On the Shoulders of Giants : The Great Works of Physics and Astronomy adalah
judul sebuah buku setebal bantal (1266 halaman) yang memuat karya-karya asli
tokoh2 sains masa lalu : Nicolaus Copernicus, Galileo Galilei, Johannes Kepler,
Isaac Newton, dan Albert Einstein. Karya2 utama kelima tokoh ini dikumpulkan
menjadi satu buku dan dilengkapi dengan biografi masing2 tokoh oleh Stephen
Hawking, ahli fisika teoretis terkenal. Maka, buat peminat matematika, fisika,
dan astronomi buku ini sangat penting sebab di dalam buku ini dapat dipelajari
langsung bagaimana pemikiran2 asli Copernicus sampai Einstein. Kalau tidak
dikumpulkan dalam satu buku, pasti akan sangat sulit menemukan karya2 asli
tokoh2 tersebut. Keuntungan lain buku ini adalah bahwa adikarya2 itu telah
diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris karena semula karya2 tersebut tertulis
dalam bahasa Latin, Jerman, dan Italia.
Buku ini diterbitkan oleh Running Press, Philadelphia dan London. Saat saya
membelinya dua tahun yang lalu (Desember 2005) harganya 22 US$, tidak mahal
bila melihat isinya yang luar biasa. Saya dulu membelinya di sebuah toko buku
di Sugarland , dekat Houston, Texas. Kalau berminat, barangkali buku ini bisa
dicari di situs www.amazon.com atau situs penerbitnya www.runningpress.com.
Bila dijual di Indonesia, tentu harganya paling tidak akan sekitar dua kali
harganya di luar negeri.
Buku ini berat, baik bobotnya maupun isinya. Maka, buku ini lebih baik
sebagai referensi saja, bukan untuk ditekuni lembar demi lembar sebab akan
banyak sekali memakan waktu, kecuali, kalau kita mau menghabiskan sisa waktu
kita mempelajari seluruh pemikiran tentang Alam Semesta dari zaman Copernicus
sampai Einstein; seperti salah satu kata-kata sambutan yang ditulis di bagian
depan buku,
On the Shoulders of Giants is a massive, well-bounded tome. If you could
take only one book to a desert island, this would be enough to keep you
thinking for the rest of your life (Hugh McCarroll dalam the Sunday Star
Times).
Setelah bab tentang Pendahuluan, dimulailah biografi dan karya Nicolaus
Copernicus (1473-1543). Karya Copernicus On the Revolution of Heavenly
Spheres (aslinya dalam bahasa Latin De revolutionibus orbium colestium
1543, ditampilkan utuh dalam 384 halaman. Berikutnya, adalah biografi dan karya
Galileo Galilei (1564-1642), Dialogues Concerning Two New Sciences (aslinya
dalam bahasa Italia Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuoue
scienze 1638, setebal 228 halaman. Kemudian, adalah biografi dan karya
Johannes Kepler (1571-1630), Harmony of the World (aslinya Harmonices Mundi
-1618). Dalam kumpulan ini, karya Kepler yang dipilih adalah Harmony of the
World buku ke lima. Kepler menulis buku tersebut sebanyak lima volume, buku ke
limanya ditampilkan setebal 90 halaman. Menyusul Kepler, adalah biografi dan
karya Isaac Newton (1643-1727), Principia setebal 428 halaman, diterjemahkan
dari bahasa aslinya dalam bahasa Latin Philosophiae naturalis
principia mathematica -1687. Yang terakhir adalah karya Albert Einstein
(1879-1955), The Principle of Relativity berupa enam artikelnya tentang
relativitas, dikumpulkan dan diterjemahkan dari buku aslinya yang berbahasa
Jerman Des Relativitatsprinzip 1922.
Judul buku ini sebenarnya diambil dari sebuah surat Isaac Newton kepada
Robert Hooke pada tahun 1676. Newton menulis, If I have seen farther, it is by
standing on the shoulder of giants. Newton saat itu sedang dielu-elukan karena
penemuannya di bidang optika, dan ia merendah dengan menulisnya bahwa
penemuannya hanya didasarkan kepada penemuan2 lain sebelumnya yang ditemukan
para raksasa sains.
Buku ini menarik karena merangkai pemikiran2 dari tokoh2 pada zamannya dalam
kurun waktu sekitar 450 tahun dari Copernicus sampai Einstein, dari Copernicus
yang menyatakan bahwa Bumilah yang mengorbit Matahari sampai ke Einstein yang
menyatakan bahwa ruang dan waktu melengkung dan dibungkus oleh massa dan
energinya.
Berkut ringkasan isi setiap karya kelima tokoh sains tersebut.
Dalam karyanya, Copernicus dengan tepat mengatakan bahwa Bumi berputar pada
porosnya, bahwa Bulan berputar mengelilingi Matahari dan Bumi, dan semua planet
mengelilingi Matahari. Walaupun teori heliosentris telah dikemukakan
Aristarchus 700 tahun sebelum Copernicus, Copernicuslah yang pertama kali
mengemukakan teori heliosentris secara terperinci dan disertai perhitungan2
matematika (terutama geometri). Karyanya terdiri atas enam buku, banyak hukum
dan teorema dikemukakan, perhitungan2 geometri terutama lingkaran dan banyak
sekali tabel posisi benda2 langit. Copernicus memulai dengan teori bahwa dunia
itu bulat, Bumi juga bulat, dan bagaimana daratan dan lautan membentuk sebuah
bola Bumi. Kemudian bahwa gerakan semua benda langit itu teratur, berbentuk
lingkaran, dan abadi. Copernicus juga membahas pemikiran mengapa Bumi dianggap
sebagai pusat dunia dan alasannya bahwa pemikiran itu salah. Banyak sekali
teorema yang dikemukakannya, dilengkapi dengan analisis geometrid
dan tabel2 posisi benda langit. Karya Copernicus ini menyediakan jalan untuk
Galileo dan Kepler, lalu Newton menuntaskan hukum2 benda langit.
Galileo Galilei dalam karyanya menghadirkan tiga tokoh fiktif yaitu :
Salviati, Sagredo, dan Simplicio yang saling bertanya jawab soal sistem gerak
benda langit secara geosentris (sistem Ptolemaeus) yang saat itu didukung
kepercayaan Gereja dan dianut masyarakat, dan secara heliosentris yang
dikemukakan oleh Copernicus. Sagredo adalah orang yang gemar bertanya hal2
ilmiah. Simplicio adalah penganut sistem geosentris yang tunduk kepada
kekuasaan. Salviati adalah juru bicara Galileo sendiri yang membela sistem
heliosentris. Dialog berlangsung selama empat hari sebab bukunya dibagi atas
hari pertama sampai hari keempat. Meskipun buku ini dimaksudkan bukan sebagai
bacaan berat, tetap saja Galileo tak bisa menghindarkan diri dari analisis2
geometri. Galileo secara terang-terangan membela teori Copernicus di dalam buku
dialog itu. Meskipun mendapat izin terbit dari Gereja, seorang pastor yang
tersinggung cukup membawa Galileo ke penjara rumah selama sisa hidupnya. Tetapi,
penjara rumahnya ini adalah saat2 terbaik Galileo mengembangkan pekerjaan2nya
di bidang matematika dan astronomi.
Kepler menulis lima buku Harmonies of the World. Dalam seri ini Kepler
mengemukakan teorinya tentang harmoni musik, astrologi, geometri, dan
astronomi. Di dalamnya juga ada penjelasan tentang hukum ketiga gerak planet,
hukum yang akan dipakai Isaac Newton sekitar 60 tahun kemudian, yang menyatakan
bahwa jarak rata2 pangkat tiga Matahari dan planet2nya berbanding lurus dengan
periode pangkat dua planet2 mengelilingi Matahari. Dalam karyanya itu Kepler
merasa telah menemukan logika Tuhan dalam merancang Alam Semesta. Jilid
terakhir buku ini, yaitu jilid kelima ditampilkan dalam On the Shoulders of
Giants ini. Di jilid ke lima ini, Kepler membahas tentang : lima gambar benda
padat yang teratur, hubungan antara rasio harmonis dan lima gambar teratur,
ringkasan doktrin astronomi untuk spekulasi tentang harmoni benda langit dan
hubungan antara harmoni gerak benda langit dan harmoni musik. Di dalam buku ini
tercampur antara sains, estetika, theology, dan numerology.
Dalam Principia, Newton menggabung penemuan2 Copernicus, Galileo, Kepler, dan
yang lainnya ke dalam suatu simfoni dinamika yang baru. Principia bisa dianggap
sebagai karya fisika teoretis pertama, merupakan karya paling penting dalam
sejarah sains, dan merupakan fondasi sains bagi pandangan dunia moderen. Dalam
Principia, Newton mengemukakan tentang hukum2 gerak (mekanika) dan gravitasi.
Principia dimuat secara utuh di dalam buku ini. Buku Principia didahului oleh
definisi2 (delapan definisi), lalu aksioma2 dan hukum2 tentang gerak (tiga
hukum Newton yang terkenal itu). Inilah bunyi hukum I Newton (terjemahan dari
bahasa aslinya) : every body perseveres in its state of rest, or of uniform
motion in a right line, unless it is compelled to change that state by forces
impressed thereon. Hukum Newton II : The alteration of motion is ever
proportional to the motive force impressed; and is made in the direction of the
right line in which that force is impressed. Hukum
Newton III : To every action there is always opposed an equal reaction : or
the mutual actions of two bodies upon each other are always equal, and directed
to contrary parts. Lalu, dimulailah bukunya. Buku I : gerak benda2 memuat 98
proposition (samacam teorema) dan 48 problem/kasus gerakan. Buku ini penuh
dengan lemma/definisi/aksioma/hukum bersama analisis geometrinya. Buku II :
masih tentang gerak benda2 termasuk mekanika fluida, buku ini memuat 53
proposition dan 41 teorema. Buku III : system of the worlds, penerapan hukum2
gerak kepada benda2 langit, terdiri atas 42 proposition dan 22 kasus. Di dalam
buku ketiga ini, Newton mencantumkan hukum gravitasinya yang terkenal All
matter is mutually attracted with a force directly proportional to the product
of their masses and inversely proportional to the square of distance between
them. Hukum gravitasi semesta ini diterangkan menjelaskan gerak2 planet (saat
itu baru dikenal enam planet), juga gerak bulan, komet,
equinoxes, dan pasang.
Karya Einstein yang dimuat dalam buku ini adalah keenam makalahnya yang
berjudul (terjemahan dari bahasa Jerman) : (1) On the electrodynamics of moving
bodies, (2) Does the inertia of a body depend upon its energy-content ?, (3) On
the influence of gravitation on the propagation of light, (4) The foundation of
the general theory of relativity, (5) Hamiltons principle and the general
theory of relativity, (5) Cosmological considerations on the general theory of
relativity, (6) Do gravitational fields play an essential part in the structure
of the elementary particles of matter ? Makalah pertama menjadi dasar teori
relativitas khusus. Makalah kedua mengerjakan kembali persamaan Maxwell-Hertz
tentang energi elektromagnetik, dan Einstein menemukan bahwa bila sebuah benda
memberikan energi sebesar L dalam bentuk radiasi, maka massanya berkurang
mengikuti L/c square (kuadrat), ini adalah dasar E = mc sq, rumus Einstein yang
sangat terkenal (ternyata itu hanya berasal dari
makalah dua lembar saja). Pada makalah ketiga, Einstein meramalkan bahwa
cahaya dapat dibelokkan oleh medan gravitasi, dan beberapa tahun kemudian
pengamatan astronomis membuktikan ketepatan perhitungan Einstein ini. Makalah
ke-4 sampai ke-6 menjelaskan dengan sistematik teori relativitas umum Einstein.
Di ketiga makalahnya ini Einstein menerangkan tentang : Pemikiran dasar
postulat relativitas, space-time continuum, relasi empat koordinat untuk
mengukur ruang dan waktu, formulasi matematika untuk persamaan kovarian
(kontravarian dan kovarian empat-vektor, tensor suku banyak dan tingkat tinggi,
multiplikasi tensor, formasi tensor oleh diferensial, dan tensor
Riemann-Christoffel), teori medan gravitasi, fenomena materi, persamaan Euler
untuk fluida adiabatic yang tak punya gayagesek, teori Newton, kelakuan jam
dalam medan gravitasi static, pembengkokan berkas cahaya, gerak perihelion
orbit planet, dasar variasi dan persamaan medan gravitasi dan materi,
memisahkan eksistensi
medan gravitasi, teori Newton tentang kosmos, kondisi pembatasan menurut teori
umum relativitas, sistem alam semesta yang secara ruang terbatas dengan
distribusi materi yang seragam, terminologi tambahan untuk persamaan medan
gravitasi, berkurangnya massa karena medan gravitasi, persamaan medan tanpa
perhitungan skalar, dan pertanyaan2 kosmologi. Semua makalah Einstein di atas
penuh dengan matematika tingkat tinggi dan uraian2 yang selalu terhubung ke
perumusan matematika. Maka, memang benar bahwa Einstein adalah seorang ahli
fisika teoretis yang mengutak-atik rumus dan rumus. Meskipun demikian, toh apa
yang dirumuskannya memang terbukti dalam kehidupan nyata, dari serenik atom
sampai seluas Alam Semesta.
Demikianlah ringkasan isi kelima karya klasik Copernicus, Galileo, Kepler,
Newton, dan Einstein dalam buku On the Shoulder of Giants ini. Penggemar
matematika, fisika, dan astronomi pasti akan mendapatkan kepuasan mempelajari
semua karya tokoh-tokoh sains ini. Stephen Hawking, yang sering dianggap
sebagai ahli fisika teoretis paling brilian sejak Einstein dan memegang posisi
yang pernah diduduki Isaac Newton di University College, Oxford, dengan baik
menghimpun karya2 para raksasa dalam sains ini secara kronologis, membuat
biografinya, dan mengantar karya2nya.
Hawking sendiri mengerjakan hukum2 dasar yang mengendalikan Alam Semesta.
Bersama ahli fisika Roger Penrose, Hawking menunjukkan bahwa teori relativitas
umum Einstein berimplikasi bahwa ruang dan waktu akan mempunyai permulaan dalam
suatu Big Bang dan akan berakhir dalam black holes. Hawking juga menunjukkan
bahwa penting untuk menyatukan Relativitas Umum dengan Teori Kuantum. Satu
konsekunsi penyatuan ini adalah bahwa black holes tak akan benar2 hitam,
tetapi memancarkan cahaya juga walaupun akhirnya akan lenyap. Implikasi lain
adalah bahwa Alam Semesta tak bertepi atau batas dalam waktu imajiner.
Menutup uraian ini, menarik untuk mengutip kata-kata Einstein, The truth of
a theory is in your mind, not in your eyes. Ini diucapkan Einstein sebab ia
mencari pemahaman misteri kosmos menggunakan pikirannya, bukan matanya
Einstein bukan ahli astronomi yang menggunakan teleskop. Kita para ahli geologi
menggunakan baik pikiran kita maupun mata kita dalam membangun teori, bukankah
begitu ?
salam,
awang
---------------------------------
Looking for last minute shopping deals? Find them fast with Yahoo! Search.
