SEJARAH DAN PERKEMBANGAN ILMU FISIKA

SEJARAH DAN PERKEMBANGAN ILMU FISIKA

Fisika (Bahasa Yunani: φυσικός (physikos), "alamiah", dan φύσις (physis), "Alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos. Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika. Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas.

ž  fisika (dalam bahasa inggris “Physic”) ialah ilmu yang mempelajari aspek-aspek alam yang dapat dipahami dengan dasar-dasar pengertian terhadap prinsip-prinsip dan hukum-hukum elemennya.

ž  Adapun pengertian fisika dari sumber lain seperti dari ensiklopedia bebas dunia internet “wikipedia.org” yang berbunyi fisika adalah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum-hukum yang menggerakkan materi, energi, ruang dan waktu.

ž  Ruang lingkup ilmu fisika adalah mempelajari alam semesta dari partikel yang kecil sampai yang besar sekali yaitu alam semesta

Periode Perkembangan Ilmu Fisika

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

• Periode Pertama

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

2400000 SM - 599 SM: Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan 1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam Teknologi sudah ada peleburan berbagai logam, pembuatan roda, teknologi bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).

600 SM – 530 M: Perkembangan ilmu dan teknologi sangat terkait dengan perkembangan matematika. Dalam bidang Astronomi sudah ada pengamatan tentang gerak benda langit (termasuk bumi), jarak dan ukuran benda langit. Dalam bidang sain fisik Physical Science, sudah ada Hipotesis Democritus bahwa materi terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai tradisi “Fisika Matematika” untuk menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatika dan lain-lain. Tradisi Fisika Matematika berlanjut sampai sekarang.

530 M – 1450 M: Mundurnya tradisi sains di Eropa dan pesatnya perkembangan sains di Timur Tengah. Dalam kurun waktu ini terjadi Perkembangan Kalkulus. Dalam bidang Astronomi ada “Almagest” karya Ptolomeous yang menjadi teks standar untuk astronomi, teknik observasi berkembang, trigonometri sebagai bagian dari kerja astronomi berkembang. Dalam Sain Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang nendorong secara terus menerus; kemagnetan berkembang ; Eksperimen optika berkembang, ilmu Kimia berkembang (Alchemy).

1450 M- 1550: Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang sistematis.

• Periode Kedua

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

Kerja sama antara eksperimentalis dan teoris menghasilkan teori baru pada gerak planet.
Newton: meneruskan kerja Galileo terutama dalam bidang mekanika menghasilkan hukum-hukum gerak yang sampai sekarang masih dipakai. Dalam Mekanika selain Hukum-hukum Newton dihasilkan pula Persamaan Bernoulli, Teori Kinetik Gas, Vibrasi Transversal dari Batang, Kekekalan Momentum Sudut, Persamaan Lagrange.

Dalam Fisika Panas ada penemuan termometer, azas Black, dan Kalorimeter.

Dalam Gelombang Cahaya ada penemuan aberasi dan pengukuran kelajuan cahaya.

Dalam Kelistrikan ada klasifikasi konduktor dan nonkonduktor, penemuan elektroskop, pengembangan teori arus listrik yang serupa dengan teori penjalaran panas dan Hukum Coulomb.

• Periode Ketiga

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

Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai dalam Fisika Kuantum), Persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika.

Dalam Fisika Panas diformulasikan Hukum-hukum termodinamika, teori kinetik gas, penjalaran panas dan lain-lain.

Dalam Listrik-Magnet diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell dan lain-lain.

Dalam Gelombang diformulasikan teori gelombang cahaya, prinsip interferensi, difraksi dan lain-lain.

• Periode Keempat

Dimulai dari tahun 1890an sampai sekarang. Pada akhir abad ke 19 ditemukan beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik. Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika yang lebih mendasar lagi yang sekarang disebut Fisika Modern. Dalam periode ini dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang berkaitan dengan kecepatan yang sangat tinggi (relativitas) atau/dan yang berkaitan dengan partikel yang sangat kecil (teori kuantum).

Teori Relativitas yang dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal diantaranya adalah kesetaraan massa dan energi E=mc² yang dipakai sebagai salah satu prinsip dasar dalam transformasi partikel.

Teori Kuantum, yang diawali oleh karya Planck dan Bohr dan kemudian dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli , Heisenberg dan lain-lain, melahirkan teori-teori tentang atom, inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi.

Bidang Utama dalam Fisika:

1. Astrofisika : Kosmologi, Ilmu planet, Fisika plasma, BigBang, Inflasi kosmik,

    Relativitas umum, Hukum gravitasi universal.

2. Fisika atom, molekul dan optik

3. Fisika partikel :Fisika Akselerator dan Fisika nuklir.

4. Fisika benda kondensasi :Fisika benda padat, Fisika material, Fisika polimer dsb.

Peran Ilmu Fisika dalam Kesehatan:

1. Penggunaan ilmu fisika untuk menentukan fungsi tubuh meliputi kesehatan dan penyakit. Dalam hal ini dapat pula disebut faal fisika.
2. Penggunaan fisika dalam praktek kedokteran meliputi pengetahuan tentang benda/alat yang digunakan untuk diagnostik, pengobatan/terapi dan sebagainya.

 

 

Penemuan-Penemuan Hebat Dalam Bidang Fisika

Jika kita urutkan berdasarkan tahun penemuan para ilmuwan dahulu dalam menemukan hukum-hukum alam, mulai dari penemuan oleh Galileo hingga terungkapnya empat gaya fundamental alam. Tak perlu menunggu lama, mari kita langsung melihatnya:

1. Hukum Falling Bodies (1604). Galileo Galilei menjungkirbalikkan hampir 2.000 tahun Aristoteles keyakinan bahwa benda lebih berat jatuh lebih cepat daripada yang lebih ringan dengan membuktikan bahwa semua benda jatuh dengan kecepatan yang sama.
2. Universal Gravitation (1666). Isaac Newton sampai pada kesimpulan bahwa semua benda di alam semesta, dari apel ke planet, mengerahkan gaya tarik gravitasi satu sama lain.
3. Laws of Motion (1687). Isaac Newton perubahan pemahaman kita tentang alam semesta dengan merumuskan tiga hukum untuk menjelaskan gerakan benda. 1) Sebuah benda yang bergerak tetap bergerak, kecuali jika gaya eksternal diberikan kepadanya. 2) Hubungan antara massa sebuah benda (m), percepatan (a) dan diterapkan gaya (F) adalah F = ma. 3) Untuk setiap aksi ada reaksi sama dan berlawanan.
4. Hukum Kedua Termodinamika (1824 - 1850). Ilmuwan yang bekerja untuk meningkatkan efisiensi mesin uap mengembangkan pemahaman tentang konversi panas menjadi kerja. Mereka belajar bahwa aliran panas dari yang lebih tinggi ke temperatur yang lebih rendah adalah apa yang mendorong sebuah mesin uap, menyerupakan proses aliran air yang mengubah roda penggilingan. Pekerjaan mereka mengarah pada tiga prinsip: panas mengalir secara spontan dari panas ke dingin tubuh; panas tidak bisa sepenuhnya dikonversi menjadi bentuk lain energi; dan sistem menjadi lebih teratur dari waktu ke waktu.
5. Elektromagnetisme (1807 - 1873). Percobaan perintis mengungkap hubungan antara listrik dan magnet dan mengarah pada satu set persamaan yang menyatakan hukum dasar yang mengatur mereka. Salah satu hasil hasil eksperimen secara tak terduga dalam kelas. Pada 1820, fisikawan Denmark Hans Christian Oersted sedang berbicara kepada siswa tentang kemungkinan bahwa listrik dan magnet saling berhubungan. Selama kuliah, sebuah eksperimen menunjukkan kebenaran teori-nya di depan seluruh kelas.
6. Relativitas Khusus (1905). Albert Einstein menggulingkan asumsi-asumsi dasar tentang waktu dan ruang dengan menjelaskan bagaimana jam berdetak lebih lambat dan jarak muncul untuk meregangkan sebagai objek mendekati kecepatan cahaya.
7. E = mc ^ 2 (1905). Atau energi adalah sama dengan massa kali kecepatan cahaya kuadrat. Albert Einstein rumus terkenal membuktikan bahwa massa dan energi adalah manifestasi yang berbeda dari hal yang sama, dan bahwa jumlah yang sangat kecil massa dapat dikonversi menjadi jumlah yang sangat besar energi. Salah satu implikasi mendalam penemuan adalah bahwa tidak ada objek dengan massa yang bisa pergi lebih cepat daripada kecepatan cahaya.
8. The Quantum Leap (1900 - 1935). Untuk menggambarkan perilaku partikel-partikel subatomik, satu set hukum-hukum alam yang dikembangkan oleh Max Planck, Albert Einstein, Werner Heisenberg dan Erwin Schrödinger. Sebuah lompatan kuantum didefinisikan sebagai perubahan dari sebuah elektron dalam sebuah atom dari satu keadaan energi yang lain. Perubahan ini terjadi sekaligus, tidak secara bertahap.
9. The Nature of Light (1704 - 1905). Pemikiran dan eksperimentasi oleh Isaac Newton, Thomas Young dan Albert Einstein mengarah pada pemahaman tentang apa cahaya, bagaimana berperilaku, dan bagaimana ditularkan. Menggunakan prisma Newton untuk memecah cahaya putih menjadi warna dan konstituennya prisma lain untuk mencampur warna dalam cahaya putih, membuktikan bahwa cahaya berwarna putih dicampur bersama-sama membuat cahaya. Young menetapkan bahwa cahaya adalah gelombang dan menentukan panjang gelombang warna. Akhirnya, Einstein mengakui bahwa cahaya selalu bergerak pada kecepatan konstan, tidak peduli kecepatan pengukur.
10. Neutron (1935). James Chadwick menemukan neutron, yang, bersama-sama dengan proton dan elektron terdiri dari atom. Temuan ini secara dramatis mengubah model atom dan mempercepat penemuan dalam fisika atom.
11. Superkonduktor (1911 - 1986). Penemuan yang tidak terduga bahwa beberapa material tidak memiliki perlawanan terhadap aliran listrik janji untuk merevolusi industri dan teknologi. Superkonduktivitas terjadi dalam berbagai material, termasuk unsur sederhana seperti timah dan alumunium, berbagai logam paduan dan senyawa keramik tertentu.
12. Quark (1962). Murray Gell-Mann mengusulkan keberadaan partikel dasar yang menggabungkan komposit membentuk objek seperti proton dan neutron. Proton dan neutron masing-masing mengandung tiga quark.
13. Nuclear Forces (1666 - 1957). Penemuan kekuatan dasar di tempat kerja pada tingkat subatomik menimbulkan kesadaran bahwa semua interaksi di alam semesta adalah hasil dari empat gaya fundamental alam - yang kuat dan gaya nuklir lemah, gaya elektromagnetik dan gravitasi.