laporan eksperimen fisika 2 (menentukan konstanta pegas dengan metode statis dan dinamis)

BAB I
PENADAHULUAN
LATAR BELAKANG
Dalam kehidupan sehari-hari pegas memiliki peranan penting, sebagai contoh pegas dapat kita jumpai pada sepeda motor. Dimana pegas pada sepeda motor sering disebut atau di kenal dengan nama shuck breaker. Dengan adanya shuck breaker ini maka kita merasa nyaman ketika mengendarai sepeda motor. Hal ini terjadi karena shuck breaker tersebut memiliki sifat elastisitas ( kembali ke bentuk semula ) seperti sifat pegas pada umumnya. Pegas tidak hanya dimanfaatkan pada sepeda motor, tetapi pada semua kendaraan yang selalu kita gunakan. Pegas merupakan salah satu contoh benda elastis. Contoh benda elastis lainnya adalah karet mainan
Ketika kita menarik karet mainan sampai batas tertentu, karet tersebut bertambah panjang. Jika tarikan tersebut dilepaskan, maka karet akan kembali ke panjang semula. Demikian juga ketika kita merentangkan pegas, pegas tersebut akan bertambah panjang. tetapi ketika dilepaskan, panjang pegas akan kembali seperti semula. Apabila pegas tersebut diregangkan kemudian dilepaskan maka panjang pegas akan kembali seperti semula. Mengapa demikian ? hal ini disebabkan karena benda-benda tersebut memiliki sifat elastis. Elastis atau elastsisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Jika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda yang elastis, maka bentuk benda tersebut berubah. Untuk pegas dan karet, yang dimaksudkan dengan perubahan bentuk adalah pertambahan panjang.

PERTANYAAN PENELITIAN
Berapa besar konstanta pegas dengan cara statis dan dinamis?
TUJUAN EKSPERIMEN
Menentukan konstanta elastik suatu jenis pegas dengan cara statis dan dinamis?.
MANFAAT EKSPERIMEN
Kita dapat menentukan konstanta elastik suatu jenis pegas dengan cara statis dan dinamis.



















BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN HIPOTESIS

KAJIAN PUSTAKA
sebuah pegas yang dibuat dengan cara melilitkan kawat yang kaku menjadi sebuah kumparan adalah alat yang lazim. Gaya yang dikerjakan oleh pegas jika ditekan atau diregangkan adalah hasil dari gaya intermolekuler yang rumit dalam pegas, tetapi gambaran empiris tentang perilaku makroskopik pegas adalah cukup untuk kebanyakan terapan. Jika pegas ditekan atau diregangkan kemudian dilepas, pegas kembali ke panjang asal atau alamiahnya, jika perpindahan tidak terlalu besar. Jika sebuah pegas diregangkan dengan suatu gaya, maka pegas akan bertanbah panjang. Jika gaya akan yang digunakan untuk menarik kawat tidak terlalu besar, maka perpanjangan pegas adalah sebanding dengan gaya yang bekerja.
Ini pertama kali ditemukan oleh Robert Hooke (1635 – 1703). Hokum Hooke dapat dinyatakan sebagai berikut: jika sebuah benda diubah bentuknya, maka benda rtersebut akan melawan perubahan bentuk (deformasi) dengan gaya yang sebanding dengan besar deformasi, asalkan deformasi ini tidak terlalu besar. Untuk deformasi dalam satu dimensi, atau perubahan panjang saja, maka hokum Hooke dapat ditulis sebagai berikut.
Fx = - k (x – xo) = - k ∆x
Di sini x adalah panjang setelah diberikan gaya atau panjang setelah mengalami deformasi, Fx adalah gaya balik oleeh bahan, xo adalh panjang mula-mula bahan dan k adalah suatu tetapan banding dan untuk pegas disebut tetapan/konstanta pegas. Tanda negative menyatakan bahwa gaya selalu melawan deformasi.
Hokum Hooke berlaku pada suatu bahan selam perubahan panjang tidak terlalu besar. Daerah di mana hokum Hooke berlaku dissebut daerah elastic. Jika suatu bahan mengalami perubahan panjang melampaui daerah elastic, maka akan mengalami perubahan bentuk permanen. Daerah deformasi di luar daerah elastic, disebut daerah plastic. Dalam daerah plastic perubahan bentuk bersifat permanen. Jika sebuah pegas ditarik melebihi batas elastic, pegas tidak kembali lagi pada panjang semula, karena struktur atom-atom dalam pegas telah mengalami perubahan.
Untuk mencari nilai ketetapan pegas dapat dilakukan dengan 2 cara :
1. Cara Statis
Apabila suatu pegas dengan tetapan pegas k diberi beban W, maka ujung pegas akan bergeser sepanjang x sesuai dengan persamaan : mg = kx
F = k x
2. Cara Dinamis
Apabila pegas yang telah diberi beban tadi dihilangkan bebannya maka pegas akan mengalami getaran selaras dengan periode :
T=2π√(m/k)
k=(4π^2 m)/T^2

Dimana :
m = massa beban
g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s2)
T = Periode
Hubungan antara gaya yang meregangkan pegas dan pertambahan panjang pada daerah elastisitas pertama kali diselidiki oleh Robet Hooke (1635 - 1703) . Hasil penyelidikannya dinyatakann dalam sebuah hokum yang kemudian dikenal sebagai Hukum Hooke.
Pada daerah elastisitas besar gaya F yang meregangkan pegas sebanding dengan pertambahan panjangnya (∆x) secara matematis dapat dituliskan:

Dimana:
F= gaya yang bekerja pada pegas (N)
k= konstanta pegas (N/m)
∆x= pertambahan panjang pegas (m)
Konstanta pegas merupakan suatu angka tertentu yang menjadi salah satu karakteristik suatu pegas. Dalam satuan SI, satuan konstanta pegas adalah N/m.
Pada dasarnya osilasi alias getaran dari pegas yang digantungkan secara vertikal sama dengan getaran pegas yang diletakan horisontal. Bedanya, pegas yang digantungkan secara vertikal lebih panjang karena pengaruh gravitasi yang bekerja pada benda (gravitasi hanya bekerja pada arah vertikal, tidak pada arah horisontal). Mari kita tinjau lebih jauh Kekekalan Energi Mekanik pada pegas yang digantungkan secara vertikal...

Pada pegas yang kita letakan horisontal (mendatar), posisi benda disesuaikan dengan panjang pegas alami. Pegas akan meregang atau mengerut jika diberikan gaya luar (ditarik atau ditekan). Nah, pada pegas yang digantungkan vertikal, gravitasi bekerja pada benda bermassa yang dikaitkan pada ujung pegas. Akibatnya, walaupun tidak ditarik ke bawah, pegas dengan sendirinya meregang sejauh x0. Pada keadaan ini benda yang digantungkan pada pegas berada pada posisi setimbang. Berdasarkan hukum II Newton, benda berada dalam keadaan setimbang jika gaya total = 0. Gaya yang bekerja pada benda yang digantung adalah gaya pegas (F0 = ‐kx0) yang arahnya ke atas dan gaya berat (w = mg) yang arahnya ke bawah. Total kedua gaya ini sama dengan nol. Mari kita analisis secara matematis...
F mg kx F mg o o Σ = − = 0 → =
Gurumuda tetap menggunakan lambang x agar anda bisa membandingkan dengan pegas yang diletakan horisontal. Dirimu dapat menggantikan x dengan y. Resultan gaya yang bekerja pada titik kesetimbangan = 0. Hal ini berarti benda diam alias tidak bergerak Jika kita meregangkan pegas (menarik pegas ke bawah) sejauh x, maka pada keadaan ini bekerja gaya pegas yang nilainya lebih besar dari pada gaya berat, sehingga benda tidak lagi berada pada keadaan setimbang (perhatikan gambar c di bawah).

Total kedua gaya ini tidak sama dengan nol karena terdapat pertambahan jarak sejauh x; sehingga gaya pegas bernilai lebih besar dari gaya berat. Ketika benda kita diamkan sesaat (belum dilepaskan), EP benda bernilai maksimum sedangkan EK = 0. EP maksimum karena benda berada pada simpangan sejauh x. EK = 0 karena benda masih diam. Karena terdapat gaya pegas (gaya pemulih) yang berarah ke atas maka benda akan bergerak ke atas menuju titik setimbang. Perhatikan gambar c di bawah ini.

Ketika mencapai titik setimbang, besar gaya total = 0, tetapi laju gerak benda bernilai maksimum (v maks). Pada posisi ini, EK bernilai maksimum, sedangkan EP = 0. EK maksimum karena v maks, sedangkan EP = 0, karena benda berada pada titik setimbang (x = 0). Karena pada posisi setimbang kecepatan gerak benda maksimum, maka benda bergerak terus ke atas sejauh ‐x. Laju gerak benda perlahan‐lahan menurun akibat adanya gaya berat yang menarik benda ke bawah, sedangkan besar gaya pemulih meningkat dan mencapai nilai maksimum pada jarak –x. Ketika benda berada pada simpangan sejauh –x, EP bernilai maksimum sedangkan EK = 0. Setelah mencapai jarak ‐x, gaya pemulih pegas menggerakan benda kembali lagi ke posisi setimbang (lihat gambar di bawah). Demikian seterusnya. Benda akan bergerak ke bawah dan ke atas secara periodik. Selama benda bergerak, selalu terjadi perubahan energi antara EP dan EK. Energi Mekanik bernilai tetap. Ketika benda berada pada titik kesetimbangan (x = 0), EM = EK. Ketika benda berada pada simpangan sejauh –x atau +x, EM = EP.


Energi Potensial sebuah pegas dengan konstanta gaya k yang teregang sejauh x dari kesetimbangannya dinyatakan dengan persamaan :
EP = ½ kx2
Energi Kinetik sebuah benda bermassa m yang bergerak dengan kelajuan v ialah :
EK = ½ mv2
Energi Total (Energi Mekanik) adalah jumlah Energi Potensial dan Energi Kinetik :
EM = EP + EK = ½ kx2 + ½ mv2
Ketika benda berada pada posisi kesetimbangan, benda memiliki kecepatan maksimum, sedangkan besar simpangan = 0 (x = A = 0). Dengan demikian pada titik kesetimbangan, total Energi Mekanik benda yang berosilasi pada ujung pegas adalah
EM = EP + EK
EM =1/2 k(0)2 + ½ mv2
EM = ½ mv2
Misalnya kita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. Massa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya gesekan, sehingga benda meluncur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan arah positif ke kanan dan arah negatif ke kiri. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang (lihat gambar a).

Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali ke posisi setimbangnya (gambar b).

Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh ‐x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang (gambar c).

Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0). Secara matematis ditulis :


Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum hooke. Hukum ini dicetuskan oleh paman Robert Hooke (1635‐1703). k adalah konstanta dan x adalah simpangan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah dengan simpangan x). Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan. Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan dengan elastisitas sebuah pegas. Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas), semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan
F = +kx.
Dari berbagai persamaan dan uraian di atas maka bunyi Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan uraian:
“Pada daerah elastisitas suatu benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu.”
Sifat pegas seperti yang dinyatakan oleh Hukum Hooke tidak terbatas pada pegas yang diregangkan. Pada pegas yang dimampatkan juga berlaku Hukum Hooke selama pegas masih pada daerah elastisitasnya. Sifat pegas seperti itu banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada neraca pegas, bagian-bagian mesin dan pada kendaraan bermotor modern (pegas sebagai peredam kejut)







BAB III
METODE EKSPERIMEN
ALAT DAN BAHAN
Alat
Neraca Ohauss 311 g - stopwatch
Bahan
Pegas spiral 1 buah
Beban 50 g 5 buah
Untuk statip
Mistar kayu 100 cm
Penggantung pegas
Balok kayu 1,5 meter
Balok kayu 11 cm x 40 cm
Gergaji 1 buah
Sekap 1 buah
Amplas secukupnya
Cat hitam secukupnya
Cara membuat statip
Memotong balok kayu 1,5 m menjadi 2 bagian yaitu 100 cm (batang statip) dan 30 cm pada balok bagian atas.
Membuat 2 lubang 5 cm dari ujung kanan (batang statip) dan 5 cm dari ujung kiri (mistar kayu) pada balok 11cm x 40 cm.
Membuat lubang pada balok 30 cm (bagian atas) sebelah kiri sebagai tempat untuk memasang mistar dan sekaligus memasang penggantung pegas.
Memasang batang statip (kanan) dan mistar pada lubang yang telah dibuat pada balok 30 cm dan diperkuat dengan paku dan lem kayu.
Memasang batang statip dan mistar kayu pada lubang yang telah dibuat pada balok 11 cm x 40 cm dan diperkuat dengan memberikan lem untuk kayu pada bagian lubang tersebut sehingga berdirilah statip yang dilengkapi dengan mistar dan penggantung pegas.
Statip yang sudah jadi, kemudian dicat dengan warna hitam.
Keterangan gambar


balok bagian atas dengan panjang 30 cm



batang statif dengan panjang 100 cm


Mistar 100 cm



Balok bagian bawah dengan panjang 40 cm dan lebar 11 cm

PROSEDUR KERJA
Kegiatan 1 (cara statis)
Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan dan merakit seperti pada gambar berikut.










Menggantung sebuah penggantung pada ujung pegas.
Pada posisi tersebut mengukur panjang pegas sebagai panjang mula-mula (x_0).
Memberi tanda pada beban yang digunakan angka 1 sampai 5.
Mengukur massa benda 1 dengan menggunakan neraca Ohauss 311 gr.
Mengulangi kegiatan 5 dengan menambahkan beban 2 dan mengukur massanya setiap kali penambahan beban sehingga kita memperoleh sedikitnya 5 data
Memasang sebuah beban 1 pada penggantung beban dan menunggu beberapa saat hingga pegas berada dalam keadaan setimbang. Selanjutnya mengukur panjang pegas sebagai panjang akhir (x_1)
Menghitung pertambahan panjang pegas (∆x=x_1-x_0).
Mengulangi kegiatan (6) dan (7) dengan menambahkan beban 2 di atas beban sebelumnya dan mengukur panjangnya pegas setiap kali penambahan beban tersebut sehingga kita memperoleh sedikitnya 5 (lima ) data.
Kegiatan 2 (cara dinamis)
Menggantung beban pada pegas, kemudian diberi simpangan 2 cm lalu dilepaskan. Mencatat waktu untuk 10 ayunan.
Mengulangi langkah 1 dengan menambahkan beban 2 sampai 5.

TEKNIK ANALISIS DATA
Membuat grafik hubungan antara gaya berat beban dengan pertambahan panjang pegas.
Membuat grafik hubungan antara massa dengan kuadrat periode.
Menghitung konstanta pegas berdasarkan grafik yang telah dibuat.
Menghitung besarnya kesalahan konstanta pegas berdasarkan grafik.




BAB IV
HASIL, ANALISIS, DAN PEMBAHASAN
HASIL PENGAMATAN
NST Mistar = 1/10 = 0,1 cm
NST Neraca Ohauss 311 gr
Lengan 1 = 100/1= 100 gr
Lengan 2 = 100/10=10 gr
Lengan 3 = 1/1=1 gr
Lengan 4 =0,1/10=0,01 gr
NST stopwatch = 0,1 s
Kegiaatan 1 (metode statis)
Tabel. Hubungan antara gaya berat beban terhadap pertambahan panjang pegas. (penambahan beban)

NO. Massa m ( Kg ) Panjang Mula-mula x_o ( m ) Panjang Akhir x ( m )
1.
2.
3.
4.
5.
6. 0,050000
0,100215
0,150800
0,201000
0,251320
0.301550 0,1680
0,1680
0,1680
0,1680
0,1680
0,1680 0,2205
0,2730
0,3260
0,3780
0,4310
0,4840




Tabel. Hubungan antara gaya berat beban terhadap pertambahan panjang pegas. (pengurangan beban)
NO. Massa m ( Kg ) Panjang Mula-mula x_o ( m ) Panjang Akhir x ( m )
1.
2.
3.
4.
5.
6. 0,301550
0,251320
0,201000
0,150800
0,100215
0.050000 0,1660
0,1660
0,1660
0,1660
0,1660
0,1660 0,4840
0,4320
0,3790
0,3260
0,2720
0,2190

Kegiatan 2 (metode dinamis)
Tabel hubungan antara massa dengan kuadrat periode
NO Massa m (kg) Waktu t (s) Peride T (s)
1.
2.
3.
4.
5.
6. 0,050000
0,100215
0,150800
0,201000
0,251320
0,301550 4,55
6,50
7,85
9,15
10,25
11,20 0,455
0,650
0,785
0,915
1,025
1,120





ANALISIS
Analisis grafik
Metode statis
Penambahan beban
NO GAYA BERAT BEBAN F (N) PERTAMBAHAN PANJANG PEGAS ∆x (m)
1. 0.50000 0.0525
2. 1.00215 0.1050
3. 1.50800 0.1580
4. 2.01000 0.2100
5. 2.45764 0.2630
6. 3.01550 0.3160


NST Grafik ∆x= 0.05/5=0.01 N/m
∆∆x= 1/4×NST=1/4 0.01=2.5 x〖 10〗^(-3) N/m
NST grafik F= 0.5/5=0.1 N/m
∆F= 1/4×NST= 1/4 ×0.1=2.5×〖10〗^(-2) N/m
k= F/∆x=2.1/0.22=9.54 N/m
∆k=|∆F/F+∆∆x/∆x|k
∆k=|(2.5×〖10〗^(-2))/2.1+(2.5 x〖 10〗^(-3))/0.22|9.54 N/m
∆k=|0.012+0.012|9.54 N/m
∆k=|0.024|9.54 N/m
∆k=0.229 N/m
KR= ∆k/k×100%=0.229/9.54×100%=2.40%
DK=100%-KR=100%-2.40%=97.60%
PF=(k±∆k) N/m
=(9.54±0.229)N/m
=(9.5±0.2) N/m
Pengurangan beban
NO GAYA BERAT BEBAN F (N) PERTAMBAHAN PANJANG PEGAS ∆x (m)
1. 3.01550 0.3180
2. 2.45764 0.2660
3. 2.01000 0.2130
4. 1.50800 0.1600
5. 1.00215 0.1060
6. 0.50000 0.0530


NST Grafik ∆x= 0.05/5=0.01 N/m

∆∆x= 1/4×NST=1/4 0.01=2.5 x〖 10〗^(-3) N/m

NST grafik F= 0.5/5=0.1 N/m
∆F= 1/4×NST= 1/4 ×0.1=2.5×〖10〗^(-2) N/m
k= F/∆x=1.8/0.19=9.47 N/m
∆k=|∆F/F+∆∆x/∆x|k
∆k=|(2.5×〖10〗^(-2))/1.8+(2.5 x〖 10〗^(-3))/0.19|9.47 N/m
∆k=|0.014+0.013|9.47 N/m
∆k=|0.027|9.47 N/m
∆k=0.256 N/m

KR= ∆k/k×100%=0.256/9.47×100%=2.70%
DK=100%-KR=100%-2.70%=97.3%
PF=(k±∆k) N/m
=(9.47±0.256)N/m
=(9.5±0.3) N/m
Metode dinamis
NO Massa m (kg) Kuadrat periode T2 (s)
1. 0.050000 0.207
2. 0.100215 0.422
3. 0.150800 0.616
4. 0.201000 0.837
5. 0.251320 1.051
6. 0.301550 1.254


NST Grafik T^2=0.2/5=0.04 N/m
∆T^2=1/4×NST=1/4 0.04=1 x〖 10〗^(-2) N/m
NST grafik m= 0.05/5=0.01 N/m
∆m= 1/4×NST= 1/4 ×0.01=2.5×〖10〗^(-3) N/m
K= m/∆T=0.28/1.16=0.24 N/m = 0.24 x 39.4384=9.46 N/m
∆k=|∆m/m+(∆T^2)/T^2 |k
∆k=|(2.5×〖10〗^(-3))/0.28+(1 x〖 10〗^(-2))/1.16|0.24 N/m
∆k=|0.0089+0.862|0.24 N/m
∆k=|0.871|0.24 N/m
∆k=0.21 N/m
KR= ∆k/k×100%=0.21/9.46×100%=2.22%
DK=100%-KR=100%-2.22%=97.8%
PF=(k±∆k) N/m
=(9.46±0.21)N/m
=(9.5±0.2) N/m
PEMBAHASAN
Berdasarkan kajian teori yang kami peroleh menyatakan bahwa sebuah pegas yang diregangkan dengan suatu gaya, maka pegas akan bertambah panjang. Jika gaya yang digunakan untuk menarik kawat tidak terlalu besar, maka perpanjangan pegas adalah sebanding dengan gaya yang bekerja. Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas),
semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx untuk metode statis sedangkan untuk metode dinamis digunakan persamaan k=4πm/T^2 dimana T adalah periode dan m adalah massa.
Hasil eksperimen ditunjukkan pada analisis grafik dengan metode statis untuk penambahan beban diperoleh persamaan y = 9.477x + 0.003, R2 = 0.999 dan pelaporan fisikanya PF =(9.5±0.3) N/m dan pengurangan beban diperoleh persamaan y = 9.394x +0.001, R2 = 0.999 dan pelaporan fisikanya PF=(9.4±0.2) N/m sedangkan pada metode dinamis diperoleh persamaan y = 0.24x + 0.000, R2 = 0.999 dan pelaporan fisikanya PF =(9.7±0.3) N/m. Dari data ini terlihat bahwa pelaporan fisika dengan metode statis dan dinamis tidak jauh berbeda.
Adapun penyebab sehingga data yang kami peroleh atau konstanta pegas setelah dianalisis baik metode statis maupun metode dinamis hasilnya berbeda-beda disebabkan karena adanya faktor-faktor yang mempengaruhi pada saat pengambilan data diantaranya pengamatan dan pembacaan skala ukur pada neraca ohauss, stopwatch dan mistar serta udara yang mempengaruhi pada saat mengukur massa benda dengan neraca ohauss 311 gr, dimana penunjukan keseimbangan pada neraca ini sulit untuk stabil atau normal karena adanya faktor udara tersebut.















BAB V
PENUTUP
KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari eksperimen yang kami lakukan antara lain:
Besar konstanta pegas dengan metode statis pada penambahan beban atau pelaporan fisika PF =(9.5±0.3) N/m dan pengurangan beban PF=(9.4±0.2) N/m sedangkan pada metode dinamis PF =(9.7±0.3) N/m

SARAN
Diharapkan kepada pembaca agar lebih memahami percobaan hukum Hooke dan dapat mengaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.
Diharapkan kepada praktikan atau pembaca, apabila melakukan percobaan ini sangat dibutuhkan ketelitian baik dalam mengukur massa benda dengan menggunakan neraca ohauss 311 gr maupun mengukur pertambahan panjang pegas dengan menggunakan mistar.







DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1(terjemahan). Jakarta: penerbit Erlangga
Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga
Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A. 2002. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1 (terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga
http://www.gurumuda.com © 2008 ‐ 2009
file://localhost/D:/DATA%20SUTHE/BERKAS%20KU/pegas/pegas.html












































(mengukur massa benda)






(mengukur panjang mula-mula pegas)

(mengukur panjang pegas mula-mula)









(mengukur pertambahan panjang pegas)

makalah seminar fisika unismuh (memahami cermin lengkung dan lensa dengan menggunakan konvensi tanda)

BAB I
PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG
Cermin dan lensa merupakan bagian dari optika geometri, yaitu
bagian dari ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya secara geometrik. Dalam hal ini mempelajari sifat-sifat pemantulan dan pembiasan. Dimana cermin berkaitan dengan hukum-hukum pemantulan sedangkan lensa berkaitan dengan hukum-hukum pembiasan. Ada dua macam cermin, yaitu cermin datar dan cermin lengkung. Cermin lengkung meliputi cermin cekung dan cermin cembung. Lensa dapat digolongkan menjadi dua macam, yaitu lensa cembung dan lensa cekung. Pada lensa cembung (konveks) bagian tengahnya lebih tebal,mengumpulkan sinar (konvergen), memiliki tiga golongan yaitu cembung ganda (bikonveks), cembung datar (plankonveks), cembung cekung (konkaf-konveks). Pada lensa cekung (konkaf) yang bersifat memencarkan sinar (divergen) memiliki tiga golongan, yaitu bikonkaf, plankonkaf, dan konveks-konkaf. Namun untuk memahami materi ini akan membutuhkan ketelitian yang sangat tinggi sehingga kebanyakan siswa yang kurang memahami materi ini yaitu cermin lengkung dan lensa khususnya mengenai masalah tanda serta kurang mengerti apa artinya tanda pada cermin lengkung dan lensa. Adapun beberapa masalah mengenai tanda yang dianggap susah dipahami oleh siswa dan sekaligus menjadi alasan penulis mengangkat dan mengajukan judul seminar ini antara lain:
Siswa sulit memahami cermin lengkung dan lensa terutama pada arah sinar terbalik misalnya dari kiri ke kanan begitupun sebaliknya.
Menentukan tanda negatif dan positif terutama dalam sifat bayangan dan perbesaran bayangan benda.
Masih adanya buku-buku yang menyatakan bahwa perbesaran bayangan (M) menggunakan tanda mutlak.
RUMUSAN MASALAH
Bagaimana cara memahami cermin lengkung dan lensa dengan mudah?
Bagaimana cara agar siswa dapat meneyelesaikan soal-soal dengan mudah?
TUJUAN
Untuk memudahkan siswa memahami cermin lengkung dan lensa.
Unutk memudahkan siswa dalam menyelesaikan soal-soal cermin lengkung dan lensa.
MANFAAT
Bagi siswa : Diharapkan kepada siswa agar lebih mudah memahami cermin lengkung dan lensa serta dapat menyelesaikan soal-soal dengan mudah.
Bagi guru : Sebagai pertimbangan untuk menerapkan cara penyajian materi khususnya cermin lengkung dan lensa dengan menggunakan konvensi tanda.
Bagi sekolah : Sebagai bahan referensi dalam upaya peningkatan hasil belajar siswa.









BAB II
KAJIAN PUSTAKA

CERMIN LENGKUNG
Bagian-Bagian Cermin Lengkung dan Penomoran Ruang
Cermin cekung

Cermin cembung

Gambar. Bagian-bagian cermin cekung dan penomoran ruang cermin
cekung


Konvensi Tanda Cermin Lengkung
Jarak fokus (f) dan jari-jari kelengkungan cermin (R) bertanda positif (+), jika titik fokus (F) dan titik pusat kelengkungan cermin (C) berada di depan cermin pada cermin cekung dan bertanda negatif (-) pada cermin cembung.
Cermin cekung

Gambar. (a) Jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin pada cermin cekung di sebelah kiri.
(b) Jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin pada cermin cekung di sebelah kanan.
Cermin cembung

Gambar. (a) Jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin pada cermin cembung di sebelah kiri.
(b) Jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin pada cermin cembung di sebelah kanan.
Jarak benda (s) bertanda positif (+), jika benda terletak di depan cermin (benda nyata).
Cermin cekung

Gambar. (a) Benda terletak di depan cermin cekung di sebelah kiri
(b) Benda terletak di depan cermin cekung di sebelah kanan
Cermin cembung

Gambar. (a) Benda terletak di depan cermin cembung di sebelah kanan.
(b) Benda terletak di depan cermin cembung di sebelah kiri.
Jarak benda (s) bertanda negatif (-), jika benda terletak di belakang cermin (benda maya).
Cermin cekung

Gambar. (a) Benda terletak di belakang cermin cekung di sebelah kanan.
(b) Benda terletak di belakang cermin cekung di sebelah kiri.

Cermin cembung

Gambar. (a) Benda terletak di belakang cermin cembung di sebelah kiri.
Benda terletak di belakang cermin cembung di sebelah kanan.
Jarak bayangan (s’) bertanda positif (+), jika bayangan terletak di depan cermin (bayangan nyata).
Cermin cekung

Gambar. (a) bayangan benda terletak di depan cermin cekung di sebelah kiri
(b) Bayangan benda terletak di depan cermin cekung di sebelah Kanan.
Cermin cembung

Gambar. (a) bayangan benda terletak di depan cermin cembung di sebelah
kanan.
(b) Bayangan benda terletak di depan cermin cembung di sebelah
Kiri.
Jarak bayangan (s’) bertanda negatif (-), jika bayangan terletak di belakang cermin (bayangan maya).
Cermin cekung

Gambar. (a) bayangan benda terletak di belakang cermin cekung di sebelah kanan.
(b) bayangan benda terletak di belakang cermin cekung di sebelah kiri.
Cermin cembung

Gambar. (a) bayangan benda terletak di belakang cermin cembung di sebelah kiri.
(b) bayangan benda terletak di belakang cermin cembung dis ebelah kanan.
(Rahman Karim, 2003: 7-10)
Pembentukan Bayangan oleh Cermin Lengkung
Cermin cekung
Untuk menggambarkan bagaimana terbentuknya bayangan pada cermin cekung dapat menggunakan bantuan sinar-sinar istimewa, dengan demikian lukisan bayangan akan dapat dilukis dengan mudah karena sinar-sinar tersebut mudah diingat ketentuannya tanpa harus mengukur sudut datang dan sudut bias. Sinar-sinaar istimewa ini pun tetap berdasarkan hukum pemantulan cahaya. Untuk menggambarkan bagaimana terbentuknya bayangan pada cermin sferik kita dapat menggunakan bantuan sinar-sinar istimewa, dengan demikian lukisan bayangan akan dapat kita lukis dengan mudah.
Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung adalah sebagai berikut:
Sinar yang datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus (F).

Sinar yang datang melalui titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

Sinar yang datang melalui pusat kelengkungan ( C ) akan dipantulkan kembali melalui titik pusat kelengkungan tersebut.

Contoh melukis bayangan pada cermin cekung.
Benda berada di ruang I

Benda berada di ruang II

Benda berada di ruang III

Dari contoh-contoh tersebut dapat disimpulkan bahwa antara ruang tempat benda berada dan tempat bayangan berada bila dijumlah hasilnya adalah 5. Kecuali benda yang berada di titik-titik khusus. Dengan demikian berlaku:

(Pristiadi Utomo. :15-18)

Cermin Cembung
Sama halnya dengan cermin cekung, pada cermin cembung juga mempunyai tiga macam sinar istimewa. Karena jarak fokus dan pusat kelengkungan cermin cembung berada di belakang cermin maka ketiga sinar istimewa pada cermin cembung tersebut adalah :
Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).

Sinar yang datang menuju titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

Sinar-sinar yang menuju titik pusat kelengkungan ( C ) akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat kelengkungan tersebut.

(Supardiono, 2004: 20-25)

Contoh melukis bayangan pada cermin cembung
Seperti halnya pada cermin cekung, melukis bayangan pada cermin cembung juga diperlukan minimal dua sinar istimewa. Karena depan cermin adalah ruang IV maka berapapun jarak benda nyata dari cermin tetap berada di ruang IV . Dengan demikian bayangan yang terbentuk berada di ruang I cermin cembung dan bersifat maya, diperkecil.

Itulah sebabnya bayangan yang terlihat di dalam kaca spion dari benda-benda nyata di depan kaca spion tampak mengecil dan spion mampu mengamati ruang yang lebih luas.
Rumus-Rumus Cermin Lengkung
Disamping cara lukisan seperti pada gambar diatas maka letak, ukuran, dan sifat-sifat bayangan dapat pula ditentukan dengan menggunakan perhitungan-perhitungan.
Untuk menentukan letak bayangan digunakan rumus:
1/f=1/s+1/s' ⟹2/R=1/s+1/s'
Dimana:
f = jarak fokus cermin
s = jarak benda dari cermin
s’ = jarak bayangan dari cermin
R = jari-jari kelengkungan cermin
Dimana:
R = 2 f atau f = ½ R
Untuk menentukan ukuran bayangan digunakan rumus:
M =-h^'/h=-s^'/s
Dimana:
M = perbesaran bayangan
h’ = tinggi bayangan
h = tinggi benda
jika M bernilai positif (+) maka sifat bayangan tegak dan jika M bernilai ptic ve (-) maka sifat bayangan terbalik. Dan jika dalam perhitungan ternyata diperoleh M>1 artinya bayangan yang dibentuk lebih besar dari pada bendanya, jika M =1 maka bayangan sama besar dengan bendanya sedangkan jika 0(Sears. Zemansky, 1987: 933-937)

Contoh:
Jika perbesaran suatu cermin lengkung, M = -2
Artinya:
Sifat bayangannya terbalik (karena M bernilai ptic ve)
Tinggi bayangan sama dengan 2 x tinggi bendanya.
Contoh soal:
Sebuah benda berdiri tegak sejauh 20 cm di depan cermin lengkung yang jejari lengkungannya 10 cm. tentukanlah:
Jarak bayangan yang terbentuk.
Perbesaran bayangannya.
Sifat-sifat bayangannya.
Lukis jalan sinarnya.
Penyelesaian:
Jika cermin lengkung itu adalah cekung:
Diketahui:
s = 20 cm R = 10 cm f = 5 cm
Jarak bayangan yang dibentuk…..
Rumus: 1/f=1/s+1/s'⟶ 1/5=1/20+1/s'
1/s'=4/20-1/20=3/20⟶s^'=20/3 cm = 62/3 cm
Perbesaran bayangannya……
s’=62/3 cm
rumus: M=-s^'/s⟶M==-(6 2/3)/20⟶M=-20/3×1/20=-1/3
Sifat-sifat bayangannya adalah……
Nyata, lebih kecil dan terbalik
Lukisan bayangannya……

Jika cermin lengkung itu adalah cermin cembung:
s = 20 cm R = - 10 cm f = - 5 cm
Jarak bayangan yang dibentuk…….
Rumus: 1/f=1/s+1/s'⟶ 1/(-5)=1/20+1/s'
1/s'=-4/20-1/20=-5/20⟶s^'=-20/5 cm =-4cm
Perbesaran bayangannya…...
s’=-4cm
rumus: M=-s^'/s⟶M==-(-4)/20⟶M=1/5
sifat-sifat bayangannya adalah…..
Maya, lebih kecil dan tegak
Lukisan bayangannya…..

LENSA
Lensa cekung ditulis (-)


lensa cembung di tulis (+)

Konvensi Tanda Untuk Lensa
Arah dari mana sinar datang disebut depan dan arah kemana sinar bias disebut belakang.
Lensa cekung

Gambar. (a) sinar datang dari arah kiri pada lensa cekung.
Sinar datang dari arah kanan pada lensa cekung.
Lensa cembung

Gambar. (a) Sinar datang dari arah kiri pada lensa cembung.
Sinar datang dari arah kanan pada lensa cembung.
Jarak fokus (f) bertanda ptic ve (-) pada lensa cekung dan bertanda positif (+) pada lensa cembung.
Lensa cekung

Gambar. (a) Jarak fokus pada lensa cekung dengan arah sinar dari kiri.
Jarak fokus pada lensa cekung dengan arah sinar dari kanan.
Lensa cembung

Gambar. (a) Jarak fokus pada lensa cembung dengan arah sinar dari kiri.
(b) Jarak fokus pada lensa cembung dengan arah sinar dari
Kanan
Jarak benda (s) bertanda (+), jika benda terletak di depan lensa (nyata).
Lensa cekung

Gambar. (a) Jarak benda terletak di depan lensa di sebelah kiri.
(b) Jarak benda terletak di depan lensa di sebelah kanan.

Lensa cembung

Gambar. (a) Jarak benda terletak di depan lensa di sebelah kiri.
(b) Jarak benda terletak di depan lensa di sebelah kanan.
Jarak benda (s) bertanda ptic ve (-), jika benda terletak di belakang lensa (nyata).
Lensa cekung

Gambar. (a) Jarak benda terletak di belakang lensa di sebelah kanan.
(b) Jarak benda terletak di belakang lensa di sebelah kiri.


Lensa cembung

Gambar. (a) Jarak benda terletak di belakang lensa di sebelah kanan.
(b) Jarak benda terletak di belakang lensa di sebelah kiri.
Jarak bayangan (s’) bertanda ptic ve (-), jika bayangan terletak di depan lensa (maya) .
Lensa cekung

Gambar. (a) Jarak bayangan terletak di depan lensa di sebelah kiri.
Jarak bayangan terletak di depan lensa di sebelah kanan.


Lensa cembung

Gambar. (a) jarak bayangan terletak di depan lensa di sebelah kiri.
(b) Jarak bayangan terletak di depan lensa di sebelah kanan.
Jarak bayangan (s’) bertanda (+), jika bayangan terletak di belakang lensa (nyata).
Lensa cekung

Gambar. (a) Jarak bayangan terletak di belakang lensa di sebelah kanan.
(b) Jarak bayangan terletak di belakang lensa di sebelah kiri.

Lensa cembung

Gambar. (a) Jarak bayangan terletak di belakang lensa di sebelah kanan.
(b) Jarak bayangan terletak di belakang cermin di sebelah kiri.

Pembentukan Bayangan pada Lensa
Seperti pada cermin, maka pembentukan bayangan pada lensa, juga memerlukan sinar-sinar istimewa sebagai berikut:
Untuk lensa cekung ( ptic ve)

Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah dari titik fokus kedua F2.
Sinar datang melalui titik O (pusat ptic) tidak dibiaskan.
Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus pertama (F1) dibiaskan sejajar sumbu utama.
Untuk lensa cembung (positif)

Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus kedua F1.
Sinar datang melalui titik pusat ptic (O) tidak dibiaskan.
Sinar datang melalui titik titik fokus pertama (F2) dibiaskan sejajar sumbu utama.
Melukis pembentukan bayangan pada lensa
Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis cukup menggunakan minimal dua berkas sinar istimewa untuk mendapatkan titik bayangan.
Contoh melukis pembentukan bayangan.
Benda AB berada di ruang II lensa cekung

Benda AB berada di ruang II lensa cembung

Benda AB berada di ruang III lensa cembung

Benda AB berada di ruang I lensa cembung

(Pristiadi Utomo. : 57-59)
Rumus-rumus lensa
Untuk menghitung jarak bayangan adalah:
1/f=1/s+1/s'
Untuk menghitung perbesaran bayangan adalah:
M =-s^'/s
Jadi rumus-rumus untuk cermin lengkung sama dengan rumus-rumus lensa, namun penerapannya harus memperhatikan konvensi tanda.
Kuat Lensa
Untukmenyatakan kemampuan suatu lensa mengumpulkan atau menyebarkan sinar digunakan istilah kuat lensa yang didefinisikan sebagai kebalikan dari jarak fokus.
P =1/f
Dimana:
P = kuat lensa, dinyatakan dalam dioptri
f = jarak fokus, dinyatakan dalam meter
Contoh soal
Jika sebuah lensa cekung mempunyai jarak fokus 50 cm, maka kuat lensa tersebut dapat dihitung sebagai berikut:
f = -50 cm
f = -0,5 m = -1/2
P = 1/f = -2 dioptri.
Jika seorang mempunyai titik jauh 80 cm orang tersebut tidak dapat melihat jelas benda yang jauhnya lebih besar dari 80 cm (rabun jauh).
Untuk menghitung kuat lensa dari kaca mata yang harus digunakan, maka jarak fokus lensa dapat dihitung dengan rumus:
1/f=1/s+1/s'

Dimana:
s’ = 80 cm
s = ∞
karena s’ di depan lensa maka, s’ bernilai negatif, maka:
1/f=1/∞+1/80
1/f=-1/80→f=-80 cm=-0,8 m
P=1/f=-1/0,8=-1,25 dioptri
Jadi ukuran lensa kaca mata yang dipakai adalah -1,25 dioptri
Artinya lensa yang dipakai adalah lensa cekung atau lensa negatif yang kekuatannya 1,25 dioptri.
(Rahman Karim, 2003: 16-18)














BAB III
PENUTUP

KESIMPULAN
Konsep cermin lengkung dan lensa dapat dipahami dengan mudah apabila menggunakan konvensi tanda.
Dalam menyelesaikan soal-soal yang berhubungan dengan cermin lengkung dan lensa dapat diselesaikan dengan mudah apabila menggunakan konvensi tanda.
Menjelaskan secara bersamaan antara cermin cekung dan cembung demikian pula untuk lensa.
SARAN
Diharapkan dengan adanya konvensi tanda ini siswa dapat lebih memahami cermin lengkung dan lensa dengan mudah.
Dengan tulisan ini, diharapkan mampu membantu pembaca untuk memahami lebih jauh tentang cermin lengkung dan lensa.









DAFTAR PUSTAKA
Karim, Rahman. 2003. Pokok-Pokok materi IPA (Fisika) Unit Optik Geometri. Makassar: Universitas Negeri Makassar
Pristiadi Utomo. Alat-Alat Optik: Buku elektronik
Supardiono. 2004. Lensa dan Cermin. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional
Zemansky, Sears. 1987. Fisika Untuk Universitas 3 Optika.Fisika Modern. Jakarta: Binacipta

foto alat percobaan fisika

ILMUWAN FISIKA

ISAAC NEWTON 1642-1727

Alam dan hukum alam tersembunyi di balik malam.
Tuhan berkata, biarlah Newton ada! Dan semuanya akan terang benderang.

Isaac Newton, ilmuwan paling besar dan paling berpengaruh yang pernah hidup di dunia, lahir di Woolsthrope, Inggris, tepat pada hari Natal tahun 1642, bertepatan tahun dengan wafatnya Galileo. Seperti halnya Nabi Muhammad, dia lahir sesudah ayahnya meninggal. Di masa bocah dia sudah menunjukkan kecakapan yang nyata di bidang mekanika dan teramat cekatan menggunakan tangannya. Meskipun anak dengan otak cemerlang, di sekolah tampaknya ogah-ogahan dan tidak banyak menarik perhatian. Tatkala menginjak akil baliq, ibunya mengeluarkannya dari sekolah dengan harapan anaknya bisa jadi petani yang baik. Untungnya sang ibu bisa dibujuk, bahwa bakat utamanya tidak terletak di situ. Pada umurnya delapan belas dia masuk Universitas Cambridge. Di sinilah Newton secara kilat menyerap apa yang kemudian terkenal dengan ilmu pengetahuan dan matematika dan dengan cepat pula mulai melakukan penyelidikan sendiri. Antara usia dua puluh satu dan dua puluh tujuh tahun dia sudah meletakkan dasar-dasar teori ilmu pengetahuan yang pada gilirannya kemudian mengubah dunia.

Pertengahan abad ke-17 adalah periode pembenihan ilmu pengetahuan. Penemuan teropong bintang dekat permulaan abad itu telah merombak seluruh pendapat mengenai ilmu perbintangan. Filosof Inggris Francis Bacon dan Filosof Perancis Rene Descartes kedua-duanya berseru kepada ilmuwan seluruh Eropa agar tidak lagi menyandarkan diri pada kekuasaan Aristoteles, melainkan melakukan percobaan dan penelitian atas dasar titik tolak dan keperluan sendiri. Apa yang dikemukakan oleh Bacon dan Descartes, sudah dipraktekkan oleh si hebat Galileo. Penggunaan teropong bintang, penemuan baru untuk penelitian astronomi oleh Newton telah merevolusionerkan penyelidikan bidang itu, dan yang dilakukannya di sektor mekanika telah menghasilkan apa yang kini terkenal dengan sebutan "Hukum gerak Newton" yang pertama.

Ilmuwan besar lain, seperti William Harvey, penemu ihwal peredaran darah dan Johannes Kepler penemu tata gerak planit-planit di seputar matahari, mempersembahkan informasi yang sangat mendasar bagi kalangan cendikiawan. Walau begitu, ilmu pengetahuan murni masih merupakan kegemaran para intelektual, dan masih belum dapat dibuktikan --apabila digunakan dalam teknologi-- bahwa ilmu pengetahuan dapat mengubah pola dasar kehidupan manusia sebagaimana diramalkan oleh Francis Bacon.

Walaupun Copernicus dan Galileo sudah menyepak ke pinggir beberapa anggapan ngelantur tentang pengetahuan purba dan telah menyuguhkan pengertian yang lebih genah mengenai alam semesta, namun tak ada satu pokok pikiran pun yang terumuskan dengan seksama yang mampu membelokkan tumpukan pengertian yang gurem dan tak berdasar seraya menyusunnya dalam suatu teori yang memungkinkan berkembangnya ramalan-ramalan yang lebih ilmiah. Tak lain dari Isaac Newton-lah orangnya yang sanggup menyuguhkan kumpulan teori yang terangkum rapi dan meletakkan batu pertama ilmu pengetahuan modern yang kini arusnya jadi anutan orang.

Newton sendiri agak ogah-ogahan menerbitkan dan mengumumkan penemuan-penemuannya. Gagasan dasar sudah disusunnya jauh sebelum tahun 1669 tetapi banyak teori-teorinya baru diketahui publik bertahun-tahun sesudahnya. Penerbitan pertama penemuannya adalah menyangkut penjungkir-balikan anggapan lama tentang hal-ihwal cahaya. Dalam serentetan percobaan yang seksama, Newton menemukan fakta bahwa apa yang lazim disebut orang "cahaya putih" sebenarnya tak lain dari campuran semua warna yang terkandung dalam pelangi. Dan ia pun dengan sangat hati-hati melakukan analisa tentang akibat-akibat hukum pemantulan dan pembiasan cahaya. Berpegang pada hukum ini dia --pada tahun 1668-- merancang dan sekaligus membangun teropong refleksi pertama, model teropong yang dipergunakan oleh sebagian terbesar penyelidik bintang-kemintang saat ini. Penemuan ini, berbarengan dengan hasil-hasil yang diperolehnya di bidang percobaan optik yang sudah diperagakannya, dipersembahkan olehnya kepada lembaga peneliti kerajaan Inggris tatkala ia berumur dua puluh sembilan tahun.

Keberhasilan Newton di bidang optik saja mungkin sudah memadai untuk mendudukkan Newton pada urutan daftar buku ini. Sementara itu masih ada penemuan-penemuan yang kurang penting di bidang matematika murni dan di bidang mekanika. Persembahan terbesarnya di bidang matematika adalah penemuannya tentang "kalkulus integral" yang mungkin dipecahkannya tatkala ia berumur dua puluh tiga atau dua puluh empat tahun. Penemuan ini merupakan hasil karya terpenting di bidang matematika modern. Bukan semata bagaikan benih yang daripadanya tumbuh teori matematika modern, tetapi juga perabot tak terelakkan yang tanpa penemuannya itu kemajuan pengetahuan modern yang datang menyusul merupakan hal yang mustahil. Biarpun Newton tidak berbuat sesuatu apapun lagi, penemuan "kalkulus integral"-nya saja sudah memadai untuk menuntunnya ke tangga tinggi dalam daftar urutan buku ini.

Tetapi penemuan-penemuan Newton yang terpenting adalah di bidang mekanika, pengetahuan sekitar bergeraknya sesuatu benda. Galileo merupakan penemu pertama hukum yang melukiskan gerak sesuatu obyek apabila tidak dipengaruhi oleh kekuatan luar. Tentu saja pada dasarnya semua obyek dipengaruhi oleh kekuatan luar dan persoalan yang paling penting dalam ihwal mekanik adalah bagaimana obyek bergerak dalam keadaan itu. Masalah ini dipecahkan oleh Newton dalam hukum geraknya yang kedua dan termasyhur dan dapat dianggap sebagai hukum fisika klasik yang paling utama. Hukum kedua (secara matcmatik dijabarkan dcngan persamaan F = m.a) menetapkan bahwa akselerasi obyek adalah sama dengan gaya netto dibagi massa benda. Terhadap kedua hukum itu Newton menambah hukum ketiganya yang masyhur tentang gerak (menegaskan bahwa pada tiap aksi, misalnya kekuatan fisik, terdapat reaksi yang sama dengan yang bertentangan) serta yang paling termasyhur penemuannya tentang kaidah ilmiah hukum gaya berat universal. Keempat perangkat hukum ini, jika digabungkan, akan membentuk suatu kesatuan sistem yang berlaku buat seluruh makro sistem mekanika, mulai dari pergoyangan pendulum hingga gerak planit-planit dalam orbitnya mengelilingi matahari yang dapat diawasi dan gerak-geriknya dapat diramalkan. Newton tidak cuma menetapkan hukum-hukum mekanika, tetapi dia sendiri juga menggunakan alat kalkulus matematik, dan menunjukkan bahwa rumus-rumus fundamental ini dapat dipergunakan bagi pemecahan problem.

Hukum Newton dapat dan sudah dipergunakan dalam skala luas bidang ilmiah serta bidang perancangan pelbagai peralatan teknis. Dalam masa hidupnya, pemraktekan yang paling dramatis adalah di bidang astronomi. Di sektor ini pun Newton berdiri paling depan. Tahun 1678 Newton menerbitkan buku karyanya yang masyhur Prinsip-prinsip matematika mengenai filsafat alamiah (biasanya diringkas Principia saja). Dalam buku itu Newton mengemukakan teorinya tentang hukum gaya berat dan tentang hukum gerak. Dia menunjukkan bagaimana hukum-hukum itu dapat dipergunakan untuk memperkirakan secara tepat gerakan-gerakan planit-planit seputar sang matahari. Persoalan utama gerak-gerik astronomi adalah bagaimana memperkirakan posisi yang tepat dan gerakan bintang-kemintang serta planit-planit, dengan demikian terpecahkan sepenuhnya oleh Newton hanya dengan sekali sambar. Atas karya-karyanya itu Newton sering dianggap seorang astronom terbesar dari semua yang terbesar.

Apa penilaian kita terhadap arti penting keilmiahan Newton? Apabila kita buka-buka indeks ensiklopedia ilmu pengetahuan, kita akan jumpai ihwal menyangkut Newton beserta hukum-hukum dan penemuan-penemuannya dua atau tiga kali lebih banyak jumlahnya dibanding ihwal ilmuwan yang manapun juga. Kata cendikiawan besar Leibniz yang sama sekali tidak dekat dengan Newton bahkan pernah terlibat dalam suatu pertengkaran sengit: "Dari semua hal yang menyangkut matematika dari mulai dunia berkembang hingga adanya Newton, orang itulah yang memberikan sumbangan terbaik." Juga pujian diberikan oleh sarjana besar Perancis, Laplace: "Buku Principia Newton berada jauh di atas semua produk manusia genius yang ada di dunia." Dan Langrange sering menyatakan bahwa Newton adalah genius terbesar yang pernah hidup. Sedangkan Ernst Mach dalam tulisannya di tahun 1901 berkata, "Semua masalah matematika yang sudah terpecahkan sejak masa hidupnya merupakan dasar perkembangan mekanika berdasar atas hukum-hukum Newton." Ini mungkin merupakan penemuan besar Newton yang paling ruwet: dia menemukan wadah pemisahan antara fakta dan hukum, mampu melukiskan beberapa keajaiban namun tidak banyak menolong untuk melakukan dugaan-dugaan; dia mewariskan kepada kita rangkaian kesatuan hukum-hukum yang mampu dipergunakan buat permasalahan fisika dalam ruang lingkup rahasia yang teramat luas dan mengandung kemungkinan untuk melakukan dugaan-dugaan yang tepat.

Dalam uraian yang begini ringkas, adalah mustahil membeberkan secara terperinci penemuan-penemuan Newton. Akibatnya, banyak karya-karya yang agak kurang tenar terpaksa harus disisihkan biarpun punya makna penting di segi penemuan dalam bidang masalahnya sendiri. Newton juga memberi sumbangsih besar di bidang thermodinamika (penyelidikan tentang panas) dan di bidang akustik (ilmu tentang suara). Dan dia pulalah yang menyuguhkan penjelasan yang jernih bagai kristal prinsip-prinsip fisika tentang "pengawetan" jumlah gerak agar tidak terbuang serta "pengawetan" jumlah gerak sesuatu yang bersudut. Antrian penemuan ini kalau mau bisa diperpanjang lagi: Newtonlah orang yang menemukan dalil binomial dalam matematika yang amat logis dan dapat dipertanggungjawabkan. Mau tambah lagi? Dia juga, tak lain tak bukan, orang pertama yang mengutarakan secara meyakinkan ihwal asal mula bintang-bintang.

Nah, sekarang soalnya begini: taruhlah Newton itu ilmuwan yang paling jempol dari semua ilmuwan yang pernah hidup di bumi. Paling kemilau bagaikan batu zamrud di tengah tumpukan batu kali. Taruhlah begitu. Tetapi, bisa saja ada orang yang mempertanyakan alasan apa menempatkan Newton di atas pentolan politikus raksasa seperti Alexander Yang Agung atau George Wasington, serta disebut duluan ketimbang tokoh-tokoh agama besar seperti Nabi Isa atau Budha Gautama. Kenapa mesti begitu?

Pertimbangan saya begini. Memang betul perubahan-perubahan politik itu penting kalau tidak teramat penting. Walau begitu, bagaimanapun juga pada umumnya manusia sebagaian terbesar hidup nyaris tak banyak beda antara mereka di jaman lima ratus tahun sesudah Alexander wafat dengan mereka di jaman lima ratus sebelum Alexander muncul dari rahim ibunya. Dengan kata lain, cara manusia hidup di tahun 1500 sesudah Masehi boleh dibilang serupa dengan cara hidup buyut bin buyut bin buyut mereka di tahun 1500 sebelum Masehi. Sekarang, tengoklah dari sudut perkembangan ilmu pengetahuan. Dalam lima abad terakhir, berkat penemuan-penemuan ilmiah modern, cara hidup manusia sehari-hari sudah mengalami revolusi besar. Cara berbusana beda, cara makan beda, cara kerja dan ragamnya beda. Bahkan, cara hidup santai berleha-leha pun sama sekali tidak mirip dengan apa yang diperbuat orang jaman tahun 1500 sesudah Masehi. Penemuan ilmiah bukan saja sudah merevolusionerkan teknologi dan ekonomi, tetapi juga sudah mengubah total segi politik, pemikiran keagamaan, seni dan falsafah. Sangat langkalah aspek kehidupan manusia yang tetap "jongkok di tempat" tak beringsut sejengkal pun dengan adanya revolusi ilmiah. Alasan ini --sekali lagi alasan ini-- yang jadi sebab mengapa begitu banyak ilmuwan dan penemu gagasan baru tercantum di dalam daftar buku ini. Newton bukan semata yang paling cerdas otak diantara barisan cerdas otak, tetapi sekaligus dia tokoh yang paling berpengaruh di dalam perkembangan teori ilmu. Itu sebabnya dia peroleh kehormatan untuk didudukkan dalam urutan hampir teratas dari sekian banyak manusia yang paling berpengaruh dalam sejarah manusia. Newton menghembuskan nafas penghabisan tahun 1727, dikebumikan di Westminster Abbey, ilmuwan pertama yang memperoleh penghormatan macam itu.

GALILEO GALILEI 1564-1642

Ilmuwan Itali besar ini mungkin lebih bertanggung jawab terhadap perkembangan metode ilmiah dari siapa pun juga. Galileo lahir di Pisa, tahun 1564. Selagi muda belajar di Universitas Pisa tetapi mandek karena urusan keuangan. Meski begitu tahun 1589 dia mampu dapat posisi pengajar di universitas itu. Beberapa tahun kemudian dia bergabung dengan Universitas Padua dan menetap di sana hingga tahun 1610. Dalam masa inilah dia menciptakan tumpukan penemuan-penemuan ilmiah.

Sumbangan penting pertamanya di bidang mekanika. Aristoteles mengajarkan, benda yang lebih berat jatuh lebih cepat ketimbang benda yang lebih enteng, dan bergenerasi-generasi kaum cerdik pandai menelan pendapat filosof Yunani yang besar pengaruh ini. Tetapi, Galileo memutuskan mencoba dulu benar-tidaknya, dan lewat serentetan eksperimen dia berkesimpulan bahwa Aristoteles keliru. Yang benar adalah, baik benda berat maupun enteng jatuh pada kecepatan yang sama kecuali sampai batas mereka berkurang kecepatannya akibat pergeseran udara. (Kebetulan, kebiasaan Galileo melakukan percobaan melempar benda dari menara Pisa tampaknya tanpa sadar).

Mengetahui hal ini, Galileo mengambil langkah-langkah lebih lanjut. Dengan hati-hati dia mengukur jarak jatuhnya benda pada saat yang ditentukan dan mendapat bukti bahwa jarak yang dilalui oleh benda yang jatuh adalah berbanding seimbang dengan jumlah detik kwadrat jatuhnya benda. Penemuan ini (yang berarti penyeragaman percepatan) memiliki arti penting tersendiri. Bahkan lebih penting lagi Galileo berkemampuan menghimpun hasil penemuannya dengan formula matematik. Penggunaan yang luas formula matematik dan metode matematik merupakan sifat penting dari ilmu pengetahuan modern.

Sumbangan besar Galileo lainnya ialah penemuannya mengenai hukum kelembaman. Sebelumnya, orang percaya bahwa benda bergerak dengan sendirinya cenderung menjadi makin pelan dan sepenuhnya berhenti kalau saja tidak ada tenaga yang menambah kekuatan agar terus bergerak. Tetapi percobaan-percobaan Galileo membuktikan bahwa anggapan itu keliru. Bilamana kekuatan melambat seperti misalnya pergeseran, dapat dihilangkan, benda bergerak cenderung tetap bergerak tanpa batas. Ini merupakan prinsip penting yang telah berulang kali ditegaskan oleh Newton dan digabungkan dengan sistemnya sendiri sebagai hukum gerak pertama salah satu prinsip vital dalam ilmu pengetahuan.

Penemuan Galileo yang paling masyhur adalah di bidang astronomi. Teori perbintangan di awal tahun 1600-an berada dalam situasi yang tak menentu. Terjadi selisih pendapat antara penganut teori Copernicus yang matahari-sentris dan penganut teori yang lebih lama, yang bumi-sentris. Sekitar tahun 1609 Galileo menyatakan kepercayaannya bahwa Copernicus berada di pihak yang benar, tetapi waktu itu dia tidak tahu cara membuktikannya. Di tahun 1609, Galileo dengar kabar bahwa teleskop diketemukan orang di Negeri Belanda. Meskipun Galileo hanya mendengar samar-samar saja mengenai peralatan itu, tetapi berkat kegeniusannya dia mampu menciptakan sendiri teleskop. Dengan alat baru ini dia mengalihkan perhatiannya ke langit dan hanya dalam setahun dia sudah berhasil membikin serentetan penemuan besar.

Dilihatnya bulan itu tidaklah rata melainkan benjol-benjol, penuh kawah dan gunung-gunung. Benda-benda langit, kesimpulannya, tidaklah rata serta licin melainkan tak beraturan seperti halnya wajah bumi. Ditatapnya Bima Sakti dan tampak olehnya bahwa dia itu bukanlah semacam kabut samasekali melainkan terdiri dari sejumlah besar bintang-bintang yang dengan mata telanjang memang seperti teraduk dan membaur satu sama lain.

Kemudian diincarnya planit-planit dan tampaklah olehnya Saturnus bagaikan dilingkari gelang. Teleskopnya melirik Yupiter dan tahulah dia ada empat buah bulan berputar-putar mengelilingi planit itu. Di sini terang-benderanglah baginya bahwa benda-benda angkasa dapat berputar mengitari sebuah planit selain bumi. Keasyikannya menjadi-jadi: ditatapnya sang surya dan tampak olehnya ada bintik-bintik dalam wajahnya. Memang ada orang lain sebelumnya yang juga melihat bintik-bintik ini, tetapi Galileo menerbitkan hasil penemuannya dengan cara yang lebih efektif dan menempatkan masalah bintik-bintik matahari itu menjadi perhatian dunia ilmu pengetahuan. Selanjutnya, penelitiannya beralih ke planit Venus yang memiliki jangka serupa benar dengan jangka bulan. Ini merupakan bagian dari bukti penting yang mengukuhkan teori Copernicus bahwa bumi dan semua planit lainnya berputar mengelilingi matahari.

Ilustrasi dari hukum daya pengungkit Galileo dipetik dari buku Galileo 'Perbincangan Matematik dan Peragaan'

Penemuan teleskop dan serentetan penemuan ini melempar Galileo ke atas tangga kemasyhuran. Sementara itu, dukungannya terhadap teori Copernicus menyebabkan dia berhadapan dengan kalangan gereja yang menentangnya habis-habisan. Pertentangan gereja ini mencapai puncaknya di tahun 1616: dia diperintahkan menahan diri dari menyebarkan hipotesa Copernicus. Galileo merasa tergencet dengan pembatasan ini selama bertahun-tahun. Baru sesudah Paus meninggal tahun 1623, dia digantikan oleh orang yang mengagumi Galileo. Tahun berikutnya, Paus baru ini --Urban VIII-- memberi pertanda walau samar-samar bahwa larangan buat Galileo tidak lagi dipaksakan.

Enam tahun berikutnya Galileo menghabiskan waktu menyusun karya ilmiahnya yang penting Dialog Tentang Dua Sistem Penting Dunia. Buku ini merupakan peragaan hebat hal-hal yang menyangkut dukungan terhadap teori Copernicus dan buku ini diterbitkan tahun 1632 dengan ijin sensor khusus dari gereja. Meskipun begitu, penguasa-penguasa gereja menanggapi dengan sikap berang tatkala buku terbit dan Galileo langsung diseret ke muka Pengadilan Agama di Roma dengan tuduhan melanggar larangan tahun 1616.

Tetapi jelas, banyak pembesar-pembesar gereja tidak senang dengan keputusan menghukum seorang sarjana kenamaan. Bahkan dibawah hukum gereja saat itu, kasus Galileo dipertanyakan dan dia cuma dijatuhi hukuman enteng. Galileo tidak dijebloskan ke dalam bui tetapi sekedar kena tahanan rumah di rumahnya sendiri yang cukup enak di sebuah villa di Arcetri. Teorinya dia tidak boleh terima tamu, tetapi nyatanya aturan itu tidak dilaksanakan sebagaimana mestinya. Hukuman lain terhadapnya hanyalah suatu permintaarn agar dia secara terbuka mencabut kembali pendapatnya bahwa bumi berputar mengelilingi matahari. Ilmuwan berumur 69 tahun ini melaksanakannya di depan pengadilan terbuka. (Ada ceritera masyhur yang tidak tentu benarnya bahwa sehabis Galileo menarik lagi pendapatnya dia menunduk ke bumi dan berbisik pelan, "Tengok, dia masih terus bergerak!"). Di kota Arcetri dia meneruskan kerja tulisnya di bidang mekanika. Galileo meninggal tahun 1642.

Sumbangan besar Galileo terhadap kemajuan ilmu pengetahuan sudah lama dikenal. Arti penting peranannya terletak pada penemuan-penemuan ilmiah seperti hukum kelembaman, penemuan teleskopnya, pengamatan bidang astronominya dan kegeniusannya membuktikan hipotesa Copernicus. Dan yang lebih penting adalah peranannya dalam hal pengembangan metodologi ilmu pengetahuan. Umumnya para filosof alam mendasarkan pendapatnya pada pikiran-pikiran Aristoteles serta membuat penyelidikan secara kualitatif dan fenomena yang terkategori. Sebaliknya, Galileo menetapkan fenomena dan melakukan pengamatan atas dasar kuantitatif. Penekanan yang cermat terhadap perhitungan secara kuantitatif sejak itu menjadi dasar penyelidikan ilmu pengetahuan di masa-masa berikutnya.

Galileo mungkin lebih punya tanggung jawab daripada orang mana pun untuk penyelidikan ilmiah dengan sikap empiris. Dialah, dan bukannya yang lain, yang pertama kali menekankan arti penting peragaan percobaan-percobaan, dia menolak pendapat bahwa masalah-masalah ilmiah dapat diputuskan bersama dengan kekuasaan, apakah kekuasaan itu namanya Gereja atau kaidah dalil Aristoteles. Dia juga menolak keras bersandar pada skema-skema yang menggunakan alasan ruwet dan bukannya bersandar pada dasar percobaan yang mantap. Cerdik cendikiawan abad tengah memperbincangkan bertele-tele apa yang harus terjadi dan mengapa sesuatu hal terjadi, tetapi Galileo bersikeras pada arti penting melakukan percobaan untuk memastikan apa sesungguhnya yang terjadi. Pandangan ilmiahnya jelas gamblang tidak berbau mistik, dan dalam hubungan ini dia bahkan lebih modern ketimbang para penerusnya, seperti misalnya Newton.

Galileo, dapat dianggap orang yang taat beragama. Lepas dari hukuman yang dijatuhkan terhadap dirinya dan pengakuannya, dia tidak menolak baik agama maupun gereja. Yang ditolaknya hanyalah percobaan pembesar-pembesar gereja untuk menekan usaha penyelidikan ilmu pengetahuannya. Generasi berikutnya amat beralasan mengagumi Gahleo sebagai lambang pemberontak terhadap dogma dan terhadap kekuasaan otoriter yang mencoba membelenggu kemerdekaan berfikir. Arti pentingnya yang lebih menonjol lagi adalah peranan yang dimainkannya dalam hal meletakkan dasar-dasar metode ilmu pengetahuan modern.



ALBERT EINSTEIN 1879-1955

Albert Einstein, tak salah lagi, seorang ilmuwan terhebat abad ke-20. Cendekiawan tak ada tandingannya sepanjang jaman. Termasuk karena teori "relativitas"-nya. Sebenarnya teori ini merupakan dua teori yang bertautan satu sama lain: teori khusus "relativitas" yang dirumuskannya tahun 1905 dan teori umum "relativitas" yang dirumuskannya tahun 1915, lebih terkenal dengan hukum gaya berat Einstein. Kedua teori ini teramat rumitnya, karena itu bukan tempatnya di sini menjelaskan sebagaimana adanya, namun uraian ala kadarnya tentang soal relativitas khusus ada disinggung sedikit. Pepatah bilang, "semuanya adalah relatif." Teori Einstein bukanlah sekedar mengunyah-ngunyah ungkapan yang nyaris menjemukan itu. Yang dimaksudkannya adalah suatu pendapat matematik yang pasti tentang kaidah-kaidah ilmiah yang sebetulnya relatif. Hakikatnya, penilaian subyektif terhadap waktu dan ruang tergantung pada si penganut. Sebelum Einstein, umumnya orang senantiasa percaya bahwa dibalik kesan subyektif terdapat ruang dan waktu yang absolut yang bisa diukur dengan peralatan secara obyektif. Teori Einstein menjungkir-balikkan secara revolusioner pemikiran ilmiah dengan cara menolak adanya sang waktu yang absolut. Contoh berikut ini dapat menggambarkan betapa radikal teorinya, betapa tegasnya dia merombak pendapat kita tentang ruang dan waktu.

Bayangkanlah sebuah pesawat ruang angkasa --sebutlah namanya X--meluncur laju menjauhi bumi dengan kecepatan 100.000 kilometer per detik. Kecepatan diukur oleh pengamat, baik yang berada di pesawat ruang angkasa X maupun di bumi, dan pengukuran mereka bersamaan. Sementara itu, sebuah pesawat ruang angkasa lain yang bernama Y meluncur laju pada arah yang sama dengan pesawat ruang angkasa X tetapi dengan kecepatan yang berlebih. Apabila pengamat di bumi mengukur kecepatan pesawat ruang angkasa Y, mereka mengetahui bahwa pesawat itu melaju menjauhi bumi pada kecepatan 180.000 kilometer per detik. Pengamat di atas pesawat ruang angkasa Y akan berkesimpulan serupa.

Nah, karena kedua pesawat ruang angkasa itu melaju pada arah yang bersamaan, akan tampak bahwa beda kecepatan antara kedua pesawat itu 80.000 kilometer per detik dan pesawat yang lebih cepat tak bisa tidak akan bergerak menjauhi pesawat yang lebih lambat pada kadar kecepatan ini.

Tetapi, teori Einstein memperhitungkan, jika pengamatan dilakukan dari kedua pesawat ruang angkasa, mereka akan bersepakat bahwa jarak antara keduanya bertambah pada tingkat ukuran 100.000 kilometer per detik, bukannya 80.000 kilometer per detik.

Kelihatannya hal ini mustahil. Kelihatannya seperti olok-olok. Pembaca menduga seakan ada bau-bau tipu. Menduga jangan-jangan ada perincian yang disembunyikan. Padahal, sama sekali tidak! Hasil ini tidak ada hubungannya dengan tenaga yang digunakan untuk mendorong mereka.

Tak ada keliru pengamatan. Walhasil, tak ada apa pun yang kurang, alat rusak atau kabel melintir. Mulus, polos, tak mengecoh. Menurut Einstein, hasil kesimpulan yang tersebut di atas tadi semata-mata sebagai akibat dari sifat dasar alamiah ruang dan waktu yang sudah bisa diperhitungkan lewat rumus ihwal komposisi kecepatannya.

Tampaknya merupakan kedahsyatan teoritis, dan memang bertahun-tahun orang menjauhi "teori relativitas" bagaikan menjauhi hipotesa "menara gading," seolah-olah teori itu tak punya arti penting samasekali. Tak seorang pun --tentu saja tidak-- membuat kekeliruan hingga tahun 1945 tatkala bom atom menyapu Hiroshima dan Nagasaki. Salah satu kesimpulan "teori relativitas" Einstein adalah benda dan energi berada dalam arti yang berimbangan dan hubungan antara keduanya dirumuskan sebagai E = mc2. E menunjukkan energi dan m menunjukkan massa benda, sedangkan c merupakan kecepatan cahaya. Nah, karena c adalah sama dengan 180.000 kilometer per detik (artinya merupakan jumlah angka amat besar) dengan sendirinya c2 (yang artinya c x c) karuan saja tak tepermanai besar jumlahnya. Dengan demikian berarti, meskipun pengubahan sebagian kecil dari benda mampu mengeluarkan jumlah energi luar biasa besarnya.

Orang karuan saja tak bakal bisa membikin sebuah bom atom atau pusat tenaga nuklir semata-mata berpegang pada rumus E = mc2. Haruslah dikaji pula dalam-dalam, banyak orang memainkan peranan penting dalam proses pembangkitan energi atom. Namun, bagaimanapun juga, sumbangan pikiran Einstein tidaklah meragukan lagi. Tak ada yang cekcok dalam soal ini. Lebih jauh dari itu, tak lain dari Einstein orangnya yang menulis surat kepada Presiden Roosevelt di tahun 1939, menunjukkan terbukanya kemungkinan membikin senjata atom dan sekaligus menekankan arti penting bagi Amerika Serikat selekas-lekasnya membikin senjata itu sebelum didahului Jerman. Gagasan itulah kemudian mewujudkan "Proyek Manhattan" yang akhirnya bisa menciptakan bom atom pertama.

"Teori relativitas khusus" mengundang beda pendapat yang hangat, tetapi dalam satu segi semua sepakat, teori itu merupakan pemikiran yang paling meragukan yang pernah dirumuskan manusia. Tetapi, tiap orang ternyata terkecoh karena "teori relativitas umum" Einstein merupakan titik tolak pikiran lain bahwa pengaruh gaya berat bukanlah lantaran kekuatan fisik dalam makna yang biasa, melainkan akibat dari bentuk lengkung angkasa luar sendiri, suatu pendapat yang amat mencengangkan!

Bagaimana bisa orang mengukur bentuk lengkung ruang angkasa?

Einstein bukan sekedar mengembangkan secara teoritis, melainkan dituangkannya ke dalam rumusan matematik yang jernih dan jelas sehingga orang bisa melakukan ramalan yang nyata dan hipotesanya bisa diuji. Pengamatan berikutnya --dan ini yang paling cemerlang karena dilakukan tatkala gerhana matahari total-- telah berulang kali diyakini kebenarannya karena bersamaan benar dengan apa yang dikatakan Einstein.

Teori umum tentang relativitas berdiri terpisah dalam beberapa hal dengan semua hukum-hukum ilmiah. Pertama, Einstein merumuskan teorinya tidak atas dasar percobaan-percobaan, melainkan atas dasar-dasar kehalusan simetri dan matematik. Pendeknya berpijak diatas dasar rasional seperti lazimnya kebiasaan para filosof Yunani dan para cendekiawan abad tengah perbuat. Ini berarti, Einstein berbeda cara dengan metode ilmuwan modern yang berpandangan empiris. Tetapi, bedanya ada juga: pemikir Yunani dalam hal pendambaan keindahan dan simetri tak pernah berhasil mengelola dan menemukan teori yang mekanik yang mampu bertahan menghadapi percobaan pengujian yang rumit-rumit, sedangkan Einstein dapat bertahan dengan sukses terhadap tiap-tiap percobaan. Salah satu hasil dari pendekatan Einstein adalah bahwa teori umum relativitasnya dianggap suatu yang amat indah, bergaya, teguh dan secara intelektual memuaskan semua teori ilmiah.

Teori relativitas umum juga dalam beberapa hal berdiri secara terpisah. Kebanyakan hukum-hukum ilmiah lain hanya kira-kira saja berlaku. Ada yang kena dalam banyak hal, tetapi tidak semua. Sedangkan mengenai teori umum relativitas, sepanjang pengetahuan, sepenuhnya diterima tanpa kecuali. Tak ada keadaan yang tak diketahui, baik dalam kaitan teoritis atau percobaan praktek yang menunjukkan bahwa ramalan-ramalan teori umum relativitas hanya berlaku secara kira-kira. Bisa saja percobaan-percobaan di masa depan merusak nama baik hasil sempurna yang pernah dicapai oleh sesuatu teori, tetapi sepanjang menyangkut teori umum relativitas, jelas tetap merupakan pendekatan yang paling diandalkan bagi setiap ilmuwan dalam usahanya menuju kebenaran terakhir.

Meskipun Einstein teramat terkenal dengan "teori relativitas"-nya, keberhasilan karyanya di bidang ilmiah lain juga membuatnya tersohor selaku ilmuwan dalam setiap segi. Nyatanya, Einstein peroleh Hadiah Nobel untuk bidang fisika terutama lantaran buah pikiran tertulisnya membeberkan efek-efek foto elektrik, sebuah fenomena penting yang sebelumnya merupakan teka-teki para cerdik pandai. Dalam karya tulisan ilmiah itu Einstein membuktikan eksistensi photon, atau partikel cahaya.

Anggapan lama lewat percobaan yang tersendat-sendat mengatakan bahwa cahaya itu terdiri dari gelombang elektro magnit, dan gelombang serta partikel merupakan konsep yang berlawanan. Sedangkan hipotesa Einstein menunjukkan suatu perbedaan yang radikal dan amat bertentangan dengan teori-teori klasik. Bukan saja hukum foto elektriknya terbukti punya arti penting dalam penggunaan, tetapi hipotesanya tentang photon punya pengaruh besar dalam perkembangan teori kuantum (hipotesa bahwa dalam radiasi, energi elektron dikeluarkan tidak kontinyu melainkan dalam jumlah tertentu) yang saat ini merupakan bagian tak terpisahkan dari teori itu.

Dalam hal menilai arti penting Einstein, suatu perbandingan dengan Isaac Newton merupakan hal menyolok. Teori Newton pada dasarnya mudah dipahami, dan kegeniusannya sudah tampak pada awal mula perkembangan. Sedangkan "teori relativitas" Einstein teramat sulit dipahami biarpun lewat penjelasan yang cermat dan hati-hati. Lebih-Lebih rumit lagi jika mengikhtisarkan aslinya! Tatkala beberapa gagasan Newton mengalami benturan dengan gagasan ilmiah pada jamannya, teorinya tak pernah tampak luntur atau goyah dengan pendiriannya. Sebaliknya, "teori relativitas" penuh dengan hal yang saling bertentangan. Ini merupakan bagian dari kegeniusan Einstein bahwa pada saat permulaan, ketika gagasannya masih merupakan hipotesa yang belum diuji yang dikemukakannya selaku orang muda belasan tahun yang samasekali tidak dikenal, dia tak pernah membiarkan kontradiksi yang nyata-nyata ada ini dan mencampakkan teorinya. Sebaliknya malahan dia dengan sangat cermat dan hati-hati merenungkan terus hingga ia mampu menunjukkan bahwa kontradiksi ini hanya pada lahirnya saja sedangkan sebenarnya tiap masalah selalu tersedia untuk memecahkan kontradiksi itu dengan cara yang halus namun cerdik dan tegas.

Kini, kita anggap teori Einstein itu pada dasarnya lebih "correct" ketimbang teori Newton. Jika begitu halnya kenapa Einstein ditempatkan Lebih bawah dalam daftar tingkat urutan buku ini?

Alasannya tersedia. Pertama, teori-teori Newtonlah yang merupakan peletak dasar dan batu pertama ilmu pengetahuan modern dan teknologi. Tanpa karya Newton, kita tidak akan menyaksikan teknologi modern sekarang ini. Bukannya Einstein.

Ada lagi faktor yang menyebabkan mengapa kedudukan Einstein dalam urutan seperti yang pembaca saksikan. Dalam banyak hal, perkembangan suatu ide melibatkan sumbangan pikiran banyak orang. Ini jelas sekali misalnya dalam ihwal sejarah sosialisme, atau dalam pengembangan teori listrik dan magnit. Meskipun Einstein tidak 100% merumuskan "teori relativitas" dengan otaknya sendiri, yang sudah pasti sebagian terbesar memang sahamnya. Adalah adil mengatakan bahwa ditilik dari perbandingan arti penting ide-ide lain, teori-teori relativitas terutama berasal dari kreasi seorang, si genius dan si jempolan, Einstein.

Einstein mendiskusikan teori-teorinya.

Einstein lahir tahun 1879, di kota Ulm, Jerman. Dia memasuki perguruan tinggi di Swiss dan menjadi warganegara Swiss tahun 1900. Di tahun 1905 dia mendapat gelar Doktor dari Universitas Zurich tetapi (anehnya) tak bisa meraih posisi akademis pada saat itu. Di tahun itu pula dia menerbitkan kertas kerja perihal "relatif khusus," perihal efek foto elektrik, dan tentang teori gerak Brown. Hanya dalam beberapa tahun saja kertas-kertas kerja ini, terutama yang menyangkut relativitas, telah mengangkatnya menjadi salah seorang ilmuwan paling cemerlang dan paling orisinal di dunia. Teori-teorinya sangat kontroversial. Tak ada ilmuwan dunia kecuali Darwin yang pernah menciptakan situasi kontroversial seperti Einstein. Akibat itu, di tahun 1913 dia diangkat sebagai mahaguru di Universitas Berlin dan pada saat berbarengan menjadi Direktur Lembaga Fisika "Kaisar Wilhelm" serta menjadi anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Prusia. Jabatan-jabatan ini tidak mengikatnya untuk sebebas-bebasnya mengabdikan sepenuh waktu melakukan penyelidikan-penyelidikan, kapan saja dia suka.

Pemerintah Jerman tidak menyesal menyiram Einstein dengan sebarisan panjang kedudukan yang istimewa itu karena persis dua tahun kemudian Einstein berhasil merumuskan "teori umum relativitas," dan tahun 1921 dia memperoleh Hadiah Nobel. Sepanjang paruhan terakhir dari kehidupannya, Einstein menjadi buah bibir dunia, dan hampir dapat dipastikan dialah ilmuwan yang masyhur yang pernah lahir ke dunia.

Karena Einstein seorang Yahudi, kehidupannya di Jerman menjadi tak aman begitu Hitler naik berkuasa. Di tahun 1933 dia hijrah ke Princeton, New Jersey, Amerika Serikat, bekerja di Lembaga Studi Lanjutan Tinggi dan di tahun 1940 menjadi warga negara Amerika Serikat. Perkawinan pertama Einstein berujung dengan perceraian, hanya perkawinannya yang kedua tampaknya baru bahagia. Punya dua anak, keduanya laki-laki. Einstein meninggal dunia tahun 1955 di Princeton.

Einstein senantiasa tertarik pada ihwal kemanusiaan dunia di sekitarnya dan sering mengemukakan pandangan-pandangan politiknya. Dia merupakan pelawan teguh terhadap sistem politik tirani, seorang pendukung gigih gerakan Pacifis, dan seorang penyokong teguh Zionisme. Dalam hal berpakaian dan kebiasaan-kebiasaan sosial dia tampak seorang yang individualistis. Suka humor, sederhana dan ada bakat gesek biola. Tulisan pada nisan makam Newton yang berbunyi: "Bersukarialah para arwah karena hiasan yang ditinggalkannya bagi kemanusiaan!" sebetulnya lebih kena untuk Einstein.

JAMES WATT 1736-1819

James Watt, orang Skotlandia yang sering dihubungkan dengan penemu mesin uap, adalah tokoh kunci Revolusi Industri.

Sebenarnya, Watt bukanlah orang pertama yang membikin mesin uap. Rancangan serupa disusun pula oleh Hero dari Iskandariah pada awal tahun Masehi. Di tahun 1686 Thomas Savery membikin paten sebuah mesin uap yang digunakan untuk memompa air, dan di tahun 1712, seorang Inggris Thomas Newcomen, membikin pula paten barang serupa dengan versi yang lebih sempurna, namun mesin ciptaan Newcomen masih bermutu rendah dan kurang efisien, hanya bisa digunakan untuk pompa air dari tambang batubara.

Watt menjadi tertarik dengan ihwal mesin uap di tahun 1764 tatkala dia sedang membetulkan mesin ciptaan Newcomen. Meskipun Watt cuma peroleh pendidikan setahun sebagai tukang pembuat perkakas, tetapi dia punya bakat pencipta yang besar. Penyempurnaan-penyempurnaan yang dilakukannya terhadap mesin bikinan Newcomen begitu penting, sehingga layaklah menganggap sesungguhnya Wattlah pencipta pertama mesin uap yang praktis.

Keberhasilan Watt pertama yang dipatenkannya di tahun 1769 adalah penambahan ruang terpisah yang diperkokoh. Dia juga membikin isolasi pemisah untuk mencegah menghilangnya panas pada silinder uap, dan di tahun 1782 dia menemukan mesin ganda. Dengan beberapa perbaikan kecil, pembaruan ini menghasilan peningkatan efisiensi mesin uap dengan empat kali lipat atau lebih. Dalam praktek, peningkatan efisiensi ini memang merupakan hasil dari suatu kecerdasan namun tidaklah begitu merupakan peralatan yang bermanfaat dan bukan pula punya kegunaan luar biasa ditilik dari sudut industri.

Watt juga menemukan (di tahun 1781) seperangkat gerigi untuk mengubah gerak balik mesin sehingga menjadi gerak berputar. Alat ini meningkatkan secara besar-besaran penggunaan mesin uap. Watt juga berhasil menciptakan pengontrol gaya gerak melingkar otomatis (tahun 1788), yang menyebabkan kecepatan mesin dapat secara otomatis diawasi. Juga menciptakan alat pengukur bertekanan (tahun 1790), alat penghitung kecepatan, alat petunjuk dan alat pengontrol uap sebagai tambahan perbaikan lain-lain peralatan.

Watt sendiri tidak punya bakat bisnis. Tetapi, di tahun 1775 dia melakukan persekutuan dengan Matthew Boulton, seorang insinyur, dan seorang pengusaha yang cekatan. Selama dua puluh lima tahun sesudah itu, perusahaan Watt dan Boulton memproduksi sejumlah besar mesin uap dan keduanya menjadi kaya raya.

Mesin uap bekerja ganda penemuan Watt tahun 1769

Memang sulit melebih-lebihkan arti penting mesin uap. Sebab, memang banyak penemuan-penemuan lain yang memegang peranan penting mendorong berkembangnya Revolusi Industri. Misalnya, perkembangan dunia tambang, metalurgi, dan macam-macam peralatan mesin. Sekoci yang meluncur bolak-balik dalam mesin tenun (penemuan John Kay tahun 1733), atau alat pintal (penemuan James Hargreaves tahun 1764) semuanya terjadi mendahului kreasi Watt. Sebagian terbesar dari penemuan-penemuan itu hanyalah merupakan penyempurnaan yang kurang berarti dan tak satu pun punya arti vital dalam kaitan dengan bermulanya Revolusi Industri. Lain halnya dengan penemuan mesin uap yang memainkan peranan penting dalam Revolusi Industri, yang tampaknya keadaan akan mengalami bentuk lain. Sebelumnya, meskipun tenaga uap digunakan untuk kincir angin dan putaran air, sumber pokok tenaga mesin terletak pada tenaga manusia. Faktor ini amat membatasi kapasitas produksi industri. Berkat penemuan mesin uap, keterbatasan ini tersingkirkan. Sejumlah besar energi kini dapat disalurkan untuk hal-hal yang produktif yang menanjak dengan teramat derasnya. Embargo minyak tahun 1973 membuat kita sadar betapa sengsaranya jika bahan energi berkurang dan mampu melumpuhkan industri. Pengalaman ini, pada tingkat tertentu, mendorong kita membayangkan arti penting Revolusi Industri berkat penemuan James Watt.

Di samping manfaat tenaga untuk pabrik, mesin uap juga punya guna besar di bidang-bidang lain. Di tahun 1783, Marquis de Jouffroy di Abbans berhasil menggunakan mesin uap untuk penggerak kapal. Di tahun 1804, Richard Trevithick menciptakan lokomotif uap pertama. Tak satu pun dari model-model pemula itu berhasil secara komersial. Dalam tempo beberapa puluh tahun, barulah baik kapal maupun kereta api menghasilkan revolusi baik di bidang pengangkutan darat maupun laut.

Revolusi Industri berlangsung hampir berbarengan dengan Revolusi Amerika maupun Perancis. Meskipun waktu itu tampaknya sepele, kini tampak jelas betapa Revolusi Industri itu seakan digariskan mempunyai makna jauh lebih penting untuk peri kehidupan manusia ketimbang arti penting revolusi politik. James Watt, oleh sebab itu tergolong salah seorang yang punya pengaruh penting dalam sejarah.
MICHAEL FARADAY 1791-1867

Abad ini abad listrik. Memang, ada yang bilang abad ruang angkasa, ada yang bilang abad atom, tetapi kesemuanya ini --betapapun pentingya-- relatif sedikit pengaruhnya kepada kehidupan sehari-hari. Lain halnya dengan listrik. Tak terbayangkan rasanya hidup bisa jalan baik tanpa listrik. Tak habis-habisnya dari pagi hingga pagi kita mengambil manfaat dari listrik. Fakta menunjukkan, tak ada jenis teknologi yang begitu luas tersebar ketimbang penggunaan listrik.

Banyak tokoh penyumbang dalam hal kelistrikan: Charles Augustine de Coulomb, Count Alessandro Volta, Hans Christian Oersted dan Andre Marie Ampere. Mereka-mereka ini diantara jago-jago terbaik di bidang listrik. Namun, puncak bin puncak dari semuanya adalah ilmuwan Inggris Michael Faraday dan James Clerk Maxwell. Walaupun kerja kedua orang itu berkaitan satu sama lain dan saling lengkap-melengkapi, tetapi mereka bukan berada dalam satu tim, masing-masing mencipta secara pribadi, karena itu kedua-duanya dapat tempat terhormat di dalam daftar urutan buku ini.

Michael Faraday lahir tahun 1791 di Newington, Inggris. Berasal-usul dari keluarga tak berpunya dan umumnya belajar sendiri. Di usia empat belas tahun dia magang jadi tukang jilid dan jual buku, dan kesempatan inilah yang digunakannya banyak baca buku seperti orang kesetanan. Tatkala umurnya menginjak dua puluh tahun, dia mengunjungi ceramah-ceramah yang diberikan oleh ilmuwan Inggris kenamaan Sir Humphry Davy. Faraday terpesona dan ternganga-nganga. Ditulisnya surat kepada Davy dan pendek ceritera untung baik diterima sebagai asistennya. Hanya dalam tempo beberapa tahun, Faraday sudah bisa membikin penemuan-penemuan baru atas hasil kreasinya sendiri. Meski dia tidak punya latar belakang yang memadai di bidang matematika, selaku ahli ilmu alam dia tak terlawankan.

Penemuan Faraday pertama yang penting di bidang listrik terjadi tahun 1821. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnit kompas biasa dapat beringsut jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak berjauhan. Ini membikin Faraday berkesimpulan, jika magnit diketatkan, yang bergerak justru kawatnya. Bekerja atas dasar dugaan ini, dia berhasil membuat suatu skema yang jelas dimana kawat akan terus-menerus berputar berdekatan dengan magnit sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat. Sesungguhnya dalam hal ini Faraday sudah menemukan motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Betapapun primitifnya, penemuan Faraday ini merupakan "nenek moyang" dari semua motor listrik yang digunakan dunia sekarang ini.

Ini merupakan pembuka jalan yang luar biasa. Tetapi, faedah kegunaan praktisnya terbatas, sepanjang tidak ada metode untuk menggerakkan arus listrik selain dari baterei kimiawi sederhana pada saat itu. Faraday yakin, mesti ada suatu cara penggunaan magnit untuk menggerakkan listrik, dan dia terus-menerus mencari jalan bagaimana menemukan metode itu. Kini, magnit yang tak berpindah-pindah tidak mempengaruhi arus listrik yang berdekatan dengan kawat. Tetapi di tahun 1831, Faraday menemukan bahwa bilamana magnit dilalui lewat sepotong kawat, arus akan mengalir di kawat sedangkan magnit bergerak. Keadaan ini disebut "pengaruh elektro magnetik," dan penemuan ini disebut "Hukum Faraday" dan pada umumnya dianggap penemuan Faraday yang terpenting dan terbesar.

Ini merupakan penemuan yang monumental, dengan dua alasan. Pertama, "Hukum Faraday" mempunyai arti penting yang mendasar dalam hubungan dengan pengertian teoritis kita tentang elektro magnetik. Kedua, elektro magnetik dapat digunakan untuk menggerakkan secara terus-menerus arus aliran listrik seperti diperagakan sendiri oleh Faraday lewat pembuatan dinamo listrik pertama. Meski generator tenaga pembangkit listrik kita untuk mensuplai kota dan pabrik dewasa ini jauh lebih sempurna ketimbang apa yang diperbuat Faraday, tetapi kesemuanya berdasar pada prinsip serupa dengan pengaruh elektro magnetik.

Faraday juga memberi sumbangan di bidang kimia. Dia membuat rencana mengubah gas jadi cairan, dia menemukan pelbagai jenis kimiawi termasuk benzene. Karya lebih penting lagi adalah usahanya di bidang elektro kimia (penyelidikan tentang akibat kimia terhadap arus listrik). Penyelidikan Faraday dengan ketelitian tinggi menghasilkan dua hukum "elektrolysis" yang penyebutannya dirangkaikan dengan namanya yang merupakan dasar dari elektro kimia. Dia juga mempopulerkan banyak sekali istilah yang digunakan dalam bidang itu seperti: anode, cathode, electrode dan ion.

Dan adalah Faraday jua yang memperkenalkan ke dunia fisika gagasan penting tentang garis magnetik dan garis kekuatan listrik. Dengan penekanan bahwa bukan magnit sendiri melainkan medan diantaranya, dia menolong mempersiapkan jalan untuk pelbagai macam kemajuan di bidang fisika modern, termasuk pernyataan Maxwell tentang persamaan antara dua ekspresi lewat tanda (=) seperti 2x + 5 = 10. Faraday juga menemukan, jika perpaduan dua cahaya dilewatkan melalui bidang magnit, perpaduannya akan mengalami perubahan. Penemuan ini punya makna penting khusus, karena ini merupakan petunjuk pertama bahwa ada hubungan antara cahaya dengan magnit.

Faraday bukan cuma cerdas tetapi juga tampan dan punya gaya sebagai penceramah. Tetapi, dia sederhana, tak ambil peduli dalam hal kemasyhuran, duit dan sanjungan. Dia menolak diberi gelar kebangsawanan dan juga menolak jadi ketua British Royal Society. Hidup perkawinannya panjang dan berbahagia, cuma tak punya anak. Dia tutup usia tahun 1867 di dekat kota London.

JAMES CLERK MAXWELL 1831-1879

Fisikawan Inggris kesohor James Clerk Maxwell ini terkenal melalui formulasi empat pernyataan yang menjelaskan hukum dasar listrik dan magnit.

Kedua bidang ini sebelum Maxwell sudah diselidiki lama sekali dan sudah sama diketahui ada kaitan antar keduanya. Namun, walau pelbagai hukum listrik dan kemagnitan sudah diketemukan dan mengandung kebenaran dalam beberapa segi, sebelum Maxwell, tak ada satu pun dari hukum-hukum itu yang merupakan satu teori terpadu. Dalam dia punya empat perangkat hukum yang dirumuskan secara ringkas (tetapi punya bobot tinggi), Maxwell berhasil menjabarkan secara tepat perilaku dan saling hubungan antara medan listrik dan magnit. Dengan begitu dia mengubah sejumlah besar fenomena menjadi satu teori tunggal yang dapat dijadikan pegangan. Pendapat Maxwell telah jadi anutan pada abad sebelumnya secara luas baik di sektor teori maupun dalam praktek ilmu pengetahuan.

Nilai terpenting dari, pendapat Maxwell yang baru itu adalah: banyak persamaan umum yang bisa terjadi dalam semua keadaan. Semua hukum-hukum listrik dan magnit yang sudah ada sebelumnya dapat dianggap berasal dari pendapat Maxwell, begitu pula sejumlah besar hukum lainnya, yang dulunya merupakan teori yang tidak dikenal. Dari pendapat Maxwell ini dapat diperlihatkan betapa pergoyangan bolak-balik bidang elektromagnetik secara periodik adalah sesuatu hal yang bisa terjadi. Gerak bolak-balik seperti pendulum ini disebut gelombang elektromagnetik, yang bilamana sekali digerakkan akan menyebar terus hingga angkasa luar. Dari pendapat-pendapat ini mampu menunjukkan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik itu mencapai sekitar 300.000 kilometer (186.000 mil) per detik. Maxwell mengetahui bahwa ini sama dengan ukuran kecepatan cahaya. Dari sudut ini dia dengan tepat mengambil kesimpulan bahwa cahaya itu sendiri terdiri dari gelombang elektromagnetik.

Jadi, pendapat Maxwell bukan semata merupakan hukum dasar dari kelistrikan dan kemagnitan, tetapi juga sekaligus merupakan hukum dasar optik. Sesungguhnya, semua hukum terdahulu yang dikenal sebagai hukum optik dapat dikaitkan dengan pendapatnya, juga banyak fakta dan hubungan dengan hal-hal yang dulunya tidak terungkapkan.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell.

Meski kemasyhuran Maxwell yang paling menonjol terletak pada sumbangan pikirannya yang dahsyat di bidang elektromagnetik dan optik, dia juga memberi sumbangan penting bagi dunia ilmu pengetahuan di segi lain termasuk teori-teori astronomi dan termodinamika (penyelidikan ihwal panas). Salah satu minat khususnya adalah teori kinetik tentang gas. Maxwell menyadari bahwa tidak semua molekul gas bergerak pada kecepatan sama. Sebagian lebih lambat, sebagian lebih cepat, dan sebagian lagi dengan kecepatan yang luar biasa. Maxwell mencoba rumus khusus menunjukkan bagian terkecil molekul bergerak (dalam suhu tertentu) pada kecepatan yang tertentu pula. Rumus ini disebut "penyebaran Maxwell," merupakan rumus yang paling luas terpakai dalam rumus-rumus ilmiah, dan mengandung makna dan manfaat penting pada tiap cabang fisika.

Maxwell dilahirkan di Edinburgh, Skotlandia, tahun 1831. Dia teramatlah dini berkembang: pada usia lima belas tahun dia sudah mampu mempersembahkan sebuah kertas kerja ilmiah kepada "Edinburgh Royal Society." Dia masuk Universitas Edinburgh dan tamat Universitas Cambridge. Kawin, tetapi tak beranak. Maxwell umumnya dianggap teoritikus terbesar di bidang fisika dalam seluruh masa antara Newton dan Einstein. Kariernya yang cemerlang berakhir terlampau cepat karena dia meninggal dunia tahun 1879 akibat serangan kanker, tak berapa lama sehabis merayakan ulang tahunnya yang ke-48.

MAX PLANCK 1858-1947

Bulannya Desember, tahunnya 1900. Dunia ilmu terperanjat dan terlompat dari tempat duduknya. Apa yang terjadi? Seorang ahli fisika Jerman, Max Planck, umumkan dia punya hipotesa yang berani. Dia bilang radiant energi (energi gelombang cahaya) tidaklah mengalir dalam arus yang kontinyu, tetapi terdiri dari potongan-potongan yang disebutnya quanta. Hipotesa Planck yang bertentangan dengan teori klasik tentang cahaya dan elektro magnetik ini merupakan titik mula dari teori kuantum yang sejak itu merevolusionerkan bidang fisika dan menyuguhkan kita pengertian yang lebih mendalam tentang alam benda dan radiasi.

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel, Jerman, dia belajar di Universitas Berlin dan Munich, peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich selagi berumur baru dua puluh satu tahun. Sebentar dia mengajar di Universitas Munich, kemudian di Universitas Kiel. Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh. Itu tahun 1928.

Planck, seperti halnya ilmuwan lain, tertarik dengan "radiasi kuantitas gelap," julukan buat radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan. (Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya, tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya). Percobaan-percobaan para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu. Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang ruwet yang dengan tepat menggambarkan "radiasi kuantitas gelap." Formula ini yang kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan. Tetapi ada satu masalah: hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu formula yang samasekali berbeda.

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori baru yang radikal: energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit elementer yang disebut Planck "kuantum". Menurut teori Planck, ukuran kuantum cahaya tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya), dan juga berimbang dengan kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan "h", tetapi sekarang disebut "patokan Planck." Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika. Tetapi, dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat daripada formula yang benar tentang "radiasi kuantitas gelap."

Teori Planck begitu revolusioner, yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif. Kendati hipotesanya terdengar aneh, dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah formula yang benar.

Pada mulanya, umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok. Sesudah beberapa tahun, hal itu berubah sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena fisik selain untuk "radiasi kuantitas gelap." Einstein menggunakan konsep ini di tahun 1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika, dan Niels Bohr menggunakannya di tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom. Menjelang tahun 1918 tatkala Planck peroleh Hadiah Nobel, jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika.

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan Hitler. Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler. Planck sendiri mati tahun 1947, pada umur delapan puluh sembilan tahun.

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu pengetahuan dalam abad ke-20, lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein. Patokan "h" Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua atau tiga patokan fisika paling dasar. Patokan itu muncul dalam teori struktur atom, dalam prinsip "ketidakpastian" Heisenberg, dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula ilmiah. Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan 2% yang diterima sekarang.

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum. Kendati dia memainkan peranan tak seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya, adalah keliru mengecilkan arti Planck. Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting. Dia membebaskan pikiran orang dari anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya, dan dia memungkinkan orang-orang sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki.

NIELS BOHR 1885-1962

Babi, kodok, trenggiling, manusia, semuanya punya bapak, resmi atau tidak resmi. Begitu juga teori struktur atom pun punya bapak. Dia itu Niels Henrik David Bohr yang lahir tahun 1885 di Kopenhagen. Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari Universitas Copenhagen. Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge, Inggris. Di situ dia belajar di bawah asuhan J.J. Thompson, ilmuwan kenamaan yang menemukan elektron. Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester, belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus (bagian inti) atom. Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong, dengan bagian pokok yang berat pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya. Tak lama sesudah itu Bohr segera mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom.

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah "On the Constitution of Atoms and Molecules," diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933.

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok, tetapi dengan perbedaan yang sangat penting: bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu. Atau dalam kalimat rumusan lain: elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi. Elektron dapat berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi. Sebaliknya, elektron akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi.

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika. Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas kerja Bohr sebagai suatu "masterpiece," suatu kerja besar; meski begitu, banyak ilmuwan lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini. Percobaan yang paling kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom. Telah lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi, akan mengeluarkan cahaya. Tetapi, cahaya ini tidaklah mencakup semua warna, tetapi hanya cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu. Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna) yang dikeluarkan oleh hidrogen. Lebih jauh dari itu, teori Bohr memperkirakan adanya garis spektral tambahan, tidak terlihat pada saat sebelumnya, tetapi kemudian dipastikan oleh para pencoba. Sebagai tambahan, teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya. Ditilik dari semua kejadian yang meyakinkan ini, teori Bohr segera diterima, dan di tahun 1922 Bohr dapat,hadiah Nobel untuk bidang fisika.

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya. Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan-ilmuwan muda yang brilian dan segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia.

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan. Masalah terpokok adalah bahwa teori Bohr, meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron, tidak dengan persis memperkirakan spektra dari atom-atom lain. Beberapa ilmuwan, terpukau oleh sukses luar biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen, berharap dengan jalan menyempurnakan sedikit teori Bohr, mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang lebih berat. Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari penyempurnaan kecil itu tak akan menolong, karena itu yang diperlukan adalah perombakan radikal. Tetapi, bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya, toh dia tidak mampu memecahkannya.

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya, mulai tahun 1925. Adalah menarik untuk dicatat di sini, bahwa Heisenberg --dan umumnya ilmuwan yang mengembangkan teori baru-- belajar di Kopenhagen, yang tak syak lagi telah mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan satu sama lain. Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu mengembangkannya. Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru, dan liwat disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan, dia menolong membikin lebih sistematis.

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok struktur atom. Dia mengembangkan model penting "tetesan cairan" bagian pokok atom. Dia juga mengajukan masalah teori tentang "kombinasi bagian pokok" dalam reaksi atom untuk dipecahkan. Tambahan pula, Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235. Pernyataan ini punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom.

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark. Ini menempatkan diri Bohr dalam bahaya, sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas, sebagian karena ibunya seorang Yahudi. Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi daerah pendudukan, menuju Swedia. Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler. Dari Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat. Di negeri ini, selama perang berlangsung, Bohr membantu membikin bom atom,

Seusai perang, Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga rohnya melayang tahun 1`562. Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras --walau tak berhasil-- mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi atom.

Bohr kawin tahun 1912, di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu pengetahuan. Dia punya lima anak, salah seorang bernama Aage Bohr, memenangkan hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975. Bohr merupakan orang yang paling disenangi di dunia ilmuwan, bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius, tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam.

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang lampau, dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20. Ada beberapa alasan mengapa begitu. Pertama, sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap dianggap benar. Misalnya, gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom berikutnya. Hal lainnya lagi, gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat menemukan sesuatu untuk diri sendiri, meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu secara harfiah benar. Yang paling penting dari semuanya itu, mungkin, adalah gagasan Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan "teori kuantum." Meskipun beberapa gagasannya telah kedaluwarsa, namun jelas secara historis teori-teorinya sudah membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan berikutnya bidang mekanika kuantum.
ARCHIMEDES 287 SM-212 SM

Yang namanya ilmuwan itu tentu pintar. Kalau tidak, buat apa disebut ilmuwan? Tetapi Archimedes --menurut ukuran dunia lama-- bukan pintar sekedar pintar tetapi paling pintar di bidangnya, bidang matematika. Dia kadangkala dianggap penemu prinsip pengungkit dan konsep gaya berat tertentu.

Tetapi nyatanya pengungkit itu sudah dikenal dan digunakan orang berabad sebelum ada Archimedes. Tampaknya dia orang pertama yang jelas menerangkan formula hal-ihwal pengungkit meskipun insinyur-insinyur mesin sudah berulang kali dan mampu menggunakan pengungkit jauh sebelum Archimedes.

Konsep tentang kepadatan (berat per volume unit) dari sesuatu benda sebagai lawan berat keseluruhan sesuatu obyek tampaknya sudah diketahui sebelum Archimedes dan mahkota (cerita tentang dia melompat dari tempat mandinya dan berlari-lari sepanjang jalan sambil teriak "Eureka"), apa yang ditemukan Archimedes bukanlah barang baru melainkan sekedar pemakaian terang-terangan dari konsep yang sudah dikenal terhadap sesuatu masalah spesifik.

Selaku matematikus, tak syak lagi Archimedes memang terkemuka. Buktinya, dia hampir sampai pada memformulasikan "kalkulus integral," lebih dari delapan belas abad sebelum Isaac Newton berhasil melaksanakannya. Malangnya, sistem yang mudah untuk melukiskan lambang-lambang jumlah masih kurang di masa Archimedes. Begitu pula malangnya, tak ada pelanjut-pelanjutnya yang cukup bermutu selaku matematikus. Akibatnya, kebrilianan pandangan matematika Archimedes menjadi semakin berkurang daya cekamnya seperti sebelumnya. Karena itu tampak jelas sekali, betapa pun mengagumkan bakat Archimedes, pengaruh riilnya tidak cukup besar untuk meyakinkan dia bisa dimasukkan ke dalam barisan daftar yang seratus.
MARIE CURIE 1867-1934

Nama asalnya: Maria Sklodowska. Marie Curie lebih masyhur dari banyak ilmuwan yang saya masukkan dalam daftar seratus tokoh buku ini. Tetapi, tampak oleh saya, kemasyhurannya tidaklah bertolak dari arti penting ilmiah yang sudah diperbuatnya, tetapi lebih banyak disebabkan karena dia seorang wanita. Kariernya menunjukkan, dalam jenis jenis pekerjaan yang mungkin, seorang wanita sanggup melakukan penyelidikan ilmiah yang punya kualitas tinggi. Atas dasar ini dia menjadi amat gemerlapan, sehingga banyak orang yang punya kesan bahwa dialah orang yang menemukan radioaktif. Tetapi nyatanya radioaktif diketemukan oleh Antoine Henri Becquerel. Tak perlu dipersoalkan lagi bahwa prioritas jatuh pada Becquerel, karena baru sesudah Marie Curie membaca laporan penemuan Becquerel barulah dia dan lakinya, Pierre, yang juga sama-sama ilmuwan berbakat mulai penyelidikan masalah itu.

Yang sesungguhnya hasil karya Marie Curie yang mengesankan adalah penemuan dan pemisahan elemen kimia radium. Sebelum ini, dia sudah menemukan elemen radioaktif lain yang dijulukinya "polonium," diambil dari nama negeri asalnya, Polandia. Ini memang betul-betul karya yang mengagumkan, tetapi tidaklah mempunyai arti penting yang menonjol dalam teori ilmiah.

Tahun 1903, Marie Curie, Pierre Curie dan Antoine Henri Becquerel secara bersama-sama peroleh Hadiah Nobel untuk bidang fisika. Dan tahun 1911 Marie Curie dapat lagi Hadiah Nobel, kali ini untuk bidang kimia. Ini membuatnya orang pertama yang peroleh Hadiah Nobel dua kali.

Menarik untuk dicatat bahwa Marie Curie punya anak-anak kecil tatkala dia menyelesaikan penyelidikan ilmiah paling pentingnya. Puteri tertuanya, Irene, juga menjadi ilmuwan yang berhasil gemilang. Irene kawin dengan pria yang juga ilmuwan berbakat, Jean Frederic Joliot. Sepasang suami istri itu bersama-sama menemukan radioaktif buatan (artifisial). Untuk penemuan ini (yang bisa dianggap "keturunan" dari penemuan radio-aktif alamiah!) menyebabkan Joliot dan Curie membagi Hadiah Nobel tahun 1935. Puteri kedua Marie Curie, Eve, menjadi musikus terkenal dan pengarang. Betul-betul sebuah keluarga luar biasa!