Sejarah Fisika

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Fisika adalah salah satu cabang ilmu pengetahuan alam yang mempelajari peristiwa-peristiwa serta perubahan-perubahan yang terjadi di alam semesta. Fisika memiliki kekhususan dibandingkan dengan cabang-cabang ilmu pengetahuan alam yang lain. fisika lain. Kekhususan tersebut terutama dalam pemakaian matematika sebagai alat bantu di dalam menyajikan serta memecahkan masalah-masalah. Hubungan antara fisika dan matematika sangat erat, sehimgga dapatlah dikatakan bahwa semua aspek dalam fisika disajikan secara matematika.

Fisika merupakan pengetahuan yang berasal dari pengalaman-pengalaman yang diperoleh dari pengamatan secara langsung maupun tidak langsung terhadap gejala-gejala alam yang terjadi pada alam sekitar ataupun pengalaman yang diperoleh melalui percobaan-percobaan yang sengaja diadakan. Dalam melaksanakan pengamatan, baik itu terhadap gejala alam secara langsung maupun pengamatan terhadap percobaan, biasanya dilakukan pengukuran-pengukuran sehingga didapatkan data. Bila data yang diperoleh tadi diolah dengan pertolongan matematika akan didapatkan kesimpulan yang berupa teori-teori, hukum-hukum dan rumus-rumus.

Untuk tujuan diatas, percobaan sering diadakan dengan maksud menguji kebenaran suatu teori tertentu sebab sebagaimana diketahui bahwa kebenaran yang dimiliki suatu teori tertentu dalam fisika itu sifatnya relatif sementara, artinya bahwa suatu teori diakui kebenarannya selama belum ada teori lain yang muncul dengan tingkat kebenaran lebih tinggi. Tapi jika kemudian muncul teori baru yang mempunyai landasan lebih kuat maka gugurlah kebenaran teori yang pertama. Fisika yang sekarang kita kenal telah mengalami perkembangan selama berabad-abad. Sejak zaman Yunani Purba manusia telah tertarik untuk mempelajari gejala alam. Dalam perkembangan muncul cabang-cabang fisika yamg mempelajari gejala-gejala makroskopik, misalnya mekanika, panas, cahaya, listrik, dan magnat, yang kemudian dikenal dengan fisika klasik. Fisika klasik mencapai puncaknya pada akhir abad ke-19 dengan munculnya teori gelombang elektromagnet. Pada awal abad ke-20 berkembang teori relativitas khusus dan teori kuantum yang merupakan dasar fisika modern.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada makalah kami ini adalah bagaimana sejarah perkembangan fisika khususnya bidang mekanika dari sejak zaman fisika kuno sampai zaman fisika modern

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan makalah kami ini adalah untuk mengetahui sejarah perkembangan fisika khususnya bidang mekanika dari sejak zaman fisika kuno sampai zaman fisika modern.

1.4 Manfaat Penulisan

Dengan adanya makalah ini penulis berharap makalah ini dapat menambah wawasan khususnya bagi para pembacanya terutama juga bagi penulis sendiri.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Periode Fisika Kuno

Periode Fisika kuno yang dimulai sejak zaman purba sampai tahun 1550 M merupakan periode awal perkembangan Fisika. Pada periode ini, Fisika dipelajari sebagai filsafat ilmu alam yang yang isinya didasarkan pada kaidah-kaidah dan deduksi filsafat. Kaidah-kaidah dan deduksi filsafat tersebut dikemukakan atas dasar-dasar kenyataan yang ditemui dalam kehidupan sehari-hari yang dapat diamati secara langsung dengan panca indera, atau belum diselidiki lebih lanjut, misalnya lewat eksperimen-eksperimen yang teliti. Suatu hasil analisis dianggap mempunyai arti bila analisis tersebut didasari argumen deduksi yang cukup kuat.

2.1.1 Periode Awal Perkembangan Fisika

Mekanika merupakan cabang ilmu fisika yang tertua. Mekanika adalah ilmu yang mempelajari gerak benda-benda. Para Filosofi kuno memang telah mempunyai beberapa gagasan yang agak pasti mengenai gerak benda-benda, seperti gerak peluru dalam medan gravitasi bumi. Namun tidak satupun gagasan itu mereka uji kebenarannya lewat percobaan, karena banyak sebagian besar dari mereka yang begitu yakin bahwa daya nalar mereka dapat digunakan untuk menyingkap kejadian hukum-hukum alami yang tersembunyi.

Pada periode awal, fisika berkembang bersama-sama ilmu pengetahuan yang lain di Yunani, seperti Matematika, Kesenian dan Metafisika. Walaupun cara-cara dalam mengemukakan suatu pendapat tentang gejala alam tidak begitu mudah dipahami orang lain, namun apa yang dikemukakan pada waktu itu merupakan sesuatu yang sangat berharga bagi perkembangan Fisika selanjutnya.

Tokoh-tokoh yang terkenal pada zaman ini adalah:

A. Herakleites (340-428)

Heraikleites mengajarkan bahwa setiap saat segala sesuatu yang ada di alam ini selalu berubah, segala sesuatu itu mungkin mengalir, bergerak melingkar maupun lurus beraturan. Pokoknya tidak ada satu bendapun yang tetap. Heraiklates pernah berkata ”Seseorang tidak dapat melangkahkan kakinya dua kali di atas sungai yang sama karena setiap waktu air sungai selalu mengalir, maka setiap melangkah senantiasa dijumpai sungai dengan air yang berbeda.

B. Aristoteles (384-382)

Aristoteles adalah murid seorang ahli filsafat bernama plato. Ia banyak memberikan inspirasi hampir pada semua cabang ilmu pengetahuan, seperti Logika, Etika, Metafisika, Psikologi, serta Fisika.

Andilnya dalam cabang-cabang ilmu pengetahuan diatas memiliki pengaruh yang cukup besar. Hal tersebut mungkin disebabkan oleh cara-cara Aristoteles yang diterima oleh masyarakat pada saat itu. Sebagian besar masalah yang dikemukakan merupakan masalah yang telah lama dipelajari.

Dalam tulisannya yang berjudul Do Generatione Of Corruptone, dia membahas keberadaaan dan kepunahan benda-benda serta membantah adanya adanya kerusakan zat. Sehubungan dengan hal tersebut dia mengemukakan ”It is for more reasonable (to assume) what is should cause the coming to be of what is not than that is not should cause the being of what is” yang kurang lebih artinya ”Lebih beralasan apabila kita mengatakan bahwa sesuatu yang menyebabkan keberadaan adalah sesuatu yang tak kelihatan, daripada kita mengatakan bahwa sesuatu yang tak kelihatan itu menyebabkan Keberadaan”. Hal pertama yang lebih mudah dimengerti daripada yang kedua. Dan selanjutnya, “Now that which is being moved is, but that which is coming to be is not: hance, also mention is prior to coming to be is not and we assort that motion cause coming to be, yang artinya : Bahwa apa yang bergerak itu ada, tapi apa yang akan ada itu tidak ada, dari sini pergerakan itu juga penting bagi keberadaan.

Dalam pernyataan di atas Aristoteles mengemukakan bahwa factor pergerakan merupakan sebab dari suatu keberadaan, di samping itu juga dikemukakan bahwa di samping menyebabkan adanya suatu keberadaan pergerakan itu juga menyebabkan suatu kemusnahan. Dalam hal ini Aristoteles mengemukakan kita harus mencari dua gerakan sesuai dengan kontradiksi yang ada, baik gerakan yang menyebabkan timbulnya keberadaan maupun gerakan yang menyebabkan timbulnya permusuhan. Dimana gerakan tersebut berlangsung secara terus menerus. Dari apa yang dikemukakan tersebut Aristoteles memberi suatu interprestasi bahwa gerakan kontradiksi yang dimaksud adalah gerak lingkaran miring yang dapat berlangsung secara terus menerus serta mengandung sesuatu kontradiksi yaitu setengah lingkaran naik dan setengah lingkaran turun. Salah satu contoh gerakan tersebut di alam semesta adalah gerak matahari pada ekliptika pada musim semi menimbulkan adanya keberadaan dan pada musim gugur menimbulkan kerusakan.

Untuk memperbaiki setiap pendapat yang diajukan Aristoteles berulang kali mengadakan observasi tentang fakta-fakta yang ada di alam semesta. Misalnya pernyataan beliau dalam DO Caelo “Setiap fakta menguatkan pendapat ini: Mengapa bayangan bulan seperti apa yang kita lihat?. Karena bulan yang berada pada posisi segaris dengan bumi dipandang dari matahari menimbulkan gerhana bulan dimana bentuk-bentuk garis yang tampak pada permukaan bulan menunjukkan bentuk dari permukaan bumi yaitu bulat”.

Menurut Aristoteles ilmu fakta memegang peranan yang amat penting. Dalam sebuah bukunya ia mengatakan ”Kurangnya pengalaman, mengurangi pula kemampuan kita dalam memberikan pandangan ilmiah tentang fakta yang ada. Dari sini orang-orang selalu memikirkan tentang gejala alam dan gejala pertumbuhannya semakin lebih mampu memberikan pandangan ilmiah sebagai dasar teori mereka serta prinsip-prinsip yang dapat memberikan dan menimbulkan perkembangan yang lebih luas dan cocok. Sedangkan mereka yang membicarakan masalah-masalah yang abstrak memberikan fakta-fakta yang tak dapat diamati dan terlalu cepat untuk membuktikan kebenaran hanya berdasar pada observasi. Dari sini muncul dua pandangan Aristoteles yakni sebagai berikut:

a. Tentang Benda-Benda Jatuh

Dalam hal mengenai benda-benda jatuh Aristoteles menyatakan bahwa setiap benda yang jatuh dari tempat tinggi memiliki kecepatan yang tergantung dari beratnya, yang mana semakin berat suatu benda semakin besar pula kecepatan jatuhnya.

b. Mengenai Gerak bumi matahari dan planet-planet.

Dia menyimpulkan bahwa bumi tidak bergerak dengan poros kecuali pada sumbunya. Dia beranggapan bahwa matahari planet-planet dan bintang-bintang secara konsentris berputar mengelilingi bumi sebagai pusatnya.

C. Archimedes

Archimedes adalah ilmuwan besar Yunani kuno yang mempunyai sumbangan besar dalam bidang fisika khususnya mekanika. Dia lahir setelah periode Aristoteles. Dalam bukunya yang terkenal ”On the Equililbrium Of Planes”, Archimedes mengembangkan hukum-hukum Tuas atau pengungkit dan membahas masalah penentuan pusat gravitasi pada benda tertentu. Archimedes merumuskan hukum-hukum statika (yakni kajian tentang keseimbangan) dengan mengemukakan ”postulat-postulat” dan diikuti sejumlah ”preposisi”. Beberapa contoh postulat yang dikemukakan:

1. Anak-anak timbanganyang sam ditempatkan pada jarak-jarak yang sama berada dalam keadaan setimbang, dan anak-ank timbangan yang sama ditempatkan pada jarak-jarak yang berbeda tidak berada dalam keadaan setimbang tetapi miring ke arah anak timbangan yang berjarak lebih besar.

2. Bilamana anak-anak timbangan berada pada jarak-jarak tertentu berada dalam keadaan setimbang dan sesuatu benda ditambahkan pada salah satu anak timbangan itu, maka sistem itu tidak berada dalam kesetimbangan melainkan miring ke arah anak timbangan yang diberi tambahan.

3. Jika gambar-gambar bidang yang serupa dan sama berimpitan ketika dilapiskan satu sama lain, maka pusat-pusat beratnya berimpitan juga.

Beberapa contoh ”preposisi yang mengikuti postulat-postulat tersebut dan menghilangkan pembuktiannya, antara lain:

1. Anak-anak timbangan yang setimbang pada jarak-jarak yang sama, adalah sama

2. Anak-anak timbangan yang tidak sama pada jarak-jarak yang sama tidak berada dalam keadaan setimbang melainkan akan miring ke arah anak timbangan yang lebih berat

3. Jika dua anak timbangan yang sama tidak mempunyai pusat berat sama, pusat berat sistem itu diambil pada titik tengah garis yang menghubungkan masing-masing pusat beratnya

Archimedes juga merumuskan hukum pengungkit atau tuas yang memperkenalkan gagasan mekanika yang sangat penting tentang kerja yang dilakukan oleh suatu gaya. Misalkan kita berusaha mengangkat batuan berat dengan menggunakan linggis (batang logam). Menurut hukum pengungkit Archimedes :

”Kerja yang dilakukan oleh tangan untuk menekan ujung pengungkit pada lengan yang pnjang sama dengan kerja yang dilakukan oleh ujung pengungkit pada lengan yang pendek untuk mengangkat batuan tersebut”.

Mungkin penemuan Archimedes yang paling tekenal adalah penemuannya di bidang mekanika fluida yaitu mengenai kehilangan berat benda yang dimasukkan ke dalam zat cair, yang dapat kita kenal sebagai hukum Archimedes. Hukum ini menyatakan bahwa setiap benda padat yang dimasukkan dalam suatu zat cair akan kehilangan bobot sebesar berat zat cair yang dipindahkan itu.

Arcimedes selain dikenal sebagai matematikawan dan pendiri ilmu pengetahuan ”mekanika” juga sebagai ”konsultan industri dan angkatan perang”.

2.2 Periode Kebangkitan Fisika Klasik

Pada abad XIX yang merupakan periode III sejarah perkembangan fisika, pada periode fisika banyak mengalami banyak kemajuan-kemajuan serta penambahan-penambahan. Tokoh yang berperan penting pada periode ini di antaranya adalah Doppler (1803-1853)

Azas Doppler yang kita kenal berbunyi sebagai berikut: Bila seorang pendengar P dan sumber bunyi S saling mendekati akan terdengar nada P dengan frekuensi yang lebih tinggi daan apabila saling menjauhi akan terdengar oleh P nada dengan frekuensi yang lebih rendah daripada jarak antara pendengar p dan sumber bunyi S itu tetap.

3. Periode Fisika Modern

Pada awalnya orang berpendapat pada periode ini fisika tidak lagi berkembang. Hal ini disebabkan karena tidak sedikit kesuksesan yang terjadi pada akhir periode ke tiga yaitu periode kebangkitan fisika klasik. Kesuksesan ini terjadi pada beberapa bidang di antaranya mekanika klasik (Newton) yang membahas gerak-gerak yang penting, termasuk di dalamnya membahas gerak benda-benda langit. Pada periode ini banyak dibahas mengenai mekanika kuantum. Mekanika kuantum adalah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran atom dan subatom. Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk berbagai cabang fisika dan kimia, termasuk fisika atom, fisika molekular, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika partikel, dan fisika nuklir. Mekanika kuantum adalah bagian dari teori medan kuantum dan Fisika Kuantum umumnya, yang, bersama relativitas umum, merupakan salah satu pilar fisika modern. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinyu, tapi diskrit yaitu berupa 'paket' atau 'kuanta'. Konsep ini revolusioner karena bertentangan dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.

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.

Adapun tokoh-tokoh penting pada periode ini adalah:

A. Albert Einstein (1879-195)

Einstein adalah fisikawan dari Jerman yang dilahirkan pada tanggal 14 maret 1879 di Munich. Pada tahun 1905 Einstein mempublikasikan dalam Ananaloner Phisyc tiga karyanya yaitu:

1. Teori Relativitas khusus

2. Teori Efek foto listrik

3. Teori gerak Brown

Einstein dalam teori relativitas khususnya, pada tahun 1905, mengatakan bahwa massa itu tidak lain daripada suatu bentuk energi. Hal ini dinyatakan dalam persamaan:

E = mc²

Dimana E = energi, m = massa, c = kecepatan cahaya. Persamzan di artas disebut juga persamaan Ekivalensi Energi dan massa Einstein. Dalam teori Relativitas juga dikatakan bahwa bila sebuah benda bergerak dengan kecepatan v dan dengan massa mo, masanya akan berubah menjadi:

.

Tahun 1916 oleh Einstein, teori gravitasi Newton disempurnakan sehingga bentuknya menjadi umum dan fundamental dalam teorinya yang disebut Teori Relativitas Umum. Menurut teori ini, ruang di sekitar sebuah benda merupakan suatu medan gravitasi, seperti halnya dengan magnetik disekitar sebuah magnet. Timbulnya medan gravitasi ini disebabkan karena ruang waktu berdimensi empat sekitar benda tersebut. Salah satu konsekuensi yang cukup menarik dalam teori ini adalah bahwa gangguan kelengkungan ruang waktu berdimensi empat ini merambat ke segala arah. Dengan kecepatan rambat cahaya yang dikenal sebagai gelombang gravitasi. Secara fisis sumber tegangan ini disebabkan karena adanya massa yang bergerak dengan kecepatan berubah-ubah seperti misalnya berputar terhadap sumbunya. Akibat dari pergerakan benda tersebut maka akan diradiasikan sejumlah energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang.

B. Louis V. De broglie (1882-1942)

Broglie adalah seorang fisikawan Perancis yang menerima hadiah Nobel fisika pada tahun 1929 atas penemuannya mengenai sifat elektron yang seperti gelombang. Ia memperluas sifat dua lintas gelombang partikel dari gelombang cahaya-cahaya ke partikel materi, sehingga dari penemuannya ini ia termasuk salah satu pencetus teori mekanika gelombang.

Sebagai mahasiswa filsafat dan sejarah, ia tertarik pada fisika teoritis oleh diskusi-diskusi yang bekisar pada permulaan teori kuantum. Sintesis yang dinyatakan oleh De Broglie sekitar tahun 1923 berkembang menjdi Karya Planck, memberi penjelasan pada Einstein tentang efek foto listrik dan prinsip-prinsip teori Relativitas khusus, yang mana ia mencoba menjelaskan kembali mengenai gerakan suatu partikel dengan massa dan kecepatan tertentu ia gabungkan dengan penjelasan suatu gejala seperti periode gelombang.

C. Erwin Schodinger (1887-1961)

Teori mekanika gelombang dikembangkan oleh Schodinger pada tahun 1926. Teori ini lebih ditekankan pada aspek gelombang dalam melukiskan proses-proses fisis. kelakuan sistem yang mengandung besaran-besaran fisis tenaga inti dilukiskan dalam bentuk fungsi gelombang, fungsi gelombang yang dimaksud adalah fungsi gelombang yang mengandung tenaga, impuls, dan waktu.

D. Warner K. Heisenberg (1901-1712)

Dengan menggunakan matriks-matriks dalam membahas kelakuan-kelakuan suatu sistem suatu sistem ia membahas mengenai mekanika gelombang. Ia lebih menekankan tentang aspek partikel daripada gelombang, karena secara langsung dapat di ukur yaitu tenaga, frekuensi, dan sebagainya.

Besaran-besaran dinyatakan dalam bentuk matriks, karena frekuensi adalah berhubungan dengan perpindahan tingkat tenaga dari En ke En dapat dituliskan sebagai berikut:

Frekuensi mengandung dua indeks n dan m yang berajalan sesuai dengan tingkat tenaganya, sehingga dapat disusun menjadi sebuah matriks. Dari penemuannya ini Secara tidak langsung Warner K. Heisenberg merupakan salah satu ilmuwan yang memilki jasa yang besar di bidang mekanika gelombang sebab matriks Warner K. Heisenberg dapat digunakan untuk menghitung tingkatan-tingkatan tenaga dan besaran-besaran lain. Warner K. Heisenberg wafat pada tahun 1712.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Perkembangan fisika dari periode klasik sampai ke periode modern membawa perubahan yang sangat berarti bagi perkembangan konsep dan kualitas pengetahuan di seluruh dunia sampai dengan saat ini. Begitu banyak para ilmuwan yang bermula dari dugaan dan nalar sampai pembuktian teori melalui eksperimen-eksperimen.

Banyak ilmuwan-ilmuwan yang sangat berjasa di fisika khususnya di bidang mekanika. Mulai dari fisika klasik yaitu Heraikleites, Aristoteles, Archimedes yang kemudian dikenal dengan sebutan kakek dari pengetahuan, kemudian ada juga tokoh-tokoh lain seperti Galileo, Keppler, Sir Isaac Newton, Bernoulli, Coulomb, Doppler, sampai ke periode fisika modern seperti Albet Einstein, Louis v. De Broglie, Erwin Schhrodinger dan Warner Heisenberg

3.2 Saran

Sebagai mahasiswa fisika sangatlah penting untuk mengetahui sejarah perkembangan fisika, mengingat dunia yang digeluti penuh dengan hukum-hukum dan teori yang harus kita tahu sumbernya dari mana, serta tokoh-tokoh yang merupakan penemu dari teori-teori atau hukum-hukum yang sering digunakan. Banyak sekali buku-buku ensiklopedia serta buku sejarah yang menceritakan perkembangan fisika dari zaman ke zaman. Begitu banyaknya media yang kita jadikan sumber pengetahuan kita. Situs-situs di internet sudah mulai banyak memuat profil para penemu-penemu dan tokoh-tokoh fisika. Bahkan tidak sedikit TV swasta yang menayangkan acara khusus yang berkaitan dengan dunia fisika. Oleh karena itu penulis nyarankan kepada para pembaca hendaknya dapat menambah pengetahuan dari media-media informasi tersebut.