Ketangan siapa Hadiah Nobel untuk bidang fisika jatuh di tahun 1932? Ke
tangan Werner Heisenberg, ahli fisika Jerman. Tak ada orang dapat
Hadiah Nobel tanpa sebab-sebab yang jelas. Dan sebab itu pun mesti luar
biasa. Kalau sekedar penemu sih banyak, dan rasanya sulit hadiah itu
dikantonginya. Kenapa bisa Heisenberg? Karena kreasi dan
penemuannya
dalam bidang "kuantum mekanika." Ini bukan barang sembarangan. Ini salah
satu prestasi penting dalam seluruh sejarah ilmu pengetahuan.
Mekanika --tiap orang mafhum belaka-- adalah cabang itmu fisika yang
berhubungan dengan hukum-hukum umum ihwal gerak sesuatu benda. Dan bukan
cabang sembarangan cabang, melainkan cabang yang punya bobot
fundamental dalam dunia ilmu pengetahuan.
Sejalan dengan kemajuan bertambah, kebutuhan pun meningkat. Yang dirasa
cukup hari ini akan terasa kurang besoknya. Tak kecuali dalam hal
mekanika. Pada tahun-tahun permulaan abad ke-20 sudah mulai terasa dan
makin lama makin nyata betapa hukum yang berlaku di bidang mekanika tak
mampu menjangkau dan memaparkan tingkah laku partikel yang teramat kecil
seperti atom, apalagi partikel sub atom. Apabila hukum lama yang sudah
diterima umum dapat memecahkan permasalahan dengan sempurna sepanjang
menghadapi ihwal benda makroskopik (benda yang jauh lebih besar
ketimbang atom) tidaklah demikian halnya jika berhadapan dengan benda
yang teramat lebih kecil. Ini bukan saja membikin pusing kepala tetapi
sekaligus juga teka-teki yang tak terjawab.
Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika,
suatu rumus yang teramat sangat radikal, jauh berbeda dalam pokok konsep
dengan rumus klasik Newton. Teori rumus baru ini --sesudah mengalami
beberapa perbaikan oleh orang-orang sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh
berhasil dan cemerlang. Rumus itu hingga kini bukan cuma diterima
melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika, tak peduli yang macam
apa dan dari yang ukuran bagaimanapun.
Dapat dibuktikan secara matematik, sepanjang pengamatan hanya dengan
menggunakan sistem makroskopik melulu, perkiraan kuantum mekanika
berbeda dengan mekanika klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk
diukur. (Atas dasar alasan ini, mekanika klasik --yang secara matematik
lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat dipakai untuk
kebanyakan perhitungan ilmiah). Tetapi, bilamana berurusan dengan sistem
dimensi atom, perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan
mekanika klasik. Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan
mengenai kuantum mekanika adalah benar.
Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal
--dengan rumus "prinsip ketidakpastian" yang dirumuskannya sendiri di
tahun 1927. Prinsip itu umumnya dianggap salah satu prinsip yang paling
mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya jangkau jauh. Dalam
praktek, apa yang diterapkan lewat penggunaan "prinsip ketidakpastian"
ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap
kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah. Akibat serta pengaruh
dari sistem ini sangat dahsyat. Apabila hukum dasar fisika menghambat
seorang ilmuwan --bahkan dalam keadaan yang ideal sekalipun--
mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu penyelidikan, ini
disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak
sepenuhnya bisa diramalkan. Menurut "prinsip ketidakpastian," tak akan
ada perbaikan pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita
mengungguli kesulitan, ini.
"Prinsip ketidakpastian" ini menjamin bahwa fisika, dalam keadaannya
yang lumrah, tak sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan
statistik. Seorang ilmuwan yang menyelidiki radioaktivitas, misalnya,
mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun atom radium, dua juta
akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya.
Tetapi, Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium
yang khusus yang akan berbuat begitu. Dalam banyak hal yang praktis, ini
bukannya satu pembatasan yang ketat. Bilamana menyangkut jumlah besar,
metoda statistik sering mampu menyuguhkan basis pijakan yang dapat
dipercaya untuk sesuatu langkah. Tetapi, jika menyangkut jumlah dari
ukuran kecil, soalnya jadi lain. Di sini "prinsip ketidakpastian"
memaksa kita menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat. Ini
mengedepankan suatu perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi
ilmiah. Begitu mendasarnya sampai-sampai ilmuwan besar Einstein tak
pernah mau terima prinsip ini. "Saya tidak percaya," suatu waktu
Einstein berkata, "bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam
semesta."
Tetapi, ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern merasa perlu menerimanya.
Jelaslah sudah, dari sudut teori kuantum, dan pada tingkat lebih lanjut
bahkan lebih besar dari "teori relativitas," telah merombak konsep dasar
kita tentang dunia fisik. Tetapi, konsekuensi teori ini tidaklah semata
bersifat filosofis.
Diantara penggunaan praktisnya, dapat dilihat pada peralatan modern
seperti mikroskop elektron, laser dan transistor. Teori kuantum juga
secara luas digunakan dalam bidang fisika nuklir dan tenaga atom. Ini
membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang "spectroscopy" (alat
memprodusir dan meneliti spektra cahaya), dan ini digunakan secara luas
di sektor astronomi dan kimia. Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan
teoritis dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas
khusus cairan belium, dasar susunan intern binatang-binatang, daya
penambahan kekuatan magnit, dan radio aktivitas.
Werner Heisenberg lahir di Jerman tahun 1901. Dia terima gelar doktor
dalam bidang fisika teoritis dari universitas Munich tahun 1923. Dari
tahun 1924 sampai 1927 dia kerja di Kopenhagen bersama ahli fisika besar
Denmark, Niels Bohr. Kertas kerja penting pertamanya tentang ihwal
kuantum mekanika diterbitkan tahun 1925 dan rumusnya tentang "prinsip
ketidakpastian" keluar tahun 1927. Heisenberg meninggal tahun 1976 dalam
usia tujuh puluh empat tahun. Dia hidup bersama isteri dan tujuh anak.
Dari sudut arti penting kuantum mekanika, para pembaca mungkin heran apa
sebab Heisenberg tidak ditempatkan lebih tinggi dari nomornya sekarang.
Tetapi perlu diingat, Heisenberg bukanlah satu-satunya ilmuwan penting
yang berhubungan dengan pengembangan kuantum mekanika. Sumbangan pikiran
penting telah diberikan oleh beberapa pendahulu yang tenar seperti Max
Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, dan ilmuwan Perancis Louis Broglie.
Sebaris tambahan masih bisa ditulis di sini seperti ilmuwan Austria
Erwin Schrodinger, ahli Inggris P.A.M. Dirac. Semua mereka ini turut
memberi sumbangan yang amat membantu bagi teori kuanturn pada
tahun-tahun tak lama sesudah Heisenberg menerbitkan kertas kerjanya yang
bermakna besar laksana sperma buat kesuburan ilmu pengetahuan. Namun
begitu, saya pikir Heisenberg-lah tokoh yang paling utama dalam
pengembangan mekanika kuantum ini dan atas dasar itulah dia layak diberi
tempat urutan tinggi dalam buku ini.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar