1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Dasar dimulaianya periode mekanika kuantum adalah ketika mekanika klasik tidak bisa

menjelaskan gejala-gejala fisika yang bersifat mikroskofis dan bergerak dengan

kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya Oleh karena itu diperlukan cara pandang

yang berbeda dengan sebelumnya dalam menjelaskan gejala fisika tersebut

Teori atom mengalami perkembangan mulai dari teori atom John Dalton Joseph John

Thomson Ernest Rutherford dan Niels Henrik David Bohr Perkembangan teori atom

menunjukkan adanya perubahan konsep susunan atom dan reaksi kimia antaratom

Kelemahan model atom yang dikemukakan Rutherford disempurnakan olehNiels Henrik

David Bohr Bohr mengemukakan gagasannya tentang penggunaan tingkat energi

elektron pada struktur atom Model ini kemudian dikenal dengan model atom

Rutherford-Bohr Tingkat energy elektron digunakan untuk menerangkan terjadinya

spektrum atom yang dihasilkan oleh atom yang mengeluarkan energi berupa radiasi

cahaya

12 Tujuan Makalah

Adapun tujuan pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut

1 Mengetahui sejarah awal teori mekanika kuantum

2 Mengetahui perkembangan teori mekanika kuantum

3 Mengetahui eksperimen-eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika

kuantum

4 Mengetahui tokoh-tokoh mekanika kuantum

5 Mengetahui bukti dari mekanika kuantum

2

BAB II

PEMBAHASAN

A Sejarah Awal

Setiap memasuki pemahaman dunia atom ilmuan mengalami kesulitan yang luar biasa

Teori-teori mapan tidak berdaya bahasa yang digunakan mengalami kebuntuan bahkan

imajinasi terhadap dunia atom dipengaruhi pandangan emosional Pengalaman ini

dilukiskan Heisenberg ldquoSaya ingat pembicaraan saya dengan Bohr yang berlangsung

selama berjam-jam hingga larut malam dan mengakhirinya dengan putus asa dan ketika

perbincangan itu berakhir saya berjalan-jalan sendirian di taman terdekat dan mengulangi

pertanyaan pada diri saya sendiri berkali-kali Mungkinkah alam itu absurd sebagaimana

yang tampak pada kita dalam eksperimen-eksperimen atom inirdquo (Fritjof Capra

200086)

Situasi psikologis Heisenberg pada akhirnya merupakan salah satu kata kunci dalam

perkembangan revolusioner dunia atom Bendamateri yang diamati tidak terlepas dari

pengalaman pengamat bendamateri bukan lagi sebagai objek penderita yang dapat

diotak-atik sesuai keinginan pengamat Lebih jauhnya bendamateri sendiri yang

berbicara dan mempunyai keinginan sesuai fungsi dan kedudukannya dalam suatu

fenomena Absurditas subatom terlihat ketika dipandang sebagai bendamateri tidak

memadai lagi subatom bukan lsquobendarsquo Tetapi merupakan kesalinghubungan dalam

membentuk jaringan dinamis yang terpola Sub-subatom merupakan jaring-jaring

pembentuk dasar materi yang merubah pandangan manusia selama ini yang memandang

sub atom sebagai blok-blok bangunan dasar pembentuk materi

Meminjam istilah Kuhn mekanika kuantum merupakan paradigma sains revolusioner

pada awal abad 20 Lahirnya mekanika kuantum tidak terlepas dari perkembangan-

perkembangan teori terutama teori atom Mekanika kuantum bukan untuk menghapus

teori dan hukum sebelumnya Mekanika kuantum tidak lebih untuk merevisi dan

menambal pandangan manusia terhadap dunia terutama dunia mikrokosmik Bisa jadi

sebenarnya hukum-hukum yang berlaku bagi dunia [sunnatullah] telah tersedia dan

berlaku bagi setiap fenomena alam tetapi pengalaman manusialah yang terbatas Oleh

sebab itu sampai di sini kita harus sadar dan meyakini bahwa sifat sains itu sangat

tentatif

Mengapa teori kuantum merupakan babak baru cara memandang alam Vladimir

Horowitz pernah mengatakan bahwa mozart terlalu mudah untuk pemula tetapi terlalu

sulit untuk para ahli Hal yang sama juga berlaku untuk teori kuantum Secara sederhana

teori kuantum menyatakan bahwa partikel pada tingkat sub atomik tidak tunduk pada

hukum fisika klasik Entitas seperti elektron dapat berwujud [exist] sebagai dua benda

berbeda secara simultanmdashmateri atau energi tergantung pada cara pengukurannya

(Paul Strathern 2002viii) Kerangka mendasar melakukan penalaran dalam sains adalah

berpikir dengan metoda induksi Apabila melakukan penalaran dengan metoda ini maka

pengamatan terhadap wajah alam fisik dilakukan melalui premis-premis yang khusus

tentang materi-materi kecil [mikro] bahan alam fisik yang kasat mata Hukum-hukum

sains klasik yang telah terpancang lama ternyata terlihat kelemahannya ketika

berhadapan dengan fenomena mikrokosmik

Gary Zukaf (200322) memberikan pengertian secara etimologis dari mekanika kuantum

lsquoKuantumrsquo merupakan ukuran kuantitas sesuatu besarnya tertentu lsquoMekanikarsquo adalah

kajian atau ilmu tentang gerak Jadi mekanika kuantum adalah kajian atau ilmu tentang

gerak kuantum Teori kuantum mengatakan bahwa alam semesta terdiri atas bagian-

3

bagian yang sangat kecil yang disebut kuanta [quanta bentuk jamak dari quantum] dan

mekanika kuantum adalah kajian atau ilmu yang mempelajari fenomena ini

Teori kuantum memang masih pro dan kontra dalam penerimaannya dan bersifat

kontroversial ketika menggugat otoritas sains yang dianggap telah mapan Adanya pro

dan kontra terlihat ketika Einstein yang merupakan ilmuan besar abad 20 tidak menyukai

teori ini meskipun Einstein merupakan salah satu dukun yang membidangi lahirnya teori

kuantum Dalam salah satu perdebatan yang panjang dengan Bohr yang berlangsung di

Kopenhagen Denmark sehingga terkenal dengan ldquoTafsiran Kopenhagenrdquo Einstein

mengatakan bahwa teori kuantum tidak dapat mengakomodir fraksi-fraksi dalam sains

dia masih berpegang teguh bahwa madzhab newtonian merupakan mazhab yang relatif

akomodatif Bohr mengeluarkan argumen bahwa manusialah yang tidak dapat

mengakomodir pengalamannya yang sangat kaya dan terakhir Bohr menyindir Einstein

bahwa orang yang tidak goncang jiwanya oleh teori kuantum berarti orang tersebut

belum memahaminya

Sejarah fisika kuantum dimulai ketika Michael Faraday menemukan sinar katoda

Kemudian pada tahun 1859-1860 Gustav Kirchoff memberikan pernyataan tentang

radiasi benda hitam Pada tahun1887 Ludwig Boltzman menyatakan bahwa bentuk

energi pada sistem fisika berbentuk diskrit

Pada tahun 1900 fisikawan Jerman Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi itu

terkuantisasi Ide ini muncul berkenaan dengan situasi pada saat tersebut yaitu ketika

para ilmuan tidak bisa menjelaskan fenomena radiasi spectrum cahaya yang dipancarkan

oleh suatu benda mampat pada temperatur tertentu yang dikenal dengan radiasi benda

hitam Teori kalsik pada saat itu tidak bisa menjelaskan kenapa cahaya selain cahaya

tampak cahaya-cahaya lain yang tidak tampak pun dipancarkan Hal tersebut

menunjukan bahwa untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ternyata benda tidak

perlu terlalu panas bahkan pada suhu kamar pun benda tetap bisa memancarkan

gelombang elektromagnetik

Sifat yang diamati dari radiasi benda hitam ini tidak bisa diterangkan oleh teori-teori

fisika berkembang pada saat itu Sampai akhirnya Planck menurunkan persamaan yang

dapat menerangkan radiasi spectrum ini sebagai fungsi temperatur dari benda yang

meradiasikannya dan memandang bahwa radiasi ini dipancarkan tidak dalam bentuk

kontinu tapi dalam bentuk paket-paket energi yang disebut kuanta Besarnya energi yang

diradiasikan itu sebanding dengan frekuensi v Setiap paket energi tersebut meradiasikan

energi sebesar

E = hv

Dengan h merupakan konstanta Planck Plsnck jugs tidak menyangsikan teori klasik

yang diterima pada waktu itu yaitu bahwa cahaya diradiasikan dalam bentuk gelombang

bukan dalam bentuk partikel yang membuat teori tersebut tidak bisa menjelaskan

fenomena radiasi benda hitam ini Proses

B Perkembangan Mekanika Kuantum

Pada tahun 1905 Albert Einstein berhasil menjelaskan efek foto listrik dengan didasari

oleh pendapat Planck lima tahun sebelumnya dengan mempostulatkan bahwa cahaya

atau lebih khususnya radiasi elektromagenetik dapat dibagi dalam paket-paket tertentu

yang disebut kuanta dan berada dalam ruang Energi berhasil menjelaskan bahwa untuk

membuat electron terpancar dari permukaan logam diperlukan cahaya yang menumbuk

Cahaya tersebut harus memiliki frekuensi melebih frekuensi ambang dari logam tersebut

Efek foto listrik ini tidak bergantung pada intensitas cahaya yang ditembakan seperti

4

pandangan mekanika klasik tetapi hanya bergantung pada frekuensinya saja Walaupun

cahaya lemah ditembakan tetapi memiliki frekuensi yang melebihi frekuensi ambang

ternyata ada electron yang dipancarkan

Pernyataan Einstein bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk paket-paket energi yang

kemudian disebut kuanta dinyatakan dalam jurnal kuantum yang berjudul On a heuristic

viewpoint concerning the emission and transformation of light pada bulan Maret 1905

Pernyataan tersebut disebut-sebut sebagai pernyataan yang paling revolusioner yang

ditulis oleh fisikawan pada abad ke-20

Paket-paket energi yang pada masa itu disebut dengan kuanta kemudian disebut oleh

foton sebuah istilah yang dikemukakan oleh Gilbert amp Lewis pada tahun 1926 Ide

bahwa tiap foton harus terdiri dari energi dalam bentuk kuanta merupakan sebuah

kemajuan Hal tersebut dengan efektif merubah paradigma ilmuwan fisika pada saat itu

yang sebelumnya menjelaskan teori gelombang Ide tersebut telah mampu menjelaskan

banyak gejala fisika pada waktu itu

Teori kuantum yang menyatakan bahwa cahaya teradiasi dalam bentuk paket-paket

energi secara terpisah dan diserap oleh electron secara individual berhasil menjelaskan

efek foto listrik dengan baik yaitu pada intensitas cahaya yang lemah pun bisa

terpancarkan electron dari logam asalkan frekuensi cahaya yang diberikan melebihi

frekuensi ambang dari logam yang disinari Hal ini tidak bisa dijelaskan oleh teori

gelombang yang dianut para fisikawan pada saat itu Namun teori gelombang tentang

cahaya ini juga dapat menjelaskan dengan baik bagaimana terjadinya difraksi dan

interferensi cahaya yang menganggap bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk

gelombang yang menjalar seperti riak air ketika sebuah benda jatuh ke dalam air

Pada tahun 1913 Neils Bohr mencoba menjelaskan garis-garis spectrum dari atom

hydrogen dengan menggunakan teori kuantisasi Penjelasannya ini di terbitkan pada

bulan Juli 1913 dalam papernya yang berjudul On the Constitution of Atoms and

Molecules Teori ini ia kemukakan untuk mendapat gambaran yang lebis jelas tentang

bagaimana struktur atomic yang terdapat dalam benda Ilmuwan sebelumnya yang

berusaha menjelaskan tentang struktur atom adalah JJ Thompson yang menyatakan

bahwa atom seperti sebuah bola yang bermuatan postif serba sama yang mengandung

electron dan tersebar merata di permukaannya

Namun ternyata teori Bohr ini tidak bisa menjelaskan mengapa garis spectral tertentu

berintensitas lebih tinggi dari yang laiinya Selain itu teori ini tidak bisa menjelaskan

hasil pengamatan bahwa banyak garis spectral sesungguhnya terdiri dari garis-garis

terpisah yang panjang gelombangnya sedikit berbeda Yang paling penting teori Bohr ini

tidak dapat menjelaskan bagaimana interaksi atom-atom penyusun ini bisa menyusun

kumpulan makroskopis yang memiliki sifat fisika dan kimia seperti yang kita amati

sekarang

Walaupun teori Bohr tidak terbukti secara eksperimen namun hal ini menjadi sebuah

catatan yang merubah paradigma para ilmuwa saat itu tentang bagaimana menjelaskan

gejala tomik dengan memakai pendekatan yang lebih umum Hal ini kemudian dilakukan

oleh ilmuwan-ilmuwan lainnya ditahun-tahun selanjutnya

Dari diskusi Henri Poincare tentang teori Planck pada tahun 1912 tulisannya yang

berjudul Sur la theorie des quanta menyatakan bahwa walaupun teori tentang kuantisasi

energi ini berhasil dan cukup fenomenal namun pada saat itu tidak ada pertimbangan

yang tepat tentang kuantisasi Oleh karena itu kemudian teori tersebut disebut dengan

teori kuantum lama

5

Kemudian pada tahun 1931 kata fisika kuantum pertama kali diungkapkan oleh Johnston

dalam bukunya yang berjudul Plancks Universe in Light of Modern Physics

Pada tahun 1924 seorang fisikawan Perancis Louis de Broglie menyatakan teorinya

tentang gelombang materi dengan menyatakan bahwa partikel dapat menunjukan sifat

gelombang dan sebalikanya Teori ini berlaku utuk partikel tunggal Teori tersebut

diambil dari teori relativitas khusus

Kemudian berdasarkan pemikiran de Broglie mekanika kuantum modern lahir pada

tahun 1925 yaitu ketika fisikawan Jerman Werner Heisenberg dan Max Born

mengembangkan mekanika matriks Selain itu Erwin Schrodinger seorang fisikawan

Austria menemukan mekanika gelombang dan persamaan non-relativistik Schrodinger

sebagai pendekatan terhadap kasus umum dari teori de Broglie Schrodinger menunjukan

bahwa kedua temuannya eqivalen

Pada tahun 1926 Einstein pernah bertanya kepada W Heisenberg di Berlin Filosofi apa

yang mendasari anda mengenai teori aneh anda Teori tersebut terlihat menarik tetapi

apa yang dimaksud dengan kuantitas yang dapat diamati saja W Heisenberg

menjawab bahwa ia tidak percaya kepada keberadaan jejak-jejak dalam kamar kabut

Kemudian Einstein menimpali tetapi anda harus menyadari bahwa hal tersebut

sangatlah salah W Heisenberg menjawab lagi tetapi kenapa kalau sementara hal ini

tidak benar sedangkan anda menggunakannya Einstein mengatakan bahwa I may have

used it but still it is nonsense

Dari penegasan Einstein tentang kuantitas teramati Heisnberg menyimpulkan

Observation means that we construct some connections between a phenomenon and our

realization of the phenomenon There is something happening in the atom the light is

emitted the light hits the photographic plate we see the photographic plate and so on

and so on In this whole course of events between the atom and your eye and your

consciousness you must assume that everything work as in the old physics If you would

change the theory concerning the sequence of events then of course the observation

would be altered

Bagi Heisenberg penegasan Einstein tersebut sangat bermanfaat dalam penelitian

selanjutnya bersama dengan Neils Bohr Penegasan tersebut sekaligus mengingatkan

bahwa akan sangat membahayakan apbila hanya meneliti tentang kuantitas yang teramati

saja padahal disamping semua kuantitas yang dapat diamati secara langsung masih

banyak hal yang dimungkinkan untuk dapat diamati secara tidak langsung Akhirnya

Heisenberg mengakuinya dengan mengemukakan this was that one should not strick too

much to one special group of experiments one should rather try to keep in touch with all

the developments in all the relevant experiments so that one should always have the

whole picture in mind before one tries to fix a theory in mathematical or other

languages

Heisenberg merumuskan prisip ketidaktentuannya pada tahun 1927 Interpretasi

Copenhagen juga mulai melakukan hal yang sama pada saat itu Kemudian dimulai pada

sekitar tahun 1927 Dirac memproses penyatuan mekanika kuantum dengan relativitas

khusus dengan mengajukan persamaan dirac untuk elektron Persamaan dirac mampu

menjelaskan gambaran relativistic dari fungsi gelombang dari sebuah electron yang gagal

dijelaskan oleh Schrodonger

6

Persamaan dirac memprediksikan spin electron dan menuntun Dirac untuk meramalkan

keberadaan positron Dia juga merintis penggunaan tools matematika dalam menjelaskan

teori termasuk notasi bra-ket Hal ini digambarkan dalam bukunya yang terkenal pada

tahun 1930

Pada periode yang sama seorang polimat John Von Neumann merumuskan dasar

matematika yang tepat untuk mekanika kuantum yaitu teori operator linear Hal tersebut

digambarkan dalam bukunya pada tahun 1932

Bidang ilmu kimia kuantum dirintis oleh fisikawan Walter Heitler dan Fritz London yang

mempublikasikan suatu studi tentang ikatan kovalen dan molekul hydrogen pada tahun

1927 Kimia kuantum dibangaun oleh banyak orang termasuk kimiawan teori Amerika

Pauling dan John C Slater ke dalam banyak teori misalnya teori molekuler orbit dan teori

valensi

Pada tahun 1927 mulai dilakukan penerapan mekanika kuantum untuk sebuah bidang

yang lebih dari partikel tunggal yang menghasilkan teori medan kuantum Orang-orang

yang pertama kali menekuni bidang ini diantaranya adalah PAM Dirac W Pauli V

Weisskopf dan P Jordan Penelitian ini mencapai puncaknya ketika perumusan

elektrodinamika kuantum oleh RP Feynmen F Dyson J Schwinger dan SI

Tomonaga sepanjang tahun 1940 Elektrodinamika kuantum merupakan teori kuantum

tentang elektron positron dan medan elektromagnet

Teori kuantum chromoynamics pertama kali dirumuskan pada awal tahun 1960 Teori

tersebut dirumuskan oleh Politzer Gross dan Wilczek pada tahun 1975 Kemudian

berdasarkan pada hasil dari pekerjaan yang dipelopori oleh Schwinger Higgs dan

Goldstone fisikawan Glashow Weinberg dan Salam menunjukan bagaimana gaya nuklir

lemah dan kuantum elektrodinamika dapat disatukan ke dalam gaya listrik lemah Dari

hal tersebut pada tahun 1979 mereka menerima hadiah nobel dalam bidang fisika

C Eksperimen-Eksperimen Yang Mendasari Perkembangan Mekanika Kuantum

Berikut ini adalah eksperimen ndash eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika

kuantum

1) Thomas Young dengan eksperimen celah ganda mendemonstrasikan sifat gelombang

cahaya pada tahun 1805

2) Henri Becquerel menemukan radioaktivitas pada tahun 1896

3) JJ Thompson dengan eksperimen sinar katoda menemuka electron pada tahun 1897

4) Studi radiasi benda hitam antara 1850 sampai 1900 yang dijelaskan tanpa

menggunakan konsep mekanika kuantum

5) Einstein menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 dengan menggunakan konsep

foton dan partikel cahaya dengan energi terkuantisasi

6) Robert Milikan menunjukan bahwa arus listrik bersifat seperti kuanta dengan

menggunakan eksperimen tetes minyak pada tahun 1909

7) Ernest Rutherford mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan

postif dari atom terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas pada tahun

1911

8) Otti Stern dan Walther Gerlach mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin

partikel yang dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach pada tahun 1920

9) Clinton Davisson dan Lester Germer mendemondtrasikan sifat gelombang dari

electron melalui percobaan difraksi electron pada tahun 1927

10) Clyde L Cowan dan Frederick Reines menjelaskan keberadaan neutrino pada tahun

1955

11) Clauss Jonsson dengan eksperimen celah ganda menggunakan electron pada tahun

1961

7

12) Efek Hall kuantum yang ditemukan oleh Klaus von Klitzing pada tahun 1980 dan

13) Eksperimental verivication dan quantum entanglement oleh Alain Aspect pada tahun

1982

D Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum

a Max Planck

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel Jerman dia belajar di Universitas Berlin dan Munich

peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich

selagi berumur baru dua puluh satu tahun Sebentar dia mengajar di Universitas Munich

kemudian di Universitas Kiel Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai

pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh Itu tahun 1928

Planck seperti halnya ilmuwan lain tertarik dengan radiasi kuantitas gelap julukan buat

radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan

(Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya

tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya) Percobaan-percobaan

para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh

obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu

Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang

ruwet yang dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap Formula ini yang

kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan

Tetapi ada satu masalah hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu

formula yang samasekali berbeda

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori

baru yang radikal energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit

elementer yang disebut Planck kuantum Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya

tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan juga berimbang dengan

kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan h tetapi sekarang disebut patokan

Planck Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika

Tetapi dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat

daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap

Teori Planck begitu revolusioner yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik

kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif Kendati

hipotesanya terdengar aneh dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah

formula yang benar

Pada mulanya umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai

tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok Sesudah beberapa tahun hal itu berubah

sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena

fisik selain untuk radiasi kuantitas gelap Einstein menggunakan konsep ini di tahun

1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika dan Niels Bohr menggunakannya di

tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom Menjelang tahun 1918 tatkala Planck

peroleh Hadiah Nobel jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu

mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan

Hitler Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam

komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler Planck sendiri mati tahun

1947 pada umur delapan puluh sembilan tahun

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

2

BAB II

PEMBAHASAN

A Sejarah Awal

Setiap memasuki pemahaman dunia atom ilmuan mengalami kesulitan yang luar biasa

Teori-teori mapan tidak berdaya bahasa yang digunakan mengalami kebuntuan bahkan

imajinasi terhadap dunia atom dipengaruhi pandangan emosional Pengalaman ini

dilukiskan Heisenberg ldquoSaya ingat pembicaraan saya dengan Bohr yang berlangsung

selama berjam-jam hingga larut malam dan mengakhirinya dengan putus asa dan ketika

perbincangan itu berakhir saya berjalan-jalan sendirian di taman terdekat dan mengulangi

pertanyaan pada diri saya sendiri berkali-kali Mungkinkah alam itu absurd sebagaimana

yang tampak pada kita dalam eksperimen-eksperimen atom inirdquo (Fritjof Capra

200086)

Situasi psikologis Heisenberg pada akhirnya merupakan salah satu kata kunci dalam

perkembangan revolusioner dunia atom Bendamateri yang diamati tidak terlepas dari

pengalaman pengamat bendamateri bukan lagi sebagai objek penderita yang dapat

diotak-atik sesuai keinginan pengamat Lebih jauhnya bendamateri sendiri yang

berbicara dan mempunyai keinginan sesuai fungsi dan kedudukannya dalam suatu

fenomena Absurditas subatom terlihat ketika dipandang sebagai bendamateri tidak

memadai lagi subatom bukan lsquobendarsquo Tetapi merupakan kesalinghubungan dalam

membentuk jaringan dinamis yang terpola Sub-subatom merupakan jaring-jaring

pembentuk dasar materi yang merubah pandangan manusia selama ini yang memandang

sub atom sebagai blok-blok bangunan dasar pembentuk materi

Meminjam istilah Kuhn mekanika kuantum merupakan paradigma sains revolusioner

pada awal abad 20 Lahirnya mekanika kuantum tidak terlepas dari perkembangan-

perkembangan teori terutama teori atom Mekanika kuantum bukan untuk menghapus

teori dan hukum sebelumnya Mekanika kuantum tidak lebih untuk merevisi dan

menambal pandangan manusia terhadap dunia terutama dunia mikrokosmik Bisa jadi

sebenarnya hukum-hukum yang berlaku bagi dunia [sunnatullah] telah tersedia dan

berlaku bagi setiap fenomena alam tetapi pengalaman manusialah yang terbatas Oleh

sebab itu sampai di sini kita harus sadar dan meyakini bahwa sifat sains itu sangat

tentatif

Mengapa teori kuantum merupakan babak baru cara memandang alam Vladimir

Horowitz pernah mengatakan bahwa mozart terlalu mudah untuk pemula tetapi terlalu

sulit untuk para ahli Hal yang sama juga berlaku untuk teori kuantum Secara sederhana

teori kuantum menyatakan bahwa partikel pada tingkat sub atomik tidak tunduk pada

hukum fisika klasik Entitas seperti elektron dapat berwujud [exist] sebagai dua benda

berbeda secara simultanmdashmateri atau energi tergantung pada cara pengukurannya

(Paul Strathern 2002viii) Kerangka mendasar melakukan penalaran dalam sains adalah

berpikir dengan metoda induksi Apabila melakukan penalaran dengan metoda ini maka

pengamatan terhadap wajah alam fisik dilakukan melalui premis-premis yang khusus

tentang materi-materi kecil [mikro] bahan alam fisik yang kasat mata Hukum-hukum

sains klasik yang telah terpancang lama ternyata terlihat kelemahannya ketika

berhadapan dengan fenomena mikrokosmik

Gary Zukaf (200322) memberikan pengertian secara etimologis dari mekanika kuantum

lsquoKuantumrsquo merupakan ukuran kuantitas sesuatu besarnya tertentu lsquoMekanikarsquo adalah

kajian atau ilmu tentang gerak Jadi mekanika kuantum adalah kajian atau ilmu tentang

gerak kuantum Teori kuantum mengatakan bahwa alam semesta terdiri atas bagian-

3

bagian yang sangat kecil yang disebut kuanta [quanta bentuk jamak dari quantum] dan

mekanika kuantum adalah kajian atau ilmu yang mempelajari fenomena ini

Teori kuantum memang masih pro dan kontra dalam penerimaannya dan bersifat

kontroversial ketika menggugat otoritas sains yang dianggap telah mapan Adanya pro

dan kontra terlihat ketika Einstein yang merupakan ilmuan besar abad 20 tidak menyukai

teori ini meskipun Einstein merupakan salah satu dukun yang membidangi lahirnya teori

kuantum Dalam salah satu perdebatan yang panjang dengan Bohr yang berlangsung di

Kopenhagen Denmark sehingga terkenal dengan ldquoTafsiran Kopenhagenrdquo Einstein

mengatakan bahwa teori kuantum tidak dapat mengakomodir fraksi-fraksi dalam sains

dia masih berpegang teguh bahwa madzhab newtonian merupakan mazhab yang relatif

akomodatif Bohr mengeluarkan argumen bahwa manusialah yang tidak dapat

mengakomodir pengalamannya yang sangat kaya dan terakhir Bohr menyindir Einstein

bahwa orang yang tidak goncang jiwanya oleh teori kuantum berarti orang tersebut

belum memahaminya

Sejarah fisika kuantum dimulai ketika Michael Faraday menemukan sinar katoda

Kemudian pada tahun 1859-1860 Gustav Kirchoff memberikan pernyataan tentang

radiasi benda hitam Pada tahun1887 Ludwig Boltzman menyatakan bahwa bentuk

energi pada sistem fisika berbentuk diskrit

Pada tahun 1900 fisikawan Jerman Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi itu

terkuantisasi Ide ini muncul berkenaan dengan situasi pada saat tersebut yaitu ketika

para ilmuan tidak bisa menjelaskan fenomena radiasi spectrum cahaya yang dipancarkan

oleh suatu benda mampat pada temperatur tertentu yang dikenal dengan radiasi benda

hitam Teori kalsik pada saat itu tidak bisa menjelaskan kenapa cahaya selain cahaya

tampak cahaya-cahaya lain yang tidak tampak pun dipancarkan Hal tersebut

menunjukan bahwa untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ternyata benda tidak

perlu terlalu panas bahkan pada suhu kamar pun benda tetap bisa memancarkan

gelombang elektromagnetik

Sifat yang diamati dari radiasi benda hitam ini tidak bisa diterangkan oleh teori-teori

fisika berkembang pada saat itu Sampai akhirnya Planck menurunkan persamaan yang

dapat menerangkan radiasi spectrum ini sebagai fungsi temperatur dari benda yang

meradiasikannya dan memandang bahwa radiasi ini dipancarkan tidak dalam bentuk

kontinu tapi dalam bentuk paket-paket energi yang disebut kuanta Besarnya energi yang

diradiasikan itu sebanding dengan frekuensi v Setiap paket energi tersebut meradiasikan

energi sebesar

E = hv

Dengan h merupakan konstanta Planck Plsnck jugs tidak menyangsikan teori klasik

yang diterima pada waktu itu yaitu bahwa cahaya diradiasikan dalam bentuk gelombang

bukan dalam bentuk partikel yang membuat teori tersebut tidak bisa menjelaskan

fenomena radiasi benda hitam ini Proses

B Perkembangan Mekanika Kuantum

Pada tahun 1905 Albert Einstein berhasil menjelaskan efek foto listrik dengan didasari

oleh pendapat Planck lima tahun sebelumnya dengan mempostulatkan bahwa cahaya

atau lebih khususnya radiasi elektromagenetik dapat dibagi dalam paket-paket tertentu

yang disebut kuanta dan berada dalam ruang Energi berhasil menjelaskan bahwa untuk

membuat electron terpancar dari permukaan logam diperlukan cahaya yang menumbuk

Cahaya tersebut harus memiliki frekuensi melebih frekuensi ambang dari logam tersebut

Efek foto listrik ini tidak bergantung pada intensitas cahaya yang ditembakan seperti

4

pandangan mekanika klasik tetapi hanya bergantung pada frekuensinya saja Walaupun

cahaya lemah ditembakan tetapi memiliki frekuensi yang melebihi frekuensi ambang

ternyata ada electron yang dipancarkan

Pernyataan Einstein bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk paket-paket energi yang

kemudian disebut kuanta dinyatakan dalam jurnal kuantum yang berjudul On a heuristic

viewpoint concerning the emission and transformation of light pada bulan Maret 1905

Pernyataan tersebut disebut-sebut sebagai pernyataan yang paling revolusioner yang

ditulis oleh fisikawan pada abad ke-20

Paket-paket energi yang pada masa itu disebut dengan kuanta kemudian disebut oleh

foton sebuah istilah yang dikemukakan oleh Gilbert amp Lewis pada tahun 1926 Ide

bahwa tiap foton harus terdiri dari energi dalam bentuk kuanta merupakan sebuah

kemajuan Hal tersebut dengan efektif merubah paradigma ilmuwan fisika pada saat itu

yang sebelumnya menjelaskan teori gelombang Ide tersebut telah mampu menjelaskan

banyak gejala fisika pada waktu itu

Teori kuantum yang menyatakan bahwa cahaya teradiasi dalam bentuk paket-paket

energi secara terpisah dan diserap oleh electron secara individual berhasil menjelaskan

efek foto listrik dengan baik yaitu pada intensitas cahaya yang lemah pun bisa

terpancarkan electron dari logam asalkan frekuensi cahaya yang diberikan melebihi

frekuensi ambang dari logam yang disinari Hal ini tidak bisa dijelaskan oleh teori

gelombang yang dianut para fisikawan pada saat itu Namun teori gelombang tentang

cahaya ini juga dapat menjelaskan dengan baik bagaimana terjadinya difraksi dan

interferensi cahaya yang menganggap bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk

gelombang yang menjalar seperti riak air ketika sebuah benda jatuh ke dalam air

Pada tahun 1913 Neils Bohr mencoba menjelaskan garis-garis spectrum dari atom

hydrogen dengan menggunakan teori kuantisasi Penjelasannya ini di terbitkan pada

bulan Juli 1913 dalam papernya yang berjudul On the Constitution of Atoms and

Molecules Teori ini ia kemukakan untuk mendapat gambaran yang lebis jelas tentang

bagaimana struktur atomic yang terdapat dalam benda Ilmuwan sebelumnya yang

berusaha menjelaskan tentang struktur atom adalah JJ Thompson yang menyatakan

bahwa atom seperti sebuah bola yang bermuatan postif serba sama yang mengandung

electron dan tersebar merata di permukaannya

Namun ternyata teori Bohr ini tidak bisa menjelaskan mengapa garis spectral tertentu

berintensitas lebih tinggi dari yang laiinya Selain itu teori ini tidak bisa menjelaskan

hasil pengamatan bahwa banyak garis spectral sesungguhnya terdiri dari garis-garis

terpisah yang panjang gelombangnya sedikit berbeda Yang paling penting teori Bohr ini

tidak dapat menjelaskan bagaimana interaksi atom-atom penyusun ini bisa menyusun

kumpulan makroskopis yang memiliki sifat fisika dan kimia seperti yang kita amati

sekarang

Walaupun teori Bohr tidak terbukti secara eksperimen namun hal ini menjadi sebuah

catatan yang merubah paradigma para ilmuwa saat itu tentang bagaimana menjelaskan

gejala tomik dengan memakai pendekatan yang lebih umum Hal ini kemudian dilakukan

oleh ilmuwan-ilmuwan lainnya ditahun-tahun selanjutnya

Dari diskusi Henri Poincare tentang teori Planck pada tahun 1912 tulisannya yang

berjudul Sur la theorie des quanta menyatakan bahwa walaupun teori tentang kuantisasi

energi ini berhasil dan cukup fenomenal namun pada saat itu tidak ada pertimbangan

yang tepat tentang kuantisasi Oleh karena itu kemudian teori tersebut disebut dengan

teori kuantum lama

5

Kemudian pada tahun 1931 kata fisika kuantum pertama kali diungkapkan oleh Johnston

dalam bukunya yang berjudul Plancks Universe in Light of Modern Physics

Pada tahun 1924 seorang fisikawan Perancis Louis de Broglie menyatakan teorinya

tentang gelombang materi dengan menyatakan bahwa partikel dapat menunjukan sifat

gelombang dan sebalikanya Teori ini berlaku utuk partikel tunggal Teori tersebut

diambil dari teori relativitas khusus

Kemudian berdasarkan pemikiran de Broglie mekanika kuantum modern lahir pada

tahun 1925 yaitu ketika fisikawan Jerman Werner Heisenberg dan Max Born

mengembangkan mekanika matriks Selain itu Erwin Schrodinger seorang fisikawan

Austria menemukan mekanika gelombang dan persamaan non-relativistik Schrodinger

sebagai pendekatan terhadap kasus umum dari teori de Broglie Schrodinger menunjukan

bahwa kedua temuannya eqivalen

Pada tahun 1926 Einstein pernah bertanya kepada W Heisenberg di Berlin Filosofi apa

yang mendasari anda mengenai teori aneh anda Teori tersebut terlihat menarik tetapi

apa yang dimaksud dengan kuantitas yang dapat diamati saja W Heisenberg

menjawab bahwa ia tidak percaya kepada keberadaan jejak-jejak dalam kamar kabut

Kemudian Einstein menimpali tetapi anda harus menyadari bahwa hal tersebut

sangatlah salah W Heisenberg menjawab lagi tetapi kenapa kalau sementara hal ini

tidak benar sedangkan anda menggunakannya Einstein mengatakan bahwa I may have

used it but still it is nonsense

Dari penegasan Einstein tentang kuantitas teramati Heisnberg menyimpulkan

Observation means that we construct some connections between a phenomenon and our

realization of the phenomenon There is something happening in the atom the light is

emitted the light hits the photographic plate we see the photographic plate and so on

and so on In this whole course of events between the atom and your eye and your

consciousness you must assume that everything work as in the old physics If you would

change the theory concerning the sequence of events then of course the observation

would be altered

Bagi Heisenberg penegasan Einstein tersebut sangat bermanfaat dalam penelitian

selanjutnya bersama dengan Neils Bohr Penegasan tersebut sekaligus mengingatkan

bahwa akan sangat membahayakan apbila hanya meneliti tentang kuantitas yang teramati

saja padahal disamping semua kuantitas yang dapat diamati secara langsung masih

banyak hal yang dimungkinkan untuk dapat diamati secara tidak langsung Akhirnya

Heisenberg mengakuinya dengan mengemukakan this was that one should not strick too

much to one special group of experiments one should rather try to keep in touch with all

the developments in all the relevant experiments so that one should always have the

whole picture in mind before one tries to fix a theory in mathematical or other

languages

Heisenberg merumuskan prisip ketidaktentuannya pada tahun 1927 Interpretasi

Copenhagen juga mulai melakukan hal yang sama pada saat itu Kemudian dimulai pada

sekitar tahun 1927 Dirac memproses penyatuan mekanika kuantum dengan relativitas

khusus dengan mengajukan persamaan dirac untuk elektron Persamaan dirac mampu

menjelaskan gambaran relativistic dari fungsi gelombang dari sebuah electron yang gagal

dijelaskan oleh Schrodonger

6

Persamaan dirac memprediksikan spin electron dan menuntun Dirac untuk meramalkan

keberadaan positron Dia juga merintis penggunaan tools matematika dalam menjelaskan

teori termasuk notasi bra-ket Hal ini digambarkan dalam bukunya yang terkenal pada

tahun 1930

Pada periode yang sama seorang polimat John Von Neumann merumuskan dasar

matematika yang tepat untuk mekanika kuantum yaitu teori operator linear Hal tersebut

digambarkan dalam bukunya pada tahun 1932

Bidang ilmu kimia kuantum dirintis oleh fisikawan Walter Heitler dan Fritz London yang

mempublikasikan suatu studi tentang ikatan kovalen dan molekul hydrogen pada tahun

1927 Kimia kuantum dibangaun oleh banyak orang termasuk kimiawan teori Amerika

Pauling dan John C Slater ke dalam banyak teori misalnya teori molekuler orbit dan teori

valensi

Pada tahun 1927 mulai dilakukan penerapan mekanika kuantum untuk sebuah bidang

yang lebih dari partikel tunggal yang menghasilkan teori medan kuantum Orang-orang

yang pertama kali menekuni bidang ini diantaranya adalah PAM Dirac W Pauli V

Weisskopf dan P Jordan Penelitian ini mencapai puncaknya ketika perumusan

elektrodinamika kuantum oleh RP Feynmen F Dyson J Schwinger dan SI

Tomonaga sepanjang tahun 1940 Elektrodinamika kuantum merupakan teori kuantum

tentang elektron positron dan medan elektromagnet

Teori kuantum chromoynamics pertama kali dirumuskan pada awal tahun 1960 Teori

tersebut dirumuskan oleh Politzer Gross dan Wilczek pada tahun 1975 Kemudian

berdasarkan pada hasil dari pekerjaan yang dipelopori oleh Schwinger Higgs dan

Goldstone fisikawan Glashow Weinberg dan Salam menunjukan bagaimana gaya nuklir

lemah dan kuantum elektrodinamika dapat disatukan ke dalam gaya listrik lemah Dari

hal tersebut pada tahun 1979 mereka menerima hadiah nobel dalam bidang fisika

C Eksperimen-Eksperimen Yang Mendasari Perkembangan Mekanika Kuantum

Berikut ini adalah eksperimen ndash eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika

kuantum

1) Thomas Young dengan eksperimen celah ganda mendemonstrasikan sifat gelombang

cahaya pada tahun 1805

2) Henri Becquerel menemukan radioaktivitas pada tahun 1896

3) JJ Thompson dengan eksperimen sinar katoda menemuka electron pada tahun 1897

4) Studi radiasi benda hitam antara 1850 sampai 1900 yang dijelaskan tanpa

menggunakan konsep mekanika kuantum

5) Einstein menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 dengan menggunakan konsep

foton dan partikel cahaya dengan energi terkuantisasi

6) Robert Milikan menunjukan bahwa arus listrik bersifat seperti kuanta dengan

menggunakan eksperimen tetes minyak pada tahun 1909

7) Ernest Rutherford mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan

postif dari atom terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas pada tahun

1911

8) Otti Stern dan Walther Gerlach mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin

partikel yang dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach pada tahun 1920

9) Clinton Davisson dan Lester Germer mendemondtrasikan sifat gelombang dari

electron melalui percobaan difraksi electron pada tahun 1927

10) Clyde L Cowan dan Frederick Reines menjelaskan keberadaan neutrino pada tahun

1955

11) Clauss Jonsson dengan eksperimen celah ganda menggunakan electron pada tahun

1961

7

12) Efek Hall kuantum yang ditemukan oleh Klaus von Klitzing pada tahun 1980 dan

13) Eksperimental verivication dan quantum entanglement oleh Alain Aspect pada tahun

1982

D Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum

a Max Planck

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel Jerman dia belajar di Universitas Berlin dan Munich

peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich

selagi berumur baru dua puluh satu tahun Sebentar dia mengajar di Universitas Munich

kemudian di Universitas Kiel Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai

pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh Itu tahun 1928

Planck seperti halnya ilmuwan lain tertarik dengan radiasi kuantitas gelap julukan buat

radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan

(Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya

tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya) Percobaan-percobaan

para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh

obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu

Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang

ruwet yang dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap Formula ini yang

kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan

Tetapi ada satu masalah hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu

formula yang samasekali berbeda

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori

baru yang radikal energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit

elementer yang disebut Planck kuantum Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya

tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan juga berimbang dengan

kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan h tetapi sekarang disebut patokan

Planck Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika

Tetapi dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat

daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap

Teori Planck begitu revolusioner yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik

kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif Kendati

hipotesanya terdengar aneh dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah

formula yang benar

Pada mulanya umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai

tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok Sesudah beberapa tahun hal itu berubah

sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena

fisik selain untuk radiasi kuantitas gelap Einstein menggunakan konsep ini di tahun

1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika dan Niels Bohr menggunakannya di

tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom Menjelang tahun 1918 tatkala Planck

peroleh Hadiah Nobel jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu

mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan

Hitler Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam

komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler Planck sendiri mati tahun

1947 pada umur delapan puluh sembilan tahun

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

3

bagian yang sangat kecil yang disebut kuanta [quanta bentuk jamak dari quantum] dan

mekanika kuantum adalah kajian atau ilmu yang mempelajari fenomena ini

Teori kuantum memang masih pro dan kontra dalam penerimaannya dan bersifat

kontroversial ketika menggugat otoritas sains yang dianggap telah mapan Adanya pro

dan kontra terlihat ketika Einstein yang merupakan ilmuan besar abad 20 tidak menyukai

teori ini meskipun Einstein merupakan salah satu dukun yang membidangi lahirnya teori

kuantum Dalam salah satu perdebatan yang panjang dengan Bohr yang berlangsung di

Kopenhagen Denmark sehingga terkenal dengan ldquoTafsiran Kopenhagenrdquo Einstein

mengatakan bahwa teori kuantum tidak dapat mengakomodir fraksi-fraksi dalam sains

dia masih berpegang teguh bahwa madzhab newtonian merupakan mazhab yang relatif

akomodatif Bohr mengeluarkan argumen bahwa manusialah yang tidak dapat

mengakomodir pengalamannya yang sangat kaya dan terakhir Bohr menyindir Einstein

bahwa orang yang tidak goncang jiwanya oleh teori kuantum berarti orang tersebut

belum memahaminya

Sejarah fisika kuantum dimulai ketika Michael Faraday menemukan sinar katoda

Kemudian pada tahun 1859-1860 Gustav Kirchoff memberikan pernyataan tentang

radiasi benda hitam Pada tahun1887 Ludwig Boltzman menyatakan bahwa bentuk

energi pada sistem fisika berbentuk diskrit

Pada tahun 1900 fisikawan Jerman Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi itu

terkuantisasi Ide ini muncul berkenaan dengan situasi pada saat tersebut yaitu ketika

para ilmuan tidak bisa menjelaskan fenomena radiasi spectrum cahaya yang dipancarkan

oleh suatu benda mampat pada temperatur tertentu yang dikenal dengan radiasi benda

hitam Teori kalsik pada saat itu tidak bisa menjelaskan kenapa cahaya selain cahaya

tampak cahaya-cahaya lain yang tidak tampak pun dipancarkan Hal tersebut

menunjukan bahwa untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ternyata benda tidak

perlu terlalu panas bahkan pada suhu kamar pun benda tetap bisa memancarkan

gelombang elektromagnetik

Sifat yang diamati dari radiasi benda hitam ini tidak bisa diterangkan oleh teori-teori

fisika berkembang pada saat itu Sampai akhirnya Planck menurunkan persamaan yang

dapat menerangkan radiasi spectrum ini sebagai fungsi temperatur dari benda yang

meradiasikannya dan memandang bahwa radiasi ini dipancarkan tidak dalam bentuk

kontinu tapi dalam bentuk paket-paket energi yang disebut kuanta Besarnya energi yang

diradiasikan itu sebanding dengan frekuensi v Setiap paket energi tersebut meradiasikan

energi sebesar

E = hv

Dengan h merupakan konstanta Planck Plsnck jugs tidak menyangsikan teori klasik

yang diterima pada waktu itu yaitu bahwa cahaya diradiasikan dalam bentuk gelombang

bukan dalam bentuk partikel yang membuat teori tersebut tidak bisa menjelaskan

fenomena radiasi benda hitam ini Proses

B Perkembangan Mekanika Kuantum

Pada tahun 1905 Albert Einstein berhasil menjelaskan efek foto listrik dengan didasari

oleh pendapat Planck lima tahun sebelumnya dengan mempostulatkan bahwa cahaya

atau lebih khususnya radiasi elektromagenetik dapat dibagi dalam paket-paket tertentu

yang disebut kuanta dan berada dalam ruang Energi berhasil menjelaskan bahwa untuk

membuat electron terpancar dari permukaan logam diperlukan cahaya yang menumbuk

Cahaya tersebut harus memiliki frekuensi melebih frekuensi ambang dari logam tersebut

Efek foto listrik ini tidak bergantung pada intensitas cahaya yang ditembakan seperti

4

pandangan mekanika klasik tetapi hanya bergantung pada frekuensinya saja Walaupun

cahaya lemah ditembakan tetapi memiliki frekuensi yang melebihi frekuensi ambang

ternyata ada electron yang dipancarkan

Pernyataan Einstein bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk paket-paket energi yang

kemudian disebut kuanta dinyatakan dalam jurnal kuantum yang berjudul On a heuristic

viewpoint concerning the emission and transformation of light pada bulan Maret 1905

Pernyataan tersebut disebut-sebut sebagai pernyataan yang paling revolusioner yang

ditulis oleh fisikawan pada abad ke-20

Paket-paket energi yang pada masa itu disebut dengan kuanta kemudian disebut oleh

foton sebuah istilah yang dikemukakan oleh Gilbert amp Lewis pada tahun 1926 Ide

bahwa tiap foton harus terdiri dari energi dalam bentuk kuanta merupakan sebuah

kemajuan Hal tersebut dengan efektif merubah paradigma ilmuwan fisika pada saat itu

yang sebelumnya menjelaskan teori gelombang Ide tersebut telah mampu menjelaskan

banyak gejala fisika pada waktu itu

Teori kuantum yang menyatakan bahwa cahaya teradiasi dalam bentuk paket-paket

energi secara terpisah dan diserap oleh electron secara individual berhasil menjelaskan

efek foto listrik dengan baik yaitu pada intensitas cahaya yang lemah pun bisa

terpancarkan electron dari logam asalkan frekuensi cahaya yang diberikan melebihi

frekuensi ambang dari logam yang disinari Hal ini tidak bisa dijelaskan oleh teori

gelombang yang dianut para fisikawan pada saat itu Namun teori gelombang tentang

cahaya ini juga dapat menjelaskan dengan baik bagaimana terjadinya difraksi dan

interferensi cahaya yang menganggap bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk

gelombang yang menjalar seperti riak air ketika sebuah benda jatuh ke dalam air

Pada tahun 1913 Neils Bohr mencoba menjelaskan garis-garis spectrum dari atom

hydrogen dengan menggunakan teori kuantisasi Penjelasannya ini di terbitkan pada

bulan Juli 1913 dalam papernya yang berjudul On the Constitution of Atoms and

Molecules Teori ini ia kemukakan untuk mendapat gambaran yang lebis jelas tentang

bagaimana struktur atomic yang terdapat dalam benda Ilmuwan sebelumnya yang

berusaha menjelaskan tentang struktur atom adalah JJ Thompson yang menyatakan

bahwa atom seperti sebuah bola yang bermuatan postif serba sama yang mengandung

electron dan tersebar merata di permukaannya

Namun ternyata teori Bohr ini tidak bisa menjelaskan mengapa garis spectral tertentu

berintensitas lebih tinggi dari yang laiinya Selain itu teori ini tidak bisa menjelaskan

hasil pengamatan bahwa banyak garis spectral sesungguhnya terdiri dari garis-garis

terpisah yang panjang gelombangnya sedikit berbeda Yang paling penting teori Bohr ini

tidak dapat menjelaskan bagaimana interaksi atom-atom penyusun ini bisa menyusun

kumpulan makroskopis yang memiliki sifat fisika dan kimia seperti yang kita amati

sekarang

Walaupun teori Bohr tidak terbukti secara eksperimen namun hal ini menjadi sebuah

catatan yang merubah paradigma para ilmuwa saat itu tentang bagaimana menjelaskan

gejala tomik dengan memakai pendekatan yang lebih umum Hal ini kemudian dilakukan

oleh ilmuwan-ilmuwan lainnya ditahun-tahun selanjutnya

Dari diskusi Henri Poincare tentang teori Planck pada tahun 1912 tulisannya yang

berjudul Sur la theorie des quanta menyatakan bahwa walaupun teori tentang kuantisasi

energi ini berhasil dan cukup fenomenal namun pada saat itu tidak ada pertimbangan

yang tepat tentang kuantisasi Oleh karena itu kemudian teori tersebut disebut dengan

teori kuantum lama

5

Kemudian pada tahun 1931 kata fisika kuantum pertama kali diungkapkan oleh Johnston

dalam bukunya yang berjudul Plancks Universe in Light of Modern Physics

Pada tahun 1924 seorang fisikawan Perancis Louis de Broglie menyatakan teorinya

tentang gelombang materi dengan menyatakan bahwa partikel dapat menunjukan sifat

gelombang dan sebalikanya Teori ini berlaku utuk partikel tunggal Teori tersebut

diambil dari teori relativitas khusus

Kemudian berdasarkan pemikiran de Broglie mekanika kuantum modern lahir pada

tahun 1925 yaitu ketika fisikawan Jerman Werner Heisenberg dan Max Born

mengembangkan mekanika matriks Selain itu Erwin Schrodinger seorang fisikawan

Austria menemukan mekanika gelombang dan persamaan non-relativistik Schrodinger

sebagai pendekatan terhadap kasus umum dari teori de Broglie Schrodinger menunjukan

bahwa kedua temuannya eqivalen

Pada tahun 1926 Einstein pernah bertanya kepada W Heisenberg di Berlin Filosofi apa

yang mendasari anda mengenai teori aneh anda Teori tersebut terlihat menarik tetapi

apa yang dimaksud dengan kuantitas yang dapat diamati saja W Heisenberg

menjawab bahwa ia tidak percaya kepada keberadaan jejak-jejak dalam kamar kabut

Kemudian Einstein menimpali tetapi anda harus menyadari bahwa hal tersebut

sangatlah salah W Heisenberg menjawab lagi tetapi kenapa kalau sementara hal ini

tidak benar sedangkan anda menggunakannya Einstein mengatakan bahwa I may have

used it but still it is nonsense

Dari penegasan Einstein tentang kuantitas teramati Heisnberg menyimpulkan

Observation means that we construct some connections between a phenomenon and our

realization of the phenomenon There is something happening in the atom the light is

emitted the light hits the photographic plate we see the photographic plate and so on

and so on In this whole course of events between the atom and your eye and your

consciousness you must assume that everything work as in the old physics If you would

change the theory concerning the sequence of events then of course the observation

would be altered

Bagi Heisenberg penegasan Einstein tersebut sangat bermanfaat dalam penelitian

selanjutnya bersama dengan Neils Bohr Penegasan tersebut sekaligus mengingatkan

bahwa akan sangat membahayakan apbila hanya meneliti tentang kuantitas yang teramati

saja padahal disamping semua kuantitas yang dapat diamati secara langsung masih

banyak hal yang dimungkinkan untuk dapat diamati secara tidak langsung Akhirnya

Heisenberg mengakuinya dengan mengemukakan this was that one should not strick too

much to one special group of experiments one should rather try to keep in touch with all

the developments in all the relevant experiments so that one should always have the

whole picture in mind before one tries to fix a theory in mathematical or other

languages

Heisenberg merumuskan prisip ketidaktentuannya pada tahun 1927 Interpretasi

Copenhagen juga mulai melakukan hal yang sama pada saat itu Kemudian dimulai pada

sekitar tahun 1927 Dirac memproses penyatuan mekanika kuantum dengan relativitas

khusus dengan mengajukan persamaan dirac untuk elektron Persamaan dirac mampu

menjelaskan gambaran relativistic dari fungsi gelombang dari sebuah electron yang gagal

dijelaskan oleh Schrodonger

6

Persamaan dirac memprediksikan spin electron dan menuntun Dirac untuk meramalkan

keberadaan positron Dia juga merintis penggunaan tools matematika dalam menjelaskan

teori termasuk notasi bra-ket Hal ini digambarkan dalam bukunya yang terkenal pada

tahun 1930

Pada periode yang sama seorang polimat John Von Neumann merumuskan dasar

matematika yang tepat untuk mekanika kuantum yaitu teori operator linear Hal tersebut

digambarkan dalam bukunya pada tahun 1932

Bidang ilmu kimia kuantum dirintis oleh fisikawan Walter Heitler dan Fritz London yang

mempublikasikan suatu studi tentang ikatan kovalen dan molekul hydrogen pada tahun

1927 Kimia kuantum dibangaun oleh banyak orang termasuk kimiawan teori Amerika

Pauling dan John C Slater ke dalam banyak teori misalnya teori molekuler orbit dan teori

valensi

Pada tahun 1927 mulai dilakukan penerapan mekanika kuantum untuk sebuah bidang

yang lebih dari partikel tunggal yang menghasilkan teori medan kuantum Orang-orang

yang pertama kali menekuni bidang ini diantaranya adalah PAM Dirac W Pauli V

Weisskopf dan P Jordan Penelitian ini mencapai puncaknya ketika perumusan

elektrodinamika kuantum oleh RP Feynmen F Dyson J Schwinger dan SI

Tomonaga sepanjang tahun 1940 Elektrodinamika kuantum merupakan teori kuantum

tentang elektron positron dan medan elektromagnet

Teori kuantum chromoynamics pertama kali dirumuskan pada awal tahun 1960 Teori

tersebut dirumuskan oleh Politzer Gross dan Wilczek pada tahun 1975 Kemudian

berdasarkan pada hasil dari pekerjaan yang dipelopori oleh Schwinger Higgs dan

Goldstone fisikawan Glashow Weinberg dan Salam menunjukan bagaimana gaya nuklir

lemah dan kuantum elektrodinamika dapat disatukan ke dalam gaya listrik lemah Dari

hal tersebut pada tahun 1979 mereka menerima hadiah nobel dalam bidang fisika

C Eksperimen-Eksperimen Yang Mendasari Perkembangan Mekanika Kuantum

Berikut ini adalah eksperimen ndash eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika

kuantum

1) Thomas Young dengan eksperimen celah ganda mendemonstrasikan sifat gelombang

cahaya pada tahun 1805

2) Henri Becquerel menemukan radioaktivitas pada tahun 1896

3) JJ Thompson dengan eksperimen sinar katoda menemuka electron pada tahun 1897

4) Studi radiasi benda hitam antara 1850 sampai 1900 yang dijelaskan tanpa

menggunakan konsep mekanika kuantum

5) Einstein menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 dengan menggunakan konsep

foton dan partikel cahaya dengan energi terkuantisasi

6) Robert Milikan menunjukan bahwa arus listrik bersifat seperti kuanta dengan

menggunakan eksperimen tetes minyak pada tahun 1909

7) Ernest Rutherford mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan

postif dari atom terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas pada tahun

1911

8) Otti Stern dan Walther Gerlach mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin

partikel yang dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach pada tahun 1920

9) Clinton Davisson dan Lester Germer mendemondtrasikan sifat gelombang dari

electron melalui percobaan difraksi electron pada tahun 1927

10) Clyde L Cowan dan Frederick Reines menjelaskan keberadaan neutrino pada tahun

1955

11) Clauss Jonsson dengan eksperimen celah ganda menggunakan electron pada tahun

1961

7

12) Efek Hall kuantum yang ditemukan oleh Klaus von Klitzing pada tahun 1980 dan

13) Eksperimental verivication dan quantum entanglement oleh Alain Aspect pada tahun

1982

D Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum

a Max Planck

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel Jerman dia belajar di Universitas Berlin dan Munich

peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich

selagi berumur baru dua puluh satu tahun Sebentar dia mengajar di Universitas Munich

kemudian di Universitas Kiel Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai

pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh Itu tahun 1928

Planck seperti halnya ilmuwan lain tertarik dengan radiasi kuantitas gelap julukan buat

radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan

(Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya

tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya) Percobaan-percobaan

para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh

obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu

Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang

ruwet yang dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap Formula ini yang

kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan

Tetapi ada satu masalah hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu

formula yang samasekali berbeda

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori

baru yang radikal energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit

elementer yang disebut Planck kuantum Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya

tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan juga berimbang dengan

kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan h tetapi sekarang disebut patokan

Planck Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika

Tetapi dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat

daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap

Teori Planck begitu revolusioner yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik

kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif Kendati

hipotesanya terdengar aneh dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah

formula yang benar

Pada mulanya umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai

tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok Sesudah beberapa tahun hal itu berubah

sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena

fisik selain untuk radiasi kuantitas gelap Einstein menggunakan konsep ini di tahun

1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika dan Niels Bohr menggunakannya di

tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom Menjelang tahun 1918 tatkala Planck

peroleh Hadiah Nobel jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu

mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan

Hitler Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam

komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler Planck sendiri mati tahun

1947 pada umur delapan puluh sembilan tahun

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

4

pandangan mekanika klasik tetapi hanya bergantung pada frekuensinya saja Walaupun

cahaya lemah ditembakan tetapi memiliki frekuensi yang melebihi frekuensi ambang

ternyata ada electron yang dipancarkan

Pernyataan Einstein bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk paket-paket energi yang

kemudian disebut kuanta dinyatakan dalam jurnal kuantum yang berjudul On a heuristic

viewpoint concerning the emission and transformation of light pada bulan Maret 1905

Pernyataan tersebut disebut-sebut sebagai pernyataan yang paling revolusioner yang

ditulis oleh fisikawan pada abad ke-20

Paket-paket energi yang pada masa itu disebut dengan kuanta kemudian disebut oleh

foton sebuah istilah yang dikemukakan oleh Gilbert amp Lewis pada tahun 1926 Ide

bahwa tiap foton harus terdiri dari energi dalam bentuk kuanta merupakan sebuah

kemajuan Hal tersebut dengan efektif merubah paradigma ilmuwan fisika pada saat itu

yang sebelumnya menjelaskan teori gelombang Ide tersebut telah mampu menjelaskan

banyak gejala fisika pada waktu itu

Teori kuantum yang menyatakan bahwa cahaya teradiasi dalam bentuk paket-paket

energi secara terpisah dan diserap oleh electron secara individual berhasil menjelaskan

efek foto listrik dengan baik yaitu pada intensitas cahaya yang lemah pun bisa

terpancarkan electron dari logam asalkan frekuensi cahaya yang diberikan melebihi

frekuensi ambang dari logam yang disinari Hal ini tidak bisa dijelaskan oleh teori

gelombang yang dianut para fisikawan pada saat itu Namun teori gelombang tentang

cahaya ini juga dapat menjelaskan dengan baik bagaimana terjadinya difraksi dan

interferensi cahaya yang menganggap bahwa cahaya teradiasikan dalam bentuk

gelombang yang menjalar seperti riak air ketika sebuah benda jatuh ke dalam air

Pada tahun 1913 Neils Bohr mencoba menjelaskan garis-garis spectrum dari atom

hydrogen dengan menggunakan teori kuantisasi Penjelasannya ini di terbitkan pada

bulan Juli 1913 dalam papernya yang berjudul On the Constitution of Atoms and

Molecules Teori ini ia kemukakan untuk mendapat gambaran yang lebis jelas tentang

bagaimana struktur atomic yang terdapat dalam benda Ilmuwan sebelumnya yang

berusaha menjelaskan tentang struktur atom adalah JJ Thompson yang menyatakan

bahwa atom seperti sebuah bola yang bermuatan postif serba sama yang mengandung

electron dan tersebar merata di permukaannya

Namun ternyata teori Bohr ini tidak bisa menjelaskan mengapa garis spectral tertentu

berintensitas lebih tinggi dari yang laiinya Selain itu teori ini tidak bisa menjelaskan

hasil pengamatan bahwa banyak garis spectral sesungguhnya terdiri dari garis-garis

terpisah yang panjang gelombangnya sedikit berbeda Yang paling penting teori Bohr ini

tidak dapat menjelaskan bagaimana interaksi atom-atom penyusun ini bisa menyusun

kumpulan makroskopis yang memiliki sifat fisika dan kimia seperti yang kita amati

sekarang

Walaupun teori Bohr tidak terbukti secara eksperimen namun hal ini menjadi sebuah

catatan yang merubah paradigma para ilmuwa saat itu tentang bagaimana menjelaskan

gejala tomik dengan memakai pendekatan yang lebih umum Hal ini kemudian dilakukan

oleh ilmuwan-ilmuwan lainnya ditahun-tahun selanjutnya

Dari diskusi Henri Poincare tentang teori Planck pada tahun 1912 tulisannya yang

berjudul Sur la theorie des quanta menyatakan bahwa walaupun teori tentang kuantisasi

energi ini berhasil dan cukup fenomenal namun pada saat itu tidak ada pertimbangan

yang tepat tentang kuantisasi Oleh karena itu kemudian teori tersebut disebut dengan

teori kuantum lama

5

Kemudian pada tahun 1931 kata fisika kuantum pertama kali diungkapkan oleh Johnston

dalam bukunya yang berjudul Plancks Universe in Light of Modern Physics

Pada tahun 1924 seorang fisikawan Perancis Louis de Broglie menyatakan teorinya

tentang gelombang materi dengan menyatakan bahwa partikel dapat menunjukan sifat

gelombang dan sebalikanya Teori ini berlaku utuk partikel tunggal Teori tersebut

diambil dari teori relativitas khusus

Kemudian berdasarkan pemikiran de Broglie mekanika kuantum modern lahir pada

tahun 1925 yaitu ketika fisikawan Jerman Werner Heisenberg dan Max Born

mengembangkan mekanika matriks Selain itu Erwin Schrodinger seorang fisikawan

Austria menemukan mekanika gelombang dan persamaan non-relativistik Schrodinger

sebagai pendekatan terhadap kasus umum dari teori de Broglie Schrodinger menunjukan

bahwa kedua temuannya eqivalen

Pada tahun 1926 Einstein pernah bertanya kepada W Heisenberg di Berlin Filosofi apa

yang mendasari anda mengenai teori aneh anda Teori tersebut terlihat menarik tetapi

apa yang dimaksud dengan kuantitas yang dapat diamati saja W Heisenberg

menjawab bahwa ia tidak percaya kepada keberadaan jejak-jejak dalam kamar kabut

Kemudian Einstein menimpali tetapi anda harus menyadari bahwa hal tersebut

sangatlah salah W Heisenberg menjawab lagi tetapi kenapa kalau sementara hal ini

tidak benar sedangkan anda menggunakannya Einstein mengatakan bahwa I may have

used it but still it is nonsense

Dari penegasan Einstein tentang kuantitas teramati Heisnberg menyimpulkan

Observation means that we construct some connections between a phenomenon and our

realization of the phenomenon There is something happening in the atom the light is

emitted the light hits the photographic plate we see the photographic plate and so on

and so on In this whole course of events between the atom and your eye and your

consciousness you must assume that everything work as in the old physics If you would

change the theory concerning the sequence of events then of course the observation

would be altered

Bagi Heisenberg penegasan Einstein tersebut sangat bermanfaat dalam penelitian

selanjutnya bersama dengan Neils Bohr Penegasan tersebut sekaligus mengingatkan

bahwa akan sangat membahayakan apbila hanya meneliti tentang kuantitas yang teramati

saja padahal disamping semua kuantitas yang dapat diamati secara langsung masih

banyak hal yang dimungkinkan untuk dapat diamati secara tidak langsung Akhirnya

Heisenberg mengakuinya dengan mengemukakan this was that one should not strick too

much to one special group of experiments one should rather try to keep in touch with all

the developments in all the relevant experiments so that one should always have the

whole picture in mind before one tries to fix a theory in mathematical or other

languages

Heisenberg merumuskan prisip ketidaktentuannya pada tahun 1927 Interpretasi

Copenhagen juga mulai melakukan hal yang sama pada saat itu Kemudian dimulai pada

sekitar tahun 1927 Dirac memproses penyatuan mekanika kuantum dengan relativitas

khusus dengan mengajukan persamaan dirac untuk elektron Persamaan dirac mampu

menjelaskan gambaran relativistic dari fungsi gelombang dari sebuah electron yang gagal

dijelaskan oleh Schrodonger

6

Persamaan dirac memprediksikan spin electron dan menuntun Dirac untuk meramalkan

keberadaan positron Dia juga merintis penggunaan tools matematika dalam menjelaskan

teori termasuk notasi bra-ket Hal ini digambarkan dalam bukunya yang terkenal pada

tahun 1930

Pada periode yang sama seorang polimat John Von Neumann merumuskan dasar

matematika yang tepat untuk mekanika kuantum yaitu teori operator linear Hal tersebut

digambarkan dalam bukunya pada tahun 1932

Bidang ilmu kimia kuantum dirintis oleh fisikawan Walter Heitler dan Fritz London yang

mempublikasikan suatu studi tentang ikatan kovalen dan molekul hydrogen pada tahun

1927 Kimia kuantum dibangaun oleh banyak orang termasuk kimiawan teori Amerika

Pauling dan John C Slater ke dalam banyak teori misalnya teori molekuler orbit dan teori

valensi

Pada tahun 1927 mulai dilakukan penerapan mekanika kuantum untuk sebuah bidang

yang lebih dari partikel tunggal yang menghasilkan teori medan kuantum Orang-orang

yang pertama kali menekuni bidang ini diantaranya adalah PAM Dirac W Pauli V

Weisskopf dan P Jordan Penelitian ini mencapai puncaknya ketika perumusan

elektrodinamika kuantum oleh RP Feynmen F Dyson J Schwinger dan SI

Tomonaga sepanjang tahun 1940 Elektrodinamika kuantum merupakan teori kuantum

tentang elektron positron dan medan elektromagnet

Teori kuantum chromoynamics pertama kali dirumuskan pada awal tahun 1960 Teori

tersebut dirumuskan oleh Politzer Gross dan Wilczek pada tahun 1975 Kemudian

berdasarkan pada hasil dari pekerjaan yang dipelopori oleh Schwinger Higgs dan

Goldstone fisikawan Glashow Weinberg dan Salam menunjukan bagaimana gaya nuklir

lemah dan kuantum elektrodinamika dapat disatukan ke dalam gaya listrik lemah Dari

hal tersebut pada tahun 1979 mereka menerima hadiah nobel dalam bidang fisika

C Eksperimen-Eksperimen Yang Mendasari Perkembangan Mekanika Kuantum

Berikut ini adalah eksperimen ndash eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika

kuantum

1) Thomas Young dengan eksperimen celah ganda mendemonstrasikan sifat gelombang

cahaya pada tahun 1805

2) Henri Becquerel menemukan radioaktivitas pada tahun 1896

3) JJ Thompson dengan eksperimen sinar katoda menemuka electron pada tahun 1897

4) Studi radiasi benda hitam antara 1850 sampai 1900 yang dijelaskan tanpa

menggunakan konsep mekanika kuantum

5) Einstein menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 dengan menggunakan konsep

foton dan partikel cahaya dengan energi terkuantisasi

6) Robert Milikan menunjukan bahwa arus listrik bersifat seperti kuanta dengan

menggunakan eksperimen tetes minyak pada tahun 1909

7) Ernest Rutherford mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan

postif dari atom terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas pada tahun

1911

8) Otti Stern dan Walther Gerlach mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin

partikel yang dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach pada tahun 1920

9) Clinton Davisson dan Lester Germer mendemondtrasikan sifat gelombang dari

electron melalui percobaan difraksi electron pada tahun 1927

10) Clyde L Cowan dan Frederick Reines menjelaskan keberadaan neutrino pada tahun

1955

11) Clauss Jonsson dengan eksperimen celah ganda menggunakan electron pada tahun

1961

7

12) Efek Hall kuantum yang ditemukan oleh Klaus von Klitzing pada tahun 1980 dan

13) Eksperimental verivication dan quantum entanglement oleh Alain Aspect pada tahun

1982

D Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum

a Max Planck

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel Jerman dia belajar di Universitas Berlin dan Munich

peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich

selagi berumur baru dua puluh satu tahun Sebentar dia mengajar di Universitas Munich

kemudian di Universitas Kiel Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai

pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh Itu tahun 1928

Planck seperti halnya ilmuwan lain tertarik dengan radiasi kuantitas gelap julukan buat

radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan

(Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya

tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya) Percobaan-percobaan

para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh

obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu

Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang

ruwet yang dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap Formula ini yang

kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan

Tetapi ada satu masalah hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu

formula yang samasekali berbeda

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori

baru yang radikal energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit

elementer yang disebut Planck kuantum Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya

tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan juga berimbang dengan

kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan h tetapi sekarang disebut patokan

Planck Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika

Tetapi dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat

daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap

Teori Planck begitu revolusioner yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik

kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif Kendati

hipotesanya terdengar aneh dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah

formula yang benar

Pada mulanya umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai

tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok Sesudah beberapa tahun hal itu berubah

sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena

fisik selain untuk radiasi kuantitas gelap Einstein menggunakan konsep ini di tahun

1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika dan Niels Bohr menggunakannya di

tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom Menjelang tahun 1918 tatkala Planck

peroleh Hadiah Nobel jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu

mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan

Hitler Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam

komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler Planck sendiri mati tahun

1947 pada umur delapan puluh sembilan tahun

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

5

Kemudian pada tahun 1931 kata fisika kuantum pertama kali diungkapkan oleh Johnston

dalam bukunya yang berjudul Plancks Universe in Light of Modern Physics

Pada tahun 1924 seorang fisikawan Perancis Louis de Broglie menyatakan teorinya

tentang gelombang materi dengan menyatakan bahwa partikel dapat menunjukan sifat

gelombang dan sebalikanya Teori ini berlaku utuk partikel tunggal Teori tersebut

diambil dari teori relativitas khusus

Kemudian berdasarkan pemikiran de Broglie mekanika kuantum modern lahir pada

tahun 1925 yaitu ketika fisikawan Jerman Werner Heisenberg dan Max Born

mengembangkan mekanika matriks Selain itu Erwin Schrodinger seorang fisikawan

Austria menemukan mekanika gelombang dan persamaan non-relativistik Schrodinger

sebagai pendekatan terhadap kasus umum dari teori de Broglie Schrodinger menunjukan

bahwa kedua temuannya eqivalen

Pada tahun 1926 Einstein pernah bertanya kepada W Heisenberg di Berlin Filosofi apa

yang mendasari anda mengenai teori aneh anda Teori tersebut terlihat menarik tetapi

apa yang dimaksud dengan kuantitas yang dapat diamati saja W Heisenberg

menjawab bahwa ia tidak percaya kepada keberadaan jejak-jejak dalam kamar kabut

Kemudian Einstein menimpali tetapi anda harus menyadari bahwa hal tersebut

sangatlah salah W Heisenberg menjawab lagi tetapi kenapa kalau sementara hal ini

tidak benar sedangkan anda menggunakannya Einstein mengatakan bahwa I may have

used it but still it is nonsense

Dari penegasan Einstein tentang kuantitas teramati Heisnberg menyimpulkan

Observation means that we construct some connections between a phenomenon and our

realization of the phenomenon There is something happening in the atom the light is

emitted the light hits the photographic plate we see the photographic plate and so on

and so on In this whole course of events between the atom and your eye and your

consciousness you must assume that everything work as in the old physics If you would

change the theory concerning the sequence of events then of course the observation

would be altered

Bagi Heisenberg penegasan Einstein tersebut sangat bermanfaat dalam penelitian

selanjutnya bersama dengan Neils Bohr Penegasan tersebut sekaligus mengingatkan

bahwa akan sangat membahayakan apbila hanya meneliti tentang kuantitas yang teramati

saja padahal disamping semua kuantitas yang dapat diamati secara langsung masih

banyak hal yang dimungkinkan untuk dapat diamati secara tidak langsung Akhirnya

Heisenberg mengakuinya dengan mengemukakan this was that one should not strick too

much to one special group of experiments one should rather try to keep in touch with all

the developments in all the relevant experiments so that one should always have the

whole picture in mind before one tries to fix a theory in mathematical or other

languages

Heisenberg merumuskan prisip ketidaktentuannya pada tahun 1927 Interpretasi

Copenhagen juga mulai melakukan hal yang sama pada saat itu Kemudian dimulai pada

sekitar tahun 1927 Dirac memproses penyatuan mekanika kuantum dengan relativitas

khusus dengan mengajukan persamaan dirac untuk elektron Persamaan dirac mampu

menjelaskan gambaran relativistic dari fungsi gelombang dari sebuah electron yang gagal

dijelaskan oleh Schrodonger

6

Persamaan dirac memprediksikan spin electron dan menuntun Dirac untuk meramalkan

keberadaan positron Dia juga merintis penggunaan tools matematika dalam menjelaskan

teori termasuk notasi bra-ket Hal ini digambarkan dalam bukunya yang terkenal pada

tahun 1930

Pada periode yang sama seorang polimat John Von Neumann merumuskan dasar

matematika yang tepat untuk mekanika kuantum yaitu teori operator linear Hal tersebut

digambarkan dalam bukunya pada tahun 1932

Bidang ilmu kimia kuantum dirintis oleh fisikawan Walter Heitler dan Fritz London yang

mempublikasikan suatu studi tentang ikatan kovalen dan molekul hydrogen pada tahun

1927 Kimia kuantum dibangaun oleh banyak orang termasuk kimiawan teori Amerika

Pauling dan John C Slater ke dalam banyak teori misalnya teori molekuler orbit dan teori

valensi

Pada tahun 1927 mulai dilakukan penerapan mekanika kuantum untuk sebuah bidang

yang lebih dari partikel tunggal yang menghasilkan teori medan kuantum Orang-orang

yang pertama kali menekuni bidang ini diantaranya adalah PAM Dirac W Pauli V

Weisskopf dan P Jordan Penelitian ini mencapai puncaknya ketika perumusan

elektrodinamika kuantum oleh RP Feynmen F Dyson J Schwinger dan SI

Tomonaga sepanjang tahun 1940 Elektrodinamika kuantum merupakan teori kuantum

tentang elektron positron dan medan elektromagnet

Teori kuantum chromoynamics pertama kali dirumuskan pada awal tahun 1960 Teori

tersebut dirumuskan oleh Politzer Gross dan Wilczek pada tahun 1975 Kemudian

berdasarkan pada hasil dari pekerjaan yang dipelopori oleh Schwinger Higgs dan

Goldstone fisikawan Glashow Weinberg dan Salam menunjukan bagaimana gaya nuklir

lemah dan kuantum elektrodinamika dapat disatukan ke dalam gaya listrik lemah Dari

hal tersebut pada tahun 1979 mereka menerima hadiah nobel dalam bidang fisika

C Eksperimen-Eksperimen Yang Mendasari Perkembangan Mekanika Kuantum

Berikut ini adalah eksperimen ndash eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika

kuantum

1) Thomas Young dengan eksperimen celah ganda mendemonstrasikan sifat gelombang

cahaya pada tahun 1805

2) Henri Becquerel menemukan radioaktivitas pada tahun 1896

3) JJ Thompson dengan eksperimen sinar katoda menemuka electron pada tahun 1897

4) Studi radiasi benda hitam antara 1850 sampai 1900 yang dijelaskan tanpa

menggunakan konsep mekanika kuantum

5) Einstein menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 dengan menggunakan konsep

foton dan partikel cahaya dengan energi terkuantisasi

6) Robert Milikan menunjukan bahwa arus listrik bersifat seperti kuanta dengan

menggunakan eksperimen tetes minyak pada tahun 1909

7) Ernest Rutherford mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan

postif dari atom terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas pada tahun

1911

8) Otti Stern dan Walther Gerlach mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin

partikel yang dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach pada tahun 1920

9) Clinton Davisson dan Lester Germer mendemondtrasikan sifat gelombang dari

electron melalui percobaan difraksi electron pada tahun 1927

10) Clyde L Cowan dan Frederick Reines menjelaskan keberadaan neutrino pada tahun

1955

11) Clauss Jonsson dengan eksperimen celah ganda menggunakan electron pada tahun

1961

7

12) Efek Hall kuantum yang ditemukan oleh Klaus von Klitzing pada tahun 1980 dan

13) Eksperimental verivication dan quantum entanglement oleh Alain Aspect pada tahun

1982

D Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum

a Max Planck

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel Jerman dia belajar di Universitas Berlin dan Munich

peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich

selagi berumur baru dua puluh satu tahun Sebentar dia mengajar di Universitas Munich

kemudian di Universitas Kiel Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai

pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh Itu tahun 1928

Planck seperti halnya ilmuwan lain tertarik dengan radiasi kuantitas gelap julukan buat

radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan

(Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya

tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya) Percobaan-percobaan

para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh

obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu

Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang

ruwet yang dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap Formula ini yang

kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan

Tetapi ada satu masalah hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu

formula yang samasekali berbeda

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori

baru yang radikal energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit

elementer yang disebut Planck kuantum Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya

tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan juga berimbang dengan

kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan h tetapi sekarang disebut patokan

Planck Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika

Tetapi dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat

daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap

Teori Planck begitu revolusioner yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik

kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif Kendati

hipotesanya terdengar aneh dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah

formula yang benar

Pada mulanya umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai

tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok Sesudah beberapa tahun hal itu berubah

sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena

fisik selain untuk radiasi kuantitas gelap Einstein menggunakan konsep ini di tahun

1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika dan Niels Bohr menggunakannya di

tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom Menjelang tahun 1918 tatkala Planck

peroleh Hadiah Nobel jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu

mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan

Hitler Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam

komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler Planck sendiri mati tahun

1947 pada umur delapan puluh sembilan tahun

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

6

Persamaan dirac memprediksikan spin electron dan menuntun Dirac untuk meramalkan

keberadaan positron Dia juga merintis penggunaan tools matematika dalam menjelaskan

teori termasuk notasi bra-ket Hal ini digambarkan dalam bukunya yang terkenal pada

tahun 1930

Pada periode yang sama seorang polimat John Von Neumann merumuskan dasar

matematika yang tepat untuk mekanika kuantum yaitu teori operator linear Hal tersebut

digambarkan dalam bukunya pada tahun 1932

Bidang ilmu kimia kuantum dirintis oleh fisikawan Walter Heitler dan Fritz London yang

mempublikasikan suatu studi tentang ikatan kovalen dan molekul hydrogen pada tahun

1927 Kimia kuantum dibangaun oleh banyak orang termasuk kimiawan teori Amerika

Pauling dan John C Slater ke dalam banyak teori misalnya teori molekuler orbit dan teori

valensi

Pada tahun 1927 mulai dilakukan penerapan mekanika kuantum untuk sebuah bidang

yang lebih dari partikel tunggal yang menghasilkan teori medan kuantum Orang-orang

yang pertama kali menekuni bidang ini diantaranya adalah PAM Dirac W Pauli V

Weisskopf dan P Jordan Penelitian ini mencapai puncaknya ketika perumusan

elektrodinamika kuantum oleh RP Feynmen F Dyson J Schwinger dan SI

Tomonaga sepanjang tahun 1940 Elektrodinamika kuantum merupakan teori kuantum

tentang elektron positron dan medan elektromagnet

Teori kuantum chromoynamics pertama kali dirumuskan pada awal tahun 1960 Teori

tersebut dirumuskan oleh Politzer Gross dan Wilczek pada tahun 1975 Kemudian

berdasarkan pada hasil dari pekerjaan yang dipelopori oleh Schwinger Higgs dan

Goldstone fisikawan Glashow Weinberg dan Salam menunjukan bagaimana gaya nuklir

lemah dan kuantum elektrodinamika dapat disatukan ke dalam gaya listrik lemah Dari

hal tersebut pada tahun 1979 mereka menerima hadiah nobel dalam bidang fisika

C Eksperimen-Eksperimen Yang Mendasari Perkembangan Mekanika Kuantum

Berikut ini adalah eksperimen ndash eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika

kuantum

1) Thomas Young dengan eksperimen celah ganda mendemonstrasikan sifat gelombang

cahaya pada tahun 1805

2) Henri Becquerel menemukan radioaktivitas pada tahun 1896

3) JJ Thompson dengan eksperimen sinar katoda menemuka electron pada tahun 1897

4) Studi radiasi benda hitam antara 1850 sampai 1900 yang dijelaskan tanpa

menggunakan konsep mekanika kuantum

5) Einstein menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 dengan menggunakan konsep

foton dan partikel cahaya dengan energi terkuantisasi

6) Robert Milikan menunjukan bahwa arus listrik bersifat seperti kuanta dengan

menggunakan eksperimen tetes minyak pada tahun 1909

7) Ernest Rutherford mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan

postif dari atom terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas pada tahun

1911

8) Otti Stern dan Walther Gerlach mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin

partikel yang dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach pada tahun 1920

9) Clinton Davisson dan Lester Germer mendemondtrasikan sifat gelombang dari

electron melalui percobaan difraksi electron pada tahun 1927

10) Clyde L Cowan dan Frederick Reines menjelaskan keberadaan neutrino pada tahun

1955

11) Clauss Jonsson dengan eksperimen celah ganda menggunakan electron pada tahun

1961

7

12) Efek Hall kuantum yang ditemukan oleh Klaus von Klitzing pada tahun 1980 dan

13) Eksperimental verivication dan quantum entanglement oleh Alain Aspect pada tahun

1982

D Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum

a Max Planck

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel Jerman dia belajar di Universitas Berlin dan Munich

peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich

selagi berumur baru dua puluh satu tahun Sebentar dia mengajar di Universitas Munich

kemudian di Universitas Kiel Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai

pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh Itu tahun 1928

Planck seperti halnya ilmuwan lain tertarik dengan radiasi kuantitas gelap julukan buat

radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan

(Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya

tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya) Percobaan-percobaan

para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh

obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu

Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang

ruwet yang dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap Formula ini yang

kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan

Tetapi ada satu masalah hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu

formula yang samasekali berbeda

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori

baru yang radikal energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit

elementer yang disebut Planck kuantum Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya

tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan juga berimbang dengan

kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan h tetapi sekarang disebut patokan

Planck Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika

Tetapi dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat

daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap

Teori Planck begitu revolusioner yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik

kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif Kendati

hipotesanya terdengar aneh dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah

formula yang benar

Pada mulanya umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai

tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok Sesudah beberapa tahun hal itu berubah

sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena

fisik selain untuk radiasi kuantitas gelap Einstein menggunakan konsep ini di tahun

1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika dan Niels Bohr menggunakannya di

tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom Menjelang tahun 1918 tatkala Planck

peroleh Hadiah Nobel jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu

mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan

Hitler Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam

komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler Planck sendiri mati tahun

1947 pada umur delapan puluh sembilan tahun

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

7

12) Efek Hall kuantum yang ditemukan oleh Klaus von Klitzing pada tahun 1980 dan

13) Eksperimental verivication dan quantum entanglement oleh Alain Aspect pada tahun

1982

D Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum

a Max Planck

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel Jerman dia belajar di Universitas Berlin dan Munich

peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich

selagi berumur baru dua puluh satu tahun Sebentar dia mengajar di Universitas Munich

kemudian di Universitas Kiel Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai

pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh Itu tahun 1928

Planck seperti halnya ilmuwan lain tertarik dengan radiasi kuantitas gelap julukan buat

radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan

(Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya

tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya) Percobaan-percobaan

para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh

obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu

Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang

ruwet yang dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap Formula ini yang

kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan

Tetapi ada satu masalah hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu

formula yang samasekali berbeda

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori

baru yang radikal energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit

elementer yang disebut Planck kuantum Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya

tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan juga berimbang dengan

kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan h tetapi sekarang disebut patokan

Planck Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika

Tetapi dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat

daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap

Teori Planck begitu revolusioner yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik

kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif Kendati

hipotesanya terdengar aneh dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah

formula yang benar

Pada mulanya umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai

tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok Sesudah beberapa tahun hal itu berubah

sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena

fisik selain untuk radiasi kuantitas gelap Einstein menggunakan konsep ini di tahun

1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika dan Niels Bohr menggunakannya di

tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom Menjelang tahun 1918 tatkala Planck

peroleh Hadiah Nobel jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu

mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan

Hitler Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam

komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler Planck sendiri mati tahun

1947 pada umur delapan puluh sembilan tahun

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

8

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu

pengetahuan dalam abad ke-20 lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein Patokan

h Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua

atau tiga patokan fisika paling dasar Patokan itu muncul dalam teori struktur atom dalam

prinsip ketidakpastian Heisenberg dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula

ilmiah Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan

2 yang diterima sekarang

Planck umumnya dianggap bapak mekanika kuantum Kendati dia memainkan peranan tak

seberapa dalam perkembangan teori selanjutnya adalah keliru mengecilkan arti Planck

Jalan mula yang disuguhkannya sungguh penting Dia membebaskan pikiran orang dari

anggapan-anggapan keliru yang ada sebelumnya dan dia memungkinkan orang-orang

sesudahnya menyusun teori yang jauh lebih jernih daripada yang sekarang kita miliki

b Albert Einstein (14 Maret 1879ndash18 April 1955)

Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai

ilmuwan terbesar dalam abad ke-20 Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak

menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum mekanika statistik dan kosmologi

Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya

tentang efek fotoelektrik dan pengabdiannya bagi Fisika Teoretis

Setelah teori relativitas umum dirumuskan Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia

pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan Di masa tuanya keterkenalannya

melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah dan dalam budaya populer kata

Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius Wajahnya

merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia

Pada tahun 1999 Einstein dinamakan Orang Abad Ini oleh majalah Time

Kepopulerannya juga membuat nama Einstein digunakan secara luas dalam iklan dan

barang dagangan lain dan akhirnya Albert Einstein didaftarkan sebagai merk dagang

Untuk menghargainya sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein sebuah unsur

kimia dinamai einsteinium dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Wuumlrttemberg Jerman sekitar 100 km sebelah timur

Stuttgart Bapaknya bernama Hermann Einstein seorang penjual ranjang bulu yang

kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia dan ibunya bernama Pauline Mereka

menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt Keluarga mereka keturunan Yahudi Albert

disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia diberi pelajaran biola

Pada umur lima ayahnya menunjukkan kompas kantung dan Einstein menyadari bahwa

sesuatu di ruang yang kosong ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut dia

kemudian menjelaskan pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah

dalam hidupnya Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi dia

dianggap sebagai pelajar yang lambat kemungkinan disebabkan oleh dyslexia sifat

pemalu atau karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah

kematiannya)

Dia kemudian diberikan penghargaan untuk teori relativitasnya karena kelambatannya ini

dan berkata dengan berpikir dalam tentang ruang dan waktu dari anak-anak lainnya dia

mampu mengembangkan kepandaian yang lebih berkembang Pendapat lainnya

berkembang belakangan ini tentang perkembangan mentalnya adalah dia menderita

Sindrom Asperger sebuah kondisi yang berhubungan dengan autisme Einstein mulai

belajar matematika pada umur dua belas tahun Ada gosip bahwa dia gagal dalam

matematika dalam jenjang pendidikannya tetapi ini tidak benar penggantian dalam

penilaian membuat bingung pada tahun berikutnya Dua pamannya membantu

mengembangkan ketertarikannya terhadap dunia intelek pada masa akhir kanak-kanaknya

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

9

dan awal remaja dengan memberikan usulan dan buku tentang sains dan matematika Pada

tahun 1894 dikarenakan kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya Einstein pindah dari

Munich ke Pavia Italia (dekat Milan) Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah

menyelesaikan satu semester sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia

Kegagalannya dalam seni liberal dalam tes masuk Eidgenoumlssische Technische Hochschule

(Institut Teknologi Swiss Federal di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah

mundurj dia oleh keluarganya dikirim ke Aarau Swiss untuk menyelesaikan sekolah

menengahnya di mana dia menerima diploma pada tahun 1896 Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenoumlssische Technische Hochschule Pada tahun berikutnya dia melepas

kewarganegaraan Wuumlrttemberg dan menjadi tak bekewarganegaraan

Pada 1898 Einstein menemui dan jatuh cinta kepada Mileva Maric seorang Serbia yang

merupakan teman kelasnya (juga teman Nikola Tesla) Pada tahun 1900 dia diberikan

gelar untuk mengajar oleh Eidgenoumlssische Technische Hochschule dan diterima sebagai

warga negar Swiss pada 1901 Selama masa ini Einstein mendiskusikan ketertarikannya

terhadap sains kepada teman-teman dekatnya termasuk Mileva Dia dan Mileva memiliki

seorang putri bernama Lieserl lahir dalam bulan Januari tahun 1902 Lieserl pada waktu

itu dianggap tidak legal karena orang tuanya tidak menikah

Pada tahun 1905 dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern tanpa

banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang

gerak Brownian) efek fotoelektrik dan relativitas spesial) pantas mendapat Penghargaan

Nobel Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan

tersebut Ini adalah sebuah ironi bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang

relativitas tetapi juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum dan

Einstein menjadi terbebas dari jalan dalam teori kuantum Yang membuat thesisnya luar

biasa adalah dalam setiap kasus Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke

konsekuensi logis dan berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para

ilmuwan selama beberapa dekade Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke Annalen der

Physik Mereka biasanya ditujukan kepada Annus Mirabilis Papers (dari Latin Tahun

luar biasa) Persatuan Fisika Murni dan Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan

100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005

c Niels Bohr

Teori struktur atom mempunyai seorang bapak Dia itu Niels Henrik David Bohr yang

lahir tahun 1885 di Kopenhagen Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari

Universitas Copenhagen Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge Inggris Di situ

dia belajar di bawah asuhan JJ Thompson ilmuwan kenamaan yang menemukan

elektron Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester

belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus

(bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-

pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong dengan bagian pokok yang berat

pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah On the Constitution of Atoms and

Molecules diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari

dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok tetapi dengan

perbedaan yang sangat penting bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

10

perputaran orbit dalam segala ukuran Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam

sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu Atau

dalam kalimat rumusan lain elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada

tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi Elektron dapat

berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi Sebaliknya elektron

akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika

Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas

kerja Bohr sebagai suatu masterpiece suatu kerja besar meski begitu banyak ilmuwan

lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini Percobaan yang paling

kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom Telah

lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi akan

mengeluarkan cahaya Tetapi cahaya ini tidaklah mencakup semua warna tetapi hanya

cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah

berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang

mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna)

yang dikeluarkan oleh hidrogen Lebih jauh dari itu teori Bohr memperkirakan adanya

garis spektral tambahan tidak terlihat pada saat sebelumnya tetapi kemudian dipastikan

oleh para pencoba Sebagai tambahan teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan

penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya Ditilik dari

semua kejadian yang meyakinkan ini teori Bohr segera diterima dan di tahun 1922 Bohr

dapathadiah Nobel untuk bidang fisika

Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya

Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan- ilmuwan muda yang brilian dan

segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan Masalah

terpokok adalah bahwa teori Bohr meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan

masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron tidak dengan persis

memperkirakan spektra dari atom-atom lain Beberapa ilmuwan terpukau oleh sukses luar

biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen berharap dengan jalan

menyempurnakan sedikit teori Bohr mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang

lebih berat Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari

penyempurnaan kecil itu tak akan menolong karena itu yang diperlukan adalah

perombakan radikal Tetapi bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya toh

dia tidak mampu memecahkannya

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya mulai tahun

1925 Adalah menarik untuk dicatat di sini bahwa Heisenberg ndashdan umumnya ilmuwan

yang mengembangkan teori barundash belajar di Kopenhagen yang tak syak lagi telah

mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan

satu sama lain Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu

mengembangkannya Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru dan liwat

disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan dia menolong membikin lebih sistematis

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok

struktur atom Dia mengembangkan model penting tetesan cairan bagian pokok atom

Dia juga mengajukan masalah teori tentang kombinasi bagian pokok dalam reaksi atom

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

11

untuk dipecahkan Tambahan pula Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan

bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235 Pernyataan ini

punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom

Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark Ini menempatkan diri Bohr

dalam bahaya sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas sebagian

karena ibunya seorang Yahudi Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi

daerah pendudukan menuju Swedia Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi

Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler Dari

Swedia Bohr lari ke Inggris dan dari sana menyeberang ke Amerika Serikat Di negeri ini

selama perang berlangsung Bohr membantu membikin bom atom

Seusai perang Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga

rohnya melayang tahun 1`562 Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras ndash

walau tak berhasilndash mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi

atom

Bohr kawin tahun 1912 di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu

pengetahuan Dia punya lima anak salah seorang bernama Aage Bohr memenangkan

hadiah Nobel untuk bidang fisika di tahun 1975 Bohr merupakan orang yang paling

disenangi di dunia ilmuwan bukan semata-mata karena menghormat ilmunya yang genius

tetapi juga pribadinya dan karakter serta rasa kemanusiaannya yang mendalam

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang

lampau dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20 Ada beberapa

alasan mengapa begitu Pertama sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap

dianggap benar Misalnya gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi

yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom

berikutnya Hal lainnya lagi gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat

menemukan sesuatu untuk diri sendiri meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu

secara harfiah benar Yang paling penting dari semuanya itu mungkin adalah gagasan

Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan teori kuantum Meskipun

beberapa gagasannya telah kedaluwarsa namun jelas secara historis teori-teorinya sudah

membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan

berikutnya bidang mekanika kuantum

d Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe Perancis

Keturunan de Broglie yang berasal dari Piedmont Italia barat laut cukup dikenal dalam

sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis baik dalam perang dan

jabatan diplomatik selama beratus tahun

Pada 1740 Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie Francois

Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris) suatu gelar keturunan yang

hanya disandang oleh anggota keluarga tertua Putra Duc pertama ini ternyata membantu

Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763) Karena itu Kaisar Perancis I dari Austria

menganugerahkan gelar Prinz yang berhak disandang seluruh anggota keluarga de Broglie

Dengan meninggalnya saudara tertua Louis Maurice juga fisikawan (eksperimen) pada

1960 maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria Louis

mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam sejarah

pada 1909 Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena katanya terpengaruh

oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare (1854-1912) matematikawan besar Perancis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

12

Pada 1910 Louis memasuki Universitas Paris untuk menyalurkan minatnya dalam ilmu

pengetahuan Tahun 1913 ia peroleh licence dalam ilmu pengetahuan dari Faculte des

Sciences Studinya kemudian terputus karena berkecamuknya Perang Dunia I Barulah

pada usia 32 Louis meraih gelar doktornya dalam fisika teori dengan tesis tentang

gelombang partikel di atas Ia kemudian memulai karier mengajarnya di Universitas Paris

dan Institut Henry Poincare pada 1928

Gagasan foton Einstein kemudian diterapkan Louis de Broglie pada 1922 sebelum

Compton membuktikannya untuk menurunkan Hukum Wien (1896) Ini menyatakan

bahwa bagian tenaga elektromagnet yang paling banyak dipancarkan benda (hitam) panas

adalah yang frekuensinya sekitar 100 milyar kali suhu mutlak (273 + suhu Celsius) benda

itu Pekerjaan ini ternyata memberi dampak yang berkesan bagi de Broglie

Pada musim panas 1923 de Broglie menyatakan secara tiba-tiba muncul gagasan untuk

memperluas perilaku rangkap (dual) cahaya mencangkup pula alam partikel Ia kemudian

memberanikan diri dengan mengemukakan bahwa partikel seperti elektron juga

berperilaku sebagai gelombang Gagasannya ini ia tuangkan dalam tiga makalah ringkas

yang diterbitkan pada 1924 salah satunya dalam jurnal vak fisika Perancis Comptes

Rendus

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya yang

ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne Paris Tesis ini berangkat dari dua

persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton E=hf dan p=h Dalam kedua

persamaan ini perilaku yang berkaitan dengan partikel (energi E dan momentum p)

muncul di ruas kiri sedangkan ruas kanan dengan gelombang (frekuensi f dan panjang

gelombang baca lambda) Besaran h adalah tetapan alam yang ditemukan Planck

tetapan Planck

Secara tegas de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk partikel

Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de Broglie

Untuk partikel seperti elektron momentum p adalah hasilkali massa (sebanding dengan

berat) dan lajunya Karena itu panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan

massa dan laju partikel Sebagai contoh elektron dengan laju 100 cm per detik panjang

gelombangnya sekitar 07 mm

e Werner Karl Heisenberg

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika suatu rumus

yang teramat sangat radikal jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik

Newton Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang

sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang Rumus itu hingga kini

bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika tak peduli yang

macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun

Dapat dibuktikan secara matematik sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan

sistem makroskopik melulu perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika

klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur (Atas dasar alasan ini mekanika

klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn mekanika-- masih dapat

dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah) Tetapi bilamana berurusan dengan sistem

dimensi atom perkiraan tentang kuantum mekanika berbeda besar dengan mekanika

klasik Percobaan-percobaan membuktikan bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika

adalah benar

Salah satu konsekuensi dari teori Heisenberg adalah apa yang terkenal --dengan rumus

prinsip ketidakpastian yang dirumuskannya sendiri di tahun 1927 Prinsip itu umumnya

dianggap salah satu prinsip yang paling mendalam di bidang ilmiah dan paling punya daya

jangkau jauh Dalam praktek apa yang diterapkan lewat penggunaan prinsip

ketidakpastian ini adalah mengkhususkan batas-batas teoritis tertentu terhadap

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

13

kesanggupan kita membuat ukuran-ukuran ilmiah Akibat serta pengaruh dari sistem ini

sangat dahsyat Apabila hukum dasar fisika menghambat seorang ilmuwan --bahkan dalam

keadaan yang ideal sekalipun-- mendapatkan pengetahuan yang cermat dari suatu

penyelidikan ini disebabkan karena sifat-sifat masa depan dari sistem itu tidak

sepenuhnya bisa diramalkan Menurut prinsip ketidakpastian tak akan ada perbaikan

pada peralatan ukur kita yang akan mengijinkan kita mengungguli kesulitan ini

Prinsip ketidakpastian ini menjamin bahwa fisika dalam keadaannya yang lumrah tak

sanggup membikin lebih dari sekedar dugaan-dugaan statistik Seorang ilmuwan yang

menyelidiki radioaktivitas misalnya mungkin mampu menduga bahwa satu dari setriliun

atom radium dua juta akan mengeluarkan sinar gamma dalam waktu sehari sesudahnya

Tetapi Heisenberg sendiri tidak bisa menaksir apakah ada atom radium yang khusus yang

akan berbuat begitu Dalam banyak hal yang praktis ini bukannya satu pembatasan yang

ketat Bilamana menyangkut jumlah besar metoda statistik sering mampu menyuguhkan

basis pijakan yang dapat dipercaya untuk sesuatu langkah Tetapi jika menyangkut jumlah

dari ukuran kecil soalnya jadi lain Di sini prinsip ketidakpastian memaksa kita

menghindar dari gagasan sebab-akibat fisika yang ketat Ini mengedepankan suatu

perubahan yang amat mendasar dalam pokok filosofi ilmiah Begitu mendasarnya sampai-

sampai ilmuwan besar Einstein tak pernah mau terima prinsip ini Saya tidak percaya

suatu waktu Einstein berkata bahwa Tuhan main-main dengan kehancuran alam

semesta

Tetapi ini pada hakekatnya sebuah pertanda bahwa ahli-ahli fisika yang paling modern

merasa perlu menerimanya

Jelaslah sudah dari sudut teori kuantum dan pada tingkat lebih lanjut bahkan lebih besar

dari teori relativitas telah merombak konsep dasar kita tentang dunia fisik Tetapi

konsekuensi teori ini tidaklah semata bersifat filosofis

Diantara penggunaan praktisnya dapat dilihat pada peralatan modern seperti mikroskop

elektron laser dan transistor Teori kuantum juga secara luas digunakan dalam bidang

fisika nuklir dan tenaga atom Ini membentuk dasar pengetahuan kita tentang bidang

spectroscopy (alat memprodusir dan meneliti spektra cahaya) dan ini digunakan secara

luas di sektor astronomi dan kimia Dan juga dimanfaatkan dalam penyelidikan teoritis

dalam masalah yang topiknya beraneka ragam seperti kualitas khusus cairan belium dasar

susunan intern binatang-binatang daya penambahan kekuatan magnit dan radio aktivitas

f Erwin Schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schroumldinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria

Dilahirkan di Wina Austria-Hongaria Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal

dari Austria Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid

Ludwig Boltzmann

Selama PD I ia menjadi perwira artileri Setelah perang ia mengajar di Zurich Swiss Di

sana ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel

yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi

suatu teori yang terperinci dengan baik Setelah ia menemukan persamaannya yang

terkenal ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah di

sini kuantisasi muncul secara alamiah misalnya dalam masalah tali yang bergetar Setahun

sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum

namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu Schroumldinger memperlihatkan

bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis

14

Schroumldinger menggantikan Max Planck di Berlin pada 1927 namun pada 1933 ketika

Nazi berkuasa ia meninggalkan Jerman Dalam tahun itu ia menerima Hadiah Nobel

Fisika bersama dengan Dirac Pada 1939 sampai 1956 ia bekerja di Institute for Advanced

Study di Dublin lalu kembali ke Austria

g Paul Dirac

Pada tanggal 8 Agustus 1902 lahirlah seorang anak yang diberi nama Paul Andrien

Maurice Dirac di Bristol Inggris Siapa sangka di kemudian hari anak yang dikenal

sebagai Paul Dirac ini akan menjadi fisikawan besar Inggris yang dapat disejajarkan

dengan Newton Thomson dan Maxwell Melalui teori kuantumnya yang menjelaskan

tentang elektron Dirac menjelma menjadi fisikawan ternama di dunia dan namanya

kemudian diabadikan bagi persamaan relativistik yang dikembangkannya yaitu persamaan

Dirac Tulisan ini dibuat untuk mengenang kembali perjalanan karirnya yang cemerlang

dalam bidang fisika teori Dirac kecil tumbuh dan besar di Bristol Ayahnya yang berasal

dari Swiss bernama Charles lahir di kota Monthey dekat Geneva pada tahun 1866 dan

kemudian pindah ke Bristol Inggris untuk menjadi guru bahasa Prancis di Akademi

Teknik Merchant Venturers Ibunya bernama Florence Holten wanita yang lahir di

Liskeard pada tahun 1878 dan menjadi pustakawan di kota Bristol Ayah dan Ibu Dirac

menikah di Bristol pada tahun 1899 dan memiliki tiga orang dua laki-laki (di mana Paul

adalah yang lebih muda) dan seorang perempuan

Setelah menyelesaikan pendidikan SMA dan sekolah teknik Paul Dirac melanjutkan studi

di Jurusan teknik elektro Universitas Bristol pada tahun 1918 Pilihannya ini diambil

berdasarkan anjuran ayahnya yang menginginkan Paul mendapatkan pekerjaan yang baik

Dirac menyelesaikan kuliahnya dengan baik tetapi dia tidak mendapatkan pekerjaan yang

cocok paska berkecamuknya perang dunia pada saat itu Keinginannya adalah pergi ke

Universitas Cambridge untuk meperdalam matematika dan fisika Dia diterima di akademi

St John Cambridge pada tahun 1921 tetapi hanya ditawarkan beasiswa yang tidak

memadai untuk menyelesaikan kuliahnya Untungnya dia sanggup mengambil kuliah

matematika terapan di Universitas Bristol selama dua tahun tanpa harus membayar uang

kuliah dan tetap dapat tinggal di rumah Setelah itu pada tahun 1923 dia berhasil

mendapatkan beasiswa penuh di akademi St John dan dana penelitian dari Departemen

perindustrian dan sains tetapi dana ini pun belum bisa menutupi jumlah biaya yang

diperlukan untuk kuliah di Cambridge Pada akhirnya Paul Dirac berhasil mewujudkan

keinginannya kuliah di Akademi St John karena adanya permintaan dari pihak universitas

Di Cambridge Paul Dirac mengerjakan semua pekerjaan sepanjang hidupnya sejak kuliah

paska sarjananya pada tahun 1923 sampai pensiun sebagai profesor (lucasian professor)

pada tahun 1969

Pada tanggal 20 oktober 1984 Paul Dirac meninggal dunia pada usia 84 tahun sebagai

peraih hadiah nobel fisika tahun 1933 dan anggota British order of merit tahun 1973 Paul

Dirac merupakan fisikawan teoritis Inggris terbesar di abad ke-20 Pada tahun 1995

perayaan besar disellenggarakan di London untuk mengenang hasil karyanya dalam fisika

Sebuah monumen dibuat di Westminster Abbey untuk mengabadikan namanya dan hasil

karyanya di mana di sini dia bergabung bersama sejumlah monumen yang sama yang

dibuat untuk Newton Maxwell Thomson Green dan fisikawan-fisikawan besar lainnya

Pada monumen itu disertakan pula Persamaan Dirac dalam bentuk relativistik yang

kompak Sebenarnya persamaan ini bukanlah persamaan yang digunakan Dirac pada saat

itu tetapi kemudian persamaan ini digunakan oleh mahasiswanya Dirac mengukuhkan

teori mekanika kuantum dalam bentuk yang paling umum dan mengembangkan

persamaan relativistik untuk elektron yang sekarang dinamakan menggunakan nama

15

beliau yaitu persamaan Dirac Persamaan ini juga mengharuskan adanya keberadaan dari

pasangan antipartikel untuk setiap partikel misalnya positron sebagai antipartikel dari

elektron Dia adalah orang pertama yang mengembangkan teori medan kuantum yang

menjadi landasan bagi pengembangan seluruh teori tentang partikel subatom atau partikel

elementer Pekerjaan ini memberikan dasar bagi pemahaman kita tentang gaya-gaya

alamiah Dia mengajukan dan menyelidiki konsep kutub magnet tunggal (magnetic

monopole) sebuah obyek yang masih belum dapat dibuktikan keber-adaannya sebagai

cara untuk memasukkan simetri yang lebih besar ke dalam persamaan medan

elektromagnetik Maxwell

Paul Dirac melakukan kuantisasi medan gravitasi dan membangun teori medan kuantum

umum dengan konstrain dinamis yang memberikan landasan bagi terbentuknya Teori

Gauge dan Teori Superstring sebagai kandidat Teory Of Everything yang berkembang

sekarang Teori-teorinya masih berpengaruh dan penting dalam perkembangan fisika

hingga saat ini dan persamaan dan konsep yang dikemukakannya menjadi bahan diskusi

di kuliah-kuliah fisika teori di seluruh dunia Langkah awal menuju teori kuantum baru

dimulai oleh Dirac pada akhir September 1925 Saat itu R H Fowler pembimbing

risetnya menerima salinan makalah dari Werner Heisenberg berisi penjelasan dan

pembuktian teori kuantum lama Bohr dan Sommerfeld yang masih mengacu pada prinsip

korespondensi Bohr tetapi berubah persamaannya sehingga teori ini mencakup secara

langsung kuantitas observabel Fowler mengirimkan makalah Heisenberg kepada Dirac

yang sedang berlibur di Bristol dan menyuruhnya untuk mempelajari makalah itu secara

teliti Perhatian Dirac langsung tertuju pada hubungan matematis yang aneh pada saat itu

yang dikemukakan oleh seorang seperti Werner Karl Heisenberg

Beberapa pekan kemudian setelah kembali ke Cambridge Dirac tersadar bahwa bentuk

matematika tersebut mempunyai bentuk yang sama dengan kurung poisson (poisson

Bracket) yang terdapat dalam fisika klasik dalam pembahasan tentang dinamika klasik dari

gerak partikel Didasarkan pada pemikiran ini dengan cepat dia merumuskan ulang teori

kuantum yang didasarkan pada variabel dinamis non-komut (non-comuting dinamical

variables) Cara ini membawanya kepada formulasi mekanika kuantum yang lebih umum

dibandingkan dengan yang telah dirumuskan oleh fisikawan yang lain Pekerjaan ini

merupakan pencapaian terbaik yang dilakukan oleh Dirac yang menempatkannya lebih

tinggi dari fisikawan lain yang pada saat itu sama sama mengembangkan teori kuantum

Sebagai fisikawan muda yang baru berusia 25 tahun dia cepat diterima oleh komunitas

fisikawan teoritis pada masa itu Dia diundang untuk berbicara di konferensi-konferensi

yang diselenggarakan oleh komunitas fisika teori termasuk kongres Solvay pada tahun

1927 dan tergabung sebagai anggota dengan hak-hak yang sama dengan anggota yang lain

yang terdiri dari para pakar fisika ternama dari seluruh dunia

Formulasi umum tentang teori kuantum yang dikembangkan oleh Dirac

memungkinkannya untuk melangkah lebih jauh Dengan formulasi ini dia mampu

mengembangkan teori transformasi yang dapat menghubungkan berbagai formulasi-

formulasi yang berbeda dari teori kuantum Teori tranformasi menunjukkan bahwa semua

formulasi tersebut pada dasarnya memiliki konsekuensi fisis yang sama baik dalam

persamaan mekanika gelombang Schrodinger maupun mekanika matriknya Heisenberg

Ini merupakan pencapaian yang gemilang yang membawa pada pemahaman dan kegunaan

yang lebih luas dari mekanika kuantum Teori tranformasi ini merupakan puncak dari

pengembangan mekanika kuantum oleh Dirac karena teori ini menyatukan berbagai versi

dari mekanika kuantum yang juga memberikan jalan bagi pengembangan mekanika

16

kuantum selanjutnya Di kemudian hari rumusan teori transformasi ini menjadi miliknya

sebagaimana tidak ada versi mekanika kuantum yang tidak menyertainya Bersama dengan

teori transformasi mekanika kuantum versi Dirac disajikan dalam bentuk yang sederhana

dan indah dengan struktur yang menunjukkan kepraktisan dan konsep yang elegan dan

berkaitan erat dengan teori klasik

Karir cemerlang Dirac sesungguhnya telah tampak ketika dia masih berada di tingkat

sarjana Pada saat itu Dirac telah menyadari pentingnya teori relatifitas khusus dalam

fisika suatu teori yang menjadikan Einstein terkenal pada tahun 1905 yang dipelajari

Dirac dari kuliah yang dibawakan oleh C D Broad seorang profesor filsafat di Universitas

Bristol Sebagian besar makalah yang dibuat Dirac sebagai mahasiswa paska sarjana

ditujukan untuk menyajikan bentuk baru dari rumusan yang sudah ada dalam literatur

menjadi rumusan yang sesuai (kompatibel) dengan relatifitas khusus Pada tahun 1927

Dirac berhasil mengembangkan teori elektron yang memenuhi kondisi yang disyaratkan

oleh teori relatifitas khusus dan mempublikasikan persamaan relativistik yang invarian

untuk elektron pada awal tahun 1928 Sebagian fisikawan lain sebenarnya memiliki

pemikiran yang sama dengan apa yang dilakukan oleh Dirac meskipun demikian belum

ada yang mampu menemukan persamaan yang memenuhi seperti apa yang telah dicapai

oleh Dirac Dia memiliki argumen yang sederhana dan elegan yang didasarkan pada tujuan

bahwa teori tranformasinya dapat berlaku juga dalam mekanika kuantum relativistik

sebuah argumen yang menspesifikasikan bentuk umum dari yang harus dimiliki oleh

persamaan relativistik ini sebuah argumen yang menjadi bagian yang belum terpecahkan

bagi semua fisikawan

Persamaan Dirac merupakan salah satu persamaan fisika yang paling indah Profesor Sir

Nevill Mott mantan Direktur Laboratorium Cavendish baru-baru ini menulis persamaan

ini bagi saya adalah bagian fisika teori yang paling indah dan menantang yang pernah saya

lihat sepanjang hidup saya yang hanya bisa dibandingkan dengan kesimpulan Maxwell

bahwa arus perpindahan dan juga medan elektromagnetik harus ada Selain itu persamaan

Dirac untuk elektron membawa implikasi penting bahwa elektron harus mempunyai spin

dan momen magnetik menjadi benar dengan ketelitian mencapai 01 Persamaan Dirac

dan teori elektronnya masih tetap relevan digunakan sampai sekarang Perkiraan yang

dibuatnya telah dibuktikan dalam sistem atom dan molekul Telah ditunjukkan juga bahwa

hal ini berlaku untuk partikel lain yang memiliki spin yang sama dengan elektron seperti

proton hyperon dan partikel keluarga baryon lainnya konsep ini dapat diterapkan secara

universal dan diketahui dengan baik oleh para fisikawan dan kimiawan sesuatu yang tidak

seorangpun dapat membantahnya Melihat kenyataan ini Dirac merasa sudah waktunya

untuk menyatakan teori umum mekanika kuantum sudah lengkap sekarang hukum-

hukum fisika yang yang mendasari diperlukannya teori matematika dari bagian besar

fisika dan keseluruhan bagian dari kimia

Dirac menunjukkan kemudian bahwa persamaannya ini mengandung implikasi yang tidak

diharapkan bagi suatu partikel Persamaannya memperkirakan adanya antipartikel seperti

positron dan antiproton yang bermuatan negatif yaitu suatu obyek yang saat ini sudah

sangat dikenal di laboratorium fisika energi tinggi Menurut teorinya semua partikel

memiliki antipartikel yang tertentu yang terkait dengannya sebagian besar dari

antipartikel ini sekarang telah dibuktikan keberadaannya Positron dan antiproton adalah

sebagian kecil dari antipartikel yang sudah sangat dikenal keduanya dapat berada dalam

kondisi stabil di ruang hampa dan saat ini digunakan secara luas dalam akselerator

penumbuk partikel (collider accelerator) yang dengannya fisikawan mempelajari

17

fenomena yang terjadi dalam fisika energi tinggi Keindahan dari persamaan Dirac ini bisa

jadi sulit dirasakan oleh orang yang tidak terbiasa dengan rumus-rumus fisika tetapi

kenyataan ini tidak akan dibantah oleh para fisikawan Persamaan Dirac adalah salah satu

penemuan besar dalam sejarah fisika Dirac memberikan prinsip-prinsip dasar yang

memuaskan dalam usaha untuk memahami alam semesta kita Melalui penemuannya ini

nama Dirac akan dikenang selamanya sebagai salah satu fisikawan besar Suatu monumen

telah dibangun untuknya atas jasanya membimbing kita kepada pemahaman tentang salah

satu aspek penting gaya dasar yang terkandung dialam semesta yang kita diami ini Nama

Dirac akan dimasukkan dalam catatan sejarah fisika melalui kontribusi yang diberikannya

kepada dunia ilmu pengetahuan berupa dasar-dasar mekanika kuantum dan teori

transformasi Penemuannya menempatkan Dirac di jajaran papan atas fisikawan teori

sepanjang masa

E Bukti dari Mekanika Kuantum

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom dan partikel

subatomik seperti proton neutron dan elektron yang tidak mematuhi hukum-hukum

fisika klasik Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron

(yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik

positif) Menurut mekanika kuantum ketika sebuah elektron berpindah dari tingkat

energi yang lebih tinggi (misalnya dari n=2 atau kulit atom ke-2 ) ke tingkat energi

yang lebih rendah (misalnya n=1 atau kulit atom tingkat ke-1) energi berupa sebuah

partikel cahaya yang disebut foton dilepaskan Energi yang dilepaskan dapat

dirumuskan sbb

keterangan

adalah energi (J)

adalah tetapan Planck (Js) dan

adalah frekuensi dari cahaya (Hz)

Dalam spektrometer massa telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom

yang di-ionisasi tidak kontinyu hanya pada frekuensipanjang gelombang tertentu

garis-garis spektrum dapat dilihat Ini adalah salah satu bukti dari teori mekanika

kuantum

16

kuantum selanjutnya Di kemudian hari rumusan teori transformasi ini menjadi miliknya

sebagaimana tidak ada versi mekanika kuantum yang tidak menyertainya Bersama dengan

teori transformasi mekanika kuantum versi Dirac disajikan dalam bentuk yang sederhana

dan indah dengan struktur yang menunjukkan kepraktisan dan konsep yang elegan dan

berkaitan erat dengan teori klasik

Karir cemerlang Dirac sesungguhnya telah tampak ketika dia masih berada di tingkat

sarjana Pada saat itu Dirac telah menyadari pentingnya teori relatifitas khusus dalam

fisika suatu teori yang menjadikan Einstein terkenal pada tahun 1905 yang dipelajari

Dirac dari kuliah yang dibawakan oleh C D Broad seorang profesor filsafat di Universitas

Bristol Sebagian besar makalah yang dibuat Dirac sebagai mahasiswa paska sarjana

ditujukan untuk menyajikan bentuk baru dari rumusan yang sudah ada dalam literatur

menjadi rumusan yang sesuai (kompatibel) dengan relatifitas khusus Pada tahun 1927

Dirac berhasil mengembangkan teori elektron yang memenuhi kondisi yang disyaratkan

oleh teori relatifitas khusus dan mempublikasikan persamaan relativistik yang invarian

untuk elektron pada awal tahun 1928 Sebagian fisikawan lain sebenarnya memiliki

pemikiran yang sama dengan apa yang dilakukan oleh Dirac meskipun demikian belum

ada yang mampu menemukan persamaan yang memenuhi seperti apa yang telah dicapai

oleh Dirac Dia memiliki argumen yang sederhana dan elegan yang didasarkan pada tujuan

bahwa teori tranformasinya dapat berlaku juga dalam mekanika kuantum relativistik

sebuah argumen yang menspesifikasikan bentuk umum dari yang harus dimiliki oleh

persamaan relativistik ini sebuah argumen yang menjadi bagian yang belum terpecahkan

bagi semua fisikawan

Persamaan Dirac merupakan salah satu persamaan fisika yang paling indah Profesor Sir

Nevill Mott mantan Direktur Laboratorium Cavendish baru-baru ini menulis persamaan

ini bagi saya adalah bagian fisika teori yang paling indah dan menantang yang pernah saya

lihat sepanjang hidup saya yang hanya bisa dibandingkan dengan kesimpulan Maxwell

bahwa arus perpindahan dan juga medan elektromagnetik harus ada Selain itu persamaan

Dirac untuk elektron membawa implikasi penting bahwa elektron harus mempunyai spin

dan momen magnetik menjadi benar dengan ketelitian mencapai 01 Persamaan Dirac

dan teori elektronnya masih tetap relevan digunakan sampai sekarang Perkiraan yang

dibuatnya telah dibuktikan dalam sistem atom dan molekul Telah ditunjukkan juga bahwa

hal ini berlaku untuk partikel lain yang memiliki spin yang sama dengan elektron seperti

proton hyperon dan partikel keluarga baryon lainnya konsep ini dapat diterapkan secara

universal dan diketahui dengan baik oleh para fisikawan dan kimiawan sesuatu yang tidak

seorangpun dapat membantahnya Melihat kenyataan ini Dirac merasa sudah waktunya

untuk menyatakan teori umum mekanika kuantum sudah lengkap sekarang hukum-

hukum fisika yang yang mendasari diperlukannya teori matematika dari bagian besar

fisika dan keseluruhan bagian dari kimia

Dirac menunjukkan kemudian bahwa persamaannya ini mengandung implikasi yang tidak

diharapkan bagi suatu partikel Persamaannya memperkirakan adanya antipartikel seperti

positron dan antiproton yang bermuatan negatif yaitu suatu obyek yang saat ini sudah

sangat dikenal di laboratorium fisika energi tinggi Menurut teorinya semua partikel

memiliki antipartikel yang tertentu yang terkait dengannya sebagian besar dari

antipartikel ini sekarang telah dibuktikan keberadaannya Positron dan antiproton adalah

sebagian kecil dari antipartikel yang sudah sangat dikenal keduanya dapat berada dalam

kondisi stabil di ruang hampa dan saat ini digunakan secara luas dalam akselerator

penumbuk partikel (collider accelerator) yang dengannya fisikawan mempelajari

17

fenomena yang terjadi dalam fisika energi tinggi Keindahan dari persamaan Dirac ini bisa

jadi sulit dirasakan oleh orang yang tidak terbiasa dengan rumus-rumus fisika tetapi

kenyataan ini tidak akan dibantah oleh para fisikawan Persamaan Dirac adalah salah satu

penemuan besar dalam sejarah fisika Dirac memberikan prinsip-prinsip dasar yang

memuaskan dalam usaha untuk memahami alam semesta kita Melalui penemuannya ini

nama Dirac akan dikenang selamanya sebagai salah satu fisikawan besar Suatu monumen

telah dibangun untuknya atas jasanya membimbing kita kepada pemahaman tentang salah

satu aspek penting gaya dasar yang terkandung dialam semesta yang kita diami ini Nama

Dirac akan dimasukkan dalam catatan sejarah fisika melalui kontribusi yang diberikannya

kepada dunia ilmu pengetahuan berupa dasar-dasar mekanika kuantum dan teori

transformasi Penemuannya menempatkan Dirac di jajaran papan atas fisikawan teori

sepanjang masa

E Bukti dari Mekanika Kuantum

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom dan partikel

subatomik seperti proton neutron dan elektron yang tidak mematuhi hukum-hukum

fisika klasik Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron

(yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik

positif) Menurut mekanika kuantum ketika sebuah elektron berpindah dari tingkat

energi yang lebih tinggi (misalnya dari n=2 atau kulit atom ke-2 ) ke tingkat energi

yang lebih rendah (misalnya n=1 atau kulit atom tingkat ke-1) energi berupa sebuah

partikel cahaya yang disebut foton dilepaskan Energi yang dilepaskan dapat

dirumuskan sbb

keterangan

adalah energi (J)

adalah tetapan Planck (Js) dan

adalah frekuensi dari cahaya (Hz)

Dalam spektrometer massa telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom

yang di-ionisasi tidak kontinyu hanya pada frekuensipanjang gelombang tertentu

garis-garis spektrum dapat dilihat Ini adalah salah satu bukti dari teori mekanika

kuantum

17

fenomena yang terjadi dalam fisika energi tinggi Keindahan dari persamaan Dirac ini bisa

jadi sulit dirasakan oleh orang yang tidak terbiasa dengan rumus-rumus fisika tetapi

kenyataan ini tidak akan dibantah oleh para fisikawan Persamaan Dirac adalah salah satu

penemuan besar dalam sejarah fisika Dirac memberikan prinsip-prinsip dasar yang

memuaskan dalam usaha untuk memahami alam semesta kita Melalui penemuannya ini

nama Dirac akan dikenang selamanya sebagai salah satu fisikawan besar Suatu monumen

telah dibangun untuknya atas jasanya membimbing kita kepada pemahaman tentang salah

satu aspek penting gaya dasar yang terkandung dialam semesta yang kita diami ini Nama

Dirac akan dimasukkan dalam catatan sejarah fisika melalui kontribusi yang diberikannya

kepada dunia ilmu pengetahuan berupa dasar-dasar mekanika kuantum dan teori

transformasi Penemuannya menempatkan Dirac di jajaran papan atas fisikawan teori

sepanjang masa

E Bukti dari Mekanika Kuantum

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom dan partikel

subatomik seperti proton neutron dan elektron yang tidak mematuhi hukum-hukum

fisika klasik Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron

(yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik

positif) Menurut mekanika kuantum ketika sebuah elektron berpindah dari tingkat

energi yang lebih tinggi (misalnya dari n=2 atau kulit atom ke-2 ) ke tingkat energi

yang lebih rendah (misalnya n=1 atau kulit atom tingkat ke-1) energi berupa sebuah

partikel cahaya yang disebut foton dilepaskan Energi yang dilepaskan dapat

dirumuskan sbb

keterangan

adalah energi (J)

adalah tetapan Planck (Js) dan

adalah frekuensi dari cahaya (Hz)

Dalam spektrometer massa telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom

yang di-ionisasi tidak kontinyu hanya pada frekuensipanjang gelombang tertentu

garis-garis spektrum dapat dilihat Ini adalah salah satu bukti dari teori mekanika

kuantum

18

BAB III

PENUTUP

A KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan yang telah disampaikan pada makalah ini maka dapat

ditarik kesimpulan sebagai berikut

1 Dasar dimulaianya periode mekanika kuantum adalah ketika mekanika klasik tidak

bisa menjelaskan gejala-gejala fisika yang bersifat mikroskofis dan bergerak dengan

kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya Oleh karena itu diperlukan cara

pandang yang berbeda dengan sebelumnya dalam menjelaskan gejala fisika tersebut

2 Pada tahun 1900 Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi

menjadi beberapa paket atau kuanta Ide ini secara khusus digunakan untuk

menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam

3 Pada tahun 1905 Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan

menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton

4 Pada tahun 1913 Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen lagi

dengan menggunakan kuantisasi

5 Pada tahun 1924 Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda

6 Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925 ketika Werner Karl Heisenberg

mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schroumldinger menemukan mekanika

gelombang dan persamaan Schroumldinger Schroumldinger beberapa kali menunjukkan

bahwa kedua pendekatan tersebut sama

B

19

DAFTAR PUSTAKA

httpwwwfisikanetlipigoidutamacgicetakartikelamp1110895619

httpidwikipediaorgwikiMekanika_kuantum

httptranslategooglecoidtranslatehl=idamplangpair=en|idampu=httpenwikipedia

orgwikiHistory_of_quantum_mechanics

httptokoh-ilmuwan-penemublogspotcom200908ilmuwan-fisika-teori-dirachtml

httpelektrokitablogspotcom200810biografi-albert-einsteinhtml

httpkolom-biografiblogspotcom201001biografi-ernest-rutherford-penemu-

modelhtml

httpkolom-biografiblogspotcom200902biografi-werner-heisenberghtml

httpkolom-biografiblogspotcom200901biografi-max-planckhtml

20

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur kita Panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan

Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun makalah ini tepat pada

waktunya Makalah ini membahas tentang Teori Atom Mekanika Kuantum sebagai tugas dari

mata kuliah Kimia

Dalam penyusunan makalah ini penulis banyak mendapat tantangan dan hambatan akan

tetapi dengan bantuan dari berbagai pihak tantangan itu bisa teratasi Olehnya itu penyusun

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu

dalam penyusunan makalah ini semoga bantuannya mendapat balasan yang setimpal dari

Tuhan Yang Maha Esa

Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk

penyusunan maupun materinya Kritik konstruktif dari pembaca sangat diharapkan untuk

penyempurnaan makalah selanjutnya

Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada kita

Raha November 2013

Penyusun

21

DAFTAR ISI

KATA PENGANTARhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i

DAFTAR ISIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ii

I PENDAHULUAN

11 Latar Belakanghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1

12 Tujuan Makalah 1

II PEMBAHASAN

21 Sejarah Awal helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

22 Perkembangan Mekanika Kuantum 5

23 Eksperimen-Eksperimen yang Mendasari Mekanika Kuantum 10

24 Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum 11

24 Bukti dari Mekanika Kuantum 30

BAB III KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

22

TUGAS KIMIA ORGANIK

JURNAL ILMIAH YANG MENGENAI

AMILUN PADA DAUN DAN PUSTAKA

PEMBANDINGNYA

DISUSUN OLEH

NAMA PUTU SUARJANA

NIM 91204016

PRODI AGROTEKNOLOGI

SEKOLAH TINGGI PERTANIAN WUNA

(STIP)

2013

23

21

DAFTAR ISI

KATA PENGANTARhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i

DAFTAR ISIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ii

I PENDAHULUAN

11 Latar Belakanghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1

12 Tujuan Makalah 1

II PEMBAHASAN

21 Sejarah Awal helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

22 Perkembangan Mekanika Kuantum 5

23 Eksperimen-Eksperimen yang Mendasari Mekanika Kuantum 10

24 Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum 11

24 Bukti dari Mekanika Kuantum 30

BAB III KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

22

TUGAS KIMIA ORGANIK

JURNAL ILMIAH YANG MENGENAI

AMILUN PADA DAUN DAN PUSTAKA

PEMBANDINGNYA

DISUSUN OLEH

NAMA PUTU SUARJANA

NIM 91204016

PRODI AGROTEKNOLOGI

SEKOLAH TINGGI PERTANIAN WUNA

(STIP)

2013

23

22

TUGAS KIMIA ORGANIK

JURNAL ILMIAH YANG MENGENAI

AMILUN PADA DAUN DAN PUSTAKA

PEMBANDINGNYA

DISUSUN OLEH

NAMA PUTU SUARJANA

NIM 91204016

PRODI AGROTEKNOLOGI

SEKOLAH TINGGI PERTANIAN WUNA

(STIP)

2013

23

23