Knowledge, News, Sport, Music, Entertaiment, etc.

FISIKA

Fisika (bahasa Yunani: φυσικός (fysikós), “alamiah”, dan φύσις (fýsis), “alam”) adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagaihukum fisika. Fisika sering disebut sebagai “ilmu paling mendasar”, karena setiap ilmu alam lainnya (biologikimiageologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantumtermodinamika, danelektromagnetika.

Fisika juga berkaitan erat dengan matematikaTeori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

Sekilas tentang riset Fisika

Fisika teoretis dan eksperimental

Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.

Gampangnya, teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan dari teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.

Teori fisika utama

Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya.

Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.

Teori Subtopik utama Konsep
Mekanika klasik Hukum gerak NewtonMekanika Lagrangian,Mekanika HamiltonianTeori chaos,Dinamika fluidaMekanika kontinuum DimensiRuangWaktuGerakPanjangKecepatanMassa,MomentumGayaEnergiMomentum sudutTorsiHukum kekekalanOscilator harmonisGelombangUsahaDaya
Elektromagnetik ElektrostatikListrikMagnetisitas,Persamaan Maxwell Muatan listrikArusMedan listrikMedan magnetMedan elektromagnetikRadiasi elektromagnetisMonopol magnetik
Termodinamikadan Mekanika statistik Mesin panasTeori kinetis Konstanta BoltzmannEntropiEnergi bebasPanasFungsi partisi,Suhu
Mekanika kuantum Path integral formulationPersamaan SchrödingerTeori medan kuantum HamiltonianPartikel identik Konstanta PlanckPengikatan kuantumOscilator harmonik kuantumFungsi gelombangEnergi titik-nol
Teori relativitas Relativitas khususRelativitas umum Prinsip ekuivalensiEmpat-momentumKerangka referensiWaktu-ruangKecepatan cahaya

Bidang utama dalam fisika

Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari atom.

Bidang Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang Fisika partikel, juga dikenal sebagai “Fisika energi-tinggi”, mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya.

Terakhir, bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan.

Bidang Sub-bidang Teori utama Konsep
Astrofisika KosmologiIlmu planet,Fisika plasma Big BangInflasi kosmik,Relativitas umumHukum gravitasi universal Lubang hitamLatar belakang radiasi kosmikGalaksi,GravitasiRadiasi GravitasiPlanetTata suryaBintang
Fisika atomik,molekul, dan optik Fisika atomFisika molekuloptikPhotonik Optik quantum DifraksiRadiasi elektromagnetikLaserPolarisasiGaris spectral
Fisika partikel Fisika akselerator,Fisika nuklir Model standarTeori penyatuan besarteori-M Gaya Fundamental (gravitasielektromagnetiklemahkuat),Partikel elemenAntimatterPutarPengereman simetri spontanTeori keseluruhan Energi vakum
Fisika benda kondensi Fisika benda padat,Fisika materialFisika polimerMaterial butiran Teori BCSGelombang BlochGas FermiCairan FermiTeori banyak-tubuh Fase (gascairpadatKondensat Bose-Einstein,superkonduktorsuperfluid), Konduksi listrikMagnetism,Pengorganisasian sendiriPutarPengereman simetri spontan

Bidang yang berhubungan

Ada banyak area riset yang mencampur fisika dengan bidang lainnya. Contohnya, bidang biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika dalam sistem biologi, dan bidang kimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum mekanik memberi peningkatan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul. Beberapa didata di bawah:

Akustik – Astronomi – Biofisika – Fisika penghitungan – Elektronik – Teknik – Geofisika – Ilmu material – Fisika matematika – Fisika medis– Kimia Fisika – Dinamika kendaraan – Fisika Pendidikan

[sunting]Teori palsu

Fusi dingin – Teori gravitasi dinamik – Luminiferous aether – Energi orgone – Teori bentuk tetap

Sejarah

Artikel utama: Sejarah fisika. Lihat juga Fisikawan terkenal dan Penghargaan Nobel dalam Fisika.

Sejak zaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentukBumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan Bulan.

Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer sekarang ini. Ada pengecualian dan anakronisme: contohnya, pemikir Yunani Archimedesmenurunkan banyak deskripsi kuantitatif yang benar dari mekanik dan hidrostatik.

Pada awal abad 17Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci darimetode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum Inert.

Pada 1687Isaac Newton menerbitkan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (“prinsip matematika dari filsafat alam”, dikenal sebagai Principia), memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses.

Hukum gerak Newton, yang merupakan sumber mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasargravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Principia juga memuat beberapa teori dinamika fluida.

Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de LagrangeWilliam Rowan Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitasi memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomimenggunakan teori fisika.

Dari sejak abad 18 dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert BoyleThomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733,Daniel Bernoulli menggunakan argumen statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika, memulai bidangmekanika statistik.

Pada 1798Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas, dan pada 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panasa juga dalam energi mekanika.

Sifat listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael FaradayGeorge Simon Ohm, dan lainnya. Pada 1855James Clerk Maxwellmenyatukan kedua fenomena menjadi satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini adalahcahaya adalah gelombang elektromagnetik.

Arah masa depan

!Artikel utama untuk bagian ini adalah: masalah tak terpecahkan dalam fisika

Riset fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan masih akan tetap begitu jauh di masa depan.

Dalam fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar adalah penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk membuat spintronik dan komputer kuantum bekerja.

Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar Model Standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan bahwa neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah menyelesaikan masalah solar neutrino yang telah berdiri-lama dalam fisika matahari.

Fisika neutrino besar merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan, pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana para eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan partikel supersimetri.

Para teori juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah berjalan selama setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat atas berikutnya adalah Teori-M,teori superstring, dan gravitasi kuantum loop.

Banyak fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan secara memuaskan, termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggiasimetri baryonpemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali galaksi.

Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem komplekschaos, atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir, “node” dalam air “trickling”, teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan.

Fenomena rumit ini telah menerima perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk beberapa alasan, tidak lain dikarenakan kurangnya metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung sistem kompleks untuk dapat dimodelkan dengan cara baru. Hubungan antar disiplin dari fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran turbulens dalam aerodinamika ataupengamatan pola pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan:

Saya sudah tua sekarang, dan ketika saya meninggal dan pergi ke surga ada dua hal yang saya harap dapat diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi adalah gerakan turbulens dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s