Coba belajar

Mengapa Sir Isaac Newton dapat mempengaruhi dunia?
Oleh : Lilik Setiono
"I do not know what I may appear to the world; but to myself I seem to have been only like a boy playing on the seashore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me."-- Isaac Newton, From Brewster, Memoirs of Newton (1855) --
1. Pendahuluan
Tiga abad yang lalu tercatat suatu peristiwa penting dalam sejarah usaha manusia memahami kelakuan alam sekitarnya, khususnya dalam pengembangan ilmu fisika. Betapa tidak, di tahun 1687 terbit edisi pertama buku Principia karya Sir Isaac Newton (1642-1727), ilmuwan fisika-matematika kenamaan berkebangsaan Inggris. Dalam buku itu hukum gaya berat atau gravitasi diumumkan pengarangnya. Ia adalah hukum alam yang berperan sebagai kunci penyingkap tabir rahasia gejala berat, yang penuh teka-teki namun menarik dan menantang.
2. Penemuan Newton
Sir Isaac Newton mungkin merupakan salah satu dari sedikit ilmuwan yang paling berpengaruh yang pernah hidup. Kita mengenal akrab nama ini dari teorinya tentang gravitasi. Namun demikian gravitasi bukanlah satu-satunya penemuan Newton yang monumental. Newton juga mewariskan kepada kita konsep tentang spektrum cahaya (dia yang pertama menemukan bahwa cahaya putih ternyata merupakan gabungan dari spektrum yang terdiri dari warna-warni pelangi). Ia juga tercatat sebagai penemu teleskop refleksi (nama "Refleksi" untuk weblog ini sebenarnya saya pilih atas karena mengingatkan saya atas teleskop tersebut). Begitu pula dengan hukum geraknya yang mampu menjelaskan banyak hal mengenai orbit benda-benda angkasa, termasuk bumi kita.
Soal lahirnya hukum gravitasi ini memang memiliki banyak versi. Ada yang percaya bahwa gagasan tentang gravitasi muncul setelah sebuah apel jatuh menimpa kepalanya. Versi lain menyatakan bahwa sumber gagasan justeru saat ia melihat bulan yang menggantung di angkasa. Dalam biografinya malahan dikisahkan bahwa gagasan soal teori gravitasi lahir setelah ia teringat akan sebuah permainan di masa kecilnya: Sebuah ember penuh berisi air diputar kuat-kuat dalam sumbu vertikal sehingga air dalam ember tidak tumpah walaupun dalam posisi ember yang terbalik.
Tentu menarik pula bagi kita untuk mepertanyakan kembali tentang bagaimana Newton menemukan hukum gaya beratnya. Setelah membaca lelucon mengenai buah apel, sebagian pembaca mungkin memperoleh kesan Newton menemukan perumusan hukum gaya beratnya melalui suatu ilham yang datang secara tiba-tiba. Ternyata tidak demikian! Teori Newton lahir melalui suatu proses yang cukup panjang yang dibuka oleh pemikiran Kopernik, dirintis oleh tumpukan data Tycho Brahe, dan yang kemudian digarap oleh Kepler. Penemuan Newton sendiri diperoleh melalui suatu usaha dengan ketekunan yang memakan waktu untuk dapat memahami Ketiga Hukum Kepler. Berdasarkan data mengenai gerak planet yang telah diketahui, yang merupakan akibat dari gaya X yang berperan sebagai penyebabnya. Dari sini ia menemukan bahwa bila orbit yang beredar mengelilingi Matahari berbentuk elips dengan Matahari berada pada salah satu titik apinya seperti dikatakan oleh Hukum Orbit Kepler, maka gaya penyebabnya X haruslah berupa sebuah gaya tarik yang mengarah ke pusat Matahari dan besarnya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara planet tersebut dengan Matahari. Dengan mempergunakan gaya X yang telah diketahuinya di dalam hukum geraknya kembali ia menyimpulkan kedua Hukum Kepler yang lain memang berlaku, yang sekaligus mengecek kebenaran pemilihan bentuk gaya X di atas. Gaya X inilah yang disebut gaya berat atau gravitasi.
Setelah menemukan kunci rahasianya, Newton mengumumkan hukum gravitasinya yang terkenal, yang olehnya dipandang berlaku semesta, artinya baik untuk menerangkan jatuhnya sebuah batu ke permukaan Bumi maupun keteraturan peredaran Bulan mengelilingi Bumi dan planet beserta komet mengelilingi Matahari. Bahkan menyangkut pula gerakan galaksi atau gugus bintang dalam jagat raya.
3. Hukum Newton
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 ini dasarnya menyatakan hubungan antara gaya dan gerak yang menempatkan keduanya sebagai suatu hubungan sebab-akibat. Di sini gaya dikaitkan dengan kekuatan mendorong atau menarik yang berperan sebagai penyebab "perubahan gerak" sebuah benda. Atau lebih terinci lagi, gaya adalah penyebab perubahan besar kecepatan (laju) dan arah gerak (arah kecepatan) benda. Dan Hukum Newton kedua ini menyatakan, besarnya perubahan gerak benda yang secara pengukuran disebut percepatan berbanding terbalik dengan massa benda itu dan berbanding lurus dengan gaya penyebabnya. Besaran massa di atas, yang samar-samar pengertiannya, dapat disetarakan dengan berat benda (ingat Hukum Gaya Berat Newton) dan secara fisika merupakan ukuran keengganan benda untuk mengubah keadaan gerak semula. Jadi secara fisika hukum ini menyatakan, benda yang massanya lebih besar (atau lebih berat) enggan sekali mengubah keadaan geraknya semula sedangkan yang jauh lebih kecil massanya (jadi lebih ringan) memperlihatkan perilaku yang lebih luwes. Dengan demikian, benda yang massanya besar sekali, bila semula berada dalam keadaan diam, cenderung untuk tetap berada dalam keadaan diam.
Nah, pada masalah kita di atas, massa bumi jauh lebih besar daripada massa batu kecil itu. Dengan demikian terungkaplah sekarang secara jelas bagi kita apa penyebabnya tertariknya batu kecil itu (melalui Hukum Gaya Berat Newton) dan mengapa jatuhnya haruslah ke permukaan Bumi (melalui Hukum Gerak Newton).
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.
4. Benarkah Sir Isaac Newton berpengaruh?
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.
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.
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.
5. Penutup
Kini, lebih dari tiga ratus tahun setelah Newton merumuskan teori-teorinya, penemuannya masih tetap relevan. Semasa hidupnya, Newton mungkin tidak pernah membayangkan bahwa peluncuran roket dan perjalanan antar planet kini bisa dilakukan dengan berdasar kepada rumusan yang ia temukan. Minggu lalu, disini saya pernah cerita tentang penemuan planet ekstrasolar. Kalau mau jujur, sebenarnya orang yang paling berperan dalam penemuan ini adalan Newton. Bukankah konsep tentang spektrum cahaya yang digunakan untuk mengukur pergeseran Doppler (sehingga terlihat adanya 'goyangan' pada sebuah bintang) merupakan buah dari penemuan Newton? Hukum gravitasinya menjelaskan bagaimana sebuah planet yang mengorbit bisa mempengaruhi bintang induknya. Dan jangan lupa dengan hukum gerak yang menjelaskan tentang periode, massa, dan jarak objek yang mengelilingi sebuah bintang. Semua itu lahir dari otak ilmuwan jenius itu tiga setengah abad lampau!
Daftar Pustaka
http://id.wikipedia.org/wiki/isaac_newton
http://www.fisikanet.lipi.go.id
http://dhani.singcat.com/astro/who.php#newton
http://media.isnet.org/iptek/100/newton.html