[Buku Bahasa Indonesia stephen hawking] Grand Design
Selain hukum teorema Pythagoras, satu-satunya hukum fisika yang diketahui dengan benar oleh orang-orang kuno adalah tiga hukum yang dirinci oleh Archimedes (sekitar 287 SM–sekitar 212 SM), fisikawan paling terkemuka pada zaman kuno.
Dalam istilah modern, hukum tuas menjelaskan bahwa gaya kecil dapat mengangkat beban besar karena tuas memperbesar gaya sesuai dengan perbandingan jarak dari titik tumpunya. Hukum daya apung menyatakan bahwa setiap benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkannya. Dan hukum pemantulan menyatakan bahwa sudut antara berkas cahaya dan cermin sama dengan sudut antara cermin dan berkas pantulnya.
Namun Archimedes tidak menyebutnya sebagai hukum, dan ia tidak menjelaskannya berdasarkan pengamatan serta pengukuran. Sebaliknya, ia memperlakukannya seolah-olah sebagai teorema matematika murni dalam suatu sistem aksiomatik, mirip dengan yang diciptakan oleh Euclid untuk geometri.
Seiring meluasnya pengaruh Ionia, muncul tokoh-tokoh lain yang melihat bahwa alam semesta memiliki tatanan internal yang dapat dipahami melalui pengamatan dan penalaran. Anaximander (sekitar 610 SM–sekitar 546 SM), sahabat dan mungkin murid Thales, berpendapat bahwa karena bayi manusia tidak berdaya saat lahir, jika manusia pertama muncul di bumi sebagai bayi, ia tidak akan bertahan hidup.
Dalam apa yang mungkin merupakan kilasan pertama gagasan evolusi dalam sejarah manusia, Anaximander menyimpulkan bahwa manusia pasti berevolusi dari hewan lain yang anak-anaknya lebih tangguh.
Di Sisilia, Empedocles (sekitar 490 SM–sekitar 430 SM) mengamati penggunaan alat bernama klepsydra. Alat ini, yang kadang digunakan sebagai gayung, terdiri dari bola berleher terbuka dengan lubang-lubang kecil di bagian bawahnya. Ketika dicelupkan ke dalam air, ia akan terisi; dan jika leher terbukanya kemudian ditutup, klepsydra dapat diangkat tanpa air di dalamnya keluar melalui lubang-lubang tersebut.
Empedocles menyadari bahwa jika lehernya ditutup sebelum dicelupkan, klepsydra tidak akan terisi. Ia menyimpulkan bahwa sesuatu yang tak terlihat mencegah air masuk melalui lubang-lubang itu—ia telah menemukan substansi material yang kita sebut udara.
Sekitar masa yang sama, Democritus (sekitar 460 SM–sekitar 370 SM), dari koloni Ionia di Yunani utara, merenungkan apa yang terjadi ketika suatu benda dipecah atau dipotong menjadi bagian-bagian. Ia berpendapat bahwa proses itu tidak mungkin berlangsung tanpa batas.
Sebaliknya, ia mengajukan bahwa segala sesuatu, termasuk makhluk hidup, tersusun atas partikel-partikel dasar yang tidak dapat dipotong atau dipecah lagi. Ia menamai partikel-partikel pamungkas ini atom, dari kata Yunani yang berarti “tak terpotong.”
Democritus percaya bahwa setiap fenomena material merupakan hasil tumbukan atom-atom. Dalam pandangannya, yang dikenal sebagai atomisme, semua atom bergerak di ruang, dan kecuali jika terganggu, akan terus bergerak tanpa batas. Gagasan ini kini disebut hukum inersia.
Gagasan revolusioner bahwa kita hanyalah penghuni biasa alam semesta, bukan makhluk istimewa yang berada di pusatnya, pertama kali dipelopori oleh Aristarchus of Samos (sekitar 310 SM–sekitar 230 SM), salah satu ilmuwan Ionia terakhir.
Hanya satu perhitungannya yang bertahan—analisis geometris yang rumit berdasarkan pengamatan cermat terhadap ukuran bayangan bumi di bulan saat gerhana bulan. Dari data itu ia menyimpulkan bahwa matahari pasti jauh lebih besar daripada bumi.
Mungkin terinspirasi oleh gagasan bahwa benda kecil seharusnya mengelilingi benda besar dan bukan sebaliknya, ia menjadi orang pertama yang menyatakan bahwa bumi bukan pusat sistem planet kita, melainkan bahwa bumi dan planet-planet lain mengorbit matahari yang jauh lebih besar.
Langkah kecil dari kesadaran bahwa bumi hanyalah planet lain membawa pada gagasan bahwa matahari kita pun tidak istimewa. Aristarchus menduga demikian dan percaya bahwa bintang-bintang di langit malam sebenarnya hanyalah matahari-matahari yang jauh.
Kaum Ionia hanyalah satu dari banyak mazhab filsafat Yunani kuno, masing-masing dengan tradisi yang berbeda dan sering kali saling bertentangan. Sayangnya, pandangan Ionia tentang alam—bahwa ia dapat dijelaskan melalui hukum-hukum umum dan direduksi menjadi seperangkat prinsip sederhana—hanya berpengaruh kuat selama beberapa abad.
Salah satu alasannya adalah karena teori Ionia tampaknya tidak memberi tempat bagi gagasan kehendak bebas atau tujuan, maupun konsep bahwa para dewa campur tangan dalam jalannya dunia. Bagi banyak pemikir Yunani, ini merupakan penghilangan yang mengejutkan dan meresahkan, sebagaimana halnya bagi banyak orang masa kini.
Filsuf Epicurus (341 SM–270 SM), misalnya, menentang atomisme dengan alasan bahwa “lebih baik mengikuti mitos tentang para dewa daripada menjadi ‘budak’ takdir para filsuf alam.” Aristotle juga menolak konsep atom karena ia tidak dapat menerima bahwa manusia tersusun dari benda-benda tak bernyawa tanpa jiwa.
Gagasan Ionia bahwa alam semesta tidak berpusat pada manusia merupakan tonggak penting dalam pemahaman kita tentang kosmos, tetapi gagasan itu ditinggalkan dan tidak diangkat kembali—atau diterima secara luas—hingga hampir dua puluh abad kemudian oleh Galileo Galilei.
Seberapa pun tajam spekulasi mereka tentang alam, sebagian besar gagasan Yunani kuno tidak akan lolos sebagai sains yang sah menurut standar modern. Salah satu alasannya, karena mereka belum menemukan metode ilmiah, teori-teori mereka tidak dikembangkan dengan tujuan verifikasi eksperimental.
Jika satu sarjana menyatakan bahwa atom bergerak lurus hingga bertabrakan dengan atom lain, dan sarjana lain menyatakan bahwa atom bergerak lurus hingga menabrak seekor siklop, tidak ada cara objektif untuk menyelesaikan perdebatan tersebut.
Selain itu, tidak ada pembedaan yang jelas antara hukum manusia dan hukum fisika. Pada abad kelima SM, misalnya, Anaximander menulis bahwa segala sesuatu muncul dari substansi utama dan kembali kepadanya agar tidak “membayar denda dan hukuman atas ketidakadilan mereka.”
Dan menurut filsuf Ionia Heraclitus (sekitar 535 SM–sekitar 475 SM), matahari berperilaku sebagaimana adanya karena jika tidak, dewi keadilan akan memburunya.
Beberapa ratus tahun kemudian, kaum Stoa membedakan antara undang-undang manusia dan hukum alam, tetapi mereka memasukkan aturan perilaku manusia yang dianggap universal—seperti pemujaan kepada Tuhan dan ketaatan kepada orang tua—ke dalam kategori hukum alam. Sebaliknya, mereka sering menggambarkan proses fisik dalam istilah hukum dan menganggapnya perlu ditegakkan, seolah-olah benda mati harus “mematuhi” hukum tersebut. Jika sulit membuat manusia mematuhi peraturan lalu lintas, bayangkan meyakinkan asteroid untuk bergerak mengikuti elips.
Tradisi ini terus memengaruhi para pemikir selama berabad-abad. Pada abad ketiga belas, filsuf Kristen awal Thomas Aquinas (sekitar 1225–1274) mengadopsi pandangan ini dan menggunakannya untuk berargumen tentang keberadaan Tuhan, dengan menulis bahwa benda mati mencapai tujuannya bukan secara kebetulan, melainkan melalui maksud; karena itu harus ada makhluk cerdas yang mengarahkan semuanya.
Bahkan pada abad keenam belas, astronom Jerman besar Johannes Kepler (1571–1630) percaya bahwa planet-planet memiliki persepsi dan secara sadar mengikuti hukum gerak yang dipahami oleh “pikiran” mereka.
Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] Cosmos - Carl Sagan
Gagasan bahwa hukum alam harus ditaati secara sengaja mencerminkan fokus orang-orang kuno pada pertanyaan mengapa alam berperilaku demikian, bukan bagaimana ia berperilaku. Aristotle adalah salah satu pendukung utama pendekatan ini, menolak sains yang terutama didasarkan pada pengamatan.
Pengukuran presisi dan perhitungan matematis memang sulit pada zaman kuno. Notasi bilangan basis sepuluh baru muncul sekitar tahun 700 M, ketika bangsa Hindu membuat kemajuan besar dalam aritmetika. Tanda tambah dan kurang baru muncul pada abad kelima belas. Dan tanda sama dengan maupun jam yang mampu mengukur waktu hingga detik belum ada sebelum abad keenam belas.
Namun bagi Aristotle, kesulitan pengukuran dan perhitungan bukanlah hambatan untuk mengembangkan fisika yang menghasilkan prediksi kuantitatif; ia memang tidak merasa perlu melakukannya. Ia membangun fisikanya di atas prinsip-prinsip yang secara intelektual memikat baginya.
Ia menekan fakta-fakta yang tidak disukainya dan memusatkan perhatian pada alasan mengapa sesuatu terjadi, dengan sedikit usaha untuk merinci apa yang sebenarnya terjadi. Ketika ketidaksesuaian dengan pengamatan terlalu mencolok untuk diabaikan, ia memang menyesuaikan kesimpulannya, tetapi sering kali melalui penjelasan ad hoc yang hanya menambal kontradiksi.
Misalnya, teorinya tentang gerak menyatakan bahwa benda berat jatuh dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan beratnya. Untuk menjelaskan fakta bahwa benda jelas semakin cepat saat jatuh, ia menciptakan prinsip baru—bahwa benda bergerak lebih “bergembira” dan karenanya mempercepat ketika mendekati tempat istirahat alaminya—sebuah prinsip yang hari ini tampak lebih cocok menggambarkan manusia daripada benda mati.
Meskipun teori-teori Aristotle sering kali memiliki sedikit nilai prediktif, pendekatannya terhadap sains mendominasi pemikiran Barat selama hampir dua ribu tahun.
Para penerus Kristen Yunani menolak gagasan bahwa alam semesta diatur oleh hukum alam yang tidak memihak. Mereka juga menolak gagasan bahwa manusia tidak memiliki posisi istimewa di dalamnya.
Pada tahun 1277, Uskup Paris, atas perintah Paus Yohanes XXI, menerbitkan daftar 219 kesalahan atau ajaran sesat yang harus dikutuk. Di antara ajaran sesat itu terdapat gagasan bahwa alam mengikuti hukum, karena hal ini dianggap bertentangan dengan kemahakuasaan Tuhan.
Menariknya, Paus Yohanes meninggal beberapa bulan kemudian akibat hukum gravitasi ketika atap istananya runtuh menimpanya.
Comments (0)