Sejarah studi fisika ribuan tahun. Filsuf dan ilmuwan seperti Aristoteles, Archimedes, dan Galen dari zaman kuno membantu kita memahami alam semesta. Mereka tidak hanya mempelajari fenomena alam seperti gerakan benda, gravitasi, dan optik, tetapi mereka juga berusaha untuk menjelaskan dasar-dasar yang mengatur alam semesta.
Namun, pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, fisika modern seperti yang kita kenal sekarang mulai berkembang. Saat ini, paradigma berubah saat fisikawan menantang gagasan klasik dan mengusulkan gagasan baru yang akan mengubah cara kita memahami alam semesta. Fisika pada saat itu masih sangat baru. Konsep seperti energi, momentum, dan gaya gravitasi masih dipelajari. Meskipun fisikawan seperti Isaac Newton telah membuat kemajuan besar dalam pemahaman mereka tentang gerakan benda dan gravitasi, kita masih belum memahami banyak tentang alam semesta.
Fisikawan seperti James Clerk Maxwell dan Ludwig Boltzmann membuat kemajuan dalam memahami fenomena elektromagnetik dan termodinamika pada akhir abad ke-19. Namun, banyak hal yang belum dipahami tentang sifat-sifat dasar alam semesta, seperti struktur atom dan karakteristik partikel subatomik, masih belum diketahui. Ini adalah sejarah awal fisika modern.
Fisikawan seperti Max Planck, Albert Einstein, dan Niels Bohr mulai menantang gagasan konvensional dan membangun gagasan baru yang akan mengubah cara kita memahami alam semesta. Mereka tidak hanya mempelajari fenomena seperti radiasi, kuantum, dan relativitas, tetapi mereka juga mencoba menjelaskan prinsip-prinsip yang mengatur alam semesta dalam skala mikro dan makro.
Dalam artikel ini, kita akan membahas perkembangan historis fisika modern, menyoroti penemuan dan kontribusi fisikawan pionir yang telah mengubah pemahaman kita tentang alam semesta.
Dunia fisika modern dimulai dengan pekerjaan Max Planck (1858-1947). Planck menantang pemahaman konvensional tentang energi kontinu dengan gagasan energi yang dikuantisasi pada tahun 1900. Teori mekanika kuantum berasal dari gagasan inovatif ini. Pada awal abad kedua puluh, fisika masih mengalami transisi dari disiplin ilmu klasik ke disiplin ilmu modern. Konsep seperti energi, momentum, dan gaya gravitasi masih dipelajari. Meskipun fisikawan seperti Isaac Newton telah membuat kemajuan besar dalam pemahaman mereka tentang gerakan benda dan gravitasi, kita masih belum memahami banyak tentang alam semesta.
Konsep energi yang dikuantisasi pertama kali diperkenalkan oleh fisikawan Jerman Max Planck pada tahun 1900. Dia menemukan bahwa energi hanya dapat dibagi menjadi paket-paket energi yang disebut quanta, bukan menjadi bagian yang tak terhingga kecil. Ide ini, yang dikenal sebagai kuantisasi energi, menantang pemahaman konvensional tentang energi kontinu dan memungkinkan perkembangan mekanika kuantum.
Tidak dapat dihitung seberapa besar pengaruhnya Planck pada fisika kontemporer. Teori kuantum lainnya, seperti teori kuantum mekanika yang dikembangkan oleh Niels Bohr dan Werner Heisenberg, muncul sebagai hasil dari gagasan kuantisasi energi. Konsep seperti radiasi dan spektroskopi membantu memahami fenomena lainnya.
Meskipun kontribusi Planck pada fisika kontemporer tidak terbatas pada kuantisasi energi, dia juga berkontribusi besar pada pembentukan teori-teori kuantum lainnya. Konsep “aksiom“, yang membantu pemahaman kita tentang prinsip-prinsip dasar alam semesta, diperkenalkan oleh Planck pada tahun 1909. Di Jerman, Planck juga membantu mengembangkan fisika teoretis. Dia adalah direktur Institut für Theoretische Physik di Berlin dan memberikan bimbingan kepada banyak fisikawan muda seperti Albert Einstein dan Niels Bohr.
Karya Albert Einstein (1879-1955) mempercepat perkembangan mekanika kuantum. Empat makalah inovatif, termasuk persamaan terkenal E=mc2, diterbitkan pada tahun 1905, tahun ajaib Einstein. Dengan menunjukkan bahwa massa dan energi sama, persamaan ini mengubah cara kita memahami alam semesta.
Einstein memperluas pemahaman kita tentang fenomena radiasi elektromagnetik dengan makalahnya tentang efek fotolistrik pada tahun 1905. Einstein menantang pemahaman konvensional tentang cahaya, yang dianggap sebagai gelombang elektromagnetik yang kontinu, dengan mengusulkan hipotesis bahwa foton, partikel yang memiliki karakteristik baik partikel maupun gelombang, terdiri dari cahaya. Teori kuantum tambahan, seperti teori kuantum mekanika yang dikembangkan oleh Niels Bohr dan Werner Heisenberg, muncul sebagai hasil dari gagasan Einstein tentang foton.
Einstein menerbitkan teori relativitas umum dan khusus pada tahun 1905 dan 1915. Teori-teori ini membantu memahami fenomena seperti gerakan relatif, waktu, dan ruang. Einstein mengajukan hipotesis bahwa waktu dan ruang tidak mutlak, tetapi relatif terhadap kecepatan dan massa. Selain itu, teori relativitas Einstein membantu memahami struktur alam semesta, seperti dilation waktu, kontraksi ruang, dan ekuivalensi massa-energi.
Einstein tidak hanya membuat kontribusi pada revolusi kuantum dengan teori foton dan relativitas; dia juga memainkan peran penting dalam pengembangan teori kuantum lainnya. Idenya tentang kuantisasi energi dan momentum membantu memahami radiasi dan spektroskopi, dan dia juga memainkan peran penting dalam pengembangan teori kuantum mekanika, yang membantu memahami konsep seperti superposisi dan entanglement.
Niels Bohr (1885-1962), seorang fisikawan Denmark, mempublikasikan model atom yang terkenal pada tahun 1913. Struktur atom, menurut model ini, adalah sistem yang terdiri dari inti atom dan elektron-elektron di sekitarnya. Selain membantu memahami fenomena seperti radiasi dan spektroskopi, model atom Bohr membantu memahami sifat kimia elemen dan bagaimana mereka bereaksi satu sama lain.
Prinsip ketidakpastian pertama kali dikembangkan oleh seorang fisikawan Jerman bernama Werner Heisenberg (1901-1976) pada tahun 1927. Menurut prinsip ini, tidak mungkin mengetahui kedudukan dan momentum sebuah partikel pada waktu yang sama. Prinsip ketidakpastian Heisenberg membantu memahami fenomena seperti superposisi dan entanglement. Ini juga membantu memahami perilaku dan pengukuran partikel subatomik. Prinsip ketidakpastian pertama kali dikembangkan oleh seorang fisikawan Jerman bernama Werner Heisenberg (1901-1976) pada tahun 1927. Menurut prinsip ini, tidak mungkin mengetahui kedudukan dan momentum sebuah partikel pada waktu yang sama.
Berdasarkan teori kuantum mekanika yang dikembangkan oleh Niels Bohr dan Erwin Schrödinger, prinsip ketidakpastian Heisenberg membantu memahami fenomena seperti superposisi dan entanglement yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik.
Evolusi fisika modern adalah bukti keterbukaan manusia dan kekuatan inkuiri ilmiah. Karya pionir seperti Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, dan Werner Heisenberg telah mengubah pemahaman kita tentang alam semesta, dari partikel subatomik terkecil hingga luasnya spacetime.
Pada awal abad 20, fisika modern mulai terbentuk dengan karya Max Planck yang memperkenalkan konsep energi yang dikuantisasi. Konsep ini menantang pandangan tradisional tentang energi kontinu dan membuka jalan bagi pengembangan teori kuantum. Revolusi kuantum kemudian terjadi dengan kontribusi Einstein, Bohr, dan Heisenberg, yang memperkenalkan konsep-konsep seperti foton, relativitas, dan prinsip ketidakpastian.
Pengembangan teori kuantum mekanika kemudian mengikuti, dengan kontribusi dari fisikawan seperti Schrödinger dan Dirac. Teori ini membantu memahami fenomena-fenomena seperti superposisi dan entanglement, yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik. Pengembangan terkini dalam fisika partikel, fisika kosmologi, dan teori string dan gravitasi kuantum loop telah mengubah lagi pemahaman kita tentang alam semesta.
Maka kesimpulan artikel ini yaitu, evolusi fisika modern adalah hasil dari upaya kolektif para fisikawan dalam memahami alam semesta. Penemuan dan kontribusi fisikawan pionir telah mengubah pemahaman kita tentang alam semesta. Fisika modern masih terus berevolusi dengan pengembangan teori-teori baru dan penemuan baru. Dengan memahami evolusi fisika modern, kita dapat lebih menghargai kompleksitas alam semesta dan upaya yang terus-menerus untuk mengungkap rahasianya.
Penulis : Astrid Dwi Gustian
Referensi :
Planck, M. (1900). Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum. Annalen der Physik, 309(3), 553-563. Einstein, A. (1905). Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content? Annalen der Physik, 323(13), 639-641. Heisenberg, W. (1927). Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik. Zeitschrift für Physik, 43(3-4), 167-181. Einstein, A. (1915). Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie. Annalen der Physik, 354(7), 769-822.
