Hendra Muhammad S

Benarkah Fisika itu Suliiiiiiiiiiiiiiiiit.....?

2009-04-09T08:45:00.001-07:00

Sebelum kita sampai ke pertanyaan ini, mari kita bayangkan apa jawaban siswa SMA saat ada yang bertanya: Apa pelajaran yang paling dibenci di sekolah? Ya, sebagian besar dari siswa tersebut pasti akan menjawab secara spontan dan serempak: Fisika!

Kalau Anda tidak percaya coba kita ingat-ingat kembali bagaimana kita dulu ketika sekolah menghadapi pelajaran fisika, pasti yang kita alami adalah kisah sedih di hari minggu (eh salah!) maksudnya tidak menyenangkan. Ingatan kita tentang fisika selalu dipenuhi dengan duka dan sedih (nggak ada senangnya sama sekali!). Ada yang gurunya galak, ada yang gurunya cuek, sering bolos, dihukum guru karena nggak ngerjain PR, dan lain-lain. Begitu bukan (hayo ngaku aja deh!).

Jadi, pertanyaan di atas: “Mengapa mereka tidak suka (benci) pelajaran fisika?” memang pantas dikemukakan dan dianalisis.

Tidak bisa dipungkiri bahwa pelajaran fisika adalah salah satu pelajaran yang paling dihindari di sekolah khususnya tingkat SMA. Banyak kisah-kisah yang tidak menyenangkan yang terjadi saat menjalani pelajaran fisika di sekolah sebagaimana yang telah disebutkan di atas. Keadaan ini sungguh ironis mengingat ilmu fisika adalah salah satu ilmu yang harus dikuasai bagi mereka yang ingin kuliah di perguruan tinggi dalam bidang eksakta (bidang MIPA, kedokteran, teknik, dan ilmu komputer).

Coba kita bayangkan bagaimana sulitnya mahasiswa yang mengambil kuliah di bidang eksakta di mana mereka sangat tidak menguasai pelajaran fisika di bangku SMA hanya karena hal-hal yang tidak menyenangkan saat belajar fisika di SMA. Bukankah ini sesuatu yang sangat merugikan?

Selama ini kita juga tidak pernah mau mengakui bahwa pelajaran fisika di SMA adalah sulit. Kita selalu mengatakan tidak ada pelajaran yang sulit kalau pelajaran tersebut dipelajari dengan rajin dan sungguh-sungguh tanpa pernah mau melihat bagaimana sulitnya siswa SMA mempelajari dan memahami pelajaran fisika di sekolah. Bisa jadi karena sulitnya memahami fisika itulah yang menyebabkan mereka membenci pelajaran fisika.

Sekarang, coba kita tengok buku pelajaran fisika yang dipakai oleh anak SMA sebagai sarana memahami pelajaran fisika. Walaupun penampilan fisik buku pelajaran itu sangat menarik tetapi tidak demikian halnya dengan isinya. Apabila kita terkagum-kagum dengan penampilan buku itu jangan kaget kalau Anda tidak akan mampu berlama-lama membaca buku fisika itu karena susahnya dan tidak ada sangkut pautnya sama sekali dengan kehidupan sehari-hari.

Tanpa kita sadari kita telah membiarkan siswa SMA mempelajari pelajaran fisika yang sulit itu. Di sini kita juga perlu pahami juga bahwa mereka tidak hanya belajar pelajaran fisika saja tetapi mereka juga harus belajar pelajaran lain yang tingkat kesulitannya tidak kalah dengan pelajaran fisika seperti matematika. Pernahkah kita bayangkan bagaimana sulitnya hal ini? Bukankah ini sama halnya dengan membiarkan mereka atau bahkan memaksa mereka menelan sesuatu yang keras dan pahit yang mereka sulit untuk menelannya?

Berdasarkan pengalaman penulis yang selama ini menggeluti pendidikan fisika, ada dua faktor yang bisa dikemukakan berkaitan dengan pertanyaan sebagai judul tulisan ini, yaitu guru dan kurikulum fisika di sekolah.

Guru sebagai ujung tombak

Kita harus berani mengakui bahwa guru berperan besar dalam menjadikan pelajaran fisika sulit dan tidak menarik minat siswa untuk mempelajarinya. Fakta ini didukung oleh pendapat banyak siswa sekolah yang pernah penulis temui. Dari pengalaman siswa tersebut, penulis mendapati banyak guru fisika yang tidak punya motivasi dan semangat untuk mengajar pelajaran fisika. Entah karena malas atau kurang menguasai materi pelajaran, sering guru tidak hadir di kelas dan kalaupun hadir tidak memberikan pelajaran sesuai dengan waktu yang tersedia. Sering waktu pelajaran di kelas diisi dengan mencatat ataupun mengerjakan tugas tanpa siswa diberi wawasan secukupnya tentang materi tersebut. (Ini bisa jadi terjadi pada semua pelajaran bukan hanya pelajaran fisika saja.)

Ada juga guru yang untuk menutupi kemalasannya dan ketidakmampuannya menguasai materi memberikan tugas kepada siswa untuk merangkum materi pelajaran atau membuat makalah dengan topik materi pelajaran yang akan diajarkan. Dengan siswa telah membuat rangkuman atau makalah guru menganggap siswa sudah mempelajari materi tersebut dan menganggap siswa sudah mampu menjawab semua pertanyaan yang berkaitan dengan materi tersebut. Wow, hebat sekali ya! (Jadi, ngapain aja tuh guru?)

Guru yang lainnya, untuk menutupi kemalasannya dan kekurangannya, ada yang memanfaatkan otoritasnya dengan bersikap galak kepada siswa. Ini diharapkan dapat menarik perhatian siswa terhadap pelajaran yang diajarkannya sehingga guru akan lebih leluasa mengajarkan materi pelajaran. Tetapi, sikap ini malah menambah kebencian siswa kepada guru sekaligus juga terhadap pelajarannya. Menurut pengamatan penulis kebanyakan guru yang mengajar fisika dianggap sebagai guru killer karena galak dan memanfaatkan otoritasnya untuk mendapatkan perhatian siswa. Ini adalah salah satu alasan kenapa pelajaran fisika tidak disukai. Apakah seperti ini sikap guru yang sesungguhnya?

Wajar saja kalau pelajaran fisika dianggap sulit lha wong gurunya saja tidak pernah memberikan pelajaran sama sekali dan lebih suka marah-marah ketimbang mengajar. Dari mana siswa mendapat tambahan pengetahuan kalau bukan dari guru? Padahal guru bertanggung jawab untuk mengantarkan siswa memahami pelajaran dan membimbing siswa untuk menerapkan pelajaran yang diajarkannya.

Berdasarkan pengalaman penulis, sebenarnya banyak cara, metode, dan sarana yang bisa dijadikan bahan dalam mengajarkan materi fisika sehingga dapat menjadi lebih mudah. Sebagai contoh ketika mengajarkan materi termodinamika seorang guru dapat menganalogikan hukum termodinamika I dengan krupuk yang sedang digoreng. Krupuk yang digoreng (diberi panas) akan mengalami perubahan volume (membesar) dan kenaikan suhu. Ini sesuai dengan hukum termodinamika I bahwa Q = ΔU + P.ΔV (panas Q mengakibatkan kenaikan suhu (energi dalam) ΔU dan pertambahan volume P.ΔV). Bukankah cara ini lebih efektif? Dan banyak lagi contoh yang bisa dipakai.

Tidak pantas bagi seorang guru yang membiarkan siswanya tidak mendapat tambahan pengetahuan. Dan, kebanggaan bagi guru yang mampu menanamkan pengetahuan kepada siswanya dan pengetahuan itu bermanfaat bagi kehidupan di masa yang akan datang. Jadi, kepada guru fisika marilah kita perbaiki sikap dan metode pengajaran yang selama ini kita jalankan dalam mengajarkan fisika. Dengan memperbaiki sikap dan metode pengajaran kita adalah salah satu jalan untuk membuat pelajaran fisika itu lebih disenangi dan mudah bagi siswa.

Kurikulum sebagai pedoman (kitab suci)

Tidak salah lagi, kurikulum adalah salah satu penyebab pelajaran fisika menjadi sangat sulit dan karenanya kurang disukai siswa. Kurikulum fisika yang ada tidak seharusnya diberikan pada tingkatan sekolah menengah. Karena menurut kurikulum ini materi pelajaran yang harus diberikan sangat banyak dan terlalu sulit jika dilihat bahwa jam pelajaran yang tersedia sangat terbatas dan siswa pun tidak hanya belajar fisika. Siswa juga harus belajar matematika, biologi, kimia, agama, ekonomi, sejarah dan lain-lain. Jadi, sangat tidak bijak apabila siswa dipaksakan (dijejali) untuk memahami semua materi yang ada di kurikulum.

Materi yang harus dipelajari oleh siswa tentang fisika begitu banyak dan mendetail yang masih perlu dipertanyakan haruskah materi ini diajarkan pada tingkat sekolah menengah. Perubahan kurikulum pada dasarnya tidak banyak mengubah materi pelajaran fisika ini karena hanya mengubah susunan atau struktur materi pelajaran. Perubahan kurikulum tidak pernah sama sekali menyentuh hal apakah materi ini layak dan harus diajarkan pada tingkat sekolah menengah. Pelajaran fisika yang selama ini kita pelajari di tingkat sekolah menengah seharusnya dipelajari di tingkat yang lebih tinggi (apa karena ini siswa kita banyak yang menggondol medali emas olimpiade fisika?).

Kurikulum yang ada selama ini hanya mampu diikuti oleh segelintir siswa saja yang mampu sedangkan sebagian besar siswa tidak dapat mengikuti apa yang ada di kurikulum. Seharusnya kurikulum dibuat untuk dapat diikuti oleh semua siswa, tidak hanya oleh segelintir siswa yang pintar saja. Berdasarkan pengalaman penulis untuk menjelaskan satu bagian (misalnya, hukum termodinamika I) saja dibutuhkan waktu yang cukup lama. Dan belum tentu bisa dipahami oleh semua siswa karena kemampuan masing-masing siswa berbeda-beda. Akibatnya, tidak cukup waktu yang tersedia untuk menyelesaikan seluruh materi yang ada dalam kurikulum.

Akan tetapi, karena kurikulum telah dijadikan pedoman dan bahkan seolah-olah bagaikan kitab suci yang wajib digunakan, kekurangan-kekurangan yang ada dalam kurikulum tidak bisa diganggu gugat. Ini menjadi beban tersendiri buat guru dan siswa.

Menurut pandangan penulis pelajaran fisika seharusnya diarahkan untuk dapat membantu memecahkan masalah yang sering timbul dalam kehidupan sehari-hari. Pelajaran fisika bukan sekedar membahas seluruh aspek dari hukum-hukum fisika secara detil sekaligus menyelesaikan semua perhitungan yang berkaitan dengan hukum tersebut tanpa siswa mengetahui apa manfaat yang nyata dari hukum-hukum tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Bisa dikatakan kurikulum yang ada kurang membumi yang membuat siswa kurang berminat mempelajarinya.

Kurikulum yang terlalu padat dan kurang membumi diperparah oleh ketersedian buku sebagai pegangan guru dan siswa dalam pengajaran fisika di sekolah. Ya, harus diakui bahwa buku pelajaran adalah salah satu elemen penting dalam proses pendidikan di sekolah tak terkecuali dalam pelajaran fisika. Di atas telah disebutkan bahwa buku fisika sebagai pengantar memahami pelajaran fisika yang ada tidak representatif. Ini bukan berarti penulisnya yang salah ataupun penerbit yang tidak bertanggung jawab. Penulis maupun penerbit merasa mereka telah membuat buku sesuai dengan kurikulum yang terbaru (kurikulumnya aja ngga jelas!). Dan mereka beralasan buku yang tidak sesuai kurikulum (walaupun lebih membumi dan lebih bisa dibaca (ada ngga ya!)) tidak akan laku dijual. Buku yang sedianya menjadi salah satu elemen penting dalam pendidikan telah terperangkap dalam bisnis semata dan seolah-olah mengabaikan aspek pendidikan. Praktik bisnis ini membuat tidak ada penerbit yang berani membuat buku yang lepas dari pakem dan belenggu kurikulum sehingga buku tersebut bisa lebih membumi dan mudah dipahami.

Salah satu ganjalan lain berkaitan dengan kurikulum yang membuat pelajaran fisika menjadi terlihat sulit adalah adanya ujian nasional (UN) sebagai standar kelulusan. Pelajaran fisika (atau sains pada umumnya) yang sedianya dapat dieksplorasi menjadi lebih menarik terbentur oleh batasan-batasan standar ujian nasional. Dengan adanya batasan-batasan ini guru menjadi terbelenggu dan membatasi pengajarannya hanya pada materi yang diprediksi akan keluar dalam UN. Pengajaran fisika yang dapat diarahkan agar lebih menarik digantikan oleh pembahasan soal-soal untuk menghadapi UN. Keindahan ilmu dan penerapan fisika serta merta akan tertutup oleh kekhawatiran bagaimana menyelesaikan soal UN dengan benar. Tentu saja siswa akan merasa bosan dengan metode pengajaran seperti ini tapi apa boleh buat daripada tidak lulus UN bisa berabe. (Mau ditaruh di mana muka gue kalo ngga lulus UN!)

Dengan argumen yang telah dipaparkan di atas, akankah kita diam saja membiarkan praktik semacam ini berlangsung terus?

Penulis yakin apabila pelajaran fisika bisa diarahkan agar lebih membumi dan dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari akan lebih mudah untuk memahami pelajaran fisika. Dengan demikian, guru juga lebih mudah untuk mengajarkan pelajaran fisika kepada siswa. Dan, pada saat itu tidak akan ada lagi ungkapan bahwa fisika itu sulit.

Dan, karena ilmu fisika merupakan ilmu dasar yang menjadi landasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, usaha untuk menjadikan fisika lebih familiar dan akrab buat siswa adalah langkah strategis. Diperlukan usaha yang terpadu dan sungguh-sungguh dalam langkah strategis ini yang meliputi pembenahan guru dan kurikulum.

Pendidikan

2009-04-09T08:40:00.000-07:00

Mengapa pelajaran fisika terasa sangat sulit? Apakah guru fisika kamu di sekolah galak dan ngga bisa ngajar? Apakah kurikulum pelajaran fisika terlalu banyak dan terlalu sulit? Jika sekolah dan guru bebas membuat kurikulum sendiri mengapa perlu ada Ujian Nasional sebagai standar dan syarat kelulusan?

Pertanyaan-pertanyaan di atas, mungkin pernah terlintas dalam pikiran kita. Saya sendiri terus mencari jawaban dan solusi atas pertanyaan-pertanyaan tersebut. Sebagian pemikiran saya tentang pendidikan dan pelajaran fisika pernah saya tuangkan dalam bentuk artikel. Anda bisa membacanya melalui link berikut ini............................................!

Tokoh Fisika

2009-04-09T08:28:00.000-07:00

Paul Dirac : Si Jenius Dalam Sejarah Fisika

Paul Andrien Maurice Dirac

Lebih dari seratus tahun yang lalu, tepatnya pada 8 Agustus 1902, lahirlah seorang anak yang diberi nama Paul Andrien Maurice Dirac di Bristol Inggris. Siapa sangka di kemudian hari anak yang bernama Paul Dirac ini akan menjadi fisikawan besar Inggris yang namanya dapat disejajarkan dengan Newton, Thomson, dan Maxwell. Melalui teori kuantumnya yang menjelaskan tentang elektron, Dirac menjelma menjadi fisikawan ternama di dunia dan namanya kemudian diabadikan bagi persamaan relativistik yang dikembangkannya yaitu persamaan Dirac. Tulisan ini dibuat untuk mengenang kembali perjalanan kariernya yang cemerlang dalam bidang fisika teori.

Dirac kecil tumbuh dan besar di Bristol. Ayahnya yang berasal dari Swiss bernama Charles lahir di kota Monthey dekat Geneva pada tahun 1866 dan kemudian pindah ke Bristol Inggris, untuk menjadi guru bahasa Prancis di Akademi Teknik Merchant Venturers. Ibunya bernama Florence Holten, wanita yang lahir di Liskeard pada tahun 1878 dan menjadi pustakawan di kota Bristol. Ayah dan Ibu Dirac menikah di Bristol pada tahun 1899 dan memiliki tiga orang, anak dua laki-laki (dimana Paul adalah yang lebih muda) dan seorang perempuan. Setelah menyelesaikan pendidikan SMA dan sekolah teknik, Paul Dirac melanjutkan studi di Jurusan teknik elektro Universitas Bristol pada tahun 1918 untuk belajar menjadi insinyur teknik elektro. Pilihannya ini diambil berdasarkan anjuran ayahnya yang menginginkan Paul mendapatkan pekerjaan yang baik.

Dirac menyelesaikan kuliahnya dengan baik, tetapi dia tidak mendapatkan pekerjaan yang cocok paska berkecamuknya perang dunia pada saat itu. Keinginannya adalah pergi ke Universitas Cambridge untuk meperdalam matematika dan fisika. Dia diterima di akademi St John Cambridge pada tahun 1921, tetapi hanya ditawarkan beasiswa yang tidak memadai untuk menyelesaikan kuliahnya. Untungnya dia sanggup mengambil kuliah matematika terapan di Universitas Bristol selama dua tahun tanpa harus membayar uang kuliah dan tetap dapat tinggal di rumah. Setelah itu pada tahun 1923 dia berhasil mendapatkan beasiswa penuh di akademi St John dan dana penelitian dari Departemen perindustrian dan sains, tetapi dana inipun belum bisa menutupi jumlah biaya yang diperlukan untuk kuliah di Cambridge. Pada akhirnya Paul Dirac berhasil mewujudkan keinginannya kuliah di Akademi St John karena adanya permintaan dari pihak universitas. Di Cambridge Paul Dirac mengerjakan semua pekerjaan sepanjang hidupnya sejak kuliah paska sarjananya pada tahun 1923 sampai pensiun sebagai profesor (lucasian professor) pada tahun 1969. Dirac membuktikan bahwa dirinya pantas mendapatkan beasiswa yang diberikan pihak universitas untuk kuliah di Cambridge.

Pada tanggal 20 oktober 1984 Paul Dirac meninggal dunia pada usia 82 tahun, sebagai peraih hadiah nobel fisika tahun 1933 dan anggota British order of merit tahun 1973. Paul Dirac merupakan fisikawan teoretis Inggris terbesar di abad ke-20. Pada tahun 1995 perayaan besar diselenggarakan di London untuk mengenang hasil karyanya dalam fisika. Sebuah monumen dibuat di Westminster Abbey untuk mengabadikan namanya dan hasil karyanya, di mana di sini dia bergabung bersama sejumlah monumen yang sama yang dibuat untuk Newton, Maxwell, Thomson, Green, dan fisikawan-fisikawan besar lainnya. Pada monumen itu disertakan pula Persamaan Dirac dalam bentuk relativistik yang kompak. Sebenarnya persamaan ini bukanlah persamaan yang digunakan Dirac pada saat itu, tetapi kemudian persamaan ini digunakan oleh mahasiswanya.

Penemuan yang monumental

Dirac mengukuhkan teori mekanika kuantum dalam bentuk yang paling umum dan mengembangkan persamaan relativistik untuk elektron, yang sekarang dinamakan menggunakan nama beliau yaitu persamaan Dirac. Persamaan ini juga mengharuskan adanya keberadaan dari pasangan antipartikel untuk setiap partikel misalnya positron sebagai antipartikel dari elektron. Dia adalah orang pertama yang mengembangkan teori medan kuantum yang menjadi landasan bagi pengembangan seluruh teori tentang partikel subatom atau partikel elementer. Pekerjaan ini memberikan dasar bagi pemahaman kita tentang gaya-gaya alamiah. Dia mengajukan dan menyelidiki konsep kutub magnet tunggal (magnetic monopole), sebuah objek yang masih belum dapat dibuktikan keberadaannya, sebagai cara untuk memasukkan simetri yang lebih besar ke dalam persamaan medan elektromagnetik Maxwell. Paul Dirac melakukan kuantisasi medan gravitasi dan membangun teori medan kuantum umum dengan konstrain dinamis, yang memberikan landasan bagi terbentuknya Teori Gauge dan Teori Superstring, sebagai kandidat Theory Of Everything, yang berkembang sekarang. Teori-teorinya masih berpengaruh dan penting dalam perkembangan fisika hingga saat ini, dan persamaan dan konsep yang dikemukakannya menjadi bahan diskusi di kuliah-kuliah fisika teori di seluruh dunia.

Dirac bersama Heisenberg, dua orang ysng berjasa dalam pengembangan fisika kuantum

Langkah awal menuju teori kuantum baru dimulai oleh Dirac pada akhir September 1925. Saat itu, R H Fowler pembimbing risetnya menerima salinan makalah dari Werner Heisenberg berisi penjelasan dan pembuktian teori kuantum lama Bohr dan Sommerfeld, yang masih mengacu pada prinsip korespondensi Bohr tetapi berubah persamaannya sehingga teori ini mencakup secara langsung kuantitas observabel. Fowler mengirimkan makalah Heisenberg kepada Dirac yang sedang berlibur di Bristol dan menyuruhnya untuk mempelajari makalah itu secara teliti. Perhatian Dirac langsung tertuju pada hubungan matematis yang aneh, pada saat itu, yang dikemukakan oleh Heisenberg. Beberapa pekan kemudian setelah kembali ke Cambridge, Dirac tersadar bahwa bentuk matematika tersebut mempunyai bentuk yang sama dengan kurung poisson (Poisson bracket) yang terdapat dalam fisika klasik dalam pembahasan tentang dinamika klasik dari gerak partikel. Didasarkan pada pemikiran ini dengan cepat dia merumuskan ulang teori kuantum yang didasarkan pada variabel dinamis non-komut (non-comuting dinamical variables). Cara ini membawanya kepada formulasi mekanika kuantum yang lebih umum dibandingkan dengan yang telah dirumuskan oleh fisikawan yang lain.

Pekerjaan ini merupakan pencapaian terbaik yang dilakukan oleh Dirac yang menempatkannya lebih tinggi dari fisikawan lain yang pada saat itu sama-sama mengembangkan teori kuantum. Sebagai fisikawan muda yang baru berusia 25 tahun, dia cepat diterima oleh komunitas fisikawan teoretis pada masa itu. Dia diundang untuk berbicara di konferensi-konferensi yang diselenggarakan oleh komunitas fisika teori, termasuk kongres Solvay pada tahun 1927 dan tergabung sebagai anggota dengan hak-hak yang sama dengan anggota yang lain yang terdiri dari para pakar fisika ternama dari seluruh dunia.

Formulasi umum tentang teori kuantum yang dikembangkan oleh Dirac memungkinkannya untuk melangkah lebih jauh. Dengan formulasi ini, dia mampu mengembangkan teori transformasi yang dapat menghubungkan berbagai formulasi-formulasi yang berbeda dari teori kuantum. Teori tranformasi menunjukkan bahwa semua formulasi tersebut pada dasarnya memiliki konsekuensi fisis yang sama, baik dalam persamaan mekanika gelombang Schrodinger maupun mekanika matriksnya Heisenberg. Ini merupakan pencapaian yang gemilang yang membawa pada pemahaman dan kegunaan yang lebih luas dari mekanika kuantum. Teori transformasi ini merupakan puncak dari pengembangan mekanika kuantum oleh Dirac karena teori ini menyatukan berbagai versi dari mekanika kuantum, yang juga memberikan jalan bagi pengembangan mekanika kuantum selanjutnya. Di kemudian hari rumusan teori transformasi ini menjadi miliknya sebagaimana tidak ada versi mekanika kuantum yang tidak menyertainya. Bersama dengan teori transformasi, mekanika kuantum versi Dirac disajikan dalam bentuk yang sederhana dan indah, dengan struktur yang menunjukkan kepraktisan dan konsep yang elegan, namun berkaitan erat dengan teori klasik. konsep ini menunjukkan kepada kita aspek baru dari alam semesta yang belum pernah terbayangkan sebelumnya.

Karier cemerlang Dirac sesungguhnya telah tampak ketika dia masih berada di tingkat sarjana. Pada saat itu Dirac telah menyadari pentingnya teori relativitas khusus dalam fisika, suatu teori yang menjadikan Einstein terkenal pada tahun 1905, yang dipelajari Dirac dari kuliah yang dibawakan oleh C D Broad, seorang profesor filsafat di Universitas Bristol. Sebagian besar makalah yang dibuat Dirac sebagai mahasiswa paska sarjana ditujukan untuk menyajikan bentuk baru dari rumusan yang sudah ada dalam literatur menjadi rumusan yang sesuai (kompatibel) dengan relativitas khusus. Pada tahun 1927 Dirac berhasil mengembangkan teori elektron yang memenuhi kondisi yang disyaratkan oleh teori relativitas khusus dan mempublikasikan persamaan relativistik yang invarian untuk elektron pada awal tahun 1928.

Persamaan Dirac

Sebagian fisikawan lain sebenarnya memiliki pemikiran yang sama dengan apa yang dilakukan oleh Dirac, meskipun demikian belum ada yang mampu menemukan persamaan yang memenuhi seperti apa yang telah dicapai oleh Dirac. Dia memiliki argumen yang sederhana dan elegan yang didasarkan pada tujuan bahwa teori tranformasinya dapat berlaku juga dalam mekanika kuantum relativistik – sebuah argumen yang menspesifikasikan bentuk umum dari yang harus dimiliki oleh persamaan relativistik ini, sebuah argumen yang menjadi bagian yang belum terpecahkan bagi semua fisikawan. Teori tranformasinya harus memuat persamaan yang tidak hanya berupa turunan waktu, sementara asumsi relativitas mensyaratkan bahwa persamaannya harus juga dapat linier di dalam turunan ruang. Persamaan Dirac merupakan salah satu persamaan fisika yang paling indah. Profesor Sir Nevill Mott, mantan Direktur Laboratorium Cavendish, baru-baru ini menulis,”persamaan ini bagi saya adalah bagian fisika teori yang paling indah dan menantang yang pernah saya lihat sepanjang hidup saya, yang hanya bisa dibandingkan dengan kesimpulan Maxwell bahwa arus perpindahan dan juga medan elektromagnetik harus ada. Selain itu, persamaan Dirac untuk elektron membawa implikasi penting bahwa elektron harus mempunyai spin ½, dan momen magnetik eh/4pm menjadi benar dengan ketelitian mencapai 0,1%.

Persamaan Dirac dan teori elektronnya masih tetap relevan digunakan sampai sekarang. Perkiraan yang dibuatnya telah dibuktikan dalam sistem atom dan molekul. Telah ditunjukkan juga bahwa hal ini berlaku untuk partikel lain yang memiliki spin yang sama dengan elektron seperti proton, hyperon dan partikel keluarga baryon lainnya. konsep ini dapat diterapkan secara universal dan diketahui dengan baik oleh para fisikawan dan kimiawan, sesuatu yang tidak seorangpun dapat membantahnya. Melihat kenyataan ini, Dirac merasa sudah waktunya untuk menyatakan, ”teori umum mekanika kuantum sudah lengkap sekarang …… hukum-hukum fisika yang yang mendasari diperlukannya teori matematika dari bagian besar fisika dan keseluruhan bagian dari kimia telah diketahui secara lengkap.”

Indahnya Fisika

Dirac menunjukkan kemudian bahwa persamaannya ini mengandung implikasi yang tidak diharapkan bagi suatu partikel. Persamaannya memperkirakan adanya antipartikel, seperti positron dan antiproton yang bermuatan negatif, yaitu suatu objek yang saat ini sudah sangat dikenal di laboratorium fisika energi tinggi. Menurut teorinya, semua partikel memiliki antipartikel tertentu yang terkait dengannya. sebagian besar dari antipartikel ini sekarang telah dibuktikan keberadaannya. Positron dan antiproton adalah sebagian kecil dari antipartikel yang sudah sangat dikenal, keduanya dapat berada dalam kondisi stabil di ruang hampa, dan saat ini digunakan secara luas dalam akselerator penumbuk partikel (collider accelerator) yang dengannya fisikawan mempelajari fenomena yang terjadi dalam fisika energi tinggi.

Dirac dan Persamaan Relativistiknya

Penting diungkapkan di sini keindahan dari persamaan Dirac. Keindahan ini bisa jadi sulit dirasakan oleh orang yang tidak terbiasa dengan rumus-rumus fisika, tetapi kenyataan ini tidak akan dibantah oleh para fisikawan. Persamaan Dirac adalah salah satu penemuan besar dalam sejarah fisika. Melalui pekerjaannya ini, Dirac memberikan prinsip-prinsip dasar yang memuaskan dalam usaha untuk memahami alam semesta kita. Melalui penemuannya ini nama Dirac akan dikenang selamanya sebagai salah satu fisikawan besar. Suatu monumen telah dibangun untuknya atas jasanya membimbing kita kepada pemahaman tentang salah satu aspek penting gaya dasar yang terkandung di alam semesta yang kita diami ini.

Persamaan Dirac dalam bentuk lain

Nama Dirac akan dimasukkan dalam catatan sejarah fisika atas kontribusi yang diberikannya kepada dunia sains khususnya fisika berupa dasar-dasar mekanika kuantum dan teori transformasi. Penemuannya menempatkan Dirac di jajaran papan atas fisikawan teori sepanjang masa – seorang jenius yang hebat dalam sejarah fisika

Mestakung

2009-04-09T07:34:00.000-07:00

Ada 3 hukum Mestakung yaitu:

1. Dalam setiap kondisi KRItis ada jalan keluar

2. Ketika seorang meLANGkah, ia akan melihat jalan keluar

3. Ketika seorang teKUN melangkah, ia akan mengalami mestakung

Ketiga hukum ini saya singkat dengan KRILANGKUN (KRItis, LANGkah, teKUN).

Pengaruh Fisika terhadap Industri Masa Kini

2009-04-09T07:26:00.000-07:00

Industri memang tidak bisa dipisahkan dari Fisika. Hampir setiap kali fisikawan menemukan material baru selalu disusul dengan timbulnya industri baru. Misalnya penemuan liquid crystal, material yang mempunyai sifat liquid (cair) dan kristal. Sifat optik liquid crystal yang mampu merubah diri menjadi lebih gelap atau lebih terang dibawah medan listrik tertentu telah menumbuhkan industri senilai lebih dari $ 10 billion (miliar dollar Amerika) berupa produk layar komputer lap-top, televisi hemat energi, jam, disk optik yang dapat ditulis/dihapus, dan smart window (jendela yang berubah warna karena perubahan suhu).

Penemuan polimer, material yang susunan molekulnya panjang, telah dimanfaatkan NIKE untuk membuat industri yang besar dengan menciptakan sepatu yang lentur dan tahan lama. Polimer juga telah dikembangkan untuk menjadi material yang lebih kuat dari baja tetapi lebih ringan dari alumunium. Polimer jenis ini dipakai sebagai kerangka mobil dalam industri otomotif. Polimer jenis lain dipakai untuk membuat engsel buatan, kulit buatan, tulang buatan, katup jantung buatan dan lebih dari 5000 alat kedokteran serta berbagai produk yang menggunakan biomaterial. Polimer ini telah membuat industri kedokteran berkembang pesat sekali.

Penemuan material komposit (campuran grafit-epoksi) yang ringan, tidak mudah rusak dan anti air seperti serat kaca telah mendorong perkembangan industri alat musik (gitar, biola dsb) dan alat olah raga. Juga penemuan komposit teflon telah menumbuhkan industri yang produknya berupa alat rumah tangga (alat masak) dan berbagai pakaian tahan panas.

Selanjutnya penelitian thin film telah mampu membuat rumah lebih hangat dimusim dingin dengan memantulkan panas kembali kedalam rumah. Thin film juga menjadi dasar dari pembuatan jendela “pintar” yang tahu kapan harus menyerap panas dan kapan harus memantulkannya. Penelitian di bidang thin film telah membantu pertumbuhan industri penyemprotan/pelapisan.

Disamping penemuan material baru, berbagai riset fisika lainnya juga telah mendorong tumbuhnya berbagai industri misalnya: riset semikonduktor, integrated circuit (IC), global positioning system (GPS), material magnetik, laser dan energi lingkungan.

Penemuan semikonduktor tahun 1947 yang dilanjutkan dengan pengembangan IC dimana ribuan komponen elektronik seperti dioda dan transistor dipaketkan dalam suatu tempat yang kecil sekali, telah merubah pola hidup manusia. IC yang kecil itu kini dapat ditemukan dalam pesawat telefon, radio, TV digital, kulkas, mesin ATM , microwave dan mobil. Penelitian IC dan elektronika mikro membuat komputer lebih kecil, lebih cepat dan lebih murah. Kalau dulu harga komputer jutaan dollar kini hanya jutaan rupiah. Dengan adanya IC, komputer yang tadinya beratnya puluhan ton kini menjadi sangat ringan hanya beberapa kilogram. Tahun 1950 hanya ada 10 komputer, sekarang karena lebih murah dan lebih kecil, komputer sangat banyak jumlahnya. Hampir di setiap tempat kita temukan komputer. Industri komputer telah menciptakan lebih dari 2,6 juta lapangan pekerjaan dan bernilai lebih dari $ 400 billion (6,5 % dari GDP amerika serikat). Di dalam industri otomotif, IC dibuat agar pemakaian bahan bakar lebih irit, untuk mengontrol alat penyelamat waktu tabrakan (air bag) dan pemakaian GPS (global position system).

Global Position System (GPS) merupakan suatu sistem pendeteksian benda. Dengan GPS seorang pilot pesawat pengintai bisa mengetahui secara tepat dimana lokasi pesawat musuh, seorang tentara bisa bergerak walaupun situasi gelap, seorang pengemudi dapat menemukan lokasi tempat yang ditunjukkan peta dengan tepat, seorang pemancing bisa tahu dimana lokasi mata kailnya ketika dilemparkan ke laut dan seorang pemain golf bisa tahu dimana posisi bola golf. Dengan pemakaian yang begitu luas GPS telah menjadi suatu industri yang besar dan menjanjikan. Industri GPS telah memperkerjakan lebih dari 2,3 juta di Amerika serta menghasilkan uang yang besarnya sekitar 4-5 % GDP Amerika.

Tahun 1954 Charles Townes hanya mengeluarkan uang $ 30.000 untuk mengembangkan maser yang menjadi pendahulu laser. Laser bersama dengan material magnetik telah menghidupkan berbagai industri yang berhubungan dengan penyimpanan data seperti CD (compact disc) dan video. Laser juga telah membangkitkan industri dalam rumah sakit (alat-alat operasi kanker, operasi katarak dsb), industri telekomunikasi (serat optik), industri pertahanan, dan berbagai industri yang memakai scanner (misalnya scanner di mal-mal atau di pintu masuk suatu tempat rahasia).

Dalam bidang energi dan lingkungan riset fisika telah memanfaatkan energi matahari dan energi angin. Pemakaian sel surya (solar cell) telah tumbuh lebih dari 15% pertahun sedangkan biaya pembuatannya berkurang lebih dari 90%. Efisiensi dari fotovoltaik sel juga naik lebih dari 500% sejak tahun 1978. Industri sel surya sudah berkembang dengan baik dan prospek ke depannya sangat menjanjikan. Untuk energi angin penemuan motor yang lebih efisien dan material yang lebih ringan untuk turbin telah mengurangi biaya lebih dari 90% sejak tahun 1981, membuat pemanfaatan energi angin sangat menjanjikan serta membuatnya kompetitif dengan batu bara. Pasar dari energi angin lebih dari $ 2,4 billion dan dapat menciptakan ribuan pekerjaan.

Industri lain seperti industri kedokteran, banyak dipacu oleh penelitian fisika. MRI (Magnetic Resonance Imaging), PET (Positron Emission Tomography), CAT (Computer Axial Tomography) dan ultra sound telah berkembang menjadi industri yang menarik. MRI bekerja berdasarkan kelakuan atom-atom yang kontras dibawah medan magnetik. MRI mampu membuat bayangan dari struktur bagian dalam tubuh seperti otak, jantung dsb. PET yang awalnya adalah alat untuk fisika partikel, mampu mengukur aktifitas otak dan melihat jika ada kerusakan dalam otak itu. CAT (computer axial tomography) menggunakan sinar X untuk mengetahui keadaan tubuh manusia. Sedangkan ultra sound untuk melihat keadaan bayi sebelum lahir ataupun untuk mengetahui kedalaman laut.

Dalam bidang kecantikanpun industri dipacu oleh penelitian fisika berupa penelitian material yang mampu menahan kulit dari sengatan matahari.

Apakah cerita sukses fisika dalam industri masih akan berlangsung terus?

Dalam perkembangan ke depan ada 3 industri yang sangat penting yaitu: industri yang berkaitan dengan teknologi informasi, industri yang berkaitan dengan bioteknologi dan industri yang berkaitan dengan energi. Dalam ketiga industri ini fisika masih akan memegang peranan penting.

Dalam teknologi informasi, riset fisika akan berkisar pada bagaimana membuat informasi lebih mudah diakses. Dalam hal ini riset superkonduktor dan riset teknologi-nano (teknologi seukuran atom) akan sangat penting. Lebih-lebih setelah ditemukannya magnesium diborida (MgB₂) pada bulan Febuari 2001 sebagai material yang mempunyai sifat sebagai superkonduktor (mempunyai hambatan listrik nol) pada suhu yang cukup tinggi 38 K. Teknologi-nano berusaha menemukan jalan bagaimana agar komputer lebih powerful. Bukan itu saja, teknologi-nano juga diharapkan dapat menjadi pembuka jalan untuk ditemukannya material-material baru yang bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Dalam bioteknologi, penelitian akan berkisar pada pemetaan genom yang digunakan untuk pengobatan genetika, pemuliaan tanaman atau hewan serta kloning makhluk hidup. Pemetaan genom akan lebih berhasil jika menggunakan komputer yang kemampuannya ratusan kali lebih cepat dari komputer PC yang ada sekarang. Riset fisika akan membantu agar ini bisa tercapai dalam waktu lebih cepat.

Dalam bidang energi, riset fisika akan difokuskan pada pencarian alternatif sumber energi baru selain minyak. Pengembangan reaksi fusi terkendali, pemanfaatan tenaga matahari dan pemanfaatan tenaga angin akan menjadi riset andalan.

Bagaimana dengan riset fisika partikel, riset fisika nuklir, fisika plasma, astronomi, condensed matter dan lainnya?

Riset-riset ini masih akan terus berlangsung untuk menguak banyak rahasia alam. Hasil sampingan riset ini diharapkan akan bermanfaat untuk industri misalnya penemuan world wide web (www) oleh para ahli fisika partikel di CERN tahun 1989, secara tidak sengaja telah menjadi suatu industri internet yang luar biasa besar.

Bagaimana dengan Indonesia? Akankah industri di Indonesia berkembang pesat seperti di negara maju? Jawabnya adalah ya, jika di Indonesia banyak orang mau jadi fisikawan dan sebagian fisikawan ini tidak malu-malu terjun ke industri. (***)