Unifikasi Hukum-Hukum
Fisika, Integrasinya Beberapa Teori dalam Fisika - Hasil pekerjaan Maxwell yang
menghasilkan teori Maxwell merupakan suatu karya besar berbentuk unifikasi
secara teoritis terhadap fenomena fisis yang sebelumnya terumuskan secara
terpisah-pisah seolah tidak terkait satu dengan yang lain. Dalam teori Maxwell,
hukum-hukum kemagnetan, kelistrikan, dan teori optika dipadukan menjadi satu
buah teori tunggal melalui empat buah persamaan Maxwell. Sekali lagi eksitensi
teori Maxwell ini dapat dipandang sebagai sesuatu yang diperlukan menurut pisau
Ockham’s Razor yang telah disinggung
sebelumnya. Prinsip Ockham’s Razor
tersebut juga mengilhami fisikawan yang telah mengilhami fisikawan untuk
mencari formulasi dan konsep-konsep yang lebih bersifat umum sehingga beberapa
fenomena fisis dapat dirumuskan secara terpadu (unifikasi) dengan menggunakan
sedikit mungkin prinsip-prinsip dasar sehingga terhindar dari pekerjaan
menghafal sejumlah besar fakta yang terisolasi atau sejumlah rumus-rumus
terpisah. Selain tujuan praktis dan terpadu itu, unifikasi hukum-hukum fisika
ini juga diharapkan dapat memprediksi gejala atau fenomena baru yang tidak
pernah terpikir sebelumnya.
Unifikasi
teori-teori fisika yang lain adalah pernyataan mekanika klasik, fisika kuantum
dan fisika termal menjadi mekanika statistik. Mekanika statistik mengandalkan
bahwa sifat-sifat sistem mikroskopik seperti gas atau zat padat dapat dihitung
atau diprediksi dengan meninjau sifat rata-rata dari keseluruhan unsur-unsur
yang menyusunnya. Sebagai contoh, relasi antara suhu dan tekanan gas dapat
dihitung dengan memperlakukan gas sebagai materi yang tersusun dari sejumlah
besar molekul-molekul yang saling bebas. Pendekatan itu juga pernah dilakukan
oleh Maxwell dan Ludwig Boltzmann
(1844-1906). Bolzman juga menunjukkan bahwa konsep entropi yang dirumuskan oleh Celcius dapat diinterpretasikan
sebagai ukuran ketidakaturan suatu sistem. Secara khusus, Bolzmann membuktikan
bahwa nilai entriopi dapat diperoleh dari pengetahuan keseluruhan keadaan yang
berbeda ketika suatu sistem dapat ditemukan. Aplikasi dari pendekatan secara
statistik ini dalam fenomena fisika kuantum akhirnya melahirkan Statistika
Kuantum (Quantum Statistics).
Paul
Adrian Maurice Dirac berhasil memadukan fisika kuantum dengan teori relativitas
khusus sehingga menghasilkan bidang kajian fisika yang baru yang berkembang
sangat pesat dan banyak digunakan dalam pengembangan fisika modern, yaitu Teori
Medan Kuantum (Quantum Field Theory, QFT).
Unifikasi
teori-teori fisika yang lain adalah integrasi teori elektromagnetik dengan
mekanika kuantum di dalam Elektrodinamika Kuantum (Quantum Electrodynamics, QED). QED ini diformulasikan dan
dikembangkan terutama oleh Richard
Feynman, Julian Schwinger, dan Sin-itiro Tomonaga yang kemudaian
dianugrahi Hadiah Nobel Fisika tahun 1965.
Dengan QED, kita dapat memprediksikan faktor g spin suatu elektron dengan sangat teliti sekali nilai numerik g, yaitu samapai pada ketelitan 10ˉ¹Âº.
Tahun
1979, Sheldon Glashow, Abdus Salam, dan Stephen Weinberg dianugrahi Hadiah Nobel Fisika untuk teori mereka
yang menyatukan interaksi lemah dan interaksi elektromagnetik dalam suatu teori
yang disebut teori elektro-lemah (elektro-weakl
theory). Teori elektro lemah ini sering juga disebut model Galshow-Weinberg-Salam (model GWS). Hal
yang sama juga dilakukan untuk merumuskan teori kuantum untuk interaksi kuat (strong force). Karena ada kesamaan
dengan QED, maka teori ini disebut Kromodinamika Kuantum (Quantum Chromodynamics, QCD). Kata chromo berasal dari bahasa
Latin yang artinya warna, hal ini dilakukan untuk mengantisipasi bahwa quark
sebagai pertikel fundamental penyusun proton dan neutron dapat berada pada
berbagai varitas yang diberi nama merah (red),
biru (blue) dan hijau (green) demikian juga anti-partikelnya.
Kombinasi teori GWS dengan QCD menghasilkan Model Standar (Standar Model). Berbagai usaha dilakukan sampai kini untuk
menghasilkan suatu teory yang benar-benar tunggal dan terpadu yang disebut Teori Paduan Agung (Grand Unfield Theory, GUT).
Usaha
yang lain adalah memadukan interaksi elektromagnetik dengan interaksi
gravitasional. Sebenarnya Einstein semasa hidupnya telah banyak menghabiskan
waktunya untuk merumuskan teori kuantum untuk teori relativitas umum yang
dibuatnya, sayangnya sampai akhir hidupnya Einstein tidak berhasil merumuskannya.
Sampai saat ini juga, usaha perumusan teori kuantum untuk gravitasi yang
dipahami dari sudut pandang teori relativitas umum masih dilakukan fisikawan
diberbagai belahan dunia dengan memperkenalkan Supersimetri dan Superstring.
Kalau suatu saat berhasil dirumuskan teroi Kuantum Gravitasi, maka usaha untuk
menggabungkan ke empat interaksi pokok yang ada di alam semesta ini bukanlah
sesuatu yang mustahil. Sebuatan untuk teori (fisika) yang memadukan interaksi
elektromagnetik, interaksi lemah, interaksi kuat,dan interaksi gravitasi
tersebut adalah Teori Segala Sesuatu (The
Teori of Everything, TOE).
Jika
TOE berhasil dirumuskan, maka jendela baru untuk perkembangan dan penelitian
fisika baru (New Physics) dan
penerapan fisika untuk kesejahteraan manusia terbuka lebar sebagaimana
ditunjukkan oleh sejarah perkembangan ilmu itu sendiri. Begitu teori berhasil
dirumuskan, maka terbuka berbagai kemungkinan baru untukperkembangan ilmu
pengetahuan dan penerapannya berupa teknologi yang barangkali tidak pernah terbayangkan
sebelumnya.
Sumber : Damanik,
Asan. 2009. Pendidikan Sebagai
Pembentukan Watak Bangsa Sebuah Refleksi Konsteptual-Kritis dari Sudut Pandang
Fisika. Yogyakarta : Penerbit Universitas Sanata Dharma.
No comments
silahkan berkomentar secara bijak dan sesuai dengan topik pembahasan