43. WERNER HEISENBERG 1901-1976
Ke tangan siapa Hadiah Nobel untuk
bidang fisika jatuh di tahun 1932? Ke tangan Werner Heisenberg, ahli fisika
Jerman. Tak ada orang dapat Hadiah Nobel tanpa sebab-sebab yang jelas. Dan sebab
itu pun mesti luar biasa. Kalau sekedar penemu sih banyak, dan rasanya sulit
hadiah itu dikantonginya. Kenapa bisa Heisenberg? Karena kreasi dan penemuannya
dalam bidang "kuantum mekanika." Ini bukan barang sembarangan. Ini salah satu
prestasi penting dalam seluruh sejarah ilmu pengetahuan.
Mekanika --tiap orang mafhum
belaka-- adalah cabang itmu fisika yang berhubungan dengan hukum-hukum umum
ihwal gerak sesuatu benda. Dan bukan cabang sembarangan cabang, melainkan cabang
yang punya bobot fundamental dalam dunia ilmu pengetahuan.
Sejalan dengan kemajuan bertambah,
kebutuhan pun meningkat. Yang dirasa cukup hari ini akan terasa kurang besoknya.
Tak kecuali dalam hal mekanika. Pada tahun-tahun permulaan abad ke-20 sudah
mulai terasa dan makin lama makin nyata betapa hukum yang berlaku di bidang
mekanika tak mampu menjangkau dan memaparkan tingkah laku partikel yang teramat
kecil seperti atom, apalagi partikel sub atom. Apabila hukum lama yang sudah
diterima umum dapat memecahkan permasalahan dengan sempurna sepanjang menghadapi
ihwal benda makroskopik (benda yang jauh lebih besar ketimbang atom) tidaklah
demikian halnya jika berhadapan dengan benda yang teramat lebih kecil. Ini bukan
saja membikin pusing kepala tetapi sekaligus juga teka-teki yang tak
terjawab.
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
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.
Werner Heisenberg lahir di Jerman
tahun 1901. Dia terima gelar doktor dalam bidang fisika teoritis dari
universitas Munich tahun 1923. Dari tahun 1924 sampai 1927 dia kerja di
Kopenhagen bersama ahli fisika besar Denmark, Niels Bohr. Kertas kerja penting
pertamanya tentang ihwal kuantum mekanika diterbitkan tahun 1925 dan rumusnya
tentang "prinsip ketidakpastian" keluar tahun 1927. Heisenberg meninggal tahun
1976 dalam usia tujuh puluh empat tahun. Dia hidup bersama isteri dan tujuh
anak.
Dari sudut arti penting kuantum
mekanika, para pembaca mungkin heran apa sebab Heisenberg tidak ditempatkan
lebih tinggi dari nomornya sekarang. Tetapi perlu diingat, Heisenberg bukanlah
satu-satunya ilmuwan penting yang berhubungan dengan pengembangan kuantum
mekanika. Sumbangan pikiran penting telah diberikan oleh beberapa pendahulu yang
tenar seperti Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, dan ilmuwan Perancis
Louis Broglie. Sebaris tambahan masih bisa ditulis di sini seperti ilmuwan
Austria Erwin Schrodinger, ahli Inggris P.A.M. Dirac. Semua mereka ini turut
memberi sumbangan yang amat membantu bagi teori kuanturn pada tahun-tahun tak
lama sesudah Heisenberg menerbitkan kertas kerjanya yang bermakna besar laksana
sperma buat kesuburan ilmu pengetahuan. Namun begitu, saya pikir Heisenberg-lah
tokoh yang paling utama dalam pengembangan mekanika kuantum ini dan atas dasar
itulah dia layak diberi tempat urutan tinggi dalam buku ini.
| 
Tidak ada komentar:
Posting Komentar