Sekilas Tentang Ilmuwan Fisika Teoretis "Albert Einstein"

Sekilas Tentang Ilmuwan Fisika Teoretis "Albert Einstein" - Halo sobat pengunjung setia Artikel Tutorial semuanya. Selamat datang saya ucapkan diblog kebanggaan saya yang sederhana ini yaitu www.artikeltutorial.com. Blog ini akan selalu update setiap harinya yang memberikan anda Informasi dan Artikel menarik, bukan hanya itu blog ini juga berisi berbagai Tips dan Tutorial. Silakan simpan alamat blog www.artikeltutorial.com atau Anda bisa bookmark (masukan ke penanda) agar bisa mengunjungi lain waktu ke blog ini dengan mudah."Prolog dari Artikel Tutorial sekaligus salam kenal kepada pengunjung setia www.artikeltutorial.com semuanya".

 Ilmuwan Fisika Teoretis "Albert Einstein"
Albert Einstein (Sumber : Google Image)

Albert Einstein Ilmuwan Fisika Teoretis

Tuhan tidak bermain dadu dengan alam ciptaanya dan segala keajaiban ilmu pengetahuan membuktikan kodrat alam ini…

Albert Einstein (1879-1955)

Albert Einstein dilahirkan di Ulm, Kerajaan Wuettemberg, Prusia Raya (sekarang Jerman) pada tanggal 14 Maret 1879. Beliau terlahir sebagai putra sulung dari pasangan Hermann Einstein dan Pauline Koch. Ayahnya berprofesi sebagai pedagang kasur bulu. Pada tahun 1980 bisnis ayahnya mengalami kegagalan. Keluarga Einstein pindah ke Munich. Di kota ini Hermann dan adiknya mendirikan perusahaan instalasi gas dan air.

Di waktu kecilnya Albert Einstein nampak terbelakang karena kemampuan bicaranya amat terlambat. Wataknya pendiam dan suka bermain seorang diri. Bulan November 1981 lahir adik perempuannya yang diberi nama Maja.  Sampai usia tujuh tahun Albert Einstein suka marah dan melempar barang, termasuk kepada adiknya.

Minat dan kecintaannya pada bidang ilmu fisika muncul pada usia lima tahun. Ketika sedang terbaring lemah karena sakit, ayahnya menghadiahinya sebuah kompas. Albert kecil terpesona oleh keajaiban kompas tersebut, sehingga ia membulatkan tekadnya untuk membuka tabir misteri yang menyelimuti keagungan dan kebesaran alam.

Meskipun pendiam dan tidak suka bermain dengan teman-temannya, Albert Einstein tetap mampu berprestasi di sekolahnya. Raportnya bagus dan ia menjadi juara kelas. Selain bersekolah dan menggeluti sains, kegiatan Albert hanyalah bermain musik dan berduet dengan ibunya memainkan karya-karya Mozart dan Bethoveen.

Albert menghabiskan masa kuliahnya di ETH (Eidgenoessische Technische Hochscule). Pada usia 21 tahun Albert dinyatakan lulus. Setelah lulus, Albert berusaha melamar pekerjaan sebagai asisten dosen, tetapi ditolak. Akhirnya Albert mendapat pekerjaan sementara sebagai guru di SMA.  Kemudian dia mendapat pekerjaan di kantor paten di kota Bern. Selama masa itu Albert tetap mengembangkan ilmu fisikanya.

Tahun 1905 adalah tahun penuh prestasi bagi Albert, karena pada tahun ini ia menghasilkan karya-karya yang cemerlang. Berikut adalah karya-karya tersebut:

Maret :  paper tentang aplikasi ekipartisi pada peristiwa radiasi, tulisan ini merupakan pengantar hipotesa kuantum cahaya dengan berdasarkan pada statistik Boltzmann. Penjelasan efek fotolistrik pada paper inilah yang memberinya hadiah Nobel pada tahun 1922.

April : desertasi doktoralnya tentang penentuan baru ukuran-ukuran molekul. Einstein memperoleh gelar PhD-nya dari Universitas Zürich.

Mei : papernya tentang gerak Brown.

Juni : Papernya yang tersohor, yaitu tentang teori relativitas khusus, dimuat Annalen der Physik dengan judul Zur Elektrodynamik bewegter Körper (Elektrodinamika benda bergerak).

September : kelanjutan papernya bulan Juni yang sampai pada kesimpulan rumus termahsyurnya :   E = mc²

yaitu bahwa massa sebuah benda (m) adalah ukuran kandungan energinya (E). c adalah laju cahaya di ruang hampa (c » 300 ribu kilometer per detik). Massa memiliki kesetaraan dengan energi, sebuah fakta yang membuka peluang berkembangnya proyek tenaga nuklir di kemudian hari. Satu gram massa dengan demikian setara dengan energi yang dapat memasok kebutuhan listrik 3000 rumah (berdaya 900 watt) selama setahun penuh, suatu jumlah energi yang luar biasa besarnya.

Tahun 1909, Albert Einstein diangkat sebagai profesor di Universitas Zurich. Tahun 1915, ia menyelesaikan kedua teori relativitasnya. Penghargaan tertinggi atas kerja kerasnya sejak kecil terbayar dengan diraihnya Hadiah Nobel pada tahun 1921 di bidang ilmu fisika. Selain itu Albert juga mengembangkan teori kuantum dan teori medan menyatu.

Pada tahun 1933, Albert beserta keluarganya pindah ke Amerika Serikat karena khawatir kegiatan ilmiahnya – baik sebagai pengajar ataupun sebagai peneliti – terganggu. Tahun 1941, ia mengucapkan sumpah sebagai warga negara Amerika Serikat. Karena ketenaran dan ketulusannya dalam membantu orang lain yang kesulitan, Albert ditawari menjadi presiden Israel yang kedua. Namun jabatan ini ditolaknya karena ia merasa tidak mempunyai kompetensi di bidang itu. Akhirnya pada tanggal 18 April 1955, Albert Einstein meninggal dunia dengan meninggalkan karya besar yang telah mengubah sejarah dunia.

Meskipun demikian, Albert sempat menangis pilu dalam hati karena karya besarnya – teori relativitas umum dan khusus – digunakan sebagai inspirasi untuk membuat *** atom. *** inilah yang dijatuhkan di atas kota Hiroshima dan Nagasaki saat Perang Dunia II berlangsung. (An)

TAHUN 1871 panggung ilmu pengetahuan menampilkan kuliah inaugurasi James Clerk Maxwell di Universitas Cambridge. Maxwell menyatakan optimismenya bahwa dalam waktu dekat semua konstanta fisika akan terestimasi. Optimisme ini mewakili pandangan mayoritas ilmuwan saat itu. Alasannya, mekanika klasik dan elektrodinamika telah memicu revolusi industri dan persamaan mendasarnya dipandang mampu menggambarkan semua fenomena fisis. Para ilmuwan yakin bahwa the ultimate theory telah didapatkan.

NAMUN, panggung ilmu dan keyakinan di atas digoyang oleh elemen panas kompor yang memberikan fenomena pancaran atau radiasi benda hitam. Perhitungan ahli fisika menghasilkan bencana ultra ungu, lantaran radiasi ultraviolet dan sinar-x akan membutakan mata yang melihat elemen tersebut. Namun, prediksi klasik atas spektrum radiasi tersebut tidak benar sebab kenyataannya tidak demikian.

Tahun 1900 Max Planck menulis makalah mengenai persamaan spektrum radiasi di atas. Perumusannya mengandung asumsi yang aneh: energi yang terpancar hanya dapat berada dalam bongkahan dan bernilai tertentu. Energi terpaket inilah yang disebut kuanta atau jamaknya kuantum. Keanehannya, di dalam teori elektrodinamika klasik cahaya bisa mempunyai spektrum (energi) kontinyu, yakni frekuensi atau energi berapa saja.

Asumsi aneh ini kemudian terbukti berhasil. Pada 1905 Einstein menggunakan ide ini satu langkah lebih jauh. Dengan asumsi bahwa radiasi hanya dapat menghantar energi dalam paket-paket dan disebut foton, Einstein menjelaskan efek fotolistrik yang terkait dengan proses dalam sel surya dan sensor citra dalam kamera digital. Secara sederhana efek ini menyatakan bahwa seberkas cahaya meski dengan intensitas kecil yang dipancarkan pada pelat tipis mampu menghasilkan arus listrik. Sebaliknya, cahaya tertentu lainnya yang dikenakan pada pelat yang sama tidak mampu menghasilkan arus listrik meski intensitasnya sangat besar. Keberhasilan gagasan Planck ini menandai babak baru fisika yang disebut fisika kuantum.

Kejadian besar lain terjadi tahun 1911. Menurut Ernest Rutherford, atom terdiri atas elektron-elektron yang mengitari inti bermuatan positif seperti sistem tata surya. Di sisi lain, elektrodinamika klasik menyebutkan bahwa elektron yang mengitari inti akan memancarkan energinya secara kontinu dan akan bergerak spiral menuju inti dalam waktu sepertriliun detik. Namun, hidrogen diketahui dalam keadaan stabil. Penyimpangan ini merupakan kegagalan kuantitatif paling buruk dalam sejarah fisika karena memberi underprediksi atas waktu hidup hidrogen sampai 40 orde!

Pada tahun 1913 Niels Bohr asal Denmark yang datang ke Universitas Manchester, Inggris, untuk bekerja dengan Rutherford berhasil menjelaskan fenomena atom hidrogen. Bohr juga menggunakan ide kuanta dan mempostulatkan bahwa elektron hanya dapat mempunyai momentum sudut tertentu dan terkurung dalam orbit tertentu pula. Elektron hanya memancarkan energi jika melompat ke orbit lebih rendah. Karena elektron dalam lintasan terdalam tidak mempunyai orbit lebih rendah, elektron membentuk atom stabil. Teori Bohr juga mampu menjelaskan banyak spektrum garis hidrogen dan atom helium.

Setelah kembali ke Copenhagen, Bohr menerima surat dari Rutherford yang meminta Bohr memublikasikan teorinya. Bohr kurang percaya diri dan membalas surat tersebut sambil menyebutkan bahwa tidak akan ada orang yang percaya kecuali ia dapat menjelaskan spektrum semua atom. Rutherford pun membalas: “Bohr, kamu telah menerangkan hidrogen dan helium, selebihnya orang akan percaya sisanya.”

Ide kuanta sukses secara gemilang, namun asumsinya tampak sebagai kaidah ad hoc, tanpa prinsip yang menuntunnya. Tahun 1923 Louis de Broglie di dalam disertasinya mengajukan hipotesis: elektron dan partikel lainnya berperilaku seperti gelombang berdiri. Gelombang tersebut, seperti getaran tali gitar, dapat terjadi hanya dengan frekuensi tertentu. Ide yang juga tampak tak wajar sampai dewan penguji keluar ruangan untuk berdiskusi terlebih dulu. Einstein ketika diminta pandangannya memberi opini yang mendukung, dan tesis tersebut diterima.

Pada 1925 Erwin Schrodinger setelah memberi kuliah mengenai pekerjaan de Broglie di Zurich merumuskan persamaan gelombang bagi gejala kuantum di atas. Persamaan tersebut menjadi kunci utama fisika modern. Perumusan ekuivalen dalam bentuk matriks diperoleh oleh Werner Heisenberg pada saat yang hampir bersamaan. Dengan landasan matematis yang kokoh ini teori kuantum membuat kemajuan yang mencengangkan. Dalam waktu singkat para fisikawan berhasil menjelaskan sejumlah pengukuran termasuk spektrum dari atom kompleks dan sifat-sifat reaksi kimia.

Tahun 1926 Max Born menafsirkan fungsi gelombang dalam suku probabilitas. Ketika seseorang melakukan pengukuran lokasi elektron, probabilitas mendapatkannya di setiap posisi bergantung pada fungsi gelombang di sana. Interpretasi ini mengusulkan bahwa keacakan merupakan karakteristik atau sifat fundamental alam. Tahun 1927 Heisenberg merumuskan keacakan ini secara matematis dan dikenal dengan prinsip ketidakpastian. Prinsip ini mengatakan bahwa kuantitas fisis akan muncul berpasangan, misalnya momentum-posisi dan tidak dapat diketahui secara tepat dalam waktu bersamaan.

Einstein sangat tidak senang dengan keacakan tersebut dan membuat pernyataan, “Aku tidak dapat mempercayai bahwa Tuhan sedang bermain dadu.” Schrodinger juga demikian, dia bahkan mengajukan teka-teki yang sulit dijelaskan, bahkan sampai saat ini. Bila obyek mikroskopis, seperti atom, dapat sebagai superposisi (jumlah) keadaan berbeda, demikian pula obyek makro karena ia terbuat dari atom-atom. Sebagai ilustrasi, ia mengajukan gedanken eksperiment “kotak berisi atom radioaktif dan seekor kucing yang akan mati jika atom radioaktif meluruh”. Karena atom radioaktif merupakan jumlah dari keadaan meluruh dan tidak meluruh, maka akan menghasilkan kucing dalam dua keadaan, yaitu mati dan hidup dalam waktu sama! Inilah paradoks kucing Schrodinger, salah satu isu klasik di dalam metafisika kuantum.

Di tengah perdebatan mengenai kuantum dan interpretasinya, PAM Dirac mengemukakan teori kuantum relativistik untuk elektron. Teori yang merupakan perkawinan dua konsep fisika nonklasik relativitas khusus dan kuantum ini memprediksi partikel baru kembaran elektron yang disebut positron. Dikatakan kembaran lantaran massa dan spin partikel ini sama dengan elektron, tetapi muatan listriknya berlawanan.

Prediksi yang sempat mengundang ejekan ini akhirnya terbukti benar ketika CD Anderson pada 1932 menemukan partikel tersebut. Penemuan ini kemudian mengilhami gagasan pasangan partikel-antipartikel atau materi-antimateri; yakni setiap partikel di alam semesta mempunyai antipartikelnya. Bila materi bertemu antimateri keduanya akan musnah dan berubah menjadi foton. Astronaut Neil Amstrong kembali ke bumi tanpa bagian tubuh yang hilang merupakan indikasi bahwa bulan pun didominasi materi ketimbang antimateri. Kenyataan bahwa jumlah materi lebih banyak dari antimaterinya melahirkan konsep baryogenesis, kelahiran asimetri partikel-antipartikel dari jagat raya awal simetrik.

Episode demi episode drama kuantum berlangsung kian menarik dan seru. Fenomena kuantum superfluida ditemukan tahun 1938. Tujuh tahun kemudian, dunia dikejutkan oleh hasil proyek kuantum, yakni *** atom yang meluluhlantakkan Nagasaki dan Hiroshima, Jepang. Tahun 1947 transistor ditemukan, 1948 teori elektrodinamika kuantum dirumuskan. Teori medan gauge non-komut yang membuka jalan bagi pengejaran impian Einstein berupa penyatuan (unifikasi) empat gaya fundamental alam semesta dirumuskan tahun 1954.

Laser yang mempunyai aplikasi luas ditemukan tahun 1960. Tiga belas tahun kemudian scan resonan magnetic hadir di dunia praktis, sedangkan dunia teori kehadiran teori elektro lemah. Tahun 1975 partikel atau anggota keluarga partikel dalam teori elektro lemah ditemukan, sedangkan pembawa interaksinya, yakni partikel W ditemukan tahun 1983. Bahan penghantar listrik tanpa resistensi yang disebut superkonduktor pertama kali diamati tahun 1911. Fenomena ini terjadi pada temperatur mendekati nol Kelvin, fenomena sama tetapi pada temperatur tinggi diamati tahun 1987.

Tahun 1993 lahir teori teleportasi kuantum, pengiriman materi yang dibawa dalam bentuk gelombangnya dari satu tempat ke lain tempat dalam sekejap. Gagasan yang telah banyak dimanfaatkan oleh insan film. Quantum Leap adalah contoh film seri dengan ide kuantum yang pernah ditayangkan di layar kaca kita sepuluh tahun lalu. Tahun 1995 quark top terdeteksi dan 1998 neutrino bermassa dikukuhkan di lab Super-Kamiokande Jepang. Komputasi kuantum merupakan bidang baru yang juga sedang semarak.

Demikian dulu postingan saya kali ini yang masih setia berbagi kepada anda. Semoga dengan adanya Sekilas Tentang Ilmuwan Fisika Teoretis "Albert Einstein" ini dapat bermanfaat bagi anda dan jangan lupa nantikan postingan saya berikutnya. Terima kasih atas kunjungan anda. Wassalam...