Sejarah Fisika

          Sebelum kita membahas tentang sejarah fisika, apakah kalian tahu apa itu fisika? Fisika adalah ilmu yang mempelajari tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika disebut juga sebagai ilmu paling dasar karena setiap ilmu alam lainnya seperti biologi, kimia, geologi, dan lain-lain mempelajari suatu jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika.

            Nah, apa kalian ingin tahu bagaimana sejarah perkembangan fisika? Sejarah fisika telah dimulai sejak 2400 SM yaitu melalui kebudayaan Harappan yang menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak aat itu fisika terus berkembang sampai ke level yang sekarang. Sekitar tahun 1600 fisika menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Paa tahun 1900 menjadi era baru terbentuknya fisika modern.

             Menurut Richtmeyer, perkembangan ilmu fisika dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu:

Periode Pertama, dimulai dari zaman prasejarah sampai sekitar tahun 1550. Pada periode ini masih belum ada penelitian yang sistematis. Beberapa penemuan pada periode ini, diantaranya:

2400000 SM – 599 SM, dalam bidang astronomi sudah dihasilkan kalender Mesir dengan 1 tahun = 356 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam bidang tegnologi sudah ada peleburan benda logam, pembuatan roda, teknologi bangunan (piramid), pengukuran, dan koin (mata uang).

600 SM – 530 M, perkembangan ilmu dan teknologi berkaitan erat dengan perkembangan matematika. Dalam bidang astronomi sudah ada pengamatan tentang gerak benda langit (termasuk bumi), jarak, dan ukuran benda langit. Dalam bidang sains fisik sudh ada hipotesa Democritus bahwa materi terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai tradisi Fisika Matematika untuk menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatik, dan lain-lain. Tradisi Fisika Matematika masih berlangsung sampai sekarang.

530 M – 1450 M, kemunduran tradisi sains di Eropa dan semakin berkembang 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, dan trigonometri sebagai bagian dari kerja astronomi berkembang. Dalam Sains Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang mendorong secara terus menerus. Bidang lain yang semakin berkembang, yaitu kemagnetan Eksperimen optika, ilmu Kimia (Alchemy).

1450 M – 1550 M, sudah ada arah penelitian yang sistematis. Adanya publikasi teori hiliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi sainstifik.

Periode kedua, dimulai dari sekitar tahun 1550 sampai 1800. Metode penelitian yang sistematik mulai dikembangkan dengan Galileo sebagai tokoh pencetus. Penemuan yang didapatkan, yaitu:

•         Kerja sama antara eksperimentali dan teoris menghasilkan teori baru pada gerak planet.

•         Isaac Newton meneruskan kerja Galileo terutama dalam bidang mekanika menghasilkan hukum gerak Newton yang merupakan sumber dari mekanika klasik, dan hukum grafitasi Newton yang menjelaskan gaya dasar grafitasi.

•         Persamaan Bernoulli, teori kinetic gas, Vibrasi tranversal dari batang, kekekalan momentum sudut, dan 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 elestroskop, pengembangan teori arus listrik yang serupa dengan teori penjalaran panas dalam hukum Coulomb.

Periode ketiga, dimulai sekitar tahun 1800 sampai 1890. Diformulasikan konsep-konsep fisika mendasar yang sekarang kita kenal dengan fisika klasik. Hasil-hasil dari formulasi tersebut, diantaranya:

•         Dalam mekanika, persamaan Hamiltonian yang kemudian dipakai dalam fisika kuantum, persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, dan hidrodinamika.

•         Dalam fisika panas, hukum-hukum termodinamika, teori kinetic gas, penjalaran panas, dan lain-lain.

•         Dalam listrik-magnet, hukum ohm, hukum faraday, teori Maxwell, dan lain-lain.

•         Dalam gelombang, teori gelombang cahaya, prinsip intereferensi, difraksi, dan lain-lain.

Periode keempat, dimulai sekitar tahun 1890 sampai sekarang. Pada akhir abad ke 19 ada beberapa fenomena yang tidak dapat dijelaskan dengan fisika klasik. Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika yang lebih mendasar lagi yang kita kenal dengan fisika modern. Dalm periode ini dikenal beberapa teori, yaitu:

•         Teori relativitas yang dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal, seperti 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 yang kemudian dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli, Heisenberg dan lain-lain. Yang selanjutnya melahirkan teori-teori tentang atom, inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi.

Fisika Zaman Purbakala

            Sejak zaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengetahui sifat dari benda, seperti mengapa benda yang tidak ditopang jatuh ke tanah? Mengapa material yang berbeda memiliki property yang berbeda? Dan sebagainya. Hal lain yang diperhatikan adalah sifat dari jagat raya, seperti bentuk bumi. Tokoh fisika pada zaman ini, diantaranya:

•         Thales (620-547 SM)

•            Saintis pertama.

•            Sudah memahami pentingnya prinsip-prinsip umum ketimbang kejadian-kejadian khusus/individual.

•            Orang pertama yang mengajarkan strukur mikroskopik materi.

•            Air adalah elemen dasar alam. Segenap isi alam semesta ini terbuat dari air.

•            Gerakan larinya air merupakan alasan dasar untuk seluruh gerakan.

•            Menganggap materi dan gaya sebagai satu kesatuan.

•         Anaksimandross (609-546 SM)

•            Muridnya Thales

•            Percaya bahwa alam diatur oleh suatu hukum. Lebih percaya pada kekuatan fisis ketimbang kekuatan supernatural yang membuat keteraturan di alam.

•            Entitas wujud alam semesta adalan apeiron.

•            Apeiron ini mirip dengan konsep “kehampaan/vacum”, yaitu sesutau yang tak jelas/tak tentu dalam ruang dan waktu.

•            Sudah punya gagasan evolusi binatang melalui mutasi, dan bukan melalui seleksi alam.

•            Hasil belajar dari Mesir, jam berdasarkan bayangan sinar matahari dari suatu tongkat.

•         Anaksimenes (585-525 SM)

•            Murid Anaksimandross.

•            Udara/angin merupakan entitas wujud alam semesta, ia yang mendasari segalanya.

•            Panas dan dingin menyebabkan udara menciptakan suatu bentuk.

•            Bumi, matahari dan bintang adalah cakram/piringan di atas udara.

•         Empedocles (490-430 SM)

•            Entitas wujud di alam semesta terdiri atas 4 unsur yaitu api, angin, air, dan tanah.

•            Keempat unsur tersebut tidak bisa saling tukar menukar satu sama lain.

•            Ada 2 kekuatan/gaya: centripetal force of love dan centrifugal force of strife. Ini yang bertanggung jawab dalam interaksi unsur-usur tersebut.

•            Teori 4 unsur ini di adopsi Aristoteles dan diyakini hingga abad renaisans.

•            Untuk membuktikan bahwa dia bisa abadi, dia melompat ke kawah gunung api Etna.

•         Leucippos (5 SM)

•            Tak ada yang terjadi secara kebetulan tanpa alasan, segalanya pasti punya tujuan.

•            Bapak Atomisme : entitas wujud adalah atom.

•            Ada 2 entitas yang invariant (bhs Indonesia: karar) yaitu atom dan kehampaan.

•            Segala sesuatu juga memiliki sifat mendasar yaitu perubahan dan gerak.

•            Biasanya disebut bersamaan dengan muridnya, Democritus.

Fisika Klasik

            Perkembangan dibidang kefisikaan masih sempit. Contoh pemikiran pada zaman ini, antara lain:

•         Mekanika Klasik (Mekanika Newtonian)

Mekanika klasik menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel. Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton tentang gerak, terutama oleh hukum kedua Newton yang menyatakan, "Sebuah benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga laju perubahan waktu dari momentum sama dengan gaya tersebut".

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 selama interval waktu tertentu tidak mengalami perubahan kecepatan, konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen.

•         Elektrodinamika Klasik

Elekrodinamika, sesuai dengan namanya adalah kajian yang menganalisis fenomena akibat gerak elektron. Fenomena ini berkaitan dengan kelistrikan dan kemagnetan. Kendati elektrodinamika merupakan bagian dari fisika klasik, hukum-hukum elektrodinamika yang dikompilasi oleh Maxwell ternyata sesuai dengan teori Relativitas, salah satu pilar dari fisika modern. Teori elektromagnet membahas medan elektromagnet, yaitu medan listrik dan medan magnet . Kedua besaran ini berhubungan dengan rapat muatan dan rapat arus. Bagian ini tidak akan mengulas secara rinci teori medan elektromagnet sebab dapat diperoleh dalam kuliah khusus tentang elektrodinamika. Hal yang perlu dikemukakan di sini adalah bahwa menurut Maxwell, medan listrik dan magnet memenuhi persamaan.

Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan elektromagnet merambat dalam ruang dalam bentuk gelombang dengan kecepatan tetap v. Maxwell adalah orang pertama yang mengungkapkan bahwa gelombang EM pada jangkauan frekuensi tertentu adalah gelombang cahaya. Sejak itu orang kemudian memahami bahwa gelombang EM meliputi frekuensi sangat rendah seperti sinar tampak (frekuensi berkisar 4000 A – 7000 A), hingga radiasi frekuensi tinggi seperti Sinar-X.

Dalam kajian optika dipahami bahwa cahaya memiliki berbagai sifat yang menunjukkan bahwa konsep cahaya sebagai gelombang tidak esensial. Akan tetapi guna menjelaskan secara lebih tepat mengenai gejala interferensi, khususnya difraksi, konsep cahaya sebagai gelombang adalah mutlak.

Pada prinsipnya fisika klasik berpandangan bahwa materi terdiri atas partikel dan radiasi terdiri atas gelombang. Pandangan ini menjadi acuan dalam menjelaskan gejala alam. Contohnya, gaya yang dialami oleh partikel bermuatan seperti, elektron dan proton, dengan massa masing-masing muatan listrik satu satuan, berinteraksi melalui interaksi gravitasi (massa) dan elektromagnetik. Geraknya dapat dijelaskan melalui Hukum Lorentz. Akan tetapi, teori klasik tidak mampu menjelaskan bagaiman interaksi partikel ini dengan cahaya (radiasi).

•         Termodinamika Klasik

Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk–bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Termodimika 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 tingak 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 perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini di kenal 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 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.

•         Teori Relativitas Umum

Einstein menyelesaikan teori relativitas umum pada tahun 1915 yang menjelaskan bahwa “Gelombang elektromagnetik tidak sesuai dengan teori gerakan Newton”. Menurut Newton, gravitasi dianggap sebagai kekuatan penarik. Planet-planet bergerak mengelilingi matahari dalam bentuk lingkaran elips karena matahari memiliki kekuatan gravitasi yang amat besar. Tetapi menurut Einstein, gravitasi tidak dianggap sebagai kekuatan penarik, namun lebih sebagai kekuatan eksterior yang merupakan konsekwensi dari ruang dan waktu atau ruang-waktu. Rangkaian ruang-waktu empat-dimensi yang melengkung seringkali dilukiskan seperti sebuah karet yang dimelarkan oleh benda bermasa—bintang, galaksi, dll. Benda bermassa seperti matahari melengkungkan ruang-waktu di sekelilingnya dan planet-planet bergerak di sepanjang jalur melengkungnya ruang-waktu. Einstein berkata: “Materi memberitahu ruang bagaimana cara melengkungkan/memelarkan dirinya; ruang memberitahu materi cara bergerak”. Teori relativitas umum memprediksi dengan tepat sampai pada tingkatan apakah sebuah sinar cahaya akan terbentang saat ia lewat di dekat matahari. Kalau dipaksa menyimpulkan teori relativitas umum dalam satu kalimat: Keberadaan ruang, waktu, dan gravitasi tidak terpisahkan dari benda.

Fisika Modern

            Fisika modern mampu menjawab masalah-masalah yang tidak terpecahkan dengan fisika klasik. Penemuan penting pada zaman ini, diantaranya:

•         Relativitas Khusus

Hasil percobaan Michelson Morley tidak dapat dijelaskan melalui Fisika Klasik. Maka Einstein mengemukakan dua postulat relativitas khusus: 

•         Hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya.

•         Kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak bergantung dari keadaan gerak pengamat itu.

•         Efek Compton

Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang, tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.

Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton. Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan electron, seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan. Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur. Dimana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.

Fisika Masa Kejayaan Islam

            Islam memiliki kontribusi besar dalam perkembangan ilmu fisika, tokoh islam yang menemukan teori fisika, yaitu:

•         Ibnu Sina

“Sesungguhnya anda akan mengetahui bahwa materi saat kosong secara alami, dan tidak ditemukan adanya pengaruh luar, tidak akan keluar dari tempat tertentu dengan bentuk tertentu. Sebab, secara alami merupakan dasar untuk menjawab itu. Materi tetaplah materi, selagi tidak ada tuntutan luar yang menggerakkannya maka keadaannya tetap seperti semula”. Ini sama seperti yang dikemukakan oleh Newton dalam hukumnya yang berbunyi “Materi akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak teratur selagi tidak dipaksa oleh kekuatan luar yg mengubah keadaan tersebut”.

•         Abu Barakat Habbatullah Ibn Malka Al-Baghdadi

“Pada setiap gerakan untuk memendekkan waktu (perjalanan yang ditempuh) itu mungkin tidak mustahil. Daya jika lebih kuat digerakkan lebih cepat bisa (menggerakkan) waktu yang pendek. Jika daya itu bertambah kuat bertambah pula kecepatan hingga dapat memperpendek waktu. Jika kekuatan itu tidak terbatas, kecepatan juga tidak terbatas. Demikian itu menjadikan gerakan tanpa ruang waktu menjadi semakin kuat, karena penafsiran waktu dalam kecepatan berakhir sesuai dengan daya kekuatan”. Dalam bab 17, Al-Khala’ juga menyebutkan bahwa  “Kecepatan itu akan semakin bertambah jika daya semakin kuat. Jika bertambah daya dorong, bertambah pula kecepatan materi yg bergerak sehingga bisa memendekkan waktu dalam menempuh jarak tertentu”. Hal ini juga dikemukakan oleh Newton dalam hukum yang ditulis dengan persamaan F = d(mv)/dt.

Bunyi hukum Newton menyebutkan bahwa “F aksi = -F reaksi”. Dan Abu Barakat Habbatullah ibn Malka Al-Baghdadi (480-560 H/1087-1164 M) dalam kitab Al-Mukhtabar fi Al-Hikmah menyebutkan bahwa “himpunan (komponen) saling tarik-menarik antara dua pergerakan pada tiap-tiap satu dari benda yang saling tarik-menarik dalam daya tariknya, menimbulkan daya perlawanan terhadap daya lainnya. Jika salah satunya menang bukan berarti menarik sekelilingnya yang tidak mempunyai daya tarik lain. Bahkan kekuatan itu tetap ada dan kuat. Andai tidak ada, niscaya yang lain tidak membutuhkan semua daya tarik tersebut.”

“Apakah batu yang dilempar itu berhenti pada titik paling tinggi yang sampai kepadanya saat dimulai pelemparannya ke sisi bumi?” Dan ia menjawabnya sendiri “Barang siapa yang menyangka bahwa antara gerakan batu yang dilempar tinggi dengan lingkaran kejatuhannya dan berhenti, dia salah. Hal itu disebabkan karena lemahnya kekuatan yang memaksa batu itu dan daya beratnya, sehingga melemahkan gerakannya, menyembunyikan gerakan pada satu sudut, yang disangka dia itu diam (padahal dia telah menariknya, yaitu daya gravitasi)”.

•         Imam Fakhrudin Ar Razi

“Partikel-partikel mempunyai daya tarik-menarik sejajar sampai berhenti di tengah-tengah, tidak diragukan lagi, bahwa salah satu di antara keduanya berbuat dalam suatu gaya yang saling menghalangi gaya lain”. Pernyataan ini masih sama seperti hukum aksi reaksi Newton.

•         Ibnu Haitsam

“Gerakan jika saling bertemu gerakan akan saling menolak. Daya pergerakan itu akan tetap ada selagi masih terdapat unsur yang menolak atau menghalangi. Gerakan akan kembali menurut arah asal dia bergerak. Dimana daya geraknya untuk kembali itu sesuai dengan daya gerakan yang menggerakkannya pada permulaan, juga menurut daya yang menolaknya.”

Profile

Hi, namaku Siti Imtinan. Aku anak kelahiran 15 Agustus 1997. Teman-teman biasanya memanggil aku Intan. Sekarang ini aku masih sekolah tepatnya sekolah di MAN Bangil kelas XI jurusan IPA. Aku tinggal di Jl. Hiu No. 337 Kauman-Bangil Pasuruan Jawa Timur (sekedar informasi buat yang gak tahu Bangil itu dimana).

Latar Belakang Membuat Wp

Sebenarnya sama sekali tidak ada niatan untuk membuat wp, tetapi karena ini tugas dari sekolah pastinya harus dikerjakan. Dan buat pemilihan tema yaitu fisika, mungkin itu karena aku sedikit tertarik tentang fisika (banyak materi tentang fisika di laptop).

Ok, disini saya hanya membahas segala sesutatu yang berhubungan dengan fisika. Tak ada yang lain (maybe). Soalnya kalau saya bahas yang lain nanti tidak nyambung dengan tema. Disini kalian dapat mencari apa saja (ruang lingkup fisika). Mungkin kalian ingin mengetahui fakta unik tentang fisika, sejarah fisika, peraih nobel fisika, dll semua itu dapat kalian temukan disini. Itu semua alasanku, semoga informasi yang kalian dapat disini bermanfaat, apa bila ada salah kata mohon dimaafkan.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.