FISIKA
Fisika
(bahasa Yunani: φυσικός
(fysikós), "alamiah", dan φύσις
(fýsis), "alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang
terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam
lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku
dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel
submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku
materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.
Beberapa
sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem
materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering
disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling
mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan
lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika.
Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya.
Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang
dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan
elektromagnetika.
Fisika juga
berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi
matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada
matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika
dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan
matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan
dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada
wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni
fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori
fisika.Daftar isi [
1 Sekilas
tentang riset Fisika
1.1 Fisika
teoretis dan eksperimental
1.2 Teori
fisika utama
1.3 Bidang
utama dalam fisika
1.4 Bidang
yang berhubungan
1.5 Teori
palsu
2 Sejarah
3 Arah masa
depan
4 Lihat pula
5 Pranala
luar
SEKILAS TENTANG RISET FISIKA
Fisika
teoretis dan eksperimental
Budaya
penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan
eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan perseorangan
mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika eksperimental
saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang
tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga
merupakan eksperimentalis yang sukses.
Gampangnya,
teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang
telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang.
Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk
menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara
terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul
ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan dari teori
yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa
eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu
contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena
eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.
TEORI FISIKA
UTAMA
Meskipun
fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara
keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini
benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika
klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih
besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada
kecepatan cahaya.
Teori-teori
ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik
yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad
setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang
menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori
tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan
semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori
tersebut.Teori Subtopik utama Konsep
Mekanika
klasik Hukum gerak Newton, Mekanika
Lagrangian, Mekanika Hamiltonian, Teori chaos, Dinamika fluida, Mekanika
kontinuum Dimensi, Ruang, Waktu,
Gerak, Panjang, Kecepatan, Massa, Momentum, Gaya, Energi, Momentum sudut,
Torsi, Hukum kekekalan, Oscilator harmonis, Gelombang, Usaha, Daya
Elektromagnetik Elektrostatik, Listrik, Magnetisitas,
Persamaan Maxwell Muatan listrik,
Arus, Medan listrik, Medan magnet, Medan elektromagnetik, Radiasi
elektromagnetis, Monopol magnetik
Termodinamika
dan Mekanika statistik Mesin panas, Teori
kinetis Konstanta Boltzmann, Entropi,
Energi bebas, Panas, Fungsi partisi, Suhu
Mekanika
kuantum Path integral formulation,
Persamaan Schrödinger, Teori medan kuantum Hamiltonian,
Partikel identik Konstanta Planck, Pengikatan kuantum, Oscilator harmonik
kuantum, Fungsi gelombang, Energi titik-nol
Teori
relativitas Relativitas khusus,
Relativitas umum Prinsip
ekuivalensi, Empat-momentum, Kerangka referensi, Waktu-ruang, Kecepatan cahaya
BIDANG UTAMA
DALAM FISIKA
Riset dalam
fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia
materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar,
mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita
temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari atom.
Bidang Fisika
atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan
cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang Fisika partikel, juga
dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel
super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang
membentuk benda lainnya
Terakhir, bidang Astrofisika
menerapkan hukum fisika untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari
matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara
keseluruhan.Bidang Sub-bidang Teori utama
KONSEP
Astrofisika Kosmologi, Ilmu planet, Fisika plasma Big Bang, Inflasi kosmik, Relativitas
umum, Hukum gravitasi universal Lubang
hitam, Latar belakang radiasi kosmik, Galaksi, Gravitasi, Radiasi Gravitasi,
Planet, Tata surya, Bintang
Fisika
atomik, molekul, dan optik Fisika atom,
Fisika molekul, optik, Photonik Optik
quantum Difraksi, Radiasi elektromagnetik,
Laser, Polarisasi, Garis spectral
Fisika
partikel Fisika akselerator, Fisika
nuklir Model standar, Teori penyatuan
besar, teori-M Gaya Fundamental
(gravitasi, elektromagnetik, lemah, kuat), Partikel elemen, Antimatter, Putar,
Pengereman simetri spontan, Teori keseluruhan Energi vakum
Fisika
benda kondensi Fisika benda padat, Fisika
material, Fisika polimer, Material butiran Teori
BCS, Gelombang Bloch, Gas Fermi, Cairan Fermi, Teori banyak-tubuh Fase (gas, cair, padat, Kondensat
Bose-Einstein, superkonduktor, superfluid), Konduksi listrik, Magnetism,
Pengorganisasian sendiri, Putar, Pengereman simetri spontan
BIDANG YANG
BERHUBUNGAN
Ada
banyak area riset yang mencampur fisika dengan bidang lainnya. Contohnya,
bidang biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika dalam sistem
biologi, dan bidang kimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum
mekanik memberi peningkatan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul.
Beberapa didata di bawah:
Akustik
- Astronomi - Biofisika - Fisika penghitungan - Elektronik - Teknik - Geofisika
- Ilmu material - Fisika matematika - Fisika medis - Kimia Fisika - Dinamika
kendaraan - Fisika Pendidikan
Teori palsu
Fusi dingin -
Teori gravitasi dinamik - Luminiferous aether - Energi orgone - Teori bentuk
tetap
SEJARAH
Sejak
zaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa
objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda
memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad
raya, seperti bentuk Bumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan
Bulan.
Beberapa
teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari
istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik
seperti yang populer sekarang ini. Ada pengecualian dan anakronisme: contohnya,
pemikir Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif yang benar
dari mekanik dan hidrostatik.
Pada
awal abad 17, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran
teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan
dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum
Inert.
Pada
1687, Isaac Newton menerbitkan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica
("prinsip matematika dari filsafat alam", dikenal sebagai Principia),
memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses.
Hukum
gerak Newton, yang merupakan sumber mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi
Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam
eksperimen. Principia juga memuat beberapa teori dinamika fluida.
Mekanika
klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan
Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum
Gravitasi memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi
menggunakan teori fisika.
Dari
sejak abad 18 dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle,
Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli menggunakan
argumen statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika,
memulai bidang mekanika statistik.
Pada
1798, Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas,
dan pada 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk
panasa juga dalam energi mekanika.
Sifat listrik
dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George Simon Ohm, dan lainnya.
Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan kedua fenomena menjadi satu teori
elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini
adalah cahaya adalah gelombang elektromagnetik.
MASALAH TAK
TERPECAHKAN DALAM FISIKA
Riset
fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan masih akan tetap
begitu jauh di masa depan.
Dalam
fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar adalah
penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk membuat
spintronik dan komputer kuantum bekerja.
Dalam
fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar
Model Standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan
bahwa neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah
menyelesaikan masalah solar neutrino yang telah berdiri-lama dalam fisika matahari.
Fisika
neutrino besar merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam
beberapa tahun ke depan, pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi
dalam jangkauan TeV, yang di mana para eksperimentalis berharap untuk menemukan
bukti untuk Higgs boson dan partikel supersimetri.
Para
teori juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum
menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah berjalan selama
setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat atas berikutnya
adalah Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop.
Banyak
fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan secara memuaskan,
termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggi, asimetri baryon,
pemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali galaksi.
Meskipun
banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika
astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem kompleks,
chaos, atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang
sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika,
seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam air
"trickling", teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi
heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan.
Fenomena
rumit ini telah menerima perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk
beberapa alasan, tidak lain dikarenakan kurangnya metode matematika modern dan
komputer yang dapat menghitung sistem kompleks untuk dapat dimodelkan dengan cara
baru. Hubungan antar disiplin dari fisika kompleks juga telah meningkat,
seperti dalam pelajaran turbulens dalam aerodinamika atau pengamatan pola
pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan:“ Saya sudah tua sekarang, dan ketika
saya meninggal dan pergi ke surga ada dua hal yang saya harap dapat
diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi adalah gerakan
turbulens dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.
0 komentar:
Posting Komentar