FISIKA
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 (bahasa Yunani: φυσικός (fysikós), "alamiah", dan φύσις (fýsis),
"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.
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
pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola
abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini
tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara
fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur
matematis bagi teori-teori fisika.
Sekilas tentang riset Fisika
Fisika teoretis dan eksperimental
Budaya
penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan
perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika
eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja
yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris
dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.
Gampangnya,
teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen
yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang.
Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk
menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara
terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul
ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan dari teori
yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa
eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu
contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika
energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.
Teori fisika utama
Meskipun
fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara
keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini
benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan
tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan
kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya.
Teori-teori
ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik
yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada abad kedua
puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap
teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut
digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua
pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori
tersebut.
Bidang utama dalam fisika
Riset dalam
fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia
materi. Fisika benda kondensi,
diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar,
seperti benda padat dan cairan yang
kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual
dari atom.
Bidang Fisika atomik,
molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan
molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya.
Bidang Fisika partikel, juga
dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel
super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya.
Terakhir,
bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika
untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan.
Bidang yang berhubungan
Ada banyak
area riset yang mencampur fisika dengan bidang lainnya. Contohnya, bidang biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika
dalam sistem biologi, dan bidang kimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum
mekanik memberi peningkatan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul.
Beberapa didata di bawah:
Akustik - Astronomi - Biofisika - Fisika
penghitungan - Elektronik - Teknik - Geofisika - Ilmu material - Fisika matematika - Fisika medis - Kimia Fisika - Dinamika
kendaraan - Fisika Pendidikan
Teori palsu
Fusi dingin - Teori gravitasi dinamik - Luminiferous
aether - Energi orgone - Teori bentuk
tetap
Sejarah
Sejak zaman
purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda:
mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan
seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk Bumi dan
sifat dari objek celestial seperti Matahari dan Bulan.
Beberapa
teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari
istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen
sistematik seperti yang populer sekarang ini. Ada pengecualian dan anakronisme:
contohnya, pemikir Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif yang
benar dari mekanik dan hidrostatik.
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 Philosophiæ
Naturalis Principia Mathematica ("prinsip matematika
dari filsafat alam", dikenal sebagai Principia), memberikan
penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses.
Hukum gerak Newton, yang
merupakan sumber mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen.Principia juga
memuat beberapa teori dinamika fluida.
Mekanika
klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan
Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil
baru. Hukum Gravitasi memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika.
Dari
sejak abad 18 dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle, Thomas Young,
dan banyak lainnya. 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, dan pada 1847 James Joule menyatakan
hukum konservasi energi, dalam bentuk panasa juga dalam
energi mekanika.
Sifat listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George Simon Ohm,
dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan
kedua fenomena menjadi satu teorielektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini adalah cahaya adalah gelombang elektromagnetik.
Arah masa depan
Riset fisika
mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan masih akan tetap begitu
jauh di masa depan.
Dalam fisika benda kondensi,
masalah teoritis tak terpecahkan terbesar adalah penjelasan superkonduktivitas
suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk membuat spintronik dankomputer kuantum bekerja.
Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk
fisika di luar Model Standar telah
mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan bahwa neutrinomemiliki massa bukan-nol.
Hasil eksperimen ini nampaknya telah menyelesaikan masalah solar
neutrino yang telah berdiri-lama dalam fisika matahari.
Fisika
neutrino besar merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam
beberapa tahun ke depan, pemercepat partikel akan
mulai meneliti skala energi dalam jangkauanTeV, yang di mana para
eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan partikel supersimetri.
Para teori
juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum menjadi satu teori gravitasi kuantum,
sebuah program yang telah berjalan selama setengah abad, dan masih belum
menghasilkan buah. Kandidat atas berikutnya adalah Teori-M, teori superstring,
dan gravitasi
kuantum loop.
Banyak
fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan secara memuaskan, termasuk
keberadaan sinar kosmik energi
ultra-tinggi, asimetri baryon, pemercepatan alam semesta dan percepatan
putaran anomali galaksi.
Meskipun
banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika
astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem kompleks, chaos,
atauturbulens masih
dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang sepertinya dapat dipecahkan oleh
aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir,
"node" dalam air "trickling", teori katastrof,
atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar masih tak
terpecahkan.
Fenomena
rumit ini telah menerima perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk
beberapa alasan, tidak lain dikarenakan kurangnya metode matematika modern dan komputeryang dapat menghitung sistem kompleks untuk
dapat dimodelkan dengan cara baru. Hubungan antar disiplin dari
fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran turbulensdalam aerodinamika atau pengamatan pola pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan:
“
|
Saya sudah tua sekarang, dan ketika saya
meninggal dan pergi ke surga ada dua hal yang saya harap dapat diterangkan.
Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi adalah gerakan turbulens
dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.
|
”
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar