Werner Heisenberg merupakan tokoh fisikawan dunia yang berperan besar dalam perkembangan ilmu mekanika kuantum dan penerapannya. Yuk, simak artikel ini untuk mengenal terobosan teori-teorinya yang memenangkan Nobel Prize dan kisah hidupnya!
Hai Sobat Zenius! Di artikel kali ini kita akan mengenal tokoh fisikawan dunia asal Jerman yang bernama Werner Heisenberg. Teori-teori yang dihasilkan oleh tokoh ini berkaitan tentang dunia kuantum yang berurusan dengan partikel-partikel atom dan subatom. Kalo ngomongin dunia kuantum sih gue langsung keinget adegan di film Ant-Man saat Scott Lang nekat menciutkan dirinya sampai ke ukuran subatom yang mana bahkan jauh lebih kecil dari ukuran partikel debu Sobat. Greget banget deh pokoknya karena di dalam film itu, besar kemungkinannya Scott tidak bisa kembali ke ukuran semula dan harus kehilangan kehidupannya.
Teori-teori sains memang bisa greget banget kalau digunakan sebagai inspirasi dalam berbagai bidang kehidupan, salah satunya penerapan ilmu fisika kuantum dalam film tersebut. Walaupun apa yang ada di film tidak seluruhnya sesuai dengan teori yang ada, tetapi cukup menginspirasi dalam pemanfaatan ilmu fisika di kehidupan kita. Ngomong-ngomong tentang inspirasi film nih, apa sih sebenarnya teori-teori yang dihasilkan oleh Werner Heisenberg? Lalu, siapa itu Werner Heisenberg? Yuk, simak artikel ini untuk mencari tahu jawabannya!
Daftar Isi
Tentang Werner Heisenberg
Werner Heisenberg merupakan pemuda jenius yang lahir dengan nama Werner Karl Heisenberg pada 5 Desember 1901 di Würzburg, Jerman. Heisenberg merupakan anak dari Dr. August Heisenberg dan Annie Wecklein. Semenjak muda, ia memang sudah dikenal cerdas.
Werner Heisenberg memulai pendidikannya di Maximilians-Gymnasium pada usia 10 tahun. Gymnasium bukan berarti tempat olahraga Sobat, tapi merupakan istilah Yunani yang artinya sekolah. Pada waktu itu, Heisenberg mendapat pujian dari guru-guru nya sebagai murid yang terbaik di kelas dan sangat berbakat. Hal itu terbukti dengan kelulusannya dengan nilai terbaik pada tahun 1920.
Setelah lulus, dari sekolah menengah, ia melanjutkan studi di University of Munich untuk belajar fisika. Walaupun nantinya Heisenberg sukses besar dalam bidang ini, tapi sebenarnya fisika bukan pilihan pertamanya lho Sobat. Mulanya, ia ingin mengambil studi di jurusan matematika sesuai dengan minatnya. Saat masih dibangku sekolah, minatnya di bidang matematika tumbuh dengan dorongan gurunya. Di usia belasan tahun, Heisenberg mempelajari kalkulus secara mandiri walaupun belum diajarkan di sekolahnya, membaca penelitian-penelitian doktoral, hingga mencoba membuktikan sebuah teori matematika yang sangat terkenal yang bernama Teorema Terakhir Fermat.
Alasan kenapa Heisenberg akhirnya mengambil jurusan fisika saat kuliah adalah karena profesornya waktu itu melihat bakatnya di bidang fisika teori yang berfokus pada penerapan fisika matematika untuk menjelaskan suatu fenomena. Saat itu ia diampu oleh seorang profesor bernama Arnold Sommerfeld, seorang pelopor perkembangan fisika atom dan fisika kuantum. Tapi, Heisenberg juga mengikuti studi dan pelatihan di tempat lain, yaitu di Göttingen dan Copenhagen dibawah ampuan tokoh fisikawan besar pada masa itu, Max Born dan Niels Bohr.
Ia lulus dan menerima gelar doktornya pada tahun 1923 dan empat tahun setelahnya terpilih menjadi profesor fisika teoretis di kota Leipzig, yang menjadikan dirinya profesor Jerman termuda pada umurnya yang ke 26 tahun. Menurut Struktur Artikel Karir Akademik Amerika Serikat oleh European University Institute (2018) rata-rata orang menjadi profesor itu pada umur 55 tahun lho Sobat. Jadi nggak heran ya kalau Heisenberg menjadi profesor termuda di Jerman. Keren bukan? Walaupun awalnya fisika bukan minatnya, tetapi ternyata Heisenberg bisa berhasil di bidang studi tersebut. Bisa jadi inspirasi nih buat lo yang masih bingung mencari jurusan atau malah diterima di jurusan yang bukan minat lo untuk tetap semangat. Karena ternyata, apa yang bukan minat kita, malah ternyata bisa jadi kekuatan terbesar kita.
Baca Juga
Sadar Gak Sih Kalau Jam Weker Pakai Konsep Mekanika Kuantum?
5 Cara Memilih Jurusan SNMPTN yang Tepat ala Zenius
Karir dan Penemuannya
Setelah mendapatkan gelar doktor, pada 1924 Heisenberg memperoleh venia legendi, izin mengajar di tingkat perguruan tinggi di University of Göttingen. Lalu dari tahun 1924 hingga 1925 ia bekerja untuk Niels Bohr di University of Copenhagen dan dilanjutkan menjadi dosen fisika teori di bawah pengawasan Bohr pada tahun 1926. Kerja intensifnya dengan Bohr pun menuntun nya ke penemuan asas ketidakpastiannya (the uncertainty principle) dan dan hasil kerjanya dengan Bohr, yaitu interpretasi arti mekanika kuantum yang disebut “Copenhagen Interpretation” pada 1927.
Pada tahun 1927 ketika Heisenberg menjadi profesor di Leipzig, beberapa tahun kemudian ia mengembangkan perguruan tinggi tersebut menjadi pusat fisika teori. Semenjak itu, ia mulai disibukkan dengan kewajibannya menjadi seorang profesor. Pada tahun 1929, Heisenberg juga melakukan tur mengajar ke beberapa negara seperti Amerika Serikat, Jepang, dan India. Selain mengajar, ia juga sempat menjadi managing director untuk Kaiser Wilhelm Institute for Physics yang nantinya berubah nama menjadi Max Planck Institute for Physics pada tahun 1946 mengikuti kepindahan institut tersebut ke Göttingen. Kesibukannya sebagai profesor pun tak berhenti hingga tahun-tahun berikutnya. Pada 1948, ia juga sempat mengajar di Cambridge, Inggris.
Selain menjadi profesor, ia juga aktif dalam Dewan Penelitian Jerman (German Research Council), dan menjadi ketua pertama dari organisasi penelitian tersebut. Ia dan rekan-rekannya berusaha akan mempromosikan sains Jerman ke dunia internasional guna meningkatkan pendanaan penelitian di Jerman.
Teori Mekanik Kuantum dan the Principle of Uncertainty
Werner Heisenberg merupakan salah satu fisikawan paling penting di abad ke-20 dalam perkembangan ilmu fisika kuantum, Sobat. Salah satu teorinya yang membuatnya sangat terkenal adalah teori mekanika kuantumnya yang kemudian dianugerahi Nobel Prize dalam bidang fisika tahun 1932.
Penemuan teori tersebut dimulai dari adanya kebutuhan untuk menggantikan teori mekanika kuantum yang sebelumnya disusun oleh Bohr, Sommerfeld, beserta tim mereka pada tahun 1920, ketika Heisenberg masih menjadi mahasiswa di Munich. Ia pun berambisi untuk menemukan mekanika kuantum yang baru. Dengan menggunakan pengamatan cahaya yang dipancarkan dan diserap oleh atom, pada Juli 1925 Heisenberg mendapatkan jawabannya. Namun, karena saat itu Heisenberg tidak yakin dengan perhitungan matematika yang ia gunakan, ia pun menyampaikan hasil kerjanya kepada mentornya, Max Born untuk mendapatkan masukan.
Born pun akhirnya menemukan bahwa perhitungan matematika yang digunakan oleh Heisenberg berupa matriks dan tidak ada yang salah dengan itu. Setelah mengetahui hal tersebut, Heisenberg pun kemudian menerbitkan makalahnya yang berjudul Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen (Quantum-Theoretical Reinterpretation of Kinematic and Mechanical Relations) pada 9 Juli 1925. Ia menyampaikan bahwa teori mekanika kuantumnya didasarkan hanya pada kuantitas yang dapat diamati dan begitulah seharusnya sebuah teori. Karya Heisenberg ini menghasilkan sebuah rumus matriks di mana bilangan kuantum terkait dengan frekuensi dan intensitas radiasi yang dapat diamati. Teori yang ia hasilkan pun menjadi permulaan bagi mekanika kuantum modern lho, Sobat.
Beberapa perkembangan mekanika kuantum pun bermunculan mengikuti publikasi teori milik Heisenberg seperti Matrix Mechanics atau yang terkenal dengan sebutan “three-man paper” oleh Max Born, asistennya Jordan dan Heisenberg sendiri di bulan November. Lalu munculah teori mekanika gelombang oleh Erwin Schrödinger. Mekanika gelombang ini menimbulkan perdebatan karena menghasilkan hasil perhitungan yang sama seperti Matrix Mechanics walaupun cara yang digunakan berbeda. Namun perdebatan yang ada antara Schrödinger dan Heisenberg malah menunjukan bahwa hasil interpretasi terhadap fenomena atomik yang didapatkan melalui teori-teori mereka tidak memuaskan.
Setelah itu munculah “transition theory” oleh Paul Dirac dan Jordan yang menghasilkan persamaan untuk menunjukan sifat sebuah objek yang berbentuk gelombang atau partikel yang menjadi apa yang saat ini disebut mekanika kuantum. Namun Heisenberg kembali menemukan permasalah terhadap persamaan tersebut karena hasil yang tidak pasti dihasilkan ketika seseorang ingin mengukur posisi dan momentum sebuah partikel di saat yang bersamaan. Berdasarkan hal tersebut, Heisenberg kemudian kembali menerbitkan karya hebatnya yang disebut asas ketidakpastian atau the principle of uncertainty pada bulan Februari 1927. Teorinya kali ini menyatakan bahwa letak sebuah partikel tidak dapat dapat diketahui secara bersamaan dengan momentumnya (hubungan kecepatan dengan massa suatu partikel), dan begitupun sebaliknya. Hal ini karena untuk partikel subatom seperti elektron yang ukurannya sangat kecil, mereka akan bersenggolan dengan partikel-partikel lain-nya yang bergerak dengan kecepatan yang luar biasa sehingga sulit untuk mengetahui posisinya. Bahkan kegiatan pengamatan kita saja dapat mengubah posisi sebuah partikel karena ada pantulan partikel lainnya dari tubuh kita. Teori ini pun menjadi salah satu asas yang digunakan hingga saat ini dalam mekanika kuantum.
Ilmu mekanika kuantum memang penting banget Sobat. Dalam kehidupan sehari-hari, penerapan ilmu ini dapat dirasakan melalui penemuan alat-alat modern dari jam weker, mikroskop elektron yang mampu memperbesar objek hingga 2 juta kali, laser, transistor listrik hingga teknologi nuklir. Jadi itu kenapa, terobosan-terobosan Heisenberg dalam dunia mekanika kuantum ini sangatlah penting dan sangat dihargai.
Dengan karyanya dalam teori dan penerapan mekanika kuantum yang pada waktu itu mengarah pada penemuan bentuk alotropi hidrogen, Heisenberg dianugerahi Nobel Prize untuk tahun 1932. Karena pada tahun 1933 tidak ada penganugerahan Nobel Prize, maka penghargaan baru diberikan kepada Heisenberg pada tahun 1933.
Memang benar-benar jenius sih Werner Heisenberg ini. Dengan kejeniusannya, ia juga dapat berkontribusi dalam kemajuan ilmu fisika dan penerapannya di dunia. Tapi, Sobat tahu nggak sih kalau dia nyaris saja terbunuh?
Nyaris Terbunuh dengan Pistol dan Bubuk Sianida
Yak, benar bahwa Werner Heisenberg hampir saja terbunuh karena keterlibatannya dalam pengembangan senjata nuklir di Jerman pada masa Perang Dunia II. Saat itu, Albert Speer, seorang arsitek Nazi menanyakan kemungkinan penerapan ilmu yang sudah ada untuk membuat bom nuklir. Kabar program pengembangan senjata nuklir itu pun beredar hingga ke telinga sekutu yang merupakan lawan dari Jerman di PD II. Sekutu pun segera membuat program yang sama di Amerika Serikat dan diberi nama Manhattan Project. Walaupun pada kenyataannya, tidak ada senjata nuklir yang tercipta dan bisa digunakan selama masa perang tersebut.
Penyelidikan tentang perkembangan project senjata nuklir Jerman oleh Sekutu terus berlangsung bahkan hingga setelah Adolf Hitler yang merupakan ketua partai Nazi sudah kalah. Mengetahui bahwa Heisenberg akan memberikan ceramah tentang penelitiannya di Zurich, Swiss pada bulan Desember 1955, seorang mata-mata Sekutu yang bernama Moe Berg dikirim ke acara itu. Moe Berg sudah menyiapkan sebuah pistol dan juga bubuk Sianida dan siap melenyapkan Heisenberg pada saat itu juga jika ia menyampaikan petunjuk perkembangan program nuklir Jerman di acara tersebut.
Untung saja, Heisenberg tidak menyinggung sama sekali tentang bom nuklir. Ia hanya membahas seputar penelitiannya saja. Huft, lega rasanya. Karena tidak mendapatkan bukti apapun terkait senjata nuklir, Berg pun kembali ke Amrika.
Tapi, Berg ini juga menjadi perhatian banyak warga dunia lho Sobat. Hal itu karena ternyata dia merupakan pensiunan pemain baseball professional. Orang-orang heran bagaimana dia bisa berakhir menjadi mata-mata untuk Sekutu. Ternyata, Berg ini menguasai 12 bahasa, Sobat! Salah satu bahasa yang ia kuasai adalah Bahasa Jerman. Kemampuannya yang tinggi dalam membaur dan mendapatkan informasi-informasi penting pun mendukungnya untuk menjadi seorang mata-mata. Perbedaan antara Heisenberg dengan Berg adalah kalau Heisenberg hampir terbunuh, Berg hampir diberi penghargaan tertinggi Amerika Serikat untuk warga sipil (Presidential Medal of Freedom) namun tidak jadi karena dengan alasan yang tidak diketahui ia menolak kehormatan itu.
Di balik kegagalan Jerman dalam membuat senjata nuklir di masa PD II, ada juga kontroversi bahwa Heisenberg sengaja memperlambat proyek senjata nuklir tersebut karena alasan moral lho, Sobat. Walaupun belum pasti kebenarannya, namun Heisenberg juga terkenal dengan komitmennya untuk penggunaan energi nuklir secara damai. Ia juga dianugerahi penghargaan “Great Federal Cross of Merit with Star and Shoulder Ribbon” atas komitmennya untuk tidak menggunakan ilmu pengetahuan untuk membuat senjata nuklir. Bentuk komitmennya ditunjukkannya dengan menandatangani “Declaration of the 18 Atomic Scientists“ yang memberitahukan bahaya senjata nuklir dan menolak pasokan senjata nuklir ke angkatan bersenjata Jerman.
Baca Juga
Mengenal Reaktor Nuklir Pertama Buatan Manusia yang Jadi Cikal Bakal Bom Hiroshima-Nagasaki
Mengapa Jerman Kalah di Perang Dunia II?
Perjalanan Akhir Hidupnya
Werner Heisenberg menutup usia pada umurnya yang ke-75 tahun pada 1 Februari 1976 karena sakit kanker ginjal. Saat itu ia meninggalkan istrinya Elizabeth Schumacher yang dinikahinya pada 29 April 1937 dan tujuh orang anaknya. Namanya selalu dikenang oleh rekan-rekan kerja dan dunia. Karyanya yang begitu banyak semasa hidupnya pun sangat dihargai dan dihormati.
Penutup
Begitulah cerita hidup dari salah satu sosok fisikawan dunia yang bernama Werner Heisenberg. Nah, sekarang pasti lo sudah lebih mengenal siapa itu Heisenberg bukan? Sosok Heisenberg memang sangat inspiratif terutama dalam ambisinya mengembangkan teori mekanika kuantum yang manfaatnya dapat kita rasakan hingga saat ini dalam teknologi-teknologi modern. Semoga dari cerita kisahnya, selain semakin mengenal sosok Werner Heisenberg, lo juga bisa terinspirasi ya Sobat baik dalam studi maupun berkarya.
Sekian dari gue, see you in the next article!
Leave a Comment