Newton, Penemu Teori Gravitasi yang Benci Konfrontasi

Zenius Blog kali ini membahas siapa itu Sir Isaac Newton beserta beberapa prestasi yang ditorehkannya sebagai seorang ilmuwan brilian. 

Hukum Newton 1,2 dan 3 merupakan salah satu buah karya fisika klasik yang terus dipelajari hingga hari ini. Di bangku SMA, hukum Newton tetap diajarkan meski kurikulum telah berkali-kali mengalami perubahan. Namun, sudah sejauh manakah kalian mengenal tokoh dibalik hukum tersebut? Apakah hanya sebatas namanya saja? Atau malah kalian sudah lama mengagumi dan membaca kisah hidupnya?

Perkembangan fisika tak bisa dilepaskan dari peran para fisikawan. Mereka-mereka inilah yang membuat fisika terus berkembang sehingga misteri-misteri yang ada di alam semesta bisa terpecahkan. Einstein melalui teori relativitas khususnya menguak misteri ruang dan waktu. James Peebles, Michel Mayor, dan Didier Queloz (para fisikawan peraih nobel fisika 2019) berhasil memperluas pengetahuan kita akan keberadaan bumi di alam semesta melalui kosmologi fisis dan penemuan ekstrasolar. 

Nama-nama yang aku sebutkan dalam paragraf di atas adalah nama-nama fisikawan yang mencuat setelah dunia memasuki abad ke-20. Pada era terdahulu, ada satu nama fisikawan kenamaan yang karyanya masih kita bicarakan sampai sekarang. Terutama bagi kalian-kalian yang masih duduk di bangku SMA. Nama tersebut adalah Isaac Newton yang karyanya sering disebutkan dalam soal-soal ujian. 

Masa Kecil Newton

Menurut kalender Julianus, Newton dilahirkan pada 25 Desember 1642. Sedangkan apabila menggunakan perhitungan kalender Gregorian, Newton lahir pada 4 Januari 1643. Kerajaan Inggris sendiri mulai memberlakukan sistem penanggalan Gregorian pada tahun 1752. 

Saat beranjak remaja, Newton mulai memperlihatkan kecintaannya terhadap ilmu pengetahuan. Pada masa itu, Newton mulai mendapat kepercayaan dari ibunya untuk mengelola harta keluarganya seperti menggembalakan ternak. Bukannya digembalakan, ternak-ternak yang dimilikinya dan seharusnya dijaga malah ditinggalkan. Newton lebih memilih untuk bersandar di pohon sambil membaca buku-bukunya. Dengan kenyataan yang seperti itu, ibu Newton memutuskan untuk mengirim Newton ke sekolah saja. Well, keputusan yang tepat dan bijaksana. Siapa sih yang mau mempercayakan hewan gembalaan kepada orang seperti Newton. Bukannya tambah gemuk, binatang-binatang tersebut bisa-bisa malah tidak pulang dan hilang. Lagi pula, keputusan ini boleh jadi adalah salah satu keputusan orang tua terbesar dalam sejarah. Jika ibu Newton tidak mengirimkannya ke sekolah pada saat itu, bisa jadi kita tidak akan pernah mendengar nama Newton sebagai salah seorang fisikawan terbesar sepanjang masa.

Quaestiones Quaedam Philosophicae dan Awal Karir di Dunia Sains

Pada saat Newton mengawali kehidupannya di Cambridge, revolusi sains sedang berlangsung dengan pesat. Astronom kenamaan seperti Copernicus(1473) dan Kepler(1571) telah berhasil menguraikan sistem heliosentris (model astronomi yang menyatakan bahwa bumilah yang mengelilingi matahari, lawan dari geosentris yang menyatakan bahwa bumi adalah pusat alam semesta). Pada masa itu juga, Galileo Galilei mangkat. Newton meneruskan ide Galileo tentang matematika gerak yang kemudian membuahkan hasil. Salah satunya adalah hukum newton yang kita kenal hari ini. 

Seperti kebanyakan mahasiswa pada zaman itu, Newton mengawali pendidikannya dengan mempelajari pemikiran Aristoteles. Walau demikian, Newton juga turut mempelajari pemikiran filsuf Prancis, Rene Descartes serta filsuf-filsuf aliran filsafat mekanisme lainnya. Aliran mekanisme memang populer pada abad ke-17. Aliran filsafat ini menyatakan bahwa semua gejala yang ada di alam dapat dijelaskan berdasarkan asas-asas mekanik. Semua peristiwa adalah hasil dari materi yang bergerak dan dapat dijelaskan menurut kaidah-kaidahnya dan peristiwa tersebut terjadi berdasarkan pada sebab kerja, bukan tujuan. Aliran-aliran filsafat tersebutlah yang menjadi landasan pemikiran Newton. Dengan berbekal slogan “Amicus Plato amicus Aristoteles magis amica veritas” (“Plato is my friend, Aristotle is my friend, but my best friend is truth”), Newton mengawali karirnya di dunia sains. Slogan tersebut ditemukan dalam buku catatan Newton yang dikenal dengan nama lengkap “Quaestiones Quaedam Philosophicae” (“Certain Philosophical Questions”). Dalam buku catatan tersebutlah Newton menuliskan gagasan-gagasan yang muncul di kepalanya. 

Melalui buku catatan tersebut, diketahui bahwa Newton telah menemukan rancangan baru tentang cara kerja alam yang menjadi acuan kerangka kerja revolusi sains. Quaestiones menjadi saksi dari banyaknya rumpun ilmu yang didalami oleh Newton. Newton mendalami berbagai macam pemikiran seperti pemikiran Pierre Gassendi (filsuf Prancis). Newton mendapati bahwa Gassendi kembali menghidupkan salah satu filsafat kuno, atomisme. Atomisme menyatakan bahwa semua realita dan setiap benda yang ada di alam semesta tersusun dari sesuatu yang sangat kecil. Sesuatu ini tidaklah bisa dipisahkan dan tidak bisa dihancurkan. Selain filsafat, Newton juga mempelajari kimia dengan berlandaskan pada pemikiran Robert Boyle (1627), pencetus hukum boyle. 

Quaestiones menjadi petunjuk bagi orang-orang yang ingin mengenal pemikiran Sir Isaac Newton. Dari sana sebenarnya kita bisa belajar bahwa memiliki buku catatan adalah hal yang penting dan bisa bermanfaat pada suatu waktu. Entah catatan harian atau catatan pemikiran, semua itu akan memiliki manfaat. Sungguh benar perkataan Pram yang menyatakan seberapa pentingnya menulis jika berkaca kepada penemuan-penemuan penting yang ada di dalam quaestiones. 

“Orang boleh pandai setinggi langit, tapi selama ia tidak menulis, ia akan hilang di dalam masyarakat dan dari sejarah. Menulis adalah bekerja untuk keabadian.”

― Pramoedya Ananta Toer

The Optics 

Newton mengawali keanggotaannya di Trinity College Cambridge pada tahun 1667. 2 tahun kemudian atau pada tahun 1669, Isaac Barrow mengundurkan diri dari jabatannya. Isaac Barrow merekomendasikan Isaac Newton untuk mengisi posisinya setelah dirinya lengser. Jabatan tersebut merupakan salah satu jabatan paling prestisius yang ada di Cambridge dan pernah diduduki oleh Stephen Hawking. Persamaan dari ketiga orang tersebut adalah mereka pernah menjabat sebagai Lucasian Professor of Mathematic. 

Jabatan sebagai profesor ini membebaskan Newton dari tugasnya mengajar mata kuliah. Sebagai gantinya, Newton diharuskan untuk mengisi kuliah tahunan. Sebagai langkah awal dalam melaksanakan tugas tersebut, Newton memutuskan untuk berceramah dengan menggunakan karyanya yang berjudul “Of Colours”. Karya inilah yang menjadi cikal bakal buku “The Optics.”

Pada abad ke-17 studi mengenai optik memang sedang naik daun. Hal ini dimulai ketika Kepler mempublikasikan karyanya yang berjudul Ad Vitellionem paralipomena. Buku inilah yang menjadi pijakan para ilmuwan pada masa itu dalam membincangkan perkara optik. Adapun kontribusi terbesar Newton dalam kajian ini adalah dalam hal warna. Sebuah teori kuno tentang warna mengemukakan bahwa dalam fenomena warna, termasuk pelangi, muncul dari modifikasi cahaya yang memiliki bentuk asli berwarna putih. Newton menolak gagasan tersebut melalui analisisnya. Newton menolak gagasan bahwa warna adalah sesuatu yang sederhana dan bersifat homogen (hanya berwarna putih sebagaimana dikemukakan teori kuno). Newton menyatakan bahwa warna bersifat kompleks dan heterogen. Heterogenitas yang dimiliki warna dibentuk oleh campuran dari komponen-komponen yang sangat kecil. Dasar dari pernyataan Newton bahwa cahaya merupakan sesuatu yang terdiri dari komponen kecil adalah pemahamannya bahwa satu sinar cahaya memiliki komponen yang tetap. Dalam pandangannya, sifat-sifat seperti itu menyiratkan partikel-partikel materi tersebut tidak dapat berubah. Hal ini bertentangan dengan teori lama yang mengatakan bahwa warna-warna yang ada muncul dari modifikasi cahaya berwarna putih menjadi berbagai warna yang ada. Heterogenitas warna yang dikemukakan Newton ini menjadi pondasi fisika optik sejak saat itu. 

Meski memberikan angin segar dalam perkembangan dunia sains, karya Newton tidaklah lepas dari kritik. Adalah seorang anggota Royal Society (kelompok terpandang berisi ilmuwan bentukan kerajaan Inggris pada tahun 1660) bernama Robert Hooke. Robert Hooke adalah seorang fisikawan penemu teori elastisitas (dikenal juga sebagai hukum Hooke). Hooke memproklamirkan dirinya sebagai expert di bidang fisika optik. Karenanya Hooke berani menuliskan kritik yang merendahkan terhadap gagasan Newton soal warna. Newton yang tidak ingin berkonfrontasi memilih untuk mengasingkan diri. 

Pengasingan diri Newton mencapai titik akhirnya ketika Newton mendapati bahwa pada akhirnya Hooke sepakat dengan gagasan Newton terkait cahaya. Akhirnya Newton pun memberanikan diri untuk kembali tampil di hadapan publik dengan membawakan penelitian terbarunya dalam hal optik. Paper terbarunya ini membahas hasil penelitiannya terhadap fenomena warna yang ada dalam film (lembaran plastik yang digunakan sebagai media transfer teks atau gambar pada saat pembuatan plat cetak) berdimensi tipis. Tujuan dari penelitian yang dilakukan Newton adalah untuk menjelaskan bagaimana warna yang ada di benda padat dapat dianalisis sampai ke komponen-komponennya melalui metode refleksi dengan hasil sebaik metode pembiasan. 

The Principia

Peradaban manusia senantiasa mengalami perkembangan. Mari kita mulai dari hal yang ada di sekitar kita terlebih dahulu. Bagi kalian yang lahir pada dekade 90an, mungkin kalian pernah merasakan sebuah era ketika SMS menjadi hal yang sangat penting dalam perkara komunikasi. Untuk mengabari orang tua bahwa jam sekolah sudah bubar dan kita diperbolehkan pulang misalnya. Bagi generasi sebelumnya, kegiatan memberi kabar membutuhkan adanya kesabaran. Bagaimana tidak, telepon masih merupakan barang mewah sehingga orang-orang harus mengantre di wartel untuk menghubungi orang yang berada di kota lain. Peradaban terus berkembang. Bisa jadi di masa yang akan datang kita tidak lagi perlu menyentuhkan jari kita di atas layar untuk berkirim pesan. Cukup pikirkan kalimat apa yang ingin kita ucapkan dan voila, kalimat tersebut tinggal dikirim saja kepada orang di seberang. Bisa jadi. 

Jika hari ini kamu mendapatkan pertanyaan dari pacarmu “mengapa bumi mengelilingi matahari?” kamu bisa menjawab dengan mengatakan “gravitasi.” Jawabanmu kemungkinan besar akan berbeda jika kamu berpacaran pada tahun 1685 atau setahun sebelum dipublikasikannya Principia, karya Newton yang mengubah ilmu astronomi. 

Copernicus mengguncang dunia melalui pernyataan bahwa planet-planetlah yang mengelilingi matahari dan bukan sebaliknya. Kepler kemudian menyempurnakan temuan Copernicus dengan menyatakan bahwa planet-planet tersebut memiliki orbit. Kepler menunjukkan bahwa planet-planet tersebut bergerak. Pertanyaannya, mengapa planet bergerak? Mengapa planet mengelilingi matahari? 

Siapa sangka pertanyaan tersebut akhirnya terjawab oleh peristiwa jatuhnya apel ke tanah dari pohonnya. Newtonlah yang menyadari hal itu. Newton menyadari apapun gerakan yang terjadi, entah itu bulan yang mengitari bumi atau apel yang jatuh dari pohon, pastilah disebabkan oleh sesuatu yang sama. Jawaban ini dijelaskan dalam salah satu buku yang mengubah dunia, Principia 

Newton menyatakan bahwa segala sesuatu memiliki kekuatan, yang dinamainya dengan istilah gravitasi. Gravitasi selalu menarik sesuatu untuk mendekati pusatnya. Hal inilah yang mengakibatkan apel jatuh ke tanah dan bulan selalu mengitari bumi. Menurutnya, besar gaya gravitasi yang dimiliki oleh suatu objek tergantung massa yang dimiliki objek tersebut. Model gravitasi Newton menyebutkan bahwa massa, waktu, dan jarak bersifat konstan. 

Selain membahas gravitasi, principia juga menjelaskan beberapa hal yang kini kita kenal dengan istilah hukum newton 1,2 dan 3. 

Hukum-hukum Newton 

Hukum Newton 1

Hukum Newton 1 berbunyi “Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya”.

Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda bernilai 0 maka benda yang awalnya diam akan tetap diam dan untuk benda yang awalnya bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Dalam persamaan matematika, Hukum Newton 1 dapat ditulis:

Hukum Newton 2 

Hukum Newton 2 berbunyi “Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya benda”.

Sebuah benda dengan massa m mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M atau bisa dituliskan sebagai :

Hukum Newton 3

Hukum Newton 3 berbunyi “Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah”

Gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah berkebalikan, dan segaris. Dalam persamaan matematika, Hukum Newton 3 dapat ditulis:

Penemuan gravitasi menghentikan perdebatan penganut heliosentris dan geosentris. Orang-orang yang saat itu masih meyakini geosentris pada akhirnya harus mengakui bahwa apa yang mereka yakini selama ini telah terpatahkan. Selain itu, temuan Newton ini juga menjelaskan bagaimana fenomena pasang dan surut air laut bisa terjadi. Pasang surut air laut disebabkan oleh adanya gaya saling tarik yang terjadi antara gravitasi bulan dan bumi. 

Sebagaimana aku sebutkan di awal, peradaban manusia selalu mengalami perkembangan. Model gravitasi Newton yang sudah diyakini selama lebih dari 200 tahun pun mengalami perkembangan. Model tersebut akhirnya terpatahkan oleh seorang fisikawan bernama Albert Einstein melalui pernyataan bahwa massa, waktu, dan jarak tidaklah konstan dan malah bersifat fluid. Pernyataan ini tertuang dalam teori Einstein yang berjudul relativitas khusus.

Westminister Abbey

Manusia adalah makhluk fana yang pada akhirnya akan mati, begitu juga dengan Newton. Issac Newton meninggal pada tahun 1727 dan dimakamkan di Westminister Abbey. Di atas pusaranya, terpatri nyata prestasi-prestasi yang diperoleh Newton sepanjang hidupnya. Terdapat gambar teleskop, perapian, prisma, uang logam, tata surya, angka matematika dan buku yang memperlihatkan prestasi Newton. 

Selain dikenal sebagai gereja tempat royal wedding dilangsungkan, Westminister Abbey juga memiliki salah satu komplek pemakaman paling terkenal di dunia selain Pere Lachaise di Prancis (tempat dimakamkannya Jim Morrison, vokalis The Doors). Para anggota kerajaan Inggris dikebumikan di Westminister Abbey. Tak hanya anggota kerajaan, banyak tokoh terkenal yang juga diistirahatkan di pemakaman tersebut dan salah satunya dalah Isaac Newton. Selain Isaac Newton, terdapat beberapa nama besar lainnya seperti Charles Darwin (tokoh teori evolusi), Ernest Rutherford (tokoh teori atom), Charles Dickens (sastrawan klasik), hingga fisikawan terkenal yang belum lama meninggal Stephen Hawking. 

Jika kelak kalian memiliki kesempatan untuk berkunjung ke London, sempatkan diri kalian untuk ke Westminister Abbey. Resapi semangat para ilmuwan legendaris yang kini bersemayam di sana. Siapa tahu, salah satu dari kalian akan menjadi ilmuwan besar seperti mereka. 

Sumber

https://www.britannica.com/

https://bobo.grid.id/

https://www.republika.co.id/

https://earthobservatory.nasa.gov

==========CATATAN EDITOR===========

Kalau kamu ada keinginan untuk mendiskusikan tokoh-tokoh lain yang ada dalam sejarah, langsung komentar saja ya. Aku akan dengan sangat senang hati membaca semua komentar kalian. Sampai jumpa di kolom komentar, yaa. Ciao.


Dapatkan pengalaman belajar yang semakin seru dan bikin ketagihan dengan Zenius!

Daftar Membership Zenius

 

Download Zenius App di sini