BAGAIMANA MENCINTAI FISIKA ? Oleh: Roniyus MS, S.Si., M.Si. (Ketua Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung) Tak Kenal Maka Tak Cinta Ada sebuah pepatah yang terkenal di negeri ini yaitu tak kenal maka tak sayang atau tak kenal maka tak cinta, pepatah ini memberikan informasi kepada kita bahwa kita tidak akan pernah bisa mencintai sesuatu apabila kita tidak pernah mengenal sesuatu tersebut secara baik. Sebagai contoh kita tak akan pernah mencintai seseorang apabila kita tak pernah mengenalnya secara baik sebelumnya, kita tak akan pernah mencintai suatu produk jika kita tak pernah mengenal produk tersebut sebelumnya dengan baik, bahkan kita tak akan pernah bisa mencintai Allah SWT dengan sebenar-benarnya cinta jika kita tak pernah mengenal-Nya dengan baik melalui ciptaan dan firman-firman-Nya. Demikian pula kita hanya bisa mencintai fisika jika kita mampu mengenal secara baik fisika tersebut.
Apa itu fisika ? Untuk bisa mencintai fisika maka marilah sekarang kita mencoba mengenal apa sebenarnya fisika itu ? Fisika adalah bagian dari ilmu pengetahuan alam yang mempelajari sifat-sifat benda mati yang menjadi anggota dari alam semesta ini, mulai dari yang berukuran paling besar sampai yang berukuran paling kecil, mulai dari yang memiliki energi paling kecil sampai yang memiliki energi paling besar. Sebagai bagian dari ilmu pengetahuan alam, sesungguhnya fisika merupakan ilmu yang mendasari pengembangan teknologi yang ada sekarang, bahkan beberapa ilmu dasar lain seperti kimia (KIMIA FISIKA) dan biologi (BIOFISIKA) juga membutuhkan fisika. Bahkan beberapa tahun terakhir ini, mulai berkembang sebuah cabang ilmu baru dalam fisika yang dikenal dengan EKONOFISIKA, yaitu ilmu fisika yang digunakan dalam bidang ekonomi untuk menganalisa pergerakan pasar, valuta dan lain sebagainya. Di lain pihak fisika membutuhkan matematika sebagai alat untuk menjelaskan fisika itu sendiri secara kuantitatif. Untuk apa fisika dipelajari? Segala sesuatu yang dipelajari oleh manusia tentunya memiliki tujuan-tujuan tertentu. Tujuan manusia mempelajari fisika adalah untuk mengetahui rahasia-rahasia Sang Pencipta yang tersembunyi di balik fenomena-fenomena yang terjadi di alam semesta. Bukan sekedar hanya mengetahui saja, namun lebih dari itu manusia berkeinginan memanfaatkan fenomena-fenomena alam tersebut menjadi sesuatu yang bermanfaat baginya dan orang lain dalam menjalani kehidupan ini. Jika seseorang mempelajari fisika dengan sebenar-benarnya maka orang tersebut akan sampai pada sebuah pengakuan bahwa Maha Besar Allah SWT yang telah menciptakan alam semesta ini penuh dengan rumusan-
1
rumusan matematis yang sangat kompleks, tidak ada satu pun ciptaan-Nya dalam alam semesta ini yang diciptakan dengan sia-sia. Selain itu, seseorang yang mempelajari fisika dengan sungguh-sungguh dapat memanfaatkan ilmu fisika yang dimilikinya tersebut bukan hanya untuk pengembangan ilmu fisika tetapi juga dapat diaplikasikannya pada bidang-bidang ilmu lain yang terkait seperti teknik dan ilmu-ilmu dasar lainnya. Bahkan seorang lulusan fisika juga dapat bekerja pada bidang yang sama sekali tidak ada hubungannya dengan fisika seperti perbankan. Hal ini sangat dimungkinkan, karena mahasiswa yang studi di FMIPA pada umumnya dan Jurusan Fisika pada khususnya diharapkan memiliki kemampuan berlogika yang baik sehingga setelah selesai dari studinya mereka dapat menyelesaikan berbagai permasalahan yang muncul di sekitarnya yang terkait dengan fisika atau yang tidak ada hubungannya sama sekali dengan fisika. Mengapa fisika penuh dengan rumus-rumus yang sangat rumit? Fisika dapat disajikan secara kuantitatif (dengan formulasi yang jelas) dan dapat pula disajikan secara kualitatif (tanpa formulasi yang jelas). Jika fisika hanya disajikan secara kualitatif saja maka fenomena alam yang ditemukan oleh manusia tidak dapat dikembangkan lebih lanjut lagi menjadi sebuah teknologi yang bermanfaat. Contoh : berdasarkan sebuah pengamatan didapatkan bahwa air yang dipanaskan pada akhirnya akan mendidih, sebuah kesimpulan kualitatif menyebutkan bahwa “air mendidih ketika air tersebut memiliki panas yang luar biasa”, jika hasil pengamatan ini tidak dirumuskan secara kuantitatif maka sifat air yang dapat mendidih ini tidak dapat dimanfaatkan untuk membuat sebuah teknologi yang bermanfaat. Tetapi jika fenomena mendidihnya air tersebut dirumuskan secara kuantitatif yaitu “air mendidih pada suhu tertentu yaitu 100oC”, maka fenomena mendidihnya air ini dapat digunakan untuk mendirikan sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Jadi fisika bukan matematika, matematika adalah bahasa yang digunakan oleh fisika untuk menyajikan fenomena-fenomena alam tersebut secara kuantitatif, namun fisika tidak bisa hidup tanpa kehadiran matematika. Bahkan beberapa aksioma-aksioma yang dibangun dalam matematika ternyata diperkenalkan pertama kali oleh ilmuwan-ilmuwan fisika, misalnya seorang fisikawan terkenal seperti Sir Isaac Newton adalah orang yang pertama kali mengajukan konsep diferensial dalam kalkulus, kemudian dikembangkannya lagi menjadi integral. Kenapa seorang fisikawan bisa menghasilkan konsep-konsep yang sekarang dipakai dalam matematika, hal ini dikarenakan fenomena-fenomena alam yang ada di fisika membutuhkan penjelasan-penjelasan matematis untuk dapat disajikan secara kuantitatif, ketika alat (konsep matematika) untuk menjelaskan fenomena alam tersebut tidak dijumpai maka hal ini mendorong seorang fisikawan untuk merumuskan sendiri konsep matematika tersebut. Bagaimana caranya fisika dikembangkan? Ketika ilmu fisika dilahirkan, pengembangannya diawali dari penemuan tentang fenomenafenomena yang terjadi di alam semesta. Dari penemuan-penemuan itu kemudian diteliti proses sebab akibat yang terkandung dalam setiap penemuan tersebut. Setelah diketahui dengan pasti semua proses 2
sebab-akibat yang ada dalam setiap penemuan tersebut, kemudian hasil penelitian dari penemuanpenemuan tersebut dirumuskan secara teoretis. Jika rumusan teoretis tersebut dapat dibuktikan kebenarannya maka rumusan teoretis tersebut dikukuhkan sebagai sebuah hukum alam, sehingga tidak lagi berstatus sebagai sebuah teori saja. Contoh-contoh pengembangan ilmu fisika yang melalui prosesproses tersebut di atas adalah Hukum Newton tentang gerak, Hukum Gravitasi Newton, Hukum Archimedes, Hukum Pascal dan lain sebagainya. Dewasa ini pengembangan atau penelitian/riset mengenai fisika tidak harus melalui proses yang telah disebutkan di atas. Riset mengenai fisika dapat dibagi menjadi tiga kelompok riset yaitu riset di bidang fisika teori, fisika komputasi dan fisika eksperimen. Cabang-cabang ilmu fisika seperti fisika material, fisika instrumentasi, geofisika, fisika inti, optika, astrofisika, kosmologi, biofisika dan lain sebagainya dapat dikembangkan dengan tiga metode riset tersebut. Untuk sebuah tema riset fisika teori biasanya diawali dengan tinjauan mengenai kondisi terkini dari penelitian tentang tema tersebut (state of the art). Tetapi dapat juga tidak diawali dengan state of the art dari tema riset tersebut, artinya seorang fisikawan dapat saja melahirkan sebuah teori baru yang sama sekali belum pernah dibahas sebelumnya. Riset di bidang fisika teori ini juga dapat ditujukan untuk melanjutkan riset sebelumnya, untuk mengoreksi penemuan sebelumnya atau untuk menjelaskan tinjauan teoretis dari sebuah fakta eksperimen. Riset seperti ini tidak memerlukan peralatan laboratorium sebagaimana riset di bidang fisika eksperimen yang akan dijelaskan kemudian. Namun riset ini membutuhkan literatur-literatur yang terkait dengan tema riset yang akan dikerjakan. Hasil dari riset jenis ini berupa sebuah teori, teori tersebut tetap berstatus sebagai teori selama belum terbukti kebenarannya secara eksperimen, karena eksperimen merupakan hakim yang akan menentukan apakah sebuah teori benar atau tidak. Walaupun demikian, riset ini sudah dapat dinilai benar jika menggunakan dasar fisika yang sudah baku dan melalui proses-proses perhitungan yang sudah baku juga. Terkadang hasil dari riset ini memerlukan komputer sebagai alat untuk memvisualisasikan atau mensimulasikan hasilnya, dari hasil visualisasi tersebut maka dapat diperkirakan hasil yang akan diperoleh manakala riset ini dibuktikan secara eksperimen. Kendala riset ini terjadi ketika formulasi matematika yang standar tidak dapat diterapkan secara langsung untuk menyelesaikan permasalahan yang ada, sehingga diperlukan modifikasi penggunaan formulasi matematikanya. Riset fisika komputasi adalah riset yang dilakukan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang ada dalam fisika dengan menggunakan metode komputasi atau dikenal juga dengan metode numerik. Riset ini dibutuhkan karena tidak semua permasalahan-permasalahan yang ada dalam fisika dapat diselesaikan secara analitik tetapi hanya dapat diselesaikan secara numerik. Jadi riset ini berbeda dengan riset fisika teori yang hanya menggunakan komputer sebagai alat bantu untuk proses visualisasi hasilnya, karena riset fisika komputasi ini didahului dengan penggunaan metode-metode numerik di dalamnya. Riset jenis ini selain membutuhkan literatur-literatur yang terkait dengan tema yang akan dikerjakan, juga membutuhkan seperangkat komputer yang memadai untuk kepentingan riset tersebut. Kendala riset ini terjadi ketika metode numerik yang sudah ada tidak bisa digunakan untuk
3
menyelesaikan permasalahan yang ada, sehingga diperlukan metode numerik baru untuk menyelesaikannya. Riset fisika eksperimen adalah riset yang pelaksanaannya dalam bentuk percobaan langsung di ruang laboratorium atau di laboratorium alam. Riset jenis ini dapat menghasilkan sebuah penemuan baru yang belum pernah ada sebelumnya. Selain itu riset ini juga dapat berupa pembuktian dari sebuah hasil riset fisika teori. Riset jenis ini membutuhkan peralatan yang sesuai dengan kebutuhan riset tersebut, kendala riset ini terletak pada masalah-masalah di seputar peralatan riset tersebut atau kondisi alam yang kurang bersahabat (untuk riset di laboratorium alam). Bagaimana caranya memahami fisika? Sebenarnya fisika tidak terlalu sukar untuk dipahami, karena fisika bisa dipahami dengan logika yang baik. Banyak cara untuk memahami fisika. Setidaknya ada dua cara untuk dapat memahami fisika: 1. Mengamati fenomena-fenomena alam yang terjadi di alam terbuka atau di ruang laboratorium, merumuskan fenomena alam tersebut secara kuantitatif dan akhirnya meramalkan hal-hal yang belum teramati dan terkait dengan fenomena alam tersebut. Misalnya mengamati fenomena pemantulan dan pembiasan cahaya di bidang batas antara air dan udara, mengumpulkan datadatanya lalu merumuskan hubungan antar besaran-besaran yang terkait dalam proses pemantulan dan pembiasan tersebut sehingga didapatkan rumusan yang sama seperti Hukum Snell, kemudian meramalkan kejadian pemantulan dan pembiasan lainnya dengan sudut datang yang berbeda-beda menggunakan rumusan yang sudah dibuat tadi, akhirnya ramalan tersebut dibuktikan lagi secara eksperimen. Cara memahami fisika seperti ini sangat efektif karena langsung berinteraksi dengan obyek fisika itu sendiri. Namun cara ini seperti ini tidak selalu bisa dilakukan untuk semua fenomena alam, karena ada beberapa fenomena alam yang tidak bisa diamati di ruang laboratorium biasa (di sekolah atau di perguruan tinggi karena keterbatasan alat eksperimen) dan tidak bisa diamati pula secara langsung di alam terbuka, misalnya fenomena alam yang terjadi di luar angkasa. Untuk fenomena sejenis ini diperlukan cara yang lain, yaitu cara kedua. 2. Cara kedua untuk memahami fisika adalah dengan mempelajari fenomena-fenomena alam yang sudah ditulis oleh para fisikawan dalam buku-bukunya. Hendaknya semua penjelasan yang ada di setiap buku-buku fisika tersebut dibaca dan dipahami secara menyeluruh hingga ke akar-akarnya. Kekeliruan yang sering dilakukan oleh para siswa dan mahasiswa dalam mempelajari fisika yaitu mereka hanya menghafal rumus-rumus fisika yang ada dalam buku-buku fisika tersebut, mereka tidak pernah membaca penjelasan-penjelasan (dalam bahasa Indonesia atau Inggris) yang ada dalam buku-buku tersebut. Kalau pun mereka sudah membaca penjelasan-penjelasan yang disampaikan oleh penulis tetapi mereka tidak pernah mencoba memahaminya dengan logika yang benar. Mereka juga tidak pernah mencoba mempelajari dan menjabarkan sendiri rumusan-rumusan matematis yang ada dalam buku-buku tersebut. Hal ini menumbuhkan kesan bagi para siswa atau mahasiswa bahwa fisika hanya berisikan rumus-rumus yang rumit dan harus dihafalkan untuk bisa mendapatkan nilai yang baik. Kekeliruan ini terkadang tidak hanya milik siswa atau mahasiswanya 4
saja, tetapi juga disumbang oleh kekeliruan beberapa orang guru atau dosen yang hanya mengajarkan fisika dalam bentuk rumusan-rumusan final tanpa disertai tafsir dan dasar fisika yang jelas untuk memperoleh rumusan-rumusan tersebut. Jika konsep-konsep yang terkandung dalam fisika sudah dapat dipahami secara mendalam dan menyeluruh, maka langkah selanjutnya yang harus dilakukan untuk lebih memantapkan pemahaman tersebut adalah mencoba menyelesaikan berbagai macam permasalahan-permasalahan (soal-soal) yang terkait dengan konsep tersebut. Hal ini penting dilakukan karena kemampuan memahami konsep yang tidak diikuti dengan pengalaman menyelesaikan permasalahan menggunakan konsep tersebut hanya akan melahirkan insan-insan yang tahu teori tetapi tidak tahu cara menyelesaikan sebuah masalah fisika. Sebaliknya, keinginan yang besar untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan fisika namun tidak pernah diawali dengan pemahaman konsep fisika yang besar, merupakan sebuah kemustahilan. Jadi pemahaman konsep dan pengalaman menyelesaikan masalah merupakan dua sisi mata uang yang tak dapat dipisahkan dan harus dilakukan oleh seseorang untuk dapat memahami fisika secara terintegrasi. Akhirul Kalam Jika fisika sudah dapat dikenal dan dipahami secara baik, mendalam dan menyeluruh maka pemahaman tersebut akan berlanjut pada kecintaan terhadap fisika. Kecintaan pada fisika akan berdampak pada bertambahnya keyakinan tentang adanya Zat Yang Maha Besar dan Agung yang menciptakan alam semesta beserta isinya ini. Berdampak pula pada munculnya pemikiran untuk mengembangkan fisika tersebut menjadi sebuah teknologi yang bermanfaat bagi orang banyak, bangsa dan negara, sehingga bangsa ini menjadi bangsa yang mandiri terlepas dari ketergantungan teknologi pada negara lain. Sebagai penutup dari makalah ini, marilah kita menyadari bersama bahwa “SCIENCE TODAY, TECHNOLOGY TOMORROW”.
5
