Dasar Ilmu Fisika Kuantum
Bulannya Desember, tahunnya 1900. Dunia
ilmu terperanjat dan terlompat dari tempat duduknya. Apa yang terjadi? Seorang
ahli fisika Jerman, Max Planck, umumkan dia punya hipotesa yang berani. Dia
bilang radiant energi (energi gelombang cahaya) tidaklah mengalir dalam arus
yang kontinyu, tetapi terdiri dari potongan-potongan yang disebutnya quanta.
Hipotesa Planck yang bertentangan dengan teori klasik
tentang cahaya dan elektro magnetik ini
merupakan titik mula dari teori kuantum yang sejak itu merevolusionerkan bidang
fisika dan menyuguhkan kita pengertian yang lebih mendalam tentang alam benda
dan radiasi.
Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel, Jerman,
dia belajar di Universitas Berlin dan Munich, peroleh gelar Doktor dalam ilmu
fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich selagi berumur baru dua
puluh satu tahun. Sebentar dia mengajar di Universitas Munich, kemudian di
Universitas Kiel. Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai
pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh. Itu tahun 1928.
Planck, seperti halnya ilmuwan lain,
tertarik dengan “radiasi kuantitas gelap,” julukan buat radiasi elektromagnetik
dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan. (Suatu obyek gelap
sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya, tetapi
sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya). Percobaan-percobaan
para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang
dikeluarkan oleh obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu.
Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar
yang ruwet yang dengan tepat menggambarkan “radiasi kuantitas gelap.” Formula
ini yang kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas
data-data percobaan. Tetapi ada satu masalah: hukum fisika yang sudah diterima
meramalkan adanya suatu formula yang samasekali berbeda.
Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap
soal ini dan akhirnya tampil dengan teori baru yang radikal: energi radiant
cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit elementer yang disebut Planck
“kuantum”. Menurut teori Planck, ukuran kuantum cahaya tergantung pada
frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya), dan juga berimbang dengan kuantitas
fisik yang oleh Planck diringkas dengan “h”, tetapi sekarang disebut “patokan
Planck.” Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum
fisika. Tetapi, dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis
yang tepat daripada formula yang benar tentang “radiasi kuantitas gelap.”
Teori Planck begitu revolusioner, yang tak
syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik kalau saja Planck bukan seorang
ahli fisika yang mantap dan konservatif. Kendati hipotesanya terdengar aneh,
dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah formula yang benar.
Pada mulanya, umumnya ahli fisika (termasuk
Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai tak lain dari sebuah fiksi
matematik yang cocok. Sesudah beberapa tahun, hal itu berubah sehingga konsepsi
Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena fisik selain
untuk “radiasi kuantitas gelap.” Einstein menggunakan konsep ini di tahun 1905
dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika, dan Niels Bohr menggunakannya di
tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom. Menjelang tahun 1918 tatkala
Planck peroleh Hadiah Nobel, jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya
benar dan itu mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika.
Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat
kedudukannya berabe di masa pemerintahan Hitler. Anak laki-lakinya dihukum mati
di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam komplotan para perwira yang punya
rencana membunuh Hitler. Planck sendiri mati tahun 1947, pada umur delapan
puluh sembilan tahun.
Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang
paling penting dari perkembangan ilmu pengetahuan dalam abad ke-20, lebih
penting ketimbang teori relativitas Einstein. Patokan “h” Planck memegang
peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua atau tiga
patokan fisika paling dasar. Patokan itu muncul dalam teori struktur atom,
dalam prinsip “ketidakpastian” Heisenberg, dalam teori radiasi dan dalam banyak
lagi formula ilmiah. Perkiraan pertama Planck mengenai
Komentar
Posting Komentar