulan tidak ada atmosfir, jadi langit gelap dan bintang-bintang tampak bahkan pada siang hari. Begitu pula di ruang angkasa itu sendiri yang sangat kosong, dengan sedikit molekul untuk memantulkan kembali cahaya pada kita. Jadi bahkan di dekat Matahari yang menyala-nyala ruang angkasa akan tetap berwarna hitam. 

Meski demikian, kehitaman ruang  angkasa melibatkan teka-teki yang rumit, yang telah diperdebatkan para ilmuwan selama beratus-ratus tahun. Mengapa tidak semua bintang di alam semesta kita bersama-sama menghasilkan cahaya yang menyilaukan? Mengapa langit tetap gelap pada malam hari? Namun, hati-hati bahwa kasus ini berbeda dengan langit bumi berwarna biru. Langit bisa saja berwarna putih cemerlang atau warna lain (sepanjang ada cahaya dari matahari). Namun ini kasus langit berwarna gelap (tidak terang).

Beberapa ilmuwan percaya bahwa alam semesta tidak terbatas, bahwa ruang angkasa terus membentang ke segala arah selamanya, dan bahwa di ruang angkasa tak berujung itu terdapat jumlah bintang yang tidak terbatas.

Jika ruang angkasa dipenuhi dengan banyak bintang (sumber cahaya), seharusnya kemanapun kita menoleh akan selalu terdapat bintang-bintang. Dipenuhi bintang-bintang jauh, seharusnya langit malam membutakan kita dengan cahayanya yang menyilaukan. Tetapi kenyataannya tidak. Pemikiran seperti ini diawali oleh Thomas Diggers pada tahun 1500an yang dilanjutkan oleh astronom abad 19 Wilhelm Olbers yang akhirnya fenomena ini disebut sebagai Paradoks Olbers.

Olbers mengusulkan beberapa pemecahn, tetapi akhirnya memutuskan bahwa jawabannya adalah debu. Mungkin kita tidak dapat melihat cahaya dari bintang-bintang yang sangat jauh, karena debu di angkasa menyerapnya. Itu akan berarti bahwa jumlah bintang yang tidak terbatas tertutupi oleh debu. 

Tetapi setelah kematian Olbers, para ilmuwan menghitung bahwa sinar-sinar bintang dari semua matahari itu seharusnya cukup memanaskan setiap debu sehingga juga berpijar. Jadi langit malam seharusnya diterangi oleh debu yang bersinar. Kembali ke paradoks.

Jadi, para ilmuwan mencoba teori-teori lain. Cahaya yang jauh lebih redup daripada cahaya yang dekat. Jadi bintang-bintang yang sangat jauh memang tidak bisa terlihat. Namun, jika jumlah bintang tak terbatas, cahaya akan terakumulasi dan langit tetap saja seharusnya terang. 

Namun yang jelas, kegelapan menguasai malam. Sepanjang hidup kita melihat langit gelap di malam hari. Sepanjang perjalanan wahana keluar atmosfer bumi akan berhadapan dengan gelapnya ruang angkasa.

Akhirnya, kesalahan ditemukan pada cara awal berpikir kita. Bahwa tidak cukup banyak bintang untuk menutupi angkasa dengan cahaya. Langit malam tidak terang karena bintang-bintang dan alam semesta tidak membentang tiada akhir. Alam semesta sebagian besar terdiri atas ruang kosong. 

Dengan teleskop yang paling kuat, kini kita hampir bisa melihat dimana bintang-bintang akan berakhir. Cahaya dari bintang-bintang butuh waktu jutaan tahun untuk menempuh perjalanan ke tempat kita. Jadi ketika kita melihat ke angkasa, kita melihat ke waktu lampau. Teleskop terbaik memungkinkan kita melihat cahaya yang memulai perjalanannya ke arah kita sekitar 10 milyar tahun yang lalu.

Alam semesta baru berumur 15 milyar tahun. Semakin baik teleskop kita nantinya, semakin jauh ke masa lalu kita dapat melihat. Menelusuri kehampaan sebelum kelahiran bintang-bintang. Melalui ruang kosong diantara bintang-bintang, kita dapat melihat kembali ke awal mula alam semesta.

Baca artikel-artikel tentang kosmologi disini.

Read More

Belang-Belang Zebra

Zebra adalah mahluk yang hampir mirip dongeng, tetapi ia anggota keluarga kuda, keledai, dan bagal. Zebra hidup di Afrika, dan tingginya saat berdiri sampai ke bahu kira-kira 1,2 meter (jenis kuda diukur dari kaki berpijak ke bahu).

Zebra biasanya hidup dalam keluarga, bersama seekor zebra jantan, beberapa betina, dan beberapa anak zebra (namun tidak seperti keluaga cemara tentunya). Keluarga ini seringkali bepergian bersama dalam kawanan sampai 1000 ekor zebra. Kadang-kadang zebra bergabung dengan antelop, dan berkelana bersama mereka mencari rumput untuk dimakan. Kehidupan berkelompok ini juga berguna untuk menghindari incaran predator seperti singa, cheetah, dan lainnya. Selain itu, tentu saja yang paling mencolok dari zebra adalah warna rambutnya yang belang-belang.

Terdapat tiga jenis spesies zebra yang dibedakan dari jenis belangnya. Zebra grevy memiliki garis-garis tipis berwarna gelap dan perut putih. Garis-garis zebra gunung lebih tebal dengan tiga belang sangat lebar di punggung di atas kaki belakangnya.  Zebra Burchell memiliki belang-belang yang berjarak jarang yang dimulai dari bawah, ditengah perutnya, dan melintasi punggungnya. Kadang-kadang terdapat garis bayangan yang sangat tipis di antara yang lebih tebal. Sebenarnya terdapat zebra keempat yang disebut quagga. Quagga hanya memiliki belang di leher, kepala, dan kaki depan. Punggungnya cokelat rata. Namun quagga ini akhirnya banyak diburu dan punah.

Belang-belang zebra ini berguna untuk membingungkan predator yang ingin mengubah zebra menjadi menu hidangan makanannya. Berkat belang-belang ini, zebra dapat lebih mudah meloloskan diri dan membingungkan predatornya. Ini bukan berkaitan dengan kamuflase terhadap lingkungannya. Secara utuh, kita akan melihat tubuh zebra persis seperti kuda. Namun, belang-belang zebra memberikan efek disruptif, dimana belang hitam dan putihnya memecah kontur rata tubuh hewan, menyamarkan bentuk asli zebra. Ketika zebra bergerak, pola itu dapat lebih membingungkan lagi. Jadi singa akan bingung dan tidak yakin apakah ini makanannya atau bukan.

Darimana datangnya belang-belang itu? Nah seperti pada artikel topik kehidupan (baca artilkel tentang kehidupan) sebelumnya  tentang seleksi alam (baca : seleksi alam), para ilmuwan berpendapat zebra berevolusi dari hewan sejenis kuda tanpa belang. Mereka mempunyai gagasan berbeda seperti apa leluhur zebra yang tanpa belang itu, tetapi  banyak yang beranggapan pada umumnya berwarna gelap atau hitam (Jadi zebra adalah hewan hitam berbelang putih, bukan sebaliknya).

Cara belang tersebut berevolusi kira-kira sebagai berikut. Karena variasi kebetulan, beberapa anak kuda warna gelap lahir dengan garis-garis berwarna lebih muda. Karena belang-belang adalah warna pelindung, maka itu menjadi keuntungan. Jadi hewan belang seringkali bertahan hidup untuk memiliki anak-anak yang akhirnya banyak yang belang. Kebelangan ini akhirnya diwariskan terus sebagai reaksi bertahan hidup (dibuktikan dari generasi ke generasi). Semakin banyak hewan belang muncul, dengan berlalunya generasi akhirnya ada beberapa spesies berbeda yang kita sebut sekarang dengan zebra. 

Pertanyaan yang muncul adalah, mengapa kuda sekarang masih ada? Mungkin proses generasi zebra ini ada pada wilayah tertentu yang membuatnya untung. Sedangkan di daerah lain, kondisi kuda dengan warna normal masih tetap bertahan tanpa harus belang. Oleh karena itu, respon kuda warna normal terhadap keturunnannya tetaplah normal (tidak ada mutasi genetik). Jadi begitulah kira-kira garis besar proses seleksi alam yang terjadi. 

Baca artikel lain dengan topik kehidupan disini

Read More