Sejarah Fisika Zaman Yunani Kuno

PERADABAN DAN SEJARAH FISIKA ZAMAN YUNANI KUNO

Kebudayaan Yunani berjaya kira-kira antara 600 SM sampai dengan 200 M. Seluruh sejarah sains tampaknya tidak bisa  menghindar dari peradaban Yunani. Demikian pula dengan sejarah perkembangan fisika. Meskipun fisika di zaman Yunani belum menjadi cabang ilmu yangb terpisah karena masih menjadi bagian dari filsafat alam, serta belum mampu melahirkan satu bangunan teori dan belum menjadi prisip-prinip umum yang mampu menjelaskan semua fenomena alam, namun akar pemikiran fisika Yunani memiliki pengaruh yang kuat hingga saat ini. Setidaknya ada tiga aktifitas keilmuan Yunani yang berjasa bagi pertumbuhan sejarah fisika, yaitu matematika, obserfasi astronomi, dan spekulasi-spekulasi filsafat Yunani. Geometri adalah salah satu cabang terpentinng dari matematika yang pada zaman Yunani menjadi instrument utama bagi kesempurnaan studi fisika, karena hukum gerak benda-benda angkasa hanya dapat diekspresikan secara sempurna melalui geometri.

Aktifitas keilmuan selain matematika, yaitu kegiatan observasi dan pengamatan bintang yang dilakukan oleh para astronom Yunani, telah memberi kontribusi yang sangat berharga bagi perkembangan studi fisika. Bangsa Yunani mengamati bahwa di langit ada benda-benda yang kelihatan bergerak relatif terhadap bintang-bintang. Mereka menamakan benda-benda langit ini sebagai planetan, yang berarti “ pengelana”. Dan inilah yang kita kenal sebagai planet-planet mulai dari Markurius sampai Yupiter.

Untuk mengetahui lebih lanjut bagaimana proses perkembangan fisika pada zaman Yunani, berikut akan dikemukakan tokoh-tokoh utama yang berperan di dalam membangun fondasi fisika:

a.      Thales (629-555 SM)

Thales dari Miletus adalah seorang filsuf Yunani dan astronom pertama. Dia adalah tokoh yang pertama yang mengembangkan konsep-konsep kosmologi (paham tentang struktur alam semesta). Thales berhasil mengembangkan metode survei dan trigonometri dari Bangsa Babilonia dan Mesir yang kemudian diterapkan untuk benda-benda langit. Dia mengusulkan bahwa segala sesuatu yang ada di alam semesta tersusun dari air dalam berbagai tingkat wujudnya (cair, padat, dan gas). Dan dia juga mengusulkan bahwa  alam semesta adalah sebuah bola air raksasa tempat bumi berada di dalam gelembung. Bumi mengambang di atas permukaan air, dan di atas bumi terdapat kumpulan air yang menjadi sumber datangnya hujan yang menimpa bumi. Benda-benda langit melayang di dalam air alam semesta dan bergerak sebagaimana dalam pengamatan.

b.      Pythagoras (580-500 SM)

Pythagoras adalah seorang filsuf dan matematikawan. Pemikiran terpentingnya dalam mazhab Pythagorean yaitu bilangan adalah segalanya. Pythagoras percaya bahwa angka enam adalah bilangan yang sempurna (bilangan yang apabila faktor-faktornya dijumlahkan akan menghasilkan bilangan itu sendiri) dan mengandung nilai mistis sehingga dipercaya sebagai simbol keseimbangan.

Pengaruh pemikiran mistis Pythagoras dapat dijumpai dalam karya Saint Augustine dalam bukunya The City Of God demikian (354:430) :

Six is a number perfect in itself, and not because god created all things in six days; rather, the converse is true. God created all things in six days because is number is perfect.

Selain dikenal sebagai ahli filsafat Pythagoras juga dikenal sebagai penemu hukum geometri yaitu panjang sisi miring (hipotenusa) pada segitiga siku-siku pada theorema Pythagoras ditentukan oleh perhitungan akar dari penjumlahan hasil kuadart dari kedua sisi yang lain.

Pythagoras adalah orang pertama yang mengembangkan gagasan bahwa alam semesta mengikuti hokum-hukum yang kuantitatif. Dia menyatakan bahwa masing-masing benda langit, yakni bulan, matahari, bumi, dan planet-planet terletak pada bola-bola kosentris (sepusat) yang berpusat mengitari pusat alam semesta (api pusat).

Menurut Pythagoras, keberaturan alam semesta mirip dengan keteraturan tangga nada pada dawai lira. Keteraturan dalam hal ini keteraturan numerik seperti pada perbandingan panjang dawai lira yang merupakan prinsip utama dala konsep alam semesta Pythagoras.

c.       Democritus (460-370 SM)

Pemikira Yunani lain yang begitu berpengaruh dalam sejarah perkembangan fiika adalah teori atom Yunani. Teori atom Yunani dikemukakan oleh Democritus dan sekolah filsafatnya, khususnya guru democritus yang bernama Lucretus. Democritus mengajukan hipotesa yang sangat menarik bahwa seluruh materi terdiri atas partikel-partikel terkecil yang tidak bisa dibagi lagi. Dengan kata lain, apabila bijih besi dipecah-pecah lagimaka akan sampai pada satu titik dimana bijih besi itu tidak dapat dipecah lagi. Titik terakhir inilah yang disebut atom.

d.      Euclid (325-265 SM)

Euclid merupakan orang yang paling berpengaruh dalam membangun teori geometri. Pengaruh teori Euclid begitu luas dan khususnya mengenai geometri bidang datar atau bidang tiga dimensi, yang telah diterima di dunia fisika ratusan tahun lamanya, sebagai kerangka geometri yang diyakini benar untuk memformulasikan hukum alam. Namun pembuktian geometri Euclid ternyata kurang akurat untuk menjelaskan bagian tertentu dari fenomena alam baru terjadi ketika sejumlah ahli geometrio abad 19 M menbuktikan kelemahan teori tersebut. Dan kemudian dikenal geometri-Non Euclid. Namun geometri Euclid masih tetap dominan pengaruhnya.

e.      Archimedes (287-212 SM)

Archimedes lahir di Syracuse, ia adalah putra dari ahli astronomi Phidias dan ketika dewasa menjadi sahabat baik Raja Hieron. Archimedes adalah orang yang dikenal menemukan hukum apung atau lazim dikenal dengan prinsip Archimedes, yang menyatakan

Gaya apung (gaya ke atas) yang dialami oleh sebuah benda yang dicelupkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan.

Selain dikenal sebagai penemu hukum terapungnya di juga menemukan skrup air.

f.        Plato

Plato adalah salah satu tokoh yamg berperan pula dalam perkembangan kosmologi Yunani kuno. Plato berpendapat bahwa lingkaran dan bola adalah bentuk geometri paling sempurna. Oleh sebab itu ia berpendirian bahwa semua benda langit bergerak dalam lintasan berbentuk lingkaran karena mereka semua diciptakan oleh makhluk yang paling sempurna, Tuhan. Menurutnya, semua benda langit bergerak mengitari bumi yang bulat dalam lintasan berbentuk lingkaran.

g.      Eudoxus

Eudoxus adalah salah satu murid Plato. Dia mengembangkan teorinya berdasarkan pengamatan benda-benda langit. Mungkin dia adalah orang pertama yang mengembaangkan teorinya tentang alam semeta berdasarkan pengamatan. Menurut Eudoxus, setiap planet terletak pada bola-bola kosentris, dan pergerakan planet disebabkan rotasi bola-bola ini. Karena laju rotasi dan kedudukan sumbu rotasi bola-bola ini berbeda-beda, efeknya adalah terjadinya gerak retrograde (gerak maju mundur) Mars.

h.      Aristotle (384-322 SM)

Aristotle merupakan murid Plato, dia juga menyatakan bahwa bumi adalah pusat alam semesta. Aristotle mendirikan sekolah yang diberi nama Lyceum yang mengajarkan berbagai bidang ilmu khususnya biologi dan ilmu pengetahuan alam. Dia adalah orang yang pertama kali melakukan klasifikasi terhadap binatang dan tumbuhan.

Aristotle mengatakan bahwa alam semesta terdiri dari 55 buah bola sepusat, dan setiap bola menjadi tempat kedudukan satu benda langit. Bola-bola ini masing-masing berputar dengan kecepatan yang berbeda sehingga kadang-kadang ada yang kelihatan bergerak mundur untuk kemudian maju lagi seperti yang diamati pada Mars. Yang ini disebabkan karena kedudukan orbit Mars yang terletak di luar orbit bumi. Bola terluar dari ke 55 buah bola ini merupakan kedudukan bintang yang tetap diam.

Dalam konsep gerak  Aristotle membagi kedalam tiga kelompok gerak, yaitu gerak kuantitatif, gerak kualitatif, dan gerak spasial. Gerak spasial dibagi dalam dua kelompok yaitu gerak spasial alam semesta  bagian atas dan gerak spasial alam semesta bagian bawah. Pada alam smesta bagian bawah, yakni dalam alam yamg disebuit lingkaran sulunr, gerak alamiah  adalah gerak yang mengarah langsung ke pusat bumi. Bumi menurut Aristotle adalah pusat jagat raya atau lam semesta (geosentris). Sedangkan gerak alamiah di langit (alam semesta bagian atas) adalah gerak melingkar, sempurna, kontinue, dan tidak terbatas.

Aristotle berpendapat bahwa benda dapat bergerak hanya jika benda tersebut berhubungan langsung dengan penggeraknya. Jika penggerak tidak lagi berhubungan dengan benda yang digerakkan, maka benda akan berhenti.

i.        Aristarchus (310-230 SM)

Aristarchus lahir di Samos, dia adalah orang pertama yang berbeda pandangan mengenai pusat jagat raya. Menurut Aristarchus, pusat jagat raya bukan bumi, tetapi mataharilah sebagai titik pusatnya (heliosentris). Bumi hanyalah salah satu dari beberapa planet yang mengitari matahari dalam orbit yang berbentuk lingkaran. Namun hipotesis Aristarchus di tolak oleh Aristotle dan Ptolomy yang tetap berpegang pada  geosentris.

j.        Eratosthenes (276-194 SM)

Eratosthenes adalah teman dari Archimedes. Pemikiran terpenting dari Eratosthenes adalah mengenai keliling lingkaran bumi. Eratosthenes melakukan pengukuran keliling bumi dari dua kota: Alexandria dan Syene, yang berjarak 787 km. pada misim panas di Alexandria sinar matahari jatuh tegak li\urus pada tengah hari, sedangkan di Syene, sinar matahari membentuk sudut 7,2º. Dari data ini Eratosthenes menghitung bahwa keliling bumi adalah 46.250 km. Pengukuran Eratosthenes ini didasarkan pada asumsi bahwa bumi berbentuk bulat, tidak datar. Eratosthenes juga berhasil mengukur jarak bumi-matahari dan jarak bumi bulan.

k.      Appolonius (262-190)

Appolonius adalah ahli matematikawan Yunani yang menghabiskan waktunya di Mesir, untuk mengembangkan geometri gerak retrograde planet-planet yang menjadi inpirasi teori geosentri Ptolomy.

l.        Claudius Ptolomeus atau Ptolomy

Ptolomy hidup di Alexandria, Mesir. Teorinya sama dengan Aristotle yang meletakkan bumi di alam semesta. Dia  memberi penjelasan yang lengkap tentang konsep geoentrisnya dalam buku utamanya, Almagest. Ptolomy menjelaskan bahwa semua benda langit bergerak melingkari sebuah titik, dan lintasan benda ini disebut episikel. Episikel dalam lingkaran lebih besar yang disebut deferent. Bumi bukan merupakan pusat deferent, melainkan terletak tidak terlalu jauh dari pusat deferent, yakni pada titik yang disebut equant.

Hipotesis Ptolomy bertahan cukup lama dan dianggap sebagai model standar alam semesta hamper 15 abad. Hal ini tidak terlalu mengherankan karena melalui pengamatan sekilas yang dilakukan manusia. Selain itu juga untuk memuaskan ego manusia karena bumi diletakkan pada pusat alam semesta. Ini mengisyaratkan bahwa manusia adalah pusat alam semesta.

Perlu diketahui di Yunani, bahwa kedudukan Astronomi sama seperti geometri, menjadi bagian terpenting bagi pertumbuhan sejarah fisika. Bahkan astronomi lebih berkembang ketimbang fisika itu sendiri di zaman Yunani