RSS Feed
Twitter
09.57
Unknown
Perkembangan Fisika pada Abad 20
A. Periode Fisika Modern Bagian Pertama
Menurut Richtmeyer, periode sains modern termasuk periode ke empat yang 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).Beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik diantaranya adalah teori kinetik belum memuaskan bagi kebanyakan para ahli fisika, karena model atom seperti bola kecil dianggap masih belum cukup untuk menentang anggapan mengenai struktur dibagian dalam atom tersebut. Kenyataannya beberapa ilmuwan menolak untuk mengakuinya, sebab atom berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi dan tidak mungkin dibentuk atau tersusun dari partikel lain. Pendirian seperti ini tidak dapat diubah lagi dan telah cukup memuaskan pada periode ini.
Beberapa penemuan penting dalam zaman ini diantaranya :
1. Relativitas Khusus
Hasil percobaan Michelson Morley tidak dapat dijelaskan melalui Fisika Klasik. Maka Einstein mengemukakan dua postulat relativitas khusus:
• Hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap
lainnya.
• Kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak bergantung dari keadaan gerak pengamat itu.
1. Efek Compton
Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.
B. Munculnya Fisika Modern
Kemajuan teori kinetik tidak memuaskan bagi kebanyakan para ahli fisika, karena model atom seperti bola kecil itu dianggap masih belum cukup kelihatannya menentang anggapan mengenai struktur dibagian dalam atom tersebut. Kenyataannya memang demikian, beberapa ilmuwan menolak untuk mengakui adanya, sebab atom berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi dan tidak mungkin dibentuk atau tersusun dari partikel lain. Pendirian begini tidak dapat dirubah lagi dan telah cukup memuaskan pada periode ini. Mekanika, bunyi, panas, dan mekanika statistika, elektromagnetik, dan optik semuanya telah mendapat perumusan yang baik dan akibat-akibatnya telah dikuatkan dengan bermacam-macam cara. Beberapa ahli memperlihatkan bahwa fisika telah selesai sama sekali, hanya tinggal cara memberi pengukuran yang lebih teliti dengan bermacam-macam konstanta fisika.
Akan tetapi kepuasan ini belum waktunya, karena praktis tiap-tiap cabang ilmu fisika itu diperlihatkan dalam abad ke-20 yang memerlukan peninjauan fundamental kembali. Pembatasan-pembatasan yang diberikan ternyata telah membukakan jalan kepada seseorang untuk memperoleh fenomena-fenomena dalam skala atom yang memberikan indikasi bahwa atom itu lebih kompleks daripada yang dipikirkan selama abad ke-19. misalnya spektrum atom menunjukkan kebingungan yang kompleks. Garis-garis dalam spektrum itu telah dapat diukur dengan teliti. Seperti pada atom hidrogen dan logam-logam alkali, Balmer dan Rydberg telah dapat menentukan frekuensi-frekuensi dengan hukum empirisnya yang lebih teliti. Tidak seorangpun dalam tahun 1900-an mempunyai ide, mengapa atom-atom itu mempunyai spektrum semacam itu, meskipun beberapa ahli fisika mencoba tanpa berhasil untuk menerangkannya dengan model klasik. Beberapa observasi selama abad ke-19 menyatakan bahwa atom itu mempunyai struktur dalam yang bersifat listrik.
Percobaan Michelson-Morley, salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat yang sekarang menjadi kampus Case Western Reserve University. Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan eter sebagai medium gelombang cahaya. Percobaan ini juga telah disebut sebagai titik tolak untuk aspek teoretis revolusi ilmiah kedua. Albert Michelson dianugerahi hadiah Nobel fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini. Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengukur kecepatan planet Bumi terhadap eter, yang pada waktu itu dianggap sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bumi terhadap eter.Ekperimen Michelson-Morley yang sangat peka tidak mendapatkan gerak bumi terhadap eter. Ini berarti tidak mungkin ada eter dan tidak ada pengertian gerak absolut. Setiap gerak adalah relatif terhadap kerangka acuan khusus yang bukan merupakan kerangka acuan universal. Dalam eksperimen yang pada hakikatnya membandingkan kelajuan cahaya sejajar dengan dan tegak lurus pada gerak bumi mengelilingi matahari, juga eksperimen ini memperlihatkan bahwa kelajuan cahaya sama bagi setiap pengamat, suatu hal yang tidak benar bagi gelombang memerlukan medium material untuk merambat. Eksperimen ini telah meletakkan dasar bagi teori relativitas khusus Einstein yang dikemukakan pada tahun 1905, suatu teori yang sukar diterima pada waktu itu, bahkan Michelson sendiri enggan untuk menerimanya.
Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari 1 elektron = 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).
Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali dicoba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda.
Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama.Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastiannya pada tahun 1927, dan interpretasi Kopenhagen terbentuk dalam waktu yang hampir bersamaan. Pada 1927, Paul Dirac menggabungkan mekanika kuantum dengan relativitas khusus. Dia juga membuka penggunaan teori operator, termasuk notasi bra-ket yang berpengaruh. Pada tahun 1932, Neumann Janos merumuskan dasar matematika yang kuat untuk mekanika kuantum sebagai teori operator.
Pada 1927, percobaan untuk menggunakan mekanika kuantum ke dalam bidang di luar partikel satuan, yang menghasilkan teori medan kuantum. Pekerja awal dalam bidang ini termasuk Dirac, Wolfgang Pauli, Victor Weisskopf dan Pascaul Jordan. Bidang riset area ini dikembangkan dalam formulasi elektrodinamika kuantum oleh Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, dan Tomonaga Shin’ichirō pada tahun 1940-an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, positron, dan Medan elektromagnetik, dan berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum berikutnya.Interpretasi banyak dunia diformulasikan oleh Hugh Everett pada tahun 1956. Teori Kromodinamika kuantum diformulasikan pada awal 1960-an. Teori yang kita kenal sekarang ini diformulasikan oleh Polizter, Gross and Wilzcek pada tahun 1975. Pengembangan awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lain-lain. Sheldon Lee Glashow, Steven Weinberg dan Abdus Salam menunjukan secara independen bagaimana gaya nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu gaya lemah elektro.
C. Tokoh dan Teori Fisika Modern
Beberapa tokoh yang kami ungkapkan disini adalah tokoh yang banyak pengaruhnya terhadap fisika modern, diantaranya:
1. Albert Einstein (1879-1955)
Einstein, lahir di Ulm, Jerman. Ia sangat tidak senang pada sekolah-sekolah di Jerman yang disiplin secara kaku pada waktu itu, karena itu pada usia 16 tahun ia pergi ke negara Swiss untuk menyelesaikan pelajarannya, kemudian ia memperoleh pekerjaan yaitu sebagai orang yang memeriksa pemohon paten (hak paten) pada Swiss Patent Office (Kantor Paten Swiss) di Berne.Kemudian, dalam tahun 1905, gagasannya yang sudah ada dalam pikirannya bertahun-tahun ketika ia harus memusatkan perhatiannya untuk pekerjaan lain berbuah menjadi tiga makalah pendek. Gagasan ini telah mengubah pikiran bukan hanya dalam bidang fisika melainkan juga dalam peradaban modern ini.
Teori Relativitas Umum Einstein yang diterbitkan dalam tahun 1915, mengaitkan gravitasi dengan struktur ruang dan waktu. Dalam teori ini, gaya gravitasi dapat dipikirkan sebagai ruang-waktu yang melengkung di sekitar benda sehingga massa yang berdekatan cenderung untuk bergerak ke arahnya, sama seperti kelereng yang menggelinding ke alas lubang yang berbentuk seperti mangkuk. dari teori teori relativitas umum orang dapat membuat ramalan teoretis, misalnya cahaya harus dipengaruhi oleh gaya gravitasi, dan ternyata semuanya terbukti secara eksperimental.
Penemuan berikutnya yang menyatakan bahwa semesta ini memuai ternyata cocok dengan teori. Pada tahun 1917, Einstein mengemukakan penurunan baru mengenai rumus radiasi benda hitam Planck dengan memperkenalkan gagasan radiasi yang terstimulasi, suatu gagasan yang buahnya muncul 40 tahun kemudian sebagai penemuan laser. Perkembangan mekanika kuantum dalam tahun 1920 mengganggu Einstein yang tidak menerima pandangan probabilistik sebagai pandangan deterministik walaupun dalam skala atomik. “Tuhan tidak main dadu dengan dunia ini,” katanya. Tetapi sekali ini intuisi fisis Einstein tampaknya mempunyai arah yang salah. Einstein Menjadi orang yang terkenal di dunia, tetapi kemasyurannya tidak membawa keamanan ketika Hitler dan orang Nazi berkuasa di Jerman pada awal tahun 1930. Ia meninggalkan Jerman dalam tahun 1933 dan memakai sisa hidupnya untuk bekerja di Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, sehingga ia lolos dari keadaan yang dialami oleh jutaan orang Yahudi eropa yang dibanatai oleh Jerman. Akhir hidupnya dipakai untuk mencari teori medan terpadu yang menyatukan medan gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu gambaran, namun usahanya ini tidak berhasil. masalah seperti ini memang pantas ditangani oleh orang berbakat ini, tetapi masalah ini belum terpecahkan sampai saat ini.Suatu pemikiran yang belum tepecahkan sampai sekarang yang diwariskan oleh Albert Einstein sampai ajalnya datang menjemput, yaitu menemukan teori medan terpadu yang menyatukan medan gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu rumus atau hukum.
2. Max Planck (1858 – 1947)
Max Planck dilahirkan di Kiel dan belajar di Munich dan Berlin. Seperti banyak ahli fisika, ia seorang pemain musik yang baik, selain itu ia juga senang mendaki gunung. dalam tahun 1900, setelah 6 tahun ia bekerja di Universitas Berlin, Planck mendapatkan bahwa kunci pemahaman radiasi benda hitam ialah anggapan bahwa pemancaran dan penyerapan radiasi terjadi dalam kuantum energi hv. Penemuan yang menghasilkan hadiah Nobel dalam tahun 1918 ini, sekarang dianggap sebagai tonggak dari fisika modern. Selama bertahun-tahun Max Planck sendiri menyangsikan kenyataan fisis dari kuantum energi ini. Walaupun selama Hitler berkuasa Max Planck tetap ada di Jerman, ia memperotes perlakuan Nazi pada ilmuwan Yahudi dan sebagai akibatnya ia harus melepaskan kedudukannya sebagai Presiden Institute Kaiser Wilhelm. Setelah perang dunia kedua, Institute itu diberi nama Planck dan ia kembali menjabat kedudukan presiden sampai akhir hayatnya.
3. Arthur Holly Compton (1892 – 1962)
Ia dilahirkan di Ohio dan mengalami pendidikan di Wooster College dan Princeton. Ketika ia bekerja di Washington University di St. Louis ia menemukan bahwa panjang gelombng sinar-x bertambah jika mengalami hamburan, dan pada tahun 1923 ia dapat menerangkan hal itu berdasarkan kuantum cahaya. Pekerjaan ini telah meyakinkan orang akan kebenaran realitas foton, sebenarnya Compton sendirilah yang mengajukan kata “foton”. Setelah ia menerima hadiah Nobel pada tahun 1927, Compton bekerja di University of Chicago untuk mempelajari sinar kosmik dan menolong menjelaskan bahwa sinar ini sebenarnya terdiri dari partikel yang bergerak cepat (sekarang ternyata bahwa partikel itu adalah inti atom, dan sebagian besar adalah proton) yang berputar dalam ruang dan bukan sinar gamma. Ia membuktikan hal ini dengan memperlihatkan bahwa intensitas sinar kosmik berubah terhadap lintang, dan hal ini hanya dapat diterima jika partikel itu adalah ion yang lintasannya dipengaruhi oleh medan magnetik bumi. Selama Perang Dunia II, Compton merupakan salah satu tokoh pimpinan yang mengembangkan bom atom.
4. Louis de Broglie (1892 – 1987)
Louis-Victor-Pierre-Raymond, duc de Broglie, banyak dikenal sebagai Louis de Broglie (15 Agustus 1892–19 Maret 1987), ialah fisikawan Perancis dan pemenang hadiah Nobel. Berasal dari keluarga Prancis yang dikenal memiliki diplomasi dan kemiliteran yang baik. Pada mulanya ia adalah siswa sejarah, namun akhirnya ia mengikuti jejak kakaknya Maurice de Broglie untuk membina karir dalam fisika.Pada 1924, tesis doktoralnya mengemukakan usulan bahwa benda yang bergerak memiliki sifat gelombang yang melengkapi sifat partikelnya. Dua tahun kemudian Erwin Schrodinger menggunakan konsep gelombang de Broglie untuk mengembangkan teori umum yang dipakai olehnya bersama dengan ilmuwan lain untuk menjelaskan berbagai gejala atomik. Keberadaan gelombang de Broglie dibuktikan dalam eksperimen difraksi berkas elektron pada 1927 dan pada 1929 ia menerima Hadiah Nobel Fisika.
5. Max Born (1882 – 1970)
Max Born dilahirkan pada 11 Desember 1882, di Breslau, Jerman (kini Wroclaw, Polandia). Born belajar fisika di Universitas Breslau, Heidelberg, dan Zürich. Pada 1909, ia ditunjuk sebagai dosen di Georg-August-Universitaet Goettingen, di mana ia bekerja sampai 1912, saat ia pindah ke Universitas Chicago. Pada 1915, ia kembali ke Jerman namun harus masuk Militer Jerman. Pada 1919, ia menjadi guru besar di Universitas Frankfurt-am-Main, dan kemudian profesor di Göttingen pada 1921. Selama masa inilah Born merumukan penafsiran probabilitas fungsi kepadatan dalam persamaan mekanika kuantum Schroedinger.
Gagasannya menggantikan teori kuantum yang asli; kini, persamaan matematika Born dimanfaatkan. Pada 1933, Born meninggalkan Jerman untuk menghindari meningkatnya anti-Semitisme dan menerima posisi dosen di University of Cambridge. Dari 1936 sampai 1953, ia adalah guru besar Filsafat Alam di Universitas Edinburgh di Skotlandia. Selama masa ini, kerja Born berfokus pada elektrodinamika nonlinear. Pada 1953, Born pensiun dan kembali ke Jerman di Bad Pyrmont, dekat Gottingen. Ia menjadi warganegara Inggris dan anggota Royal Society di London pada 1939.Pada 1954, Born menerima Hadiah Nobel Fisika untuk karyanya pada fungsi kepadatan probabilitas dan studinya pada fungsi gelombang. Slain memenangkan Penghargaan Nobel, Born dianugerahi Stokes Medal dari Cambridge University dan Hughes Medal (1950).Ia menerbitkan sejumlah karya termasuk, The Restless Universe, Einstein’s Theory of Relativity (1924), dan Natural Philosophy of Cause and Chance. Born meninggal di Göttingen, Jerman pada 5 Januari 1970.
6. Werner Heisenberg (1901 – 1976)
Werner Karl Heisenberg (5 Desember 1901 – 1 Februari 1976) adalah seorang ahli teori sub-atom dari Jerman, pemenang Penghargaan Nobel dalam Fisika 1932. Werner Heisenberg dilahirkan pada tanggal 5 Desember 1901 di Würzburg, Jerman. Werner ini jagoan bahasa Yunani dan Latin karena ayahnya, August, bekerja sebagai guru bahasa klasik tersebut. Waktu pertama kali ia masuk sekolah, Werner masih malu-malu dan sangat sensitif, tetapi tidak lama ia mulai percaya diri. Malah guru-gurunya semua mengakui bakat yang dimilikinya di hampir semua mata pelajaran terutama bahasa dan matematika. Heisenberg kecil memang suka sekali matematika. Ini disebabkan guru matematikanya, Christoph Wolff, selalu menantangnya untuk mengerjakan soal-soal matematika dan fisika yang tidak biasa. Dalam waktu singkat Heisenberg sudah lebih jago dibanding gurunya itu. Apalagi di rumahnya ia selalu bersaing dengan kakaknya, Erwin, yang jago kimia (Erwin Heisenberg belakangan menjadi ahli kimia). Selama masa Perang Dunia I seluruh Bavaria, Jerman, mengalami kesulitan pangan. Pernah Heisenberg jatuh pingsan di jalan sewaktu sedang bersepeda karena ia begitu kelaparan. Ayahnya dan guru-gurunya sering pergi ke garis depan untuk membantu pasukan perang. Heisenberg terpaksa belajar sendiri materi matematika dan fisika (ia melahap habis teori relativitas Einstein tanpa bantuan gurunya). Hasilnya, ia justru sudah menguasai bahan yang seharusnya belum diajarkan di sekolah menengah atas.Heisenberg muda sangat membenci peperangan dan sering melarikan diri dari suasana kekerasan di Jerman saat itu. Ia bersama teman-temannya sering naik gunung, demi menyelamatkan rasa cintanya terhadap tanah airnya melalui alam. Dia bahkan mengetuai kelompok anak-anak pecinta alam yang selalu menghabiskan waktunya dengan cara hiking, camping, main ski, memanjat gunung, jalan-jalan di pedesaan, dan semua kegiatan alam lainnya. Kelompok ini merupakan kelompok yang anti rokok dan anti minum minuman keras. Setiap minggu kelompok anak-anak muda ini berkumpul untuk menghidupkan kembali musik dan seni puisi Jerman. Heisenberg ini ahli puisi Roma. Dia juga jago main piano klasik dan sudah sering ikut konser sejak masih berusia 12 tahun. Cuma ada satu hal lain yang bisa mengalihkan perhatiannya dari musik, puisi, dan alam bebas.Matematika! Saking cintanya dengan matematika, Heisenberg berniat mengambil jurusan matematika murni di University of Munich pada tahun 1920. Tapi wawancaranya dengan Ferdinand von Lindeman, profesor matematika di sana, tidak terlalu sukses. Jadi Heisenberg menemui profesor lain, Arnold Sommerfeld, seorang begawan fisika teori. Ternyata Sommerfeld bisa melihat bakat terpendam anak muda yang sangat gemar berpetualang di alam bebas ini. Jadilah Heisenberg melenceng dari minatnya semula dan malah masuk jurusan fisika. Tapi sebelum hari pertama ia mulai kuliah, Heisenberg menyempatkan diri untuk pergi hiking dengan teman-temannya dan sempat terkena typhoid yang hampir saja merenggut nyawanya. Secara ajaib ia bisa sembuh tepat pada waktu ia harus mulai kuliah walaupun saat itu ia tidak mendapatkan sumber pangan yang cukup gizi.
Di awal masa kuliahnya Heisenberg masih ragu-ragu dengan pilihannya itu. Ia justru lebih banyak mengambil kuliah matematika dibanding fisika karena takut tidak cocok dengan pilihannya itu. Kalau ia tetap mengikuti kuliah matematika, ia kan masih tetap bisa mengikuti jika nantinya ternyata benar tidak cocok di fisika dan ingin pindah lagi ke matematika. Tapi ternyata fisika benar-benar sudah mencuri hatinya. Mulai semester keduanya di jurusan fisika, ia sudah betah mengikuti semua kuliah Sommerfeld. Selama kuliah di University of Munich, perhatian Heisenberg terpecah antara fisika teori dan petualangannya di alam bebas. Dia ini benar-benar pecinta alam. Sering kali ia camping di gunung dan hiking ke stasiun kereta terdekat di pagi harinya supaya bisa kembali di Munich tepat waktu untuk mengikuti kuliah fisika teori. Untung saja kuliahnya tidak terbengkalai. Tetapi ada satu kelemahannya yang pada akhirnya hampir membuatnya tidak lulus. Ia sama sekali tidak mengerti eksperimen di laboratorium. Ia memang jagoan di fisika teori, tetapi ketika ditanya berbagai hal tentang fisika eksperimen, ia benar-benar tidak tahu. Profesor Wilhem Wien memberinya nilai F pada ujian akhir untuk mendapatkan gelar doktor. Sommerfeld kembali menjadi penyelamat dengan memberinya nilai A untuk kejeniusannya di bidang fisika teori. Jadi Heisenberg pun akhirnya mendapatkan gelar doktornya walaupun dengan nilai C (rata-rata dari A dan F).Sommerfeld tidak salah sewaktu memberinya nilai A untuk fisika teori. Terbukti Heisenberg sangat jagoan mengutak-utik teori-teori fisika. Ia pun berhasil menjadi profesor termuda Jerman di Leipzig saat masih berusia 25 tahun. Hasil utak-utiknya melahirkan teori mekanika kuantum yang memberinya sebuah Nobel Fisika di tahun 1932. Pada tahun 1937 Heisenberg kembali tampil dalam konser piano klasik. Konser ini menjadi yang paling tidak terlupakan selama hidupnya karena saat itulah ia bertemu Elisabeth Schumacher, putri seorang profesor ekonomi yang terkenal di Berlin, yang dinikahinya tiga bulan kemudian. Keluarga Heisenberg kemudian dikaruniai tujuh orang anak, yang pertama adalah sepasang kembar. Beberapa bulan setelah pernikahannya, keluarga muda ini pindah kembali ke Munich untuk memenuhi keinginan Sommerfeld yang saat itu sudah berusia 66 tahun dan harus pensiun. Sommerfeld ingin supaya Heisenberg menggantikan posisinya sebagai profesor fisika teori di University of Munich.
Sewaktu pecah Perang Dunia II, banyak ilmuwan Jerman yang ramai-ramai pergi dari Jerman karena ingin menghindari Nazi dan Hitler. Heisenberg membuat keputusan yang sangat mengejutkan rekan-rekan fisikawan saat itu. Ia bertekad untuk menetap di Jerman. Keterikatannya dengan alam Jerman telah membuatnya begitu mencintai tanah airnya itu. Ternyata keputusannya ini membuatnya terpaksa bekerja untuk pemerintah Jerman dalam usaha membuat bom atom. Entah kenapa, fisikawan jenius ini tidak pernah berhasil membuat bom atom tersebut dan malah dikalahkan oleh para fisikawan di Amerika. Padahal timnya dibantu juga oleh salah satu penemu reaksi fisi nuklir, Otto Hahn. Ada gosip yang mengatakan bahwa Heisenberg sengaja bergabung dengan tim peneliti Jerman itu supaya bisa melakukan sabotase agar Nazi tidak bisa memenangkan perang. Heisenberg bahkan sempat diciduk ke kamp konsentrasi Nazi karena dikira berkhianat.Setelah lepas dari kamp konsentrasi Heisenberg kembali menekuni fisika teori dan menghasilkan karya kontroversial yang membuatnya sangat terkenal: Prinsip Ketidakpastian Heisenberg atau Heisenberg’s Uncertainty. Pendekatan tidak biasa yang dilakukannya membuat teorinya ini tidak begitu saja diterima oleh dunia fisika saat itu. Begitu banyak yang menentang teori ini, sampai-sampai Heisenberg sempat menangis karenanya. Keteguhannya berhasil membuat teorinya ini diterima, bahkan menjadi sangat populer. Ia juga banyak menerima penghargaan bergengsi selain Nobel. Pada tanggal 1 Februari 1976 Werner Heisenberg yang sakit kanker meninggal dunia di rumahnya di Munich.
Pada tahun 1927, Heisenberg mengembangkan suatu teori yang ditentang Einstein habis-habisan yaitu teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita menentukan posisi suatu benda, makin tidak akurat momentumnya (atau kecepatannya) dan sebaliknya. Jadi kita tidak bisa menentukan letak benda secara akurat. Dengan kata lain benda mempunyai kemungkinan berada di mana saja. Einstein bilang teori ini tidak masuk akal. Ia menentang teori ini hingga akhir hayatnya. Mana mungkin kita bisa percaya pada teori yang mengatakan bahwa posisi bulan tidak menentu, ejek Einstein. Einstein lebih suka melihat bulan mengorbit secara teratur, “I like to believe that the moon is still there even if we don’t look at it.” Einstein juga berargumen bahwa tidak mungkin Tuhan bermain dadu “God doesn’t play dice” dalam mengatur alam semesta ini.Walau ditentang oleh fisikawan sekaliber Einstein, rupanya Heisenberg tidak kapok, ia maju terus mengembangkan teorinya. Usahanya ini tidak sia-sia, akhirnya teori Heisenberg ini menjadi salah satu fondasi dari mekanika kuantum. Kini mekanika kuantum menjadi primadonanya fisika. Oleh Feynman, Elektrodinamika kuantum (mekanika kuantum yang digabung dengan teori relativistik Einstein) dijuluki “the jewel of physics”. Berkat mekanika kuantum inilah orang dapat mengembangkan berbagai teknologi mutakhir yang ada sekarang ini, mulai dari TV, kulkas, mainan elektronika, laser, bom atom yang dahsyat, hingga pembuatan-pembuatan chip-chip komputer super cepat.
A. Periode Fisika Modern Bagian Pertama
Menurut Richtmeyer, periode sains modern termasuk periode ke empat yang 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).Beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik diantaranya adalah teori kinetik belum memuaskan bagi kebanyakan para ahli fisika, karena model atom seperti bola kecil dianggap masih belum cukup untuk menentang anggapan mengenai struktur dibagian dalam atom tersebut. Kenyataannya beberapa ilmuwan menolak untuk mengakuinya, sebab atom berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi dan tidak mungkin dibentuk atau tersusun dari partikel lain. Pendirian seperti ini tidak dapat diubah lagi dan telah cukup memuaskan pada periode ini.
Beberapa penemuan penting dalam zaman ini diantaranya :
1. Relativitas Khusus
Hasil percobaan Michelson Morley tidak dapat dijelaskan melalui Fisika Klasik. Maka Einstein mengemukakan dua postulat relativitas khusus:
• Hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap
lainnya.
• Kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak bergantung dari keadaan gerak pengamat itu.
1. Efek Compton
Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.
B. Munculnya Fisika Modern
Kemajuan teori kinetik tidak memuaskan bagi kebanyakan para ahli fisika, karena model atom seperti bola kecil itu dianggap masih belum cukup kelihatannya menentang anggapan mengenai struktur dibagian dalam atom tersebut. Kenyataannya memang demikian, beberapa ilmuwan menolak untuk mengakui adanya, sebab atom berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi dan tidak mungkin dibentuk atau tersusun dari partikel lain. Pendirian begini tidak dapat dirubah lagi dan telah cukup memuaskan pada periode ini. Mekanika, bunyi, panas, dan mekanika statistika, elektromagnetik, dan optik semuanya telah mendapat perumusan yang baik dan akibat-akibatnya telah dikuatkan dengan bermacam-macam cara. Beberapa ahli memperlihatkan bahwa fisika telah selesai sama sekali, hanya tinggal cara memberi pengukuran yang lebih teliti dengan bermacam-macam konstanta fisika.
Akan tetapi kepuasan ini belum waktunya, karena praktis tiap-tiap cabang ilmu fisika itu diperlihatkan dalam abad ke-20 yang memerlukan peninjauan fundamental kembali. Pembatasan-pembatasan yang diberikan ternyata telah membukakan jalan kepada seseorang untuk memperoleh fenomena-fenomena dalam skala atom yang memberikan indikasi bahwa atom itu lebih kompleks daripada yang dipikirkan selama abad ke-19. misalnya spektrum atom menunjukkan kebingungan yang kompleks. Garis-garis dalam spektrum itu telah dapat diukur dengan teliti. Seperti pada atom hidrogen dan logam-logam alkali, Balmer dan Rydberg telah dapat menentukan frekuensi-frekuensi dengan hukum empirisnya yang lebih teliti. Tidak seorangpun dalam tahun 1900-an mempunyai ide, mengapa atom-atom itu mempunyai spektrum semacam itu, meskipun beberapa ahli fisika mencoba tanpa berhasil untuk menerangkannya dengan model klasik. Beberapa observasi selama abad ke-19 menyatakan bahwa atom itu mempunyai struktur dalam yang bersifat listrik.
Percobaan Michelson-Morley, salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat yang sekarang menjadi kampus Case Western Reserve University. Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan eter sebagai medium gelombang cahaya. Percobaan ini juga telah disebut sebagai titik tolak untuk aspek teoretis revolusi ilmiah kedua. Albert Michelson dianugerahi hadiah Nobel fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini. Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengukur kecepatan planet Bumi terhadap eter, yang pada waktu itu dianggap sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bumi terhadap eter.Ekperimen Michelson-Morley yang sangat peka tidak mendapatkan gerak bumi terhadap eter. Ini berarti tidak mungkin ada eter dan tidak ada pengertian gerak absolut. Setiap gerak adalah relatif terhadap kerangka acuan khusus yang bukan merupakan kerangka acuan universal. Dalam eksperimen yang pada hakikatnya membandingkan kelajuan cahaya sejajar dengan dan tegak lurus pada gerak bumi mengelilingi matahari, juga eksperimen ini memperlihatkan bahwa kelajuan cahaya sama bagi setiap pengamat, suatu hal yang tidak benar bagi gelombang memerlukan medium material untuk merambat. Eksperimen ini telah meletakkan dasar bagi teori relativitas khusus Einstein yang dikemukakan pada tahun 1905, suatu teori yang sukar diterima pada waktu itu, bahkan Michelson sendiri enggan untuk menerimanya.
Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari 1 elektron = 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).
Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali dicoba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda.
Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama.Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastiannya pada tahun 1927, dan interpretasi Kopenhagen terbentuk dalam waktu yang hampir bersamaan. Pada 1927, Paul Dirac menggabungkan mekanika kuantum dengan relativitas khusus. Dia juga membuka penggunaan teori operator, termasuk notasi bra-ket yang berpengaruh. Pada tahun 1932, Neumann Janos merumuskan dasar matematika yang kuat untuk mekanika kuantum sebagai teori operator.
Pada 1927, percobaan untuk menggunakan mekanika kuantum ke dalam bidang di luar partikel satuan, yang menghasilkan teori medan kuantum. Pekerja awal dalam bidang ini termasuk Dirac, Wolfgang Pauli, Victor Weisskopf dan Pascaul Jordan. Bidang riset area ini dikembangkan dalam formulasi elektrodinamika kuantum oleh Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, dan Tomonaga Shin’ichirō pada tahun 1940-an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, positron, dan Medan elektromagnetik, dan berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum berikutnya.Interpretasi banyak dunia diformulasikan oleh Hugh Everett pada tahun 1956. Teori Kromodinamika kuantum diformulasikan pada awal 1960-an. Teori yang kita kenal sekarang ini diformulasikan oleh Polizter, Gross and Wilzcek pada tahun 1975. Pengembangan awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lain-lain. Sheldon Lee Glashow, Steven Weinberg dan Abdus Salam menunjukan secara independen bagaimana gaya nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu gaya lemah elektro.
C. Tokoh dan Teori Fisika Modern
Beberapa tokoh yang kami ungkapkan disini adalah tokoh yang banyak pengaruhnya terhadap fisika modern, diantaranya:
1. Albert Einstein (1879-1955)
Einstein, lahir di Ulm, Jerman. Ia sangat tidak senang pada sekolah-sekolah di Jerman yang disiplin secara kaku pada waktu itu, karena itu pada usia 16 tahun ia pergi ke negara Swiss untuk menyelesaikan pelajarannya, kemudian ia memperoleh pekerjaan yaitu sebagai orang yang memeriksa pemohon paten (hak paten) pada Swiss Patent Office (Kantor Paten Swiss) di Berne.Kemudian, dalam tahun 1905, gagasannya yang sudah ada dalam pikirannya bertahun-tahun ketika ia harus memusatkan perhatiannya untuk pekerjaan lain berbuah menjadi tiga makalah pendek. Gagasan ini telah mengubah pikiran bukan hanya dalam bidang fisika melainkan juga dalam peradaban modern ini.
Teori Relativitas Umum Einstein yang diterbitkan dalam tahun 1915, mengaitkan gravitasi dengan struktur ruang dan waktu. Dalam teori ini, gaya gravitasi dapat dipikirkan sebagai ruang-waktu yang melengkung di sekitar benda sehingga massa yang berdekatan cenderung untuk bergerak ke arahnya, sama seperti kelereng yang menggelinding ke alas lubang yang berbentuk seperti mangkuk. dari teori teori relativitas umum orang dapat membuat ramalan teoretis, misalnya cahaya harus dipengaruhi oleh gaya gravitasi, dan ternyata semuanya terbukti secara eksperimental.
Penemuan berikutnya yang menyatakan bahwa semesta ini memuai ternyata cocok dengan teori. Pada tahun 1917, Einstein mengemukakan penurunan baru mengenai rumus radiasi benda hitam Planck dengan memperkenalkan gagasan radiasi yang terstimulasi, suatu gagasan yang buahnya muncul 40 tahun kemudian sebagai penemuan laser. Perkembangan mekanika kuantum dalam tahun 1920 mengganggu Einstein yang tidak menerima pandangan probabilistik sebagai pandangan deterministik walaupun dalam skala atomik. “Tuhan tidak main dadu dengan dunia ini,” katanya. Tetapi sekali ini intuisi fisis Einstein tampaknya mempunyai arah yang salah. Einstein Menjadi orang yang terkenal di dunia, tetapi kemasyurannya tidak membawa keamanan ketika Hitler dan orang Nazi berkuasa di Jerman pada awal tahun 1930. Ia meninggalkan Jerman dalam tahun 1933 dan memakai sisa hidupnya untuk bekerja di Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, sehingga ia lolos dari keadaan yang dialami oleh jutaan orang Yahudi eropa yang dibanatai oleh Jerman. Akhir hidupnya dipakai untuk mencari teori medan terpadu yang menyatukan medan gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu gambaran, namun usahanya ini tidak berhasil. masalah seperti ini memang pantas ditangani oleh orang berbakat ini, tetapi masalah ini belum terpecahkan sampai saat ini.Suatu pemikiran yang belum tepecahkan sampai sekarang yang diwariskan oleh Albert Einstein sampai ajalnya datang menjemput, yaitu menemukan teori medan terpadu yang menyatukan medan gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu rumus atau hukum.
2. Max Planck (1858 – 1947)
Max Planck dilahirkan di Kiel dan belajar di Munich dan Berlin. Seperti banyak ahli fisika, ia seorang pemain musik yang baik, selain itu ia juga senang mendaki gunung. dalam tahun 1900, setelah 6 tahun ia bekerja di Universitas Berlin, Planck mendapatkan bahwa kunci pemahaman radiasi benda hitam ialah anggapan bahwa pemancaran dan penyerapan radiasi terjadi dalam kuantum energi hv. Penemuan yang menghasilkan hadiah Nobel dalam tahun 1918 ini, sekarang dianggap sebagai tonggak dari fisika modern. Selama bertahun-tahun Max Planck sendiri menyangsikan kenyataan fisis dari kuantum energi ini. Walaupun selama Hitler berkuasa Max Planck tetap ada di Jerman, ia memperotes perlakuan Nazi pada ilmuwan Yahudi dan sebagai akibatnya ia harus melepaskan kedudukannya sebagai Presiden Institute Kaiser Wilhelm. Setelah perang dunia kedua, Institute itu diberi nama Planck dan ia kembali menjabat kedudukan presiden sampai akhir hayatnya.
3. Arthur Holly Compton (1892 – 1962)
Ia dilahirkan di Ohio dan mengalami pendidikan di Wooster College dan Princeton. Ketika ia bekerja di Washington University di St. Louis ia menemukan bahwa panjang gelombng sinar-x bertambah jika mengalami hamburan, dan pada tahun 1923 ia dapat menerangkan hal itu berdasarkan kuantum cahaya. Pekerjaan ini telah meyakinkan orang akan kebenaran realitas foton, sebenarnya Compton sendirilah yang mengajukan kata “foton”. Setelah ia menerima hadiah Nobel pada tahun 1927, Compton bekerja di University of Chicago untuk mempelajari sinar kosmik dan menolong menjelaskan bahwa sinar ini sebenarnya terdiri dari partikel yang bergerak cepat (sekarang ternyata bahwa partikel itu adalah inti atom, dan sebagian besar adalah proton) yang berputar dalam ruang dan bukan sinar gamma. Ia membuktikan hal ini dengan memperlihatkan bahwa intensitas sinar kosmik berubah terhadap lintang, dan hal ini hanya dapat diterima jika partikel itu adalah ion yang lintasannya dipengaruhi oleh medan magnetik bumi. Selama Perang Dunia II, Compton merupakan salah satu tokoh pimpinan yang mengembangkan bom atom.
4. Louis de Broglie (1892 – 1987)
Louis-Victor-Pierre-Raymond, duc de Broglie, banyak dikenal sebagai Louis de Broglie (15 Agustus 1892–19 Maret 1987), ialah fisikawan Perancis dan pemenang hadiah Nobel. Berasal dari keluarga Prancis yang dikenal memiliki diplomasi dan kemiliteran yang baik. Pada mulanya ia adalah siswa sejarah, namun akhirnya ia mengikuti jejak kakaknya Maurice de Broglie untuk membina karir dalam fisika.Pada 1924, tesis doktoralnya mengemukakan usulan bahwa benda yang bergerak memiliki sifat gelombang yang melengkapi sifat partikelnya. Dua tahun kemudian Erwin Schrodinger menggunakan konsep gelombang de Broglie untuk mengembangkan teori umum yang dipakai olehnya bersama dengan ilmuwan lain untuk menjelaskan berbagai gejala atomik. Keberadaan gelombang de Broglie dibuktikan dalam eksperimen difraksi berkas elektron pada 1927 dan pada 1929 ia menerima Hadiah Nobel Fisika.
5. Max Born (1882 – 1970)
Max Born dilahirkan pada 11 Desember 1882, di Breslau, Jerman (kini Wroclaw, Polandia). Born belajar fisika di Universitas Breslau, Heidelberg, dan Zürich. Pada 1909, ia ditunjuk sebagai dosen di Georg-August-Universitaet Goettingen, di mana ia bekerja sampai 1912, saat ia pindah ke Universitas Chicago. Pada 1915, ia kembali ke Jerman namun harus masuk Militer Jerman. Pada 1919, ia menjadi guru besar di Universitas Frankfurt-am-Main, dan kemudian profesor di Göttingen pada 1921. Selama masa inilah Born merumukan penafsiran probabilitas fungsi kepadatan dalam persamaan mekanika kuantum Schroedinger.
Gagasannya menggantikan teori kuantum yang asli; kini, persamaan matematika Born dimanfaatkan. Pada 1933, Born meninggalkan Jerman untuk menghindari meningkatnya anti-Semitisme dan menerima posisi dosen di University of Cambridge. Dari 1936 sampai 1953, ia adalah guru besar Filsafat Alam di Universitas Edinburgh di Skotlandia. Selama masa ini, kerja Born berfokus pada elektrodinamika nonlinear. Pada 1953, Born pensiun dan kembali ke Jerman di Bad Pyrmont, dekat Gottingen. Ia menjadi warganegara Inggris dan anggota Royal Society di London pada 1939.Pada 1954, Born menerima Hadiah Nobel Fisika untuk karyanya pada fungsi kepadatan probabilitas dan studinya pada fungsi gelombang. Slain memenangkan Penghargaan Nobel, Born dianugerahi Stokes Medal dari Cambridge University dan Hughes Medal (1950).Ia menerbitkan sejumlah karya termasuk, The Restless Universe, Einstein’s Theory of Relativity (1924), dan Natural Philosophy of Cause and Chance. Born meninggal di Göttingen, Jerman pada 5 Januari 1970.
6. Werner Heisenberg (1901 – 1976)
Werner Karl Heisenberg (5 Desember 1901 – 1 Februari 1976) adalah seorang ahli teori sub-atom dari Jerman, pemenang Penghargaan Nobel dalam Fisika 1932. Werner Heisenberg dilahirkan pada tanggal 5 Desember 1901 di Würzburg, Jerman. Werner ini jagoan bahasa Yunani dan Latin karena ayahnya, August, bekerja sebagai guru bahasa klasik tersebut. Waktu pertama kali ia masuk sekolah, Werner masih malu-malu dan sangat sensitif, tetapi tidak lama ia mulai percaya diri. Malah guru-gurunya semua mengakui bakat yang dimilikinya di hampir semua mata pelajaran terutama bahasa dan matematika. Heisenberg kecil memang suka sekali matematika. Ini disebabkan guru matematikanya, Christoph Wolff, selalu menantangnya untuk mengerjakan soal-soal matematika dan fisika yang tidak biasa. Dalam waktu singkat Heisenberg sudah lebih jago dibanding gurunya itu. Apalagi di rumahnya ia selalu bersaing dengan kakaknya, Erwin, yang jago kimia (Erwin Heisenberg belakangan menjadi ahli kimia). Selama masa Perang Dunia I seluruh Bavaria, Jerman, mengalami kesulitan pangan. Pernah Heisenberg jatuh pingsan di jalan sewaktu sedang bersepeda karena ia begitu kelaparan. Ayahnya dan guru-gurunya sering pergi ke garis depan untuk membantu pasukan perang. Heisenberg terpaksa belajar sendiri materi matematika dan fisika (ia melahap habis teori relativitas Einstein tanpa bantuan gurunya). Hasilnya, ia justru sudah menguasai bahan yang seharusnya belum diajarkan di sekolah menengah atas.Heisenberg muda sangat membenci peperangan dan sering melarikan diri dari suasana kekerasan di Jerman saat itu. Ia bersama teman-temannya sering naik gunung, demi menyelamatkan rasa cintanya terhadap tanah airnya melalui alam. Dia bahkan mengetuai kelompok anak-anak pecinta alam yang selalu menghabiskan waktunya dengan cara hiking, camping, main ski, memanjat gunung, jalan-jalan di pedesaan, dan semua kegiatan alam lainnya. Kelompok ini merupakan kelompok yang anti rokok dan anti minum minuman keras. Setiap minggu kelompok anak-anak muda ini berkumpul untuk menghidupkan kembali musik dan seni puisi Jerman. Heisenberg ini ahli puisi Roma. Dia juga jago main piano klasik dan sudah sering ikut konser sejak masih berusia 12 tahun. Cuma ada satu hal lain yang bisa mengalihkan perhatiannya dari musik, puisi, dan alam bebas.Matematika! Saking cintanya dengan matematika, Heisenberg berniat mengambil jurusan matematika murni di University of Munich pada tahun 1920. Tapi wawancaranya dengan Ferdinand von Lindeman, profesor matematika di sana, tidak terlalu sukses. Jadi Heisenberg menemui profesor lain, Arnold Sommerfeld, seorang begawan fisika teori. Ternyata Sommerfeld bisa melihat bakat terpendam anak muda yang sangat gemar berpetualang di alam bebas ini. Jadilah Heisenberg melenceng dari minatnya semula dan malah masuk jurusan fisika. Tapi sebelum hari pertama ia mulai kuliah, Heisenberg menyempatkan diri untuk pergi hiking dengan teman-temannya dan sempat terkena typhoid yang hampir saja merenggut nyawanya. Secara ajaib ia bisa sembuh tepat pada waktu ia harus mulai kuliah walaupun saat itu ia tidak mendapatkan sumber pangan yang cukup gizi.
Di awal masa kuliahnya Heisenberg masih ragu-ragu dengan pilihannya itu. Ia justru lebih banyak mengambil kuliah matematika dibanding fisika karena takut tidak cocok dengan pilihannya itu. Kalau ia tetap mengikuti kuliah matematika, ia kan masih tetap bisa mengikuti jika nantinya ternyata benar tidak cocok di fisika dan ingin pindah lagi ke matematika. Tapi ternyata fisika benar-benar sudah mencuri hatinya. Mulai semester keduanya di jurusan fisika, ia sudah betah mengikuti semua kuliah Sommerfeld. Selama kuliah di University of Munich, perhatian Heisenberg terpecah antara fisika teori dan petualangannya di alam bebas. Dia ini benar-benar pecinta alam. Sering kali ia camping di gunung dan hiking ke stasiun kereta terdekat di pagi harinya supaya bisa kembali di Munich tepat waktu untuk mengikuti kuliah fisika teori. Untung saja kuliahnya tidak terbengkalai. Tetapi ada satu kelemahannya yang pada akhirnya hampir membuatnya tidak lulus. Ia sama sekali tidak mengerti eksperimen di laboratorium. Ia memang jagoan di fisika teori, tetapi ketika ditanya berbagai hal tentang fisika eksperimen, ia benar-benar tidak tahu. Profesor Wilhem Wien memberinya nilai F pada ujian akhir untuk mendapatkan gelar doktor. Sommerfeld kembali menjadi penyelamat dengan memberinya nilai A untuk kejeniusannya di bidang fisika teori. Jadi Heisenberg pun akhirnya mendapatkan gelar doktornya walaupun dengan nilai C (rata-rata dari A dan F).Sommerfeld tidak salah sewaktu memberinya nilai A untuk fisika teori. Terbukti Heisenberg sangat jagoan mengutak-utik teori-teori fisika. Ia pun berhasil menjadi profesor termuda Jerman di Leipzig saat masih berusia 25 tahun. Hasil utak-utiknya melahirkan teori mekanika kuantum yang memberinya sebuah Nobel Fisika di tahun 1932. Pada tahun 1937 Heisenberg kembali tampil dalam konser piano klasik. Konser ini menjadi yang paling tidak terlupakan selama hidupnya karena saat itulah ia bertemu Elisabeth Schumacher, putri seorang profesor ekonomi yang terkenal di Berlin, yang dinikahinya tiga bulan kemudian. Keluarga Heisenberg kemudian dikaruniai tujuh orang anak, yang pertama adalah sepasang kembar. Beberapa bulan setelah pernikahannya, keluarga muda ini pindah kembali ke Munich untuk memenuhi keinginan Sommerfeld yang saat itu sudah berusia 66 tahun dan harus pensiun. Sommerfeld ingin supaya Heisenberg menggantikan posisinya sebagai profesor fisika teori di University of Munich.
Sewaktu pecah Perang Dunia II, banyak ilmuwan Jerman yang ramai-ramai pergi dari Jerman karena ingin menghindari Nazi dan Hitler. Heisenberg membuat keputusan yang sangat mengejutkan rekan-rekan fisikawan saat itu. Ia bertekad untuk menetap di Jerman. Keterikatannya dengan alam Jerman telah membuatnya begitu mencintai tanah airnya itu. Ternyata keputusannya ini membuatnya terpaksa bekerja untuk pemerintah Jerman dalam usaha membuat bom atom. Entah kenapa, fisikawan jenius ini tidak pernah berhasil membuat bom atom tersebut dan malah dikalahkan oleh para fisikawan di Amerika. Padahal timnya dibantu juga oleh salah satu penemu reaksi fisi nuklir, Otto Hahn. Ada gosip yang mengatakan bahwa Heisenberg sengaja bergabung dengan tim peneliti Jerman itu supaya bisa melakukan sabotase agar Nazi tidak bisa memenangkan perang. Heisenberg bahkan sempat diciduk ke kamp konsentrasi Nazi karena dikira berkhianat.Setelah lepas dari kamp konsentrasi Heisenberg kembali menekuni fisika teori dan menghasilkan karya kontroversial yang membuatnya sangat terkenal: Prinsip Ketidakpastian Heisenberg atau Heisenberg’s Uncertainty. Pendekatan tidak biasa yang dilakukannya membuat teorinya ini tidak begitu saja diterima oleh dunia fisika saat itu. Begitu banyak yang menentang teori ini, sampai-sampai Heisenberg sempat menangis karenanya. Keteguhannya berhasil membuat teorinya ini diterima, bahkan menjadi sangat populer. Ia juga banyak menerima penghargaan bergengsi selain Nobel. Pada tanggal 1 Februari 1976 Werner Heisenberg yang sakit kanker meninggal dunia di rumahnya di Munich.
Pada tahun 1927, Heisenberg mengembangkan suatu teori yang ditentang Einstein habis-habisan yaitu teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita menentukan posisi suatu benda, makin tidak akurat momentumnya (atau kecepatannya) dan sebaliknya. Jadi kita tidak bisa menentukan letak benda secara akurat. Dengan kata lain benda mempunyai kemungkinan berada di mana saja. Einstein bilang teori ini tidak masuk akal. Ia menentang teori ini hingga akhir hayatnya. Mana mungkin kita bisa percaya pada teori yang mengatakan bahwa posisi bulan tidak menentu, ejek Einstein. Einstein lebih suka melihat bulan mengorbit secara teratur, “I like to believe that the moon is still there even if we don’t look at it.” Einstein juga berargumen bahwa tidak mungkin Tuhan bermain dadu “God doesn’t play dice” dalam mengatur alam semesta ini.Walau ditentang oleh fisikawan sekaliber Einstein, rupanya Heisenberg tidak kapok, ia maju terus mengembangkan teorinya. Usahanya ini tidak sia-sia, akhirnya teori Heisenberg ini menjadi salah satu fondasi dari mekanika kuantum. Kini mekanika kuantum menjadi primadonanya fisika. Oleh Feynman, Elektrodinamika kuantum (mekanika kuantum yang digabung dengan teori relativistik Einstein) dijuluki “the jewel of physics”. Berkat mekanika kuantum inilah orang dapat mengembangkan berbagai teknologi mutakhir yang ada sekarang ini, mulai dari TV, kulkas, mainan elektronika, laser, bom atom yang dahsyat, hingga pembuatan-pembuatan chip-chip komputer super cepat.
0 komentar:
Posting Komentar