SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU FISIKA

Assalamu'alaikum...
Sobat ini ada sedikit pembahasan tentang sejarah Fisika,, ya sebenarnya tugas makalah saya sih,, hehe... hmmm.. langsung sajaa yaa... :)..

Fisika (Bahasa Yunani: (physikos), "alamiah", dan (physis), "Alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos. Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika. Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas.

-           fisika (dalam bahasa inggris “Physic”) ialah ilmu yang mempelajari aspek-aspek alam yang dapat dipahami dengan dasar-dasar pengertian terhadap prinsip-prinsip dan hukum-hukum elemennya.

-          Adapun pengertian fisika dari sumber lain seperti dari ensiklopedia bebas dunia internet “wikipedia.org” yang berbunyi fisika adalah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum-hukum yang menggerakkan materi, energi, ruang dan waktu.

-           Ruang lingkup ilmu fisika adalah mempelajari alam semesta dari partikel yang kecil sampai yang besar sekali yaitu alam semesta.

Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui telah dimulai pada tahun sekitar 2400  SM,  ketika  kebudayaan  Harappan  menggunakan  suatu  benda  untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat  itu  fisika  terus berkembang sampai sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan  filosofi, namun  juga melalui  teknologi, membawa  perubahan  ke  dunia  sosial masyarakat. Revolusi  ilmu  yang  berlangsung terjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan  lahirnya  fisika klasik. Dan  akhirnya berlanjut ke  tahun 1900  yang menandakan mulai berlangsungnya era baru era fisika modern.

Periode Perkembangan Ilmu Fisika

Sejarah perkembangan ilmu fisika dibagi dalam empat periode yaitu:

• Periode Pertama

Dimulai dari zaman prasejarah sampai tahun 1550 an. Pada periode pertama ini  dikumpulkan  berbagai  fakta  fisis  yang  dipakai  untuk membuat  perumusan empirik.  Dalam  periode  pertama  ini  belum  ada  penelitian  yang  sistematis.

Beberapa penemuan pada periode ini diantaranya :

-          2400000 SM - 599 SM

Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan 1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana,  jam matahari, dan katalog bintang. Dalam  teknologi sudah  ada peleburan berbagai  logam, pembuatan  roda,  teknologi bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).

-          600 SM – 530 M

Perkembangan  ilmu  dan  teknologi  sangat  terkait  dengan  perkembangan matematika. Dalam bidang Astronomi sudah ada pengamatan  tentang gerak benda langit (termasuk bumi), jarak dan ukuran benda langit. Dalam bidang sains  fisik,  sudah ada hipotesis Democritus bahwa materi  terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai  tradisi “Fisika Matematika” untuk menjelaskan tentang  katrol,  hukum-hukum  hidrostatika  dan  lain-lain.  Tradisi  Fisika Matematika berlanjut sampai sekarang.

-          530 M – 1450 M

Kontribusi Islam dalam Fisika

Saat  itu  kebudayaan  didominasi  oleh Kekaisaran Roma,  ilmu medik dan  fisika berkembang sangat pesat yang dipimpin oleh  ilmuwan dan  filsuf dari  Yunani.  Runtuhnya  Kekaisaran  Roma  berakibat  pada  mundurnya perkembangan  ilmu  pengetahuan  di  dataran  Eropa  dan  berkembang  pesat sains  di  Timur  Tengah.  Banyak  ilmuwan  dari  Yunani  yang  mencari dukungan dan bantuan di  timur  tengah  ini. Akhirnya  ilmuwan muslim pun berhasil  mengembangkan  ilmu  astronomi  dan  matematika,  yang  akhirnya menemukan  bidang  ilmu  pengetahuan  baru  yaitu  kimia.  Dalam  bidang Astronomi  ada  “Almagest”  karya  Ptolomeous  yang  menjadi  teks  standar untuk astronomi,  teknik observasi berkembang,  trigonometri sebagai bagian dari kerja astronomi berkembang. Setelah bangsa Arab menaklukkan Persia, ilmu  pengetahuan  berkembang  dengan  cepat  di  Persia  dan  ilmuwan  terus bermunculan  yang  akhirnya  dengan  giatnya memindahkan  ilmu  yang  telah ada dari kebudayaan Yunani ke  timur  tengah  yang  saat  itu  sedang mundur dari Eropa yang mulai memasuki abad kegelapan. Dalam Sains Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang nendorong secara  terus menerus kemagnetan berkembang, eksperimen optika berkembang, ilmu Kimia berkembang (Alchemy).

Tokoh yang berkontribusi dalam fisika pada masa keemasan Islam :

1.      Jabir Ibnu Hayyan

Orang-orang Eropa menamakannya Gebert,  ia  hidup  antara  tahun  721-815  M.  Dia  adalah  seorang  tokoh  Islam  yang  mempelajari  dan mengembangkan  dunia  Islam  yang  pertama.  Ilmu  tersebut  kemudian berkembang dan kita mengenal sebagai  ilmu kimia. Bidang keahliannya adalah  bidang  Logika,  Filosofi,  Kedokteran,  Fisika,  Mekanika,  dan sebagainya.

2.      Abu Yusuf Yacub Ibnu Ishak Al-Kindi

Dalam dunia barat dia dikenal dengan nama Al-Kindus. Memang sudah menjadi  semacam  adat  kebiasaan  orang  barat  pada  masa  lalu  dengan melatinkan nama-nama orang terkemuka, sehingga kadang-kadang orang tidak mengetahui  apakah  orang  tersebut muslim  atau  bukan.  Al-Kindi adalah  seorang  filosof  muslim  dan  ilmuwan  sedang  bidang  disiplin ilmunya adalah Filosofi, Matematika, Logika, Musik, Ilmu Kedokteran.

3.      Muhammad Ibnu Musa Al-Khawarizmi

Orang  Eropa  menyebutnya  dengan  Algorisma.  Nama  itu  kemudian dipakai  orang-orang  barat  dalam  arti  kata Aritmatika  atau  ilmu  hitung. Karena  dia  adalah  seorang  muslim  yang  pertama-tama  dan  ternama dalam  ilmu Matematika,  ilmu  hitung.  Bukunya  yang  terkenal  berjudul Al-jabar Wal Muqobalah,  kemudian  buku  tersebut  disalin  oleh  orang-

orang  barat  dan  sampai  sekarang  ilmu  itu  kita  kenal  dengan  nama Aljabar.

4.      Muhammad Ibnu Zakaria Al-Razi

Hidup  antara  tahun  865-925  dan  namanya  dilatinkan  menjadi  Razes. Seorang  dokter  klinis  yang  terbesar  pada  masa  itu  dan  pernah mengadakan satu penelitian Al-Kimi atau sekarang lebih terkenal disebut ilmu  Kimia.  Dalam  penelitiannya  waktu  itu Muhammad  Ibnu  Zakaria Al-Razi sudah menggunakan peralatan khusus dan secara sistematis hasil karyanya  dibukukan,  sehingga  orang  sekarang  tidak  sulit mempelajarinya. Disamping  itu Al-Razi  telah mengerjakan  pula  proses kimiawi seperti Destilasi, Kalsinasi dan sebagainya dan bukunya tersebut merupakan  suatu  buku  pegangan  laboratorium  kimia  yang  pertama  di dunia.

5.        Abu Nasir Al-Farabi

Orang  barat menyebutnya  dengan ALFARABIUS.  Ia  hidup  tahun  870-900 M dan merupakan  tokoh Islam yang pertama dalam bidang Logika. Al  Farabi  juga mengembangkan  dan  mempelajari  ilmu  Fisika, Matematika, Etika, Filosofi, Politik, dan sebagainya.

6.      Abu Ali Al-Husein Ibnu Sina

Abu Ali Al-Husein  Ibnu Sina atau dikenal dengan nama Avicena, yang hidup  antara  tahun  980-1037 M. Seorang  ilmuwan muslim dan Filosof besar pada waktu itu, hingga kepadanya diberikan julukan Syeh Al-Rais. Keistimewaannya antara  lain pada masa umur 10  tahun sudah hafal Al-Qur`an,  kemudian  pada  usia  18  tahun  sudah mampu menguasai  semua ilmu  yang  ada  pada  waktu  itu,  bidang  keahliannya  adalah  ilmu Kedokteran, ilmu Fisika, Geologi, Mineralogi.

-          1450 M- 1550

Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang sistematis.

• Periode Kedua

Dimulai  dari  tahun  1550an  sampai  tahun  1800an.  Pada  awal  abad  17, Galileo membuka  penggunaan  eksperimen  untuk memastikan  kebenaran  teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil  mengetes  beberapa  hasil  dari  dinamika  mekanik,  terutama  Hukum Inert.

Pada  1687,  Isaac  Newton  menerbitkan  Filosofi  Natural  Prinsip Matematika,  memberikan  penjelasan  yang  jelas  dan  teori  fisika  yang  sukses yaitu Hukum gerak Newton, yang merupakan sumber dari mekanika klasik dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi. Kedua  teori ini cocok dalam eksperimen. Dalam Mekanika selain Hukum-hukum Newton dihasilkan pula Persamaan Bernoulli,  Teori  Kinetik  Gas,  Vibrasi  Transversal  dari  Batang, Kekekalan Momentum Sudut, Persamaan Lagrange. Dalam  Fisika  Panas  ada  penemuan  termometer,  azas  Black,  dan Kalorimeter.  Pada  1733,  Daniel  Bernoulli  menggunakan  argumen  statistika dalam  mekanika  klasik  untuk  menurunkan  hasil  termodinamika,  memulai bidang mekanika  statistik. Pada 1798, Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas. Dalam Gelombang Cahaya ada penemuan aberasi dan pengukuran kelajuan cahaya. Dalam Kelistrikan ada klasifikasi konduktor dan nonkonduktor, penemuan elektroskop,  pengembangan  teori  arus  listrik  yang  serupa  dengan  teori penjalaran panas dan Hukum Coulomb.

• Periode Ketiga

Fisika Klasik

Dimulai dari tahun 1800an sampai 1890an. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep  fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika  Klasik.  Dalam  periode  ini  Fisika  berkembang  dengan  pesat  terutama dalam mendapatkan formulasi-formulasi umum dalam Mekanika, Fisika Panas, Listrik-Magnet dan Gelombang, yang masih terpakai sampai saat ini. Dalam Mekanika  diformulasikan  Persamaan Hamiltonian  (yang  kemudian dipakai dalam Fisika Kuantum), Persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika. Dalam  Fisika  Panas  diformulasikan  Hukum-hukum  termodinamika,  teori kinetik gas, penjalaran panas dan lain-lain. Pada 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panas dan juga dalam energi mekanika. Dalam Listrik-Magnet diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell  dan  lain-lain.  Sifat  listrik  dan  magnetisme  dipelajari  oleh Michael Faraday,  George  Ohm,  dan  lainnya.  Pada  1855,  James  Clerk  Maxwell menyatukan kedua  fenomena menjadi satu  teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh  persamaan  Maxwell.  Perkiraan  dari  teori  ini  adalah  cahaya  adalah gelombang elektromagnetik. Dalam  Gelombang  diformulasikan  teori  gelombang  cahaya,  prinsip interferensi, difraksi dan lain-lain.

·      Periode Keempat

Fisika Modern

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).  Teori  Relativitas  yang  dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal diantaranya adalah kesetaraan massa dan  energi  E=mc2  yang  dipakai  sebagai  salah  satu  prinsip  dasar  dalam transformasi partikel. Teori Kuantum, yang diawali oleh karya Planck dan Bohr dan kemudian dikembangkan oleh Schrodinger, Pauli, Heisenberg dan lain-lain, melahirkan  teori-teori  tentang  atom,  inti,  partikel  sub  atomik,  molekul,  zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi. Percobaan  Michelson-Morley,  salah  satu  percobaan  paling  penting  dan mahsyur  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 teoritis 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  kurang  bisa 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. Istilah  fisika modern diperkenalkan karena banyaknya  fenomena-fenomena mikroskopis dan hukum-hukum baru yang ditemukan sejak tahun 1890. Meskipun mekanika klasik hampir cocok dengan teori klasik lainnya seperti elektrodinamika  dan  termodinamika  klasik,  ada  beberapa  ketidaksamaan ditemukan di akhir abad 19 yang hanya bisa diselesaikan dengan fisika modern.

Khususnya  elektrodinamika  klasik  tanpa  relativitas  memperkirakan  bahwa kecepatan cahaya adalah relatif konstan dengan Luminiferous aether, perkiraan yang  sulit  diselesaikan  dengan  mekanik  klasik  dan  yang  menuju  kepada pengembangan  relativitas  khusus. Ketika  digabungkan  dengan  termodinamika klasik, mekanika  klasik menuju  ke  paradoks Gibbs  yang menjelaskan  entropi bukan  kuantitas  yang  jelas  dan  ke  penghancuran  ultraviolet  yang memperkirakan  benda  hitam  mengeluarkan  energi  yang  sangat  besar.  Usaha untuk  menyelesaikan  permasalahan  ini  menuju  ke  pengembangan  mekanika kuantum.

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. Teori-teori tersebut meskipun sukses, tetapi sangat tidak ada penjelasan elas untuk kuantisasi. Mereka dikenal sebagai teori kuantum lama. Frase  "Fisika  kuantum"  pertama  kali  digunakan  oleh  Johnston  dalam tulisannya Planck's Universe  in Light of Modern Physics  (Alam Planck dalam cahaya  Fisika  Modern).  Mekanika  kuantum  modern  lahir  pada  tahun  1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrodinger  menemukan  mekanika  gelombang  dan  persamaan  Schrodinger. Schrodinger  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 bracket 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.

Teori  Kromodinamika  kuantum  diformulasikan  pada  awal  1960-an.  Teori yang kita kenal  sekarang  ini diformulasikan oleh Polizter, Gross  and Wilzcek pada tahun 1975. Mekanika  kuantum  sangat  berguna  untuk menjelaskan  apa  yang  terjadi  di level  mikroskopik,  misalnya  elektron  di  dalam  atom.  Atom  biasanya digambarkan  sebagai  sebuah  sistem  di mana  elektron  (yang  bermuatan  listrik negatif)  beredar  seputar  nukleus  (yang  bermuatan  listrik  positif).  Menurut mekanika  kuantum,  ketika  sebuah  elektron  berpindah  dari  energi  level  yang lebih  tinggi  (misalnya n=2) ke energi  level yang  lebih  rendah  (misalnya n=1), energi  berupa  sebuah  cahaya  partikel,  foton,  dilepaskan  E = hv di mana E adalah energi (J), h adalah tetapan Planck, h = 6,63 x 10-34 (Js),  v  adalah  frekuensi  dari  cahaya  (Hz).  Dalam  spektrometer  massa,  telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom yang di ionisasi tidak kontinu hanya  pada  frekuensi  atau  panjang  gelombang  tertentu  garis-garis  spektrum dapat dilihat. 

Semoga bermanfaat.. Wassalamualaikum.. ^_^