RELATIVITAS DAN REVOLUSI ILMIAH

RELATIVITAS DAN REVOLUSI ILMIAH
Oleh: Muh. Zuhal Ma'ruf
Abstract: Relativity and scientific revolution. This article is going to display the relationship between the theory of relativity and revolution of science. Talking about modern science is talking about any theories appeared in the last of nineteenth century. One of the theories which is the most famous was stated by Albert Einstein in 1915. It is known as the theory of relativity. This theory seems become very well known all over the world that has changed the classical views brought by the previous scientist. It has also brought Albert Einstein into the greatest scientist in the world after Newton era. This theory, furthermore, creates a new spirit in the world of science.

Keyword: Theory of Relativity, Scientific revolution, modern science, theory, scientist.


Bagi sebagian besar dari kita menyebut nama Albert Einstein berarti menyebut “Ilmu Pengetahuan Modern”. Ia merupakan salah seorang ilmuan terkenal yang namanya tetap hidup karena karyanya yang luar biasa. Karyanya mengubah pemahaman kita terhadap jagat raya. Pendapat kita tentang ruang dan waktu tidak lagi seperti pendapat kita sebelum ia mengemukakan teorinya. Ia mengubah konsep dasar yang telah berlaku sejak masa Issac Newton. Einstein dapat disebut sebagai pendiri utama teori-teori fisika abad 20. (Aaron B. Lerner, 2001: 347)
Antara tahun 1901 – 1905, Einstein mengembangkan gagasannya tentang Energi dan Materi, Gerak dan Ruang, Serta Ruang dan Waktu. Bekerja secara terpisah dari para peneliti kebanyakan, ia menerbitkan 3 makalah penting pada tahun 1905 tentang Fisika Teoritis, 2 di antaranya saja telah memberi Einstein tempat dalam sejarah Fisika sebagai ilmuwan penting untuk menyelesaikan masalah yang belum terselesaikan di bidang Fisika. Makalah ketiga bahkan mencampakkan kepastian Fisika Klasik ke dalam kekacauan. (Jim Breithaupt, 2001: 14)

A. SEKILAS TENTANG EINSTEIN
Einstein dilahirkan pada tanggal 14 Maret 1879 di Ulm – Jerman. Setahun kemudian keluarga ini pindah ke Munich, tempat adiknya yang bernama Maja dilahirkan. Einstein tinggal di Munich selama 15 tahun. Kecintaannya pada musik yang kemudian menjadi kebutuhan baginya telah terbentuk menonjol ketika ia kursus biola pada umur 6 tahun.
Meskipun untuk pekerjaan-pekerjaan rutin, ia tidak terlalu pandai dan lamban dalam berbicara, Einstein sangat hebat dalam belajar sendiri. Pada umur 12 tahun, ia telah belajar sendiri tentang kalkulus dan pada umur 13 tahun ia telah membaca karya Immanuel Kant Pembahasan tentang Dalil Murni. Ia tidak membaca literatur-literatur ringan tetapi menekuni buku-buku matematika, fisika dan filsafat.
Einstein meninggalkan Munich pada umur 15 tahun untuk bergabung dengan orang tuanya di Milan Italia dan setahun kemudian mencoba masuk Federal Institute of Technology di Zurich Swiss. Berhubung tidak mempunyai ijazah sekolah menengah atas, ia harus menempuh ujian masuk. Ia gagal dalam bahasa modern, ilmu hewan dan botani, mata-mata pelajaran yang tidak ia peroleh sewaktu ia di Munich. Namun ia menunjukkan keistimewaannya dalam matematika dan fisika, sehingga diperkenankan masuk setelah belajar selama 1 tahun. Prestasinya di Perguruan Tinggi sangat hebat. Untuk beberapa waktu setelah wisudanya pada tahun 1900, Einstein tidak dapat mendapatkan asistensi atau pekerjaan apapun. Ia mempergunakan waktunya selama 2 tahun untuk mengajar pada berbagai lembaga kecil dan kemudian ia memperoleh pekerjaan sebagai ahli teknik pada kantor paten Swiss di Bern. (Aaron B. Lerner, 2001: 347)

TEMUAN-TEMUAN EINSTEIN
Di antara karya Einstein yang dipublikasikan pada tahun 1905 berupa makalah adalah:
1. Tentang Gerak Brown, yaitu gerak berliku-liku dari partikel-partikel kecil yang tersuspensi dalam zat cair yang tidak bergerak, di mana Einstein berhasil membuktikan keberadaan molekul.
2. Penjelasan tentang Efek Foto Listrik, yaitu pemancaran elektron oleh logam ketika dikenakan kepada cahaya yang berpanjang gelombang tertentu.
3. Teori Relativitas Khusus yang menyimpulkan bahwa materi dan energi itu adalah setara satu sama lain
SEKILAS TENTANG TEORI RELATIVITAS
a. Teori Relativitas Khusus
Einstein berasumsi bahwa tidak ada sesuatu gerak benda yang mutlak dalam suatu semesta yang tetap. Akan tetapi gerak bagaimanapun dari suatu benda hanya dapat dijelaskan dalam kaitan dengan gerak benda-benda yang lain. Kecepatan cahaya itu sendiri merupakan suatu yang mutlak. Kecepatan itu tidak berubah-ubah, tidak peduli apapun gerak dari pengamat. Waktu adalah juga nisbi (relatif). Jam bergerak lebih cepat atau lebih lambat tergantung dari gerak nisbi pengamat. Pemikiran ini merupakan perubahan mendasar dalam pemahaman kita mengenai sifat-sifat jagat raya.
Einstein juga menemukan bahwa massa suatu benda adalah nisbi terhadap kecepatannya. Makin cepat suatu benda bergerak, makin lebih pasif benda itu. Kecepatan yang terbatas adalah kecepatan cahaya. Dari sini ia berkesimpulan bahwa materi dan energi adalah ekuivalen. Persamaannya yang terkenal E = Mc2, menyatakan bahwa energi sama dengan meteri dikalikan kwadrat kecepatan cahaya. Sebelumnya Radiasi Elektromagnet dipandang sebagai gangguan dalam “eter”. Kini Radiasi Elektromagnet harus dipandang sebagai kenyataan fisika, sebagaimana juga kenyataan materi.. (Aaron B. Lerner, 2001:349)

b. Teori Relativitas Umum
Teori yang dikemukakan oleh Einstein pada tahun 1915 ini menyangkut bidang gaya. Teori ini juga dianggap sebagai perwakilan geometris tentang gravitasi.
Menurut teori relativitas umum tidaklah mungkin membedakan antara medan gravitasi dan medan gaya yang lain. Medan gaya gravitasi atau medan gaya manapun akan menghasilkan efek yang dapat diukur, karena adanya materi dalam alam semesta.
Ketika Einstein menganalisis ini dalam teori relativitas umum, dia menemukan bahwa pengaruh itu berbeda dengan apa yang diramalkan oleh hukum gravitasi universal Newton dan hukum-hukum lain dalam fisika klasik. Untuk satu hal sesuai dengan kaidah klasik, lintasan dari berkas cahaya adalah suatu geodesik – artinya jarak yang terdekat antara dua titik. Einstein menyatakan bahwa ini hanya akan merupakan garis lurus sempurna dalam jagat raya yang sama sekali tidak mengandung materi. Padahal katanya, cahaya akan dibelokkan kalau lintasannya melewati benda-benda padat. Geodesinya akan menjadi bengkok.
Para ilmuwan menguji teori ini. Mula-mula mereka memotret sebagian dari langit ketika tidak ada Matahari. Kemudian mereka memotret lagi ketika ada Matahari. Sudah barang tentu mereka harus memotretnya ketika gerhana Matahari penuh, karena kalau tidak demikian maka bintang-bintang di dekat Matahari tidak akan terlihat sama sekali. Apabila benar Matahari membelokkan sinar cahaya, maka kedudukan bintang-bintang itu akan tampak sedikit berubah pada photo yang kedua. Memang demikianlah yang terjadi. Besarnya perubahan adalah sama dengan yang diramalkan oleh teori Relativitas Umum. (Serge A. Korff, 2001: 357 – 359)

REVOLUSI ILMIAH
Menurut Kuhn, proses perkembangan ilmu pengetahuan manusia tidak dapat terlepas sama sekali dari apa yang disebut keadaan “Normal Science” dan “Revolutionary Science”.(dalam Muslih, 2006: 113)
Cara kerja paradigma dan terjadinya Revolusi Ilmiah dapat digambarkan secara umum ke dalam tahap-tahap sebagai berikut:
Tahap pertama, paradigma ilmu membimbing dan mengarahkan aktifitas ilmiah dalam masa ilmu normal (Normal Science). Di sini para ilmuan menjabarkan dan mengembangkan paradigma sebagai model ilmiah yang digelutinya secara rinci dan mendalam. Dalam tahap ini para ilmuwan tidak bersifat kritis terhadap paradigma yang membimbing aktifitas ilmiahnya. Selama menjalankan aktifitas ilmiah itu, para ilmuwan menjumpai berbagai fenomena yang tidak dapat diterangkan dengan paradigma yang digunakan sebagai bimbingan aktifitas ilmiahnya, inilah yang dinamakan Anomali. Anomali adalah suatu keadaan yang memperlihatkan adanya ketidakcocokan antara kenyataan (fenomena) dengan paradigma yang dipakai.
Tahap kedua, menumpuknya anomali menimbulkan krisis kepercayaan dari para ilmuwan terhadap paradigma. Paradigma mulai diperiksa dan dipertanyakan. Para ilmuwan mulai keluar dari jalur ilmu normal.
Tahap ketiga, para ilmuwan bisa kembali lagi pada cara-cara ilmiah yang lama sembari memperluas dan mengembangkan suatu paradigma tandingan yang dipandang bisa memecahkan masalah dan membimbing aktifitas ilmiah berikutnya. Proses peralihan dari paradigma lama ke paradigma baru inilah yang dinamakan Revolusi Ilmiah. (dalam Muslih, 2006:118)
Dalam periode “Revolutionary Science”, hampir semua kosa kata, istilah-istilah, konsep-konsep, idiom-idiom, cara penyelesaian persoalan, cara berfikir, cara mendekati persoalan berubah dengan sendirinya. Sudah barang tentu, khazanah intelektual yang lama masih dapat dimanfaatkan sejauh ia masih menyentuh persoalan yang dihadapi. (dalam Muslih, 2006:115)
TEORI RELATIVITAS DAN REVOLUSI ILMIAH
Dalam analisis secara mekanistik, maka terdapat empat komponen analisis utama yakni zat, gerak, ruang dan waktu. Newton dalam bukunya Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1686) berasumsi bahwa keempat komponen ini bersifat absolut. Zat bersifat absolut dan dengan demikian berbeda secara subtantif dengan energi. Einstein berlainan dengan Newton, dalam The Special Theory of Relativity (1905) berasumsi bahwa keempat komponen itu bersifat relatif. Tidak mungkin kita mengukur gerak secara absolut, kata Einstein. Bahkan zat sendiri itupun tidak mutlak, hanya bentuk lain dari energi dengan rumus yang termasyhur: M = mc2. (Suriasumantri, 2001: 84-85
Pernyataan-pernyataan baru yang bisa disimpulkan dari teori relativitas khusus maupun umum adalah:
- Tidak ada gerakan absolut; yang ada hanya gerakan relatif.
- Kecepatan cahaya tetap dan tidak tergantung pada gerakan sumbernya maupun pengamat.
- Tidak ada energi yang bisa dihantarkan lebih cepat daripada kecepatan cahaya.
- Massa sebuah benda yang sedang bergerak adalah fungsi dari kandungan energi yang berbeda-beda sesuai dengan kecepatannya.
- Materi setara dengan energi
- Waktu bersifat relatif
- Ruang dan waktu bersifat saling bergantung dan membentuk suatu kesatuan empat dimensi.
- Hadirnya materi menyebabkan pelengkungan ruang; sehingga benda yang sedang melintas di dekat materi itu akan membentuk lintasan lengkung. Inilah yang disebut efek gravitasi, sebagaimana dibuktikan oleh pelengkungan cahaya yang melintasi medan gravitasi.
Beberapa penemuan dan teori yang didasarkan atas teori relativitas Einstein antara lain adalah:
1. Bom atom; didasarkan atas rumus E = mc2, dimana E adalah energi, m adalah massa dan c adalah kecepatan cahaya. Menghukumi Einstein sebagai bertanggung jawab atas tragedi kemanusiaan bom atom di Hirosima dan Nagasaki tidaklah bijak. E=mc2 bukanlah rumus (seperti yang banyak dipikirkan orang) untuk bom atom. Ingat! Albert mengusulkan teori Relativitas pada 1905. proyek bom atom dimulai pada 1939. Fisika Nuklir dikembangkan oleh para ilmuwan lain, seperti Joliot Curie, Enrico Fermi dan Leo Szilard. (Joseph Schwartz , 2001: 166)
2. Lubang hitam; suatu benda masif yang tak satupun cahaya dapat melepaskan diri darinya, terbentuk oleh kehancuran bintang masif. Lubang Hitam dianggap dapat memberi penjelasan yang lebih meyakinkan terhadap apa yang disebut sebagai obyek “M87”, yaitu Galaxi Raksasa dengan inti aktif yang sangat terang. Bagian dari pusat Galaxi ini berputar demikian cepatnya sehingga diperkirakan mengandung benda dengan massa kira-kira tiga ribu juta bintang dalam suatu area yang ukurannya tidak lebih dari ukuran tata surya kita.(Breithaupt,2001: 87)
3. Dentuman Besar (The Big Bang); yaitu teori yang menyatakan bahwa semesta bermula dari suatu ledakan dahsyat sekitar 12 milyar tahun yang lalu. Bukti yang mendukung teori Dentuman Besar: (a) Radiasi latar gelombang mikro dari berbagai arah di Antariksa merupakan radiasi dari dentuman besar. (b) Rasio hidrogin terhadap helium: penjelasan yang benar atas pertanyaan mengapa terdapat hedrogin 3 kali lebih banyak daripada helium dalam alam semesta. (c) Penjelasan hukum Hubble. (Breithaupt,2001: 87)
Begitulah gambaran singkat tentang teori Relativitas Einstein. Teori ini telah merevolusikan pandangan kita. Teori ini telah mengubah pandangan kita mengenai ruang, waktu, massa, energi, gerak dan gravitasi. Teori ini telah memberikan suatu pendekatan baru dalam telaah alam semesta.
PENUTUP
Einstein telah mengubah pandangan kita tentang alam semesta meski meninggal dalam kegagalan. Teorinya tentang Relativitas telah menjadikannya sebagai seorang pemikir terbesar sejak Newton. Teori Relativitas meruntuhkan pandangan kita tentang ruang dan waktu serta mengarahkan kita pada suatu dunia yang sebelumnya tidak bisa dibayangkan. Rumus teori ini, yaitu E=mc2 yang menunjukkan bahwa materi dapat diubah menjadi energi, menjadi pencetus jaman nuklir.
Ironis memang, yang menemukan teori Relativitas bukan orang Islam, padahal dalam al-Qur’an terdapat peristiwa yang merupakan contoh dari teori ini, yaitu:
1. Peristiwa pemindahan Istana Bulqis di jaman Sulaiman yang merupakan contoh dari perubahan wujud materi ke energi dan sebaliknya sesuai rumus E=mc2.
2. Kisah Ashabul Kahfi yang merupakan contoh dari Relativitas Waktu. Para penghuni gua merasa tidur setengah atau satu hari, padahal waktu telah berjalan 309 tahun.
Hal ini harus mendorong kita untuk lebih mendalami al-Qur’an dan menghidupkan kembali tradisi ilmiah di kalangan umat Islam.

DAFTAR PUSTAKA

Breithaupt, Jim, 2001, Einstein: seri siapa dia?, alih bahasa Zulkifli Harahap, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Korff, Serge A., 2001, Teori Relativitas, dalam Ilmu Pengetahuan Populer Fisika, Grolier International, Inc, PT. Widyadara.

Lerner, Aaron B., 2001, Albert Einstein, dalam Ilmu Pengetahuan Populer Fisika, Grolier International, Inc, PT. Widyadara.

Muslih, Mohammad, 2006, Filsafat Ilmu, Cetakan ketiga, Penerbit Belukar, Yogyakarta.

Schwartz, Joseph dan Michael McGuinness, 2001, Mengenal Einstein For Beginners, diterjemahkan oleh Ciptadi Sukono, Cetakan IV, Mizan, Bandung.

Strathern, Paul, 2003, Einstein & Relativitas, Alih bahasa Fransisca Petrajani, Erlangga, Jakarta.

Suriasumantri, Jujun S. , 2001, Filsafat Ilmu Sebuah Pengantar Populer, Cetakan keempatbelas, Pustaka Sinar Harapan, Jakarta.