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.
Situs Web
- http://www.aip.org/history/heisenberg/p01.htm
- http://www.dhm.de/lemo/html/biografien/HeisenbergWerner/
- http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Heisenberg.html
|