PERKEMBANGAN SAINS

PERKEMBANGAN SAINS

A.      Apa yang Dimaksud dengan Sains dan Bagaimana Cara Bekerjanya

Menurut Zen (1982: 9), sains adalah suatu eksplorasi ke alam materi berdasarkan  observasi, dan yang mencari-cari hubungan-hubungan alamiah yang terarur mengenai fenomena-fenomena yang dialami serta bersifat mampu menguji diri sendiri (science is an exploration in the material universe, based on observation, which seeks natural explanatory relations, and which is self testing).  Jelas definisi ini melibatkan empat unsure: mempersoalkan alam materi yang berdasarkan observasi dan mencari hubungan-hubungan alamiah yang teratur, dan harus mempunyai kemampuan dalam dirinya untuk menguji diri sendiri.

Lebih lanjut Holton dalam Zen (1982: 9) mengemukakan bahwa kata sains berasal dari bahasa Latin, yaitu scire yang berarti mengetahui dan belajar. Lebih penting lagi bahwa sains bersifat obyektif, netral dan bebas nilai, sekalipun diakui berpijak pada system nilai, tetapi antara lain bebas dari pertimbangan nilai (free from value judgement). Sebagai contoh dapat digambarkan sains sebagai busur yang berdiri atas dua tiang atau pilar, yaitu pilar-pilar observasi, dan lengkungan yang membentang diantaranya, ialah lengkungan abstraksi dan konseptualisasi. Kekukuhan lengkung tadi tergantung dari keteguhan kedua tiang-tiang yang menopangnya. Oleh karena itu James Conant dalam Zen (1982: 9) mendefinisikan sains sebagai: “suatu deretan konsep serta skema konseptual yang berhubungan satu sama lain, dan yang tumbuh sebagai hasil eksperimentasi serta observasi, dan berguna untuk di amati serta dieksperimentasikan lebih lanjut”.

Sebagaimana diketahui hubungan langsung antara fakta dan nilai-nilai tidak ada, sedangkan sains hanya menangani fakta saja. Sains adalah satu-satunya yang dapat membedakan antara fakta dan bukan fakta. Pertimbangan nilai-nilai (value judgements) tidak terletak dalam wewenang sains, dan memang tidak demikian halnya.

Tetapi ada hal penting yang perlu disadari setiap orang, bahwa fakta tergantung dari sains yang tergantung pula dari pertanyaan yang diajukan para ilmuan, karena dialah yang menentukan fakta mana lebih relevan dan apa yang disebut fakta ilmiah. Jadi, fakta tergantung dari jiwa dalam rangka pertanyaan-pertanyaan  yang diformulasikan dan yang tergantung pula dari aksioma-aksioma serta pemilihan aksioma-aksioma tadi. Jadi jelas, bahwa nilai tidak loangsung keluar dari fakta, tetapiu fakta hanya menjadi relevan melalui system nilai. Yang disebut fakta hanya timbul karena ada sain syang bersifat obyektif. Teori-teori  dalam sain dibangun di atas fakta, tetapi laporan tentang fakta juga sebagain diwarnai oleh interpretasi. Oleh karena itu jauh lebih baik  mengatakan bahwa sains dibentuk karena dua pertemuan dua orde pengalaman. Orde pertama didasarkan pada hasil observasi fakta, dan orde kedua didasarkan  pada konsep manusia mengenai alam semesta seperti yang dikemukakan oleh Whitehead dalam Zen (1982: 10).

Sains (science) diambil dari kata latin scientia yang arti harfiahnya adalah pengetahuan. Sund dan Trowbribge merumuskan bahwa Sains merupakan kumpulan pengetahuan dan proses. Sedangkan Kuslan Stone menyebutkan bahwa Sains adalah kumpulan pengetahuan dan cara-cara untuk mendapatkan dan mempergunakan pengetahuan itu. Sains merupakan produk dan proses yang tidak dapat dipisahkan. "Real Science is both product and process, inseparably Joint" (Agus. S. 2003: 11).

Sains sebagai proses merupakan langkah-langkah yang ditempuh para ilmuwan untuk melakukan penyelidikan dalam rangka mencari penjelasan tentang gejala-gejala alam. Langkah tersebut adalah merumuskan masalah, merumuskan hipotesis, merancang eksperimen, mengumpulkan data, menganalisis dan akhimya menyimpulkan. Dari sini tampak bahwa karakteristik yang mendasar dari Sains ialah kuantifikasi artinya gejala alam dapat berbentuk kuantitas (http://id.wikipedia.org/wiki/Ilmu_alam).

Sains berasal dari natural science atau science saja, biasanya disebut Ilmu Pengetahuan Alam merupakan sekumpulan ilmu-ilmu serumpun yang terdiri atas Biologi, Fisika, Kimia, Geologi dan Astronomi yang berupaya menjelaskan setiap fenomena yang terjadi di alam. Mengingat bidang kajiannya berbeda, tentu saja terminologi yang digunakan dalam setiap disiplin ilmu tersebut juga berbeda. Kerangka berpikir sains adalah bahwa: (1) di alam ada pola yang konsisten dan berlaku universal; (2) sains merupakan proses memperoleh pengetahuan untuk menjelaskan fenomena; (3) sains selalu berubah dan bukan kebenaran akhir; (4) sains hanyalah pendekatan terhadap yang “mutlak” karena itu tidak bersifat “bebas nilai” dan (5) sains bersifat terbatas, sehingga tidak dapat menentukan baik atau buruk (Rutherford and Ahlgren, 1990).

Sains sesungguhnya tidak terpecah-pecah meskipun ada disiplin-disiplin tersebut, karena ada sejumlah pemikiran yang “menembus” antar disiplin Sains yang disebut tema umum, yaitu sistem, model, kekekalan, pola perubahan, skala dan evolusi (Rutherford and Ahlgren, 1990). Uraian dari tema-tema tersebut adalah sebagai berikut :

1.       Sistem terbentuk apabila ada sekumpulan benda yang berhubungan satu dengan yang lain dan dalam hubungannya setiap komponen dengan fungsinya masing-masing berupaya membentuk satu kesatuan. Sistem dapat dibentuk dari beberapa sub-sistem.

2.       Model merupakan tiruan yang lebih sederhana dari fenomena yang sesungguhnya dipelajari, yang diharapkan dapat menolong kita memahaminya secara lebih baik. Model ini dapat berupa model fisis, model matematis dan model konseptual.

3.       Kekekalan merupakan bagian yang tidak berubah yang ditemukan dalam semua perubahan. Misalnya pada akhir dari banyak sistem fisis yang melibatkan energi, selalu akan menuju kondisi kesetimbangan. Pada reaksi kimia ada bagian yang tidak berubah yaitu massa zat.

4.       Pola perubahan tertentu ditemukan pada setiap perubahan. Dalam alam ada tiga jenis perubahan yaitu: (1) perubahan yang cenderung berpola tetap; (2) perubahan yang berlangsung dalam siklus; dan (3) perubahan yang tak teratur. Perubahan yang berpola tetap misalnya peluruhan radioaktif. Terjadinya hujan menggambarkan perubahan yang berpola siklus. Mengembangnya alam semesta menggambarkan perubahan yang tak teratur.

5.       Skala besaran dalam alam semesta bervariasi, misalnya ukuran, tenggang waktu, kecepatan. Banyak ukuran-ukuran dalam alam yang besarnya tidak sesuai dengan pengalaman siswa dalam kehidupan sehari-hari, seperti kecepatan cahaya, jarak bintang terdekat, jumlah bintang di galaksi, umur matahari, yang ukurannya jauh lebih besar daripada yang dapat dijelaskan secara intuisi. Sebaliknya kecilnya ukuran atom, jumlahnya yang sangat banyak dalam materi, cepatnya interaksi antar atom juga jauh dari jangkauan sehari-hari siswa. Melalui ukuran-ukuran yang tidak biasa ini sains ingin menitipkan kemampuan untuk memperkirakan ukuran (sense of scale) bagi siswa yang mempelajarinya, sehingga dapat membayangkan perkiraan ukuran benda, jarak, kecepatan, yang dipelajarinya itu secara tepat.

6.       Evolusi merupakan perubahan yang sangat lambat. Segala sesuatu di bumi selalu berubah setiap saat secara perlahan-lahan. Segala sesuatu yang sekarang ada dianggap berasal dari yang ada pada masa lalu dan telah mengalami perubahan secara perlahan-lahan. Suatu evolusi tak dapat berlangsung dalam keadaan terisolasi, karena segala sesuatu akan mempengaruhi keadaan sekelilingnya untuk berubah pula, seleksi alam akan menyebabkan makhluk hidup berevolusi.

Melalui keenam tema ini sains dipersatukan dalam pola pemikiran, meskipun berbeda bidang kajiannya, sains selalu menjadi wahana pengembangan berpikir yang sama bagi mereka yang mempelajarinya. (http://pdf.search-engine/keterampilan-generik).

B.      Sejarah Ilmu Pengetahuan Alam dan Bagaimana Manusia Memandang Alam

Pengetahuan Pada Zaman Purba

Poedjiadi dalam bukunya yang berjudul “Sains Teknologi Masyarakat, Model Pembelajaran Kontekstual Bermuatan Nilai”, mengungkapkan bahwa sejarah perkembangan sains diawali dengan kegiatan pengamatan manusia atas peristiwa-peristiwa alam, seperti matahari yang terbit di sebelah timur dan tenggelam disebelah barat. Demikian pula pengamatan terhadap peredaran benda-benda langit seperti bintang-bintang di malam hari merupakan awal perkembangan ilmu astronomi yang sangat berguna sebagai pedoman arah bagi pelayaran di laut. Yang memberikan sumbangan besar dalam perkembangan astronomi ialah bangsa Babilonia yang mendiami daerah Mesopotamia, suatu daerah yang terletak antara sungai Tigris dan sungai Efrat yang sekarang dinamai Irak. Daerah ini memiliki langit yang senantiasa cerah, jarang berawan, sehingga pada malam hari bintang-bintang dan planet terlihat dengan jelas. Hal inilah yang memungkinkan para rohaniwan Babilonia melakukan pengamatan terhadap benda-benda langit pada sekitar 2000 tahun sebelum Masehi. Mereka membuat catatan yang teliti sehingga mereka dapat mengetahui bahwa planet Venus kembali ke posisi semula sebanyak lima kali selama delapan tahun. Selain itu mereka juga telah dapat mengetahui terjadinya gerhana bulan setiap delapan belas tahun sekali.

Pengetahuan tentang geometri dan matematika lahir di daerah Mesir sekitar 3200 tahun SM. Adanya banjir dari sungai Nil tiap tahun menghapus batas-batas tanah yang dibuat orang, karenanya timbullah cara-cara mengukur tanah. Meskipun tidak mengembangkan teori, mereka mampu menghitung luas segi empat, segitiga berdasarkan panjang sisi-sisinya. Matematika digunakan untuk menghitung isi gudang, membagi bahan makanan yang disesuaikan dengan jumlah penduduk dan binatang dalam suatu periode tertentu.

Di samping geometri dan matematika orang Mesir telah mengenal pula pengetahuan tentang kedokteran dan obat-obatan. Pengobatan suatu penyakit selalu menggunakan obat-obatan yang terdiri dan ramuan tumbuhan atau zat-zat yang berasal dan tumbuhan. Mereka juga telah mengenal cara mengawetkan makanan dengan menggunakan garam atau cuka dan lain-lain. Seperti halnya pengetahuan di daerah Mesopotamia dan Mesir, pengetahuan tentang astronomi, matematika dan pengobatan telah berkembang pula di India pada zaman purba.

Masyarakat pada zaman purba mengembangkan peradabannya melalui kegiatan bercocok tanam, beternak binatang, berdagang dan lain-lainnya. Penggalian bekas kota-kota pada zaman purba serta penelitian tentang makam raja-raja pada zaman itu menghasilkan penemuan adanya perhiasan atau barang-barang lain yang terbuat dari emas, tembaga, perunggu dan besi Emas telah dikenal oleh bangsa Sumenia di daerah Mesopotamia pada tahun 3000 SM dan digunakan untuk perhiasan, dekorasi, alat minum dan lain-lain. Demikian pula di Mesir pada zanan yang kira-kira sama logam emas telah dikenal pula. Tembaga telah dikenal pada tahun 3500 SM di daerah Mesopotamia dan Mesir sedangkan besi bahkan telah dikenal di daerah tersebut pada tahun 4000 SM. Logam besi diperoleh orang dengan jalan memanaskan bijih besi dengan arang dalam sebuah tanur. Bersamaan dengan perkembangan pengolahan bijih logam menjadi logam, orang Mesir dan Mesopotamia juga mampu membuat barang-barang dan keramik dan gelas.

Berbeda dengan onang-orang di daerah Mesir dan Babilonia, orang Yunani dikenal sebagai pedagang dan pelaut yang suka menjelajah lautan sekitarnya sambil berniaga dan membangun perkapalan. Mereka merantau ke daerah Mesir dan Babilonia untuk berdagang dan juga mempelajari matematika dan astronomi. Perkembangan peradaban Yunani yang gemilang dimulai pada abad ke-5 SM. Pada masa itu tampak adanya perkembangan budaya antara lain dalam bidang arsitektur, seni patung, drama, sajak serta filsafat. Beberapa orang yang memberikan sumbangan pemikiran dalam bidang filsafat, terutama yang berkaitan dengan perkembangan pengetahuan tentang alam semesta, antara lain ialah Thales, Pythagoras, Leukippos, Demokritos dankistoteles.

Thales yang hidup sekitar tahun 640-546 SM boleh disebut sebagai bapak ahli filsafat Yunani, karena ia merupakan orang Yunani pertama yang mempertanyakan dan memikirkan tentang asal mula segala yang ada. Dalam usahanya mencari jawaban atas pertanyaan tersebut ia berkelana ke beberapa daerah dan menyaksikan betapa air itu amat berguna bagi kehidupan manusia. Banjir yang ditimbulkan oleh sungai Nil ternyata membawa manfaat karena tanah di sekitarnya menjadi subur. Air laut mengandung makanan yang berguna bagi manusia. Air senantiasa terdapat dalam makanan yang berasal dan turnbuhan maupun binatang. Oleh karenanya ia berpendapat bahwa asal mula atau sumber dan segala yang ada ialah air.

Pythagoras yang hidup antara tahun 582-500 SM adalah seorang ahli matematika dan juga seorang ahli filsafat.. Ia dikenal sebagai seorang yang selalu berusaha membersihkan rohaninya untuk mencapai kesempurnaan hidup. Ia memimpin suatu perkumpulan filsafat dan para pengikutnya disebut “kaum Pythagoras”. Menurut pandangannya alam ini memiliki sifat keselarasan, karena bumi, matahari, bulan serta benda-benda angkasa lainnya beredar secara tertib dalam keselarasan. Sebagai seorang ahli matematika ia berpendapat bahwa semua benda itu dapat dihitung dan dinyatakan dalam bilangan. Karenanya bilangan merupakan ciri alam semesta yang penting. Dengan demikian asal mula dari segala realitas dalam alam ini menurut Pythagoras ialah bilangan atau angka.

Leukippos yang hidup sekitar tahun 460 SM, dianggap sebagai orang yang pertama kali mengemukakan pendapatnya tentang atom. Menurut pandangannya semua benda terdiri atas bagian-bagian kecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi yang ia sebut atom. Kata atom berasal dari kata Yunani a berarti tidak dan tomos berarti dibagi. Tiap benda terdiri atas atom-atom yang berikatan satu dengan yang lain. Atom-atom itu selalu bergerak menurut kodratnya masing-masing.

Pendapat Demokritos yang hidup antara tahun 460-370 SM tentang alam semesta dan segala yang ada tidak berbeda dengan perdapat Leukippos. Ia mengemukakan pendapatnya bahwa alam semesta terdiri atas atom-atom dan ruang hampa. Atom-atom itu bebas bergerak dan dapat mengubah posisinya. Atom bersifat kekal, tidak dapat dilihat dan tidak dapat dibagi. Perubahan wujud suatu benda disebabkan oleh gerakan, tumbukan dan pengikatan kembali atom-atom tersebut.

Aristoteles yang hidup antara tahun 384-322 SM, pada masa mudanya gemar mempelajari pengetahuan kedokteran, fisika dan biologi. Ia memiliki kecerdasan yang luar biasa serta sangat rajin membaca buku-buku tentang berbagai ilmu seperti matematika, astronomi bahkan cara-cara berpidato. Selama 20 tahun ia menjadi murid Plato seorang ahli flisafat Yunani yang terkenal. Aristoteles berpendapat bahwa alam dan segala yang ada di dalamnya terdiri dan dua buah dasar yakni materia dan essentia. Adapun materia itu dijadikan oleh empat ciri pokok, yakni panas, dingin, kering dan basah. Api misalnya, memiliki ciri pokok panas dan kering, bumi dingin dan kering, air dingin dan basah, sedangkan udara berciri pokok panas dan basah.

Abad ke-5 SM merupakan masa perkembangan peradaban Yunani yang gemilang. Masa ini ditandai oleh adanya kemakmuran dan perkembangan budaya di berbagai negara-kota, terutana di Athena. Adapun kebudayaan yang berkembang meliputi antara lain arsitektur, seni patung, drama, sajak serta filsafat. Namun keadaan ini tidak berlangsung lama karena adanya peperangan dengan Masedonia di bawah raja Philip II. Yunani ditaklukkan oleh raja Philip II yang kemudian digantikan oleh anaknya yakni raja Alexander Agung. Ia kemudian meluaskan daerah jajahannya hingga ke Mesir dan mendirikan kota Alexandria atau Iskandaria yang terletak di tepi sungai Nil dan kemudian merupakan kota perdagangan.

Dalam perkembangan ilmu pengetahuan kota ini terkenal karena adanya beberapa ahli ilmu pengetahuan seperti Archimedes, Aristarkhus, Hiparkhus dan Ptolemeus. Archimedes menekuni bidang matematika dan flsika serta menemukan suatu hukum yang kemudian disebut sebagai hukum Archimedes. Aristarkhus mempelajari astronomi dan berpendapat bahwa bumi berputar pada porosnya selama satu hari dan beputar mengelilingi matahari selama satu tahun. Jadi matahari adalah pusat peredaran benda-benda angkasa. Berbeda dengan Aristarkhus, Hiparkhus berpendapat bahwa bumilah yang menjadi pusat alam semesta. Karya Hiparkhus dilanjutkan oleh Ptolemeus yang hidup pada abad pertama Masehi. Ia banyak melakukan pengamatan dan rnenghitung jarak rata-rata antara bulan dan burni.

Pada abad pertama hingga abad ke-4 Masehi Eropa ada dalam kekuasaan kekaisaran Romawi yang wilayahnya meliputi Eropa Barat, Yunani, Asia Kecil, Mesopotamia, sebagian wilayah Arab, Mesir, Libia, dan wilayah pantai utara Afrika yang lain. Selama masa itu kekuasaan kekaisaran Rornawi berganti-ganti hingga akhirnya pecah menjadi Romawi Barat dan Romawi Timur. Kekaisaran Romawi Barat berakhir pada abad ke-4, sedangkan Romawi Timut masih berlangsung hingga abad ke-15. Orang-orang Romawi terkenal suka berperang, karenanya mereka menguasai teknik pembuatan senjata, membuat jalan raya, benteng, jembatan dan saluran air. Dalam bidang pengetahuan mereka tidak banyak memberikan sumbangan. Orang-orang yang melakukan kegiatan dalam bidang pengetahuan pada awal tarikh Masehi ialah Pliny dan Galen.

Pliny (23-79) pernah bekerja sebagai ahli hukum di kota Roma, namun kemudian ia memusatkan perhatiannya pada penulisan buku. Dari sekian banyak bukunya, yang terkenal ialah Historia Naturalis yang teridi atas 37 jilid, dan merupakan ensikiopedia pengetahuan pada waktu itu. Ensikiopedia ini memuat kumpulan tulisan para ahli terdahulu tentang berbagai pengetahuan antara lain fisika, geografi, etnologi, antropologi, fisiologi, psikologi, mineralogi, juga tentang pertanian, kehutanan, penanaman buahbuahan.

Galen (130-200) adalah seorang dokter yang banyak sekali menulis buku. Lebih dan 300 buku telah ditulisnya mengenai berbagai bidang pengetahuan, antara lain tentang filsafat, tata bahasa, matematika, etika, anatomi, fisiologi, higiene, dietetika, farmasi dan patologi. Ia merupakan seorang pemikir yang kreatif dan senang melakukan penelitian dan eksperimen. Pandangannya tentang anatomi dan fisiologi merupakan sumbangan besar terhadap perkembangan pengetahuan kedokteran. Buku yang terakhir ditulisnya ialah tentang “seni penyembuhan”. Namanya diabadikan menjadi nama sebuah ilmu yaitu galenika.

Perkembangan Pengetahuan pada Abad Pertengahan

Yang dimaksud dengan abad pertengahan ialah masa antara abad ke-5 hingga abad ke-15 Setelah jatuhnya kekaisaran Roinawi Barat, yakni. pada abad ke-5, berdirilah beberapa kerajaan yang berpencaran. Di samping itu agama Kristen berkembang dengan pesat ke seluruh Eropa, sehingga terjadi perubahan sistem pemerintahan, yaitu sistem kesatuan politik berganti dengan kesatuan spiritual oleh gereja. Dan abad ke-4 hingga abad ke-9 banyak terjadi kekacauan karena adanya peperangan dengan bangsa dari bagian utara Eropa, dan dalam keadaan kacau ini Eropa terpecah menjadi kelompok-kelompok masyarakat yang lemah. Desa-desa sebagai unit masyanakat terkecil terdapat di sekitar istana raja, atau sekitar biara. Dengan adanya tuan-tuan tanah yang besar dan amat berkuasa secara turun temurun maka feodalisime berkembang dalam tata kehidupan masyarakat di sebagian besar Eropa. Hal mi inenyebabkan terjadinya stagnasi dalam perkembangan pengetahuan, sehingga masa tersebut dinamakan abad kegelapan. Dalam abad kegelapan ini pihak gereja dalam hal ini pemuka agama Kristen kurang sependapat dengan perkembangan pengetahuan, terutama yang berkaitan dengan alam semesta, sehingga kegiatan intelektual menjadi hilang. Yang ada pada waktu itu ialah kepercayaan bahwa para ahli alkimia dapat mengubah logam biasa menjadi emas yang amat berharga. Dengan demikian kegiatan yang dilakukan oleh beberapa orang yang mengaku ahli alkimia ialah mencoba membuat emas dan logam biasa yakni dengan cara memanaskan logam dengan campuran raksa dan belerang. Hal ini juga telah dilakukan orang sebelum abad ke-4 di daerah Mesir.

Perkembangan Sains di Negara Islam

Berbeda dengan keadaan di Eropa, pengetahuan di negara Islam bahkan berkembang pesat pada masa antara abad ke-7 hingga bad ke-15. Kegiatan intelektual dalam berbagai bidang pengetahuan berawal dan kota Bagdad, yang pada masa pemenintahan Raja Harun Al-Rasyid (786-809) menjadi pusat dunia yang amat makmur dan mempunyai arti internasional, karena merupakan pusat perdagangan. Di samping itu juga ada kegiatan penerjemahan tulisan-tulisan para ahli dari Parsi, Sanskerta, Siria, Yunani dan India ke dalam bahasa Arab. Dengan adanya penerjernahan itu orang Arab dengan mudah dapat memelajari pengetahuan dan mengembangkannya.

Perkembangan pengetahuan pada misa itu meliputi ilmu kimia, fisika, astronomi, matematika, kedokteran dan farmasi. Ilmuwan muslim yang mempunyal sumbangan dalam perkembangan ilmu kimia antara lain ialah Jabir lbny Hayyun, Al-Kindi dan Ar-Razi.

Jabir adalah seorang ahli kimia yang telab melakukan banyak eksperimen dan mendirikan laboraorium kimia pertama. Di samping sebagai ahli kimia Jabir juga seorang ahli dalam bidang astronomi, matematika, botani, farmakologi dan kedokteran. Di Eropa Ia dikenal dengan sebutan Geber.

Al-Kindi adalah seorang ahli kimia dan bersama dengan Jabir ia mengembangkan kimia sebagai ilmu pengetahuan. Ia juga dikenal sobagai seorang filsuf Islam, seorang ahli astronomi, meteorologi, matematika, kedokteran dan fisika. Hasil karyanya dalam bidang fisika yang terkenal ialah tentang optika. Tulisannya tentang optika ini sangat dikagumi dan dijadikan acuan oleh ahli-ahli fisika Eropa di kemudian hari.

Adapun ilmuwan muslim yang mengembangkan pengetahuan dalam bidang fisika dan astronomi antara lain ialah Al-Biruni, Al-Haytsam, Al-Khazini, dan Ibnu Sina.

Dalam bidang fisika Al-Biruni mengemukakan pendapatnya bahwa semua benda mengalami gaya gravitasi ke arah pusat bumi. Selain fisika ia juga tekun dan menguasai bidang matematika, astronomi, farmasi dan kedokteran. Ia juga termasuk ahli dalam bidang sejarah, geografi, bahasa dan agama.

Al-Haytsam yang di Eropa dikenal dengan sebutan Al Hazen, adalah seorang ahli matematika yang ulung dan ahli fisika uang terbaik dan disegani orang sejak abad ke-11. Hasil karyanya sebagian besar membahas masalah matematika dan fisika, di samping masalah filsafat, kedokteran dan astronomi. Ia memiliki pengetahuan yang amat dalam tentang optika dan ditulisnya dalam sebuah buku pada abad ke-11. Selain itu ia juga secara cermat menjelaskan tentang refraksi atau pembiasan cahaya di atmosfer.

Al Khazini adalab seorang abli fisika, ahli astronomi dan seorang dokter yang banyak rnelakukan pengamatan pada observatorium Maragha, Asia Kecil. Sumbangan pemikirannya dalam bidang fisika ialah mengenai konsep tentang berat yang ditulisnya dalam bukunya pada tahun 1121. Ia juga telah membuat tabel kerapatan sejumlah zat cair den zat padat.

Ahli fisika lain yaitu Ibnu Sina yang di dunia barat dikenal dengan sebutan Avicenna. Sejak kecil Ia telah memperlihatkan ketajaman otaknya maupun daya ingatannya yang luar biasa. Pada usia 18 tahun ia telah menguasai berbagai ilmu yang ada pada waktu itu, yakni ilmu hukum matematika, politik, fisika, filsafat, dan kedokteran. Ia banyak melakukan eksperimen dalam bidang fisika antara lain studi tentang gerak, gaya, cahaya, panas dan berat jenis. Ia berpendapat bahwa cahaya itu terjadi karena adanya diseminasi partikel-partikel yang berasal dan sumber cahaya. Pendapat Ibnu Sina ini ternyata sesuai deagan teori foton yang kita kenal sekarang. Foton adalah partikel-partikel cahaya yang mengandung energi yang dipancarkan dari sumber cahaya.

Perkembangan dalam bidang astronomi juga banyak didukung oleh pemikiran atau pendapat maupun ekspenimen yang dilakukan oleh para ilmuwan muslim. Pada tahun 829 di kota Bagdad berdiri sebuah observatorium dan dengan demikian kegiatan ilmiah dalam bidang astronomi makin berkembang. Para ahli astronomi muslim berpendapat bahwa bumi itu berbentuk bulat, berputar pada sumbunya dan bergerak mengelilingi matahari. Di Eropa pada waktu itu orang masih berpendapat bahwa bumi itu datar dan tidak bergerak, sedangkan benda benda angkasa yang lain termasuk matahari bergerak mengelilingi bumi. Pemahaman bahwa bumi itu bulat seperti bola telah disebarkan kepada dunia Barat oleh para ilmuwan muslim. Mereka juga berpendapat bahwa bulan itu juga berbentuk bulat dan bergerak mengelilingi bumi. Suatu fakta bahwa pada observatorium di kota Mosul, Ira, terdapat sebuah perpustakaan yang memiliki sekitar 400.000 buah buku, menunjukkan adanya penelitian dalam bidang astronomi yang hasilnya telah disumbangkan oleh para ilmuwan muslim bagi kemajuan ilmu pengetahuan. Dengan demikian para ilmuwan muslim telah mengubah astronomi dari sebuah doktrin yang bersifat mistik menjadi pengetahuan yang llmiah. Pada akhir abad ke-11i hasil karya para ahli astronomi muslim diterjemahkan ke dalam bahasa Latin dan disebarluaskan di Eropa. Para ilmuwan yang memberikan sumbangan bagi perkembangan bidang astronomi antara lain ialah A1-Farghani, Al-Battani, dan juga Al-Biruni.

Al-Farghani dikenal di dunia Barat dengan nama Alfraganus. Ia banyak melakukan pengamatan terhadap benda-benda angkasa pada sebuah observatorium di kota Bagdad. Ia herhasil menghimpun data tentang apoge, yaitu titik terjauh dari perige yaitu titik terdekat pada lintasan benda-benda angkasa dari bumi. Makin lonjong bentuk lintasannya, makin besar perbedaan antara apoge dan perige. Karya-karya utamanyadalam berbagai macam judul masih tersimpan di perpustakaan di kota Oxford, Paris, Kairo. Bukunya banyak yang telah diterjemahkan ke dalam bahasa Latin dan Ibrani yang kemudian disebarkan ke daratan Eropa. Dengan demikian ia dikenal sebagai pelopor ilmu astronomi.

Al-Battani merupakan generasi penerus dari Al-Farghani dalam bidang astronomi. Oleh penulis Barat ia dikenal dengan nama Albetegni. Sepanjang hidupnya ia mencurahkan kemampuannya dalam melakukan pengamatan astronomi dan ia berhasil menulis buku yang memuat tabel-tabel astronomi. Buku yang berjudul “Az-Zij” ini telah diterjemahkan ke dalam bahasa Latin pada awal abad ke-12 dan merupakan karya utamanya yang berpengaruh besar bukan hanya terhadap perkemnbangan astronomi Islam, tetapi juga berpengaruh terhadap perkembangan astronomi Eropa pada akhir abad pertengahan dan awal zaman renaisans. Dan hasil pengamatannya ia menyatakan bahwa orbit planet itu tidak berbentuk lingkaran tetapi berbentuk ellips. Penemuan Al-Battani berpengaruh besar terhadap ahli astronomi Barat seperti Nicolaus Copernicus (1473-1543), Johannes Kepier (1571-1630), Tycho Brahe (1546-1601) dan Galileo GaJilei (1564-1642). Mereka ini mengembangkan astronomi dengan menggunakan buku Al-Battani sebagai acuan. Al-Battani telah memperkenalkan banyak terminologi astronomi antara lain istilah azimuth, zenith, dan nadir yang berasal dark bahasa Arab. Selain sebagai ahli astronomi, ia juga seorang ahli matematika yang mampu membuat pengukuran dan perhitungan astronomik yang amat gemilang. Ia pun telah membuat peralatan astronomi, seperti jam-matahari (sundial), kuadran dan lainnya yang mempunyai presisi yang tinggi.

Ahli astronomi lainnya ialah Al-Biruni yang juga seorang ahli fisika. Sebagai seorang ahli astronomi ia meragukan perhitungan gerakan planet yang dibuat oleh Ptolemeus. Ia menyatakan dengan tegas bahwa bumi berputar pada porosnya, 600 tahun sebelum Galileo. Dengan data yang ia miliki, ia dapat menjelaskan bahwa bumi itu berputar pada porosnya sekali dalam satu hari dan bergerak mengelilingi matahari sekali dalam kurun waktu satu tahun.

Peranan ilmuwan muslin dalam perkembangan matematika sangat besar. Mereka menyadari bahwa matematika merupakan dasar untuk mempelajari ilmu-ilmu lain. Oleh  karenanya selama abad ke-9 hingga abad ke-13 matematika dan aritmatika merupakan persyaratan untuk diajarkan di sefiap sekolah dan universitas yang terdapat dalam wilayah kekuasaan Islam. Sebelum diperkenalkannya angka Arab, di Eropa digunakan angka Romawi yang sukar untuk digunakan dalam aritmatika. Karenanya ilmu-ilmu yang berkaitan dengan aritmatika maupun mtematika kurang dapat berkembang dengan baik. Ahli matematika yang terkenal antara lain A1-Khwarizmi dan Umar Khayyam.

A1-Khwarizmi adalah seorang ahli matematika yang amat terkenat, yang di dunia Barat dikenal dengan nama Algoarismi atau Algorism. Selain matematika ia juga ahli dalam bidang astronomi dan geografi. Al-Khwarizmilah yang memperkenalkan angka-angka India yang kemudian hari dikenal sebagai angka Arab. Ia adalah orang pertama yang mengajarkan aljabar dalam bentuknya yang elementer serta penerapannya. Secara keseluruhan dapat dikatakan bahwa Al-Khwarizmi telah membuat aljabar menjadi sebuah ilmu yang eksak, sehingga ia dianggap sebagai “Bapak Aljabar”. Aljabar karyanya juga mengandung pengertian geometris. Dalam hal ini ia mengembangkan teorema segitiga yang antara lain untuk menghitung luas segitiga, jajaran genjang dan luas lingkaran. Untuk “p” ia menetapkan harga 3,1428571 yang hingga sekarang tetap digunakan orang.

Umar Khayyam adalah seorang sastrawan dan penyair terkenal di Persia. Ia juga seorang ahli astronomi dan ahli matematika. Karyanya dalam bidang matematika misalnya aijabar telahi diterbitkan berupa sebuah buku yang berjudul “Al-Jabr” yang kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa Penancis pada tahun 1857. Ia adalah orang pertama yang mengklasifikasi persamaan-persamaan tingkat satu (persamaan linier) serta persamaan tingkat tiga. Perkembangan matematika di dunia Islam telah menarik perhatian pan ahli matematika Eropa antara lain Leonardo dari Pisa yang lebih dikenal dengan nama Fibonacci. Pada abad ke-13 ia berkunjung ke berbagai pusat pengetahuan Islam dan sekembalinya ke Eropa ia menerjemahkan dan menulis buku-buku tentang matematika dengan mengacu pada buku-buku matematika karya para ahli matematika muslim.

Perkembangan ilmu pengetahuan pada abad pertengahan tidak hanya terjadi di jazirah Arab, tetapi juga terjadi di daerah Eropa bagian selatan. Pada tahun 711 pasukan Islam memasuki wilayah Spanyo dan menguasai wilayah bagian selatan. Dibawah pemerintahan Islam, Spanyol mengalami kemajuan besar di berbagai bidang. Pengolahan produk pertanian seperti buah semangka, jeruk, tebu dan padi mulai diperkenalkan dan rnenjadi usaha utama penduduk. Pertambangan dikembangkan dan selain itu sutera dan wol, kulit dan barang-barang keramik mulai diperdagangkan ke seluruh Eropa. Dan yang paling penting diantaranya ialah perkembangan kegiatan intelektual. Kota-kota besar mulai dibangun dan kemudian menjadi pusat kegiatan intelektual dan pusat penyebaran ilmu pengetahuan serta kemajuan peradaban selama lima abad. Kota Kordoba dibangun menjadi kota terbesar di Spanyol dengan jumlah penduduk sekitar satu juta orang. Kota ini memiliki jalan-jalan yang berlampu, sekitar 70 buah perpustakaan, beberapa universitas dan 800 pemandian umum. Bidang pendidikan berjalan dengan baik dan hal ini terbukti dengan didirikannya seko1ah-sekoah dasar, menengah, dan perguruan tinggi. Pemerintahan Islam tidak membeda-bedakan agama dan suku bangsa. Muslimin, orang-orang Kristen maupun Yahudi bersama-sama mempelajari ilmu pengetahuan di tempat yang sama. Kota-kota Kordoba, Seville, Toledo dan Granada merupakan pusat pendidikan dan kebudayaan. Jelaslah bahwa sumbangan ilmuwan muslim terhadap perkembangan pengetahuan di dataran Eropa sangat besar dan apa yang telah mereka sumbangkan itu menjadi awal terciptanya kemajuan ilmu pengetahuan di dataran Eropa pada abad-abad selanjutnya.

Pengetahuan pada Zaman Renaisans

Pada abad pertengahan yakni sejak abad ke-5 hingga abad ke-15 di Eropa, boleh dikatakan tidak ada perkembangan pengetahuan kecuali daerah Spanyol yang menjadi wilayah kekuasaan Islam. Dari wilayah inilah kemudian ilmu pengetahuan berkembang dan menyebar ke seluruh Eropa. Sebagai akibat dari adanya kegiatan intelektual ilmuwan muslim baik di daerah Arab maupun di Spanyol pada masa itu, maka menjelang akhir abad pertengahan di dataran Eropa mulai tampak adanya kemajuan dalam proses berpikir masyarakat yang merupakan awal dan terjadinya suatu proses kebangkitan kembali dalam berbagal bidang pengetahuan maupun kebudayaan. Masa transisi atau masa peralihan antara abad pertengahan dengan zaman modem yang terbentang antara sekitar tahun 1350 hingga 1650 oleh seorang ahli sejarah bernama Burckhardt disebut dengan istilah zaman renaisans. Istilah renaisans yang diperkenalkan oleh Burckhardt pada tahun 1860 ini berasal dan kata Perancis “renaitre” yang berarti lahir kembali. Pada zaman renaisans ini dilancarkan gerakan reformasi terhadap keesaan dan supremasi Gereja Katolik Roma. Di samping itu terjadi pula perkembangari humanisme, pertumbuhan negara kebangsaan, serta bertambah pentingnya arti serta peranan individu.

Dua orang yang merupakan pelopor reformasi dalam bidang keagamaan dan humanisme ialah Desiderius Erasmus dan Martin Luther. Erasmus (1469-1536) seorang sarjana teologi, filsuf, dan humanis bangsa Belanda, mengembangkan ajaran teologi yang humanistik dan sering melontarkan kritik terhadap keadaan gereja, serta menentang segala tindakan yang menghalangi kebebasan berpikir. Karenanya ia diterima dan diakui oleh golongan reformasi.

Martin Luther (1483-1546) merupakan ahli hukum dan juga ahli agama. Ia berpendapat bahwa pada hakekatnya manusia hanya dapat mengemnbangkan kebebasan dan kepribadiannya dengan jalan percaya akan adanya rahmat dan lindungan dari Tuhan. Karena itu ia sangat menentang segala tindakan komersialisasi pengampunan yang terjadi pada waktu itu dan cukup banyak dilakukan oleh para rohaniwan. Kemudian ia membuat pernyataan yang merupakan protes terhadap gereja Katolik

Pada zaman renaisans tepatnya pada abad ke-15 ada dua penemuan penting yakni penemuan mesin cetak pada pertengahan abad ini dan penernuan geografi yang ditandai oleh ditemukannya benua Amenika oleh Columbus pads akhir abad ke-15. Alat untuk mencetak hunaf pada kertas sebenarnya telah ditemukan dan dibuat di Cixia pada pertengahan abad ke-il oleh Bi Zheng. Namun baru pada sekitar tahun 1436 Johann Gutenberg (1400-1468) seorang bangsa Jerman berhasil membuat mesin cetak yang lebih sempurna sehingga proses mencetak menjadi lebih cepat dan lebih ekonomis. Ditemukannya mesin cetak ini mempercepat penyebaran ide, pemikiran serta perkembangan sains. Beberapa orang yang mempunyai sumbangan dalam penyebaran perkembangan sains ini antara lain ialah Leonardo da Vinci, Nicolaus Copernicus, Paracelsus, Georgius Agricola, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galileo Galilei.

Leonardo da Vinci (1452-1519) dikenal sebagai seorang pelukis yang termasyhur pada zamannya. Sejak kecil telah tampak bakatnya sebagai pelukis dan hal ini terbukti dari sejumlah besar lukisannya yang dikagumi banyak orang. Lukisan yang paling terkenal ialah Mona Lisa lukisan seorang wanita yang dibuat pada sekitar tahun 1503. Di samping sebagai seorang pelukis, Leonardo juga seorang ilmuwan sains yang menguasai beberapa cabang ilmu seperti matematika, optika, mekanika, anatomi dan fisiologi, zoology, botani, geologi dan paleontologi. Pandangannya tentang kemungkinan manusia terbang telah menjadi konsep pembuatan pesawat helikopter.

Nicolaus Copernicus (1473-1543) adalah seorang ahli astronomi bangsa Polandia. la menjadi terkenal karena pandangannya tentang sistem tata surya kita, yaitu bahwa mataharilah yang rnenjadi pusat tata surya. Pendapat ini berbeda dari pendapat sebelumnya yang diberikan oleh Ptolemeus bahwa pusat tata surya adalah bumi. Pendapat Copernicus ini didasari oleh perhitungan matematika tentang peredaran planet-planet. Dengan demikian ia menolak sistem geosentrik dan mengemukakan sistem heliosentnik. Ia mengemukakan pula dalam bukunya yang berjudul “De revolutionibus orbium celestrium” yang diterbitkan pada tahun 1543. Bahwa kurun waktu planet beredar mengelilingi matahani itu tergantung dan jarak antara planet tersebut terhadap matahani. Makin jauh jaraknya, makin panjang lintasan atau garis edarnya sehingga makin lama waktu beredarnya mengelilingi matahari dalam satu putaran. Bumi beredar mengelilingi matahari dalam waktu 1 tahun untuk satu putaran dan selama itu bumi juga berputar pada porosnya selama 24 jam untuk satu kali putaran. Peredaran bumi mengelilingi matahani dapat digunakan untuk menerangkan pergantian musim, terutama di daerah yang jauh dan khatulistiwa. Pergantian antara siang dan malam di setiap tempat di bumi dapat dijelaskan dengan adanya perputaran bumi pada porosnya.

Pandangan atau pendapat tentang sistem tata surya sebagaimana dikemukakan oleh Copernicus ini pemah dikemukakan oleh ilmuwan astronomi muslim yaitu Al-Battani pada abad ke-9. Buku-buku karya Al-Battani telah banyak diterjemahkan ke dalam bahasa Spanyol dan Latin.

Perkembangan sains dalam bidang ilmu kimia pada zaman renaisans telah dirintis oleh Paracelsus (1493-1541). Ia berpendapat bahwa alkimia, sebutan untuk ilmu kimia pada zaman itu, ialah suatu pengetahuan yang mengubah bahan baku yang ada dalam alam ini menjadi produk yang .berguna bagi kemanusiaan. Oleh karenanya ia merintis membuat obat-obatan dari bahan alam, baik mineral maupun tumbuhan. Ia telah membuat ekstrak tumbuhan dengan harapan di dalamnya terkandung zat utama yang berkhasiat. Untuk ini ia melakukan berbagai ekspenimen seperti distilasi, ekstraksi, sublimasi dan lain-lain.

Paracelsus berpendapat bahwa dalam tubuh manusia terdapat tiga unsur utama atau “tria prima” yakni garam, belerang dan raksa, dengan susunan tertentu. Orang menjadi sakit karena kekurangan salah satu dan unsur tadi dan pengobatannya diarahkan untuk mengembalikan perbandingan atau keseimbangan susunan tersebut. Garam merupakan lambang dari badan manusia, belerang adalah lambang dari semangat, sedangkan raksa melambangkan jiwa manusia. Di samping itu ia juga berpendapat bahwa tubuh manusia itu adalah suatu sistem kimia dan pendapat ini dipandang orang sebagai permulaan kemajuan dalam bidang kedokteran. Menurutnya setiap penyakit memerlukan obat yang khusus, sehingga para ahli kimia terdorong untuk mempelajari penyakit tertentu dan mencani obat yang cocok untuk penyakit tersebut. Karena fungsinya yang amat penting dalam bidang kedokteran, maka alkimia pada waktu itu disebut “iatrokimia” atau kimia untuk kedokteran.

Perkembangan sains dalam bidang mineralogi dan geologi telah diawali oleh sumbangan pemikiran dari Georgius Agricola (1494- 1555) seorang ilmuwan bangsa Jerman. Hasil karya Agricola berupa tulisan tentang mineralogi berjudul “Denatura fossilium” yang diterbitkan pada tahun 1546 merupakan buku ajar yang pertama dalam bidang mineralogi, yang memuat klasifikasi mineral, sifat-sifat fisika dan terdapatnya sekitar 800 jenis mineral. Buku yang ditulis dalam bahasa Latin ini telah diterjemahkan ke dalam bahasa Inggnis. Demikian pula hasil karyanya dalam bidang geologi yang berjudul “De ortu et causis subteraniorum” telah diterbitkan pada tahun 1546. Adapun basil karyanya yang dianggap terbesar adalah buku yang berjudul “De re metallica” dan terdiri atas 12 jilid. Buku ini memuat tulisan tentang pertambangan, metalurgi, dan geologi, dan merupakan buku pedoman bagi para ahli pertambangan dan metalurgi.

Tiga orang ilmuwan yang terkenal dalam perkembangan bidang astronomi yang terjadi pada zaman renaisans ialah Tycho Brahe, Johannes Kepler dan Galileo Galilei.

Tycho Brahe (1546-1601) adalah seorang ahli astronomi dari keluarga bangsawan Denmark yang telah melakukan banyak observasi yang akurat terhadap peredaran planet-planet. Hasil observasinya kemudian digunakan oleh Kepler dalam merumuskan tiga hukum yang terkenal tentang peredaran planet. Sejak usia muda Tycho sudah tertarik pada bidang astronomi, meskipun ia mula-mula mempelajari ilmu hukum. Untuk melaksanakan observasi terhadap planet-planet, ia telah menciptakan instrumen dan dengan itu ia mampu memberikan koreksi terhadap katalog yang ada tentang peredaran planet. Setelah mengunjungi beberapa universitas di Eropa untuk memperdalarn bidang astronomi, ia kembali ke Denmark untuk melanjutkan observasinya.

Suatu peristiwa besar yang dialaminya dan merupakan pengalaman yang berharga haginya ialah terjadinya supernova pada tanggal 11 November 1572 yang dapat ia saksikan dengan mata biasa. Supernova ialah bintang yang meledak dan kehilangan sebagian besar massanya dan terlihat amat terang. Peristiwa semacam ini hanya terjadi sekali dalam beberapa ratus tahun. Tertarik akan peristiwa ini ia melakukan penelitian selama 18 bulan dan ia menyimpulkan bahwa telah terjadi bintang baru. Sejak itu ía dikenal sebagai seorang ahli astronomi yang termasyhur di Eropa dan atas keberhasilannya dalam bidang astronomi ia dihadiahi oleh Raja Frederick II dari Denmark dan Norwegia untuk membangun sebuah observatorium besar di pulau Ven. Pada tahun 1576 ia mulai membangun sebuah observatorium astronomi dan laboratorium kimia yang dilengkapi dengan instrumen yang diperlukan. Selama 20 tahun ia bekerja dengan tekun di sana, dan telah mengumpulkan data tentang peredaran planet-planet dengan lebih teliti danipada data sebelumnya. Hasil observasinya merupakan sumbangan besar bagi perkembangan astronomi pada masa itu.

Pada tahun 1599 ia pindah ke Praha, karma adanya perselisihan dengan penguasa di Ven. Di Praha ia memperoleh tawaran dari Kaisar Rudolf II untuk membangun sebuah observatorium dekat kota Praha. Di sini ia berjumpa dengan Kepler dan kemudian bekerjasama. Meskipun Tycho tidak mengemukakan teori dalam astronomi, namun ia melalui hasil karyanya telah memberikan sumbangan besar bagi teori tentang peredaran planet-planet yang dikemukakan oleh Kepler.

Johannes Kepler (1571-1630) adalah seorang ahli astronomi dan matematika bangsa Jerman yang mengemukakan tiga buah hukum tentang peredaran planet-planet di angkasa. Sejak usia muda ia telah mempelajari astronomi dan memperdalam pengetahuannya mengenai karya-karya Copernicus. Ia dapat menerima teori heliosentrik dari Copernicus serta memusatkan perhatiannya pada penyusunan kalender tahunan berdasarkan peredaran planet- planet.

Kepler bekerja sama dengan Tycho Brahe di kota Praha dalam menyusun tabel-tabel astronomi yang baru. Setelah Tycho Brahe meninggal pada tahun 1601, Ia rnelanjutkan penyusunan tabel hingga selesai pada tahun 1624. Kepler menyimpan semua tulisan serta hasil observasi yang dilakukan oleh Tycho Brahe selama 20 tahun. Dan hasil observasi yang amat teliti serta bahan tulisan Tycho Brahe, Kepler berhasil merumuskan tiga hukum dalam bidang astronomi. Ketiga hukum itu ialah:

1)       sebuah planet beredar mengelilingi matahari pada suatu lintasan yang berbentuk elips. di mana matahani merupakansalah satu focus atau titik apinya;

2)       vector jari-jari yang terbentuk antara matahari dengan sebuah planet akan membentuk sebuah bidang yang sama luasnya dalam waktu yang sama, dan

3)       kuadrat waktu peredaran planet sebanding dengan pangkat tiga dari jarak rata-rata planet itu dari matahari.

Hasil karya Kepler yang terkenal ialah Astronomia Nova (1609), Harmonice Mundi (1619) dan De Cometis (1619-1620).

Seorang ahli astronomi lain yang juga ahli fisika dan matematika yang terkenal ialah Galileo Galilei (1664-1642). Dalam bidang fisika ia mengemukakan teori tentang gerak jatuh suatu benda dan teori tentang kesetimbangan hidrostatika. Sebelum Galileo, di Eropa fisika dikenal sebagai cabang filsafat Aristoteles dan bukan pengetahuan yang berdasarkan ekspenimen. Sekitar tahun 1590 Galileo membuat tulisan tentang gerak jatuh suatu benda yang memuat pendapatnya bahwa bila tidak ada gesekan dari udara, gerak jatuh itu tidak tergantung dari berat benda. Di samping itu ia juga mengemukakan pendapatnya mengenai gerak proyektil yang merupakan lintasan parabola untuk gerak benda oleh adanya pengaruh gaya berat dengan menggunakan dasar perhitungan matematika.

Dalam bidang astronomi Galileo dengan tekun mempelajari buku-buku dari Copernicus dan ia dapat menerima teori heliosentrik, karena berdasarkan teori tersebut ia dapat lebih mudah menjelaskan peristiwa-peristiwa angkasa melalui perhitungan matematika. Pada tahun 1604 ia mulal melakukan kegiatan dalam bidang astronomi dan ia pun membuat teleskop dan menyempurnakannya untuk keperluan observasi terhadap bulan dan planet lainnya. Galileo terus melanjutkan penyempurnaan atas teleskop yang dibuatnya sehingga pada tahun 1610 ia berhasil menemukan gunung-gunung pada permukaan bulan, menemukan bintang-bintang batu, mengamati satelit planet Yupiter, mengamati cincin planet Saturnus. Penemuannya tentang noda-noda matahari merupakan bahan untuk mendukung pendapat Copernicus bahwa matahari adalah pusat tata surya, dan bukan bumi.

Karyanya yang terkenal ialah “Dialog tentang dua sistem dunia” yang diterbitkan pada tahun 1632 memberikan dasar pada mekanika yang mengembangkan prinsip inersia dan kemudian menjadi hukum gerak Newton. Oleh karena pendapat Galileo tentang pusat tata surya bertentangan dengan pendapat Gereja yang menganut teori Ptolemeus yang menyatakan bahwa bumilah pusat tata surya, maka ia dijatuhi hukuman tahanan rumah oleh Gereja Katolik Roma hingga akhir hayatnya. Kita telah mengetahui bahwa pendapat Tycho Brahe, Kepler dan Copernicus tentang peredaran planet telah pernah dikemukakan oleh Al-Battani ilmuwan astronomi muslim pada abad ke-9, serta berpengaruh besar pada perkembangan astronomi di Eropa pada zaman renaisans.

Perkeinbangan Sains Modern

        Perkembangan sain sejak abad ke-18 relatif berlangsung dengan cepat yang ditandai oleh penemuan-penemuan serta teori-teori yang dikemukakan oleh para ahli ilmuan dalam berbagai bidang ilmu yang dilandasai oleh eksperimen yang mereka yakini kebenarannya disamping itu perkembangan sains tersebut juga ditandai oleh makin banyaknya cabang-cabang ilmu pengetahuan baru yang merupakan produk hasil-hasil penemuan yang makin mendalam. Untuk mewadahi berbagai macam sains yang mengalami perkembangan dengan cepat tersebut digunakan istilah sains modern. Oleh karena amat banyak cabang ilmu pngetahuan yang berkembang dari abad ke abad, tentu tidak akan mungkin menguraikan atau membahas perkembangannya satu per satu. Perkembangan yang sangat cepat terutama terjadi pada akhir abad ke-19 dan masa selanjutnya. Pada abad ke-20 berbagai penemuan dalam bidang teknologi sempat mengubah peri kehidupan masyarakat dengan adanya berbagai produk teknologi yang makin canggih. Produk teknologi yang demikian ini sangat mendukung perkembangan sains selanjutnya.

Pembahasan perkembangan gains modern di sini hanya meliputi beberapa cabang sains saja, terutama kimia, biologi dan fisika. Adapun perkembangan sains yang lain dibahas secara singkat saja.

Perkembangan Fisika

Secara sederhana pengertian fisika ialah ilmu pengetahuan atau sains tentang energi, transformasi energi, dan kaitannya dengan zat. Sebagaimana sains yang lain, fisika juga mengalani perkembangan yang pesat terutama sejak abad ke-19. Oleh karena itu orang membagi fisika dalam fisika klasik dan fisika modern. Fisika klasik merupakan akumulasi dari pengatahuan, teori-teori, hukum-hukum, tentang sifat zat dan energi yang sebelum tahun 1900 mengalami penyempurnaan. Adapun bidang-bidang yang menjadi bahasannya meliputi mekanika, akustik, termometri, termodinimika, listrik dan magnet, optika. Bidang bahasan ini tetap merupakan dasar dan kerekayasaan dan teknologi, serta merupakan awal pelajaran fisika. Sekitar tahun 1900 terjadi beberapa fenomena anomali dalam flsika klasik sehingga melahirkan fisika modern.

Fisika modern mempelajari struktur dasar suatu zat, yakni molekul, atom, inti serta partikel dasar. Teori relativitas menunjukkan bahwa dalam hal jarak yang amat besar serta kecepatan yang amat tinggi, teori fisika klasik kurang memadai. Sejak 1925 teori kuantum tentang zat serta teori relativitss dapat dikatakan mendominasi fisika.

Fisika modem juga memberikan dasar serta penjelasan yang umum kepada fisika klasik. Sebagai contoh fisika modem menunjukkan bahwa energi dan zat adalah dua hal yang dapat dipertukarkan, artinya energi dapat hilang dari sistem dan timbul kembali sebagai zat dan demikian pula sebaliknya. Tetapi ini bukan berarti bahwa hukum kekekalan energi dalam fisika klasik

Penemuan Newton yang dianggap paling penting ialah dalam bidang mekanika. Dikisahkan ketika dia sedang ada di kebunnya pada tahun 1665 ia melihat buah apel jatuh dari pohonnya. Peristiwa ini kemudian meninbulkan gagasan tentang gaya gravitasi bumi. Selanjutnya ia mengemukakan bahwa besarnyn gaya tarik antara dua benda berbanding terbalik dengan jarak dua benda pangkat dua.

Selain itu hasil karyanya yang besar pada tahun 1678 adalah tulisannya yang berjudul “Philosophiae naturalis principia mathematica” atau yang biasa disebut “Pnincipia” saja. Dalam tulisan tersebut ia mengemukakan tiap hukum yang berhubungan dengan gerakan, yakni:

1)       suatu benda akan tetap bergerak pada kecepatan yang sama sepanjang garis lurus atau tetap diam, bila tidak ada gaya yang mempengaruhinya,

2)       perubahan gerak sebanding dengan besarnya gaya yang dikenakan pada benda tersebut, dan

3)       pada setiap aksi selalu timbul reaksi yang sama.

Ketiga hukum ini disebut hukum Newton. Ketiga hukum Newton dan hukum gravitasi telah mampu memecahkan persoalan astronomi, yakni menentukan posisi yang tepat serta gerakan planet-planet. Karenanya ia sering disebut sebagai astronom besar di abad itu. Newton juga memberiltan sumbangan pemikiran dalam bidang termodinamika dan akustik.

Pada abad ke-19 telah terjadi perkembangan dalam bidang akustik yaitu telah dibuktikannya bahwa suara itu berupa gelombang melalui sifat-sifat gelombang seperti refleksi, refraksi dan interferensi. Gelombang suara itu ada yang terdengar oleh telinga biasa, dan ada yang tak terdengar oleh telinga biasa atau yang disebut gelombang ultrasonik. Kemajuan dalam bidang listrik dan elektronika sejak awal abad ke-20 memungkinkan kita untuk memproduksi, mengontrol dan mengukur gelombang suara, baik yang terdengar maupun yang tidak. Sekarang pengertian akustik meliputi suara yang terdengar dan yang tak terdengar atau ultrasonik. Gelombang ultrasonik telah dipergunakan di berbagai bidang antara lain dalam bidang kedokteran

Perkembangan fisika dalam bidang kalor atau panas meliputi pengukuran kalor atau kalorimetri, pemindahan kalor, dan termodinamika. Hingga saat ini satuan untuk kalor masih bermacam-macam, misalnya BTU, kalori, dan juga erg maupun joule. Satuan joule diambil dari nama orang yakni James Precot Joule (1818-1889). Ia adalah seorang ahli fisika bangsa Inggnis. Ia bekerja melakukan penelitian di laboratoniumnya sendini dan juga tidak menjabat apapun di perguruan tiuggi. Oleh karenanya teori yang dikemukakannya mula-mula kurang mendapat perhatian dari para ahli fisika.

Pada tahun 1860 ia menemukan hukum yang berhubungan dengan kalor yang terjadi pada konduktor listrik. Menumut Joule panas atau kalor yang tejadi pada konduktor listrik itu sebanding dengan tahanan kali arus pangkat dua. Dengan penemuan ini yang kemudian dikenal sebagai hukum Joule ia memperoleh penghargaan akademik. Hasil penelitian yang ia lakukan dikemukakannya dalam makalah yang berjudul “On the Caloric Effects of Magnetic Electricity and the Mechanical Value of Hear pada tahun 1843. Teori yang dikemukakannya ternyata kurang menimbulkan minat para ahli. Baru pada tahun 1847 ketika ia menjelaskan hal mi kepada Lord Kelvin ia mendapat pujian. Lord Kelvin adalah seorang ahli fisika dan ahli matematika bangsa Skotlandia yang terkenal dengan gagasannya tentang suhu absolut atan suhu Kelvin.

Termodinamika mempelajari transformasi energi menjadi panas atau kalor dan juga sebaliknya dari kalor menjadi energi. Dua hukum dasan dalam termodinamika ialah:

 (1) energi alam semesta itu tetap dan (2) entropi alam semesta cenderung bertambah.

Teori tentang termodinamika telah dikemukakan oleh Carnot yang telah melakukan penelitian tentang mesin uap. Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796-1832) adalah seorang ilmuwan sains bangsa Perancis. Dari penelitiannya ia dapat mengemukakan teori tentang mesin uap yang kemudian disebut teori Cannot yang tertulis

dalam bukunya “Reflexions sur la puissance motive du feu” yang diterbitkan pada tahun 1840 setelah penulisnya meninggal. Dalam buku mi iìa menjelaskan bahwa usaha yang dapat diperoleh pada mesin ideal hanya tergantnng pada sumber panas dan penampung panas, sehingga efisiensi dapat dthitung. Hingga duapuluh tahun lamanya buku ini tidak menanik perhatian orang. Setelah ditemukan kembali oleh William Thomson (kemudian menjadi Lord Kelvin) dan digunakan untuk menentukan sifat-sifat zat, teori Carnot mulai

diketahui dan mendapat perhatian para ilmuwan fisika.

Ilmu tentang listrik dan magnet mula-mula dipelajari orang secara terpisah, namun sejak tahun 1830 orang menyadari bahwa keduanya sangat erat hubungannya sehingga listnik dan magnet merupakan satu pokok bahasan dalam ilmu fisika. Beberapa orang yang memberikan sumbangan pemikiran dalam bidang ini antara lain ialah Ohm, Maxwell dan Hertz.

Georg Simon Ohm (1787-1854) adalah seorang ahil fisika bangsa Jerman. Sumbangaanya terhadap perkembangan fisika berupa hukum yang menjelaskan hubungan antara tahanan listrik dengan selisih atau beda potensial dan arus listnik. Hukum  itu dinamakan hukum Ohm yang ditulis sebagai: E =IR, dimana E ialah beda atau selisih potensial, I ialah intensitas arus listrik dan R adalah tahanan.listrik. Nama Ohm dipakai sebagal satuan tahanan listrik.

James Clerk Maxwell (1831-1879) adalah seorang ahli fisika Skotlandia yang sejak tahun 1871 menjabat sebagai guru besar fisika eksperimental pada universitas Cambridge. Tahun 1856 ia menulis makalah tentang cincin Saturnus yang berjudul: “On the Stability of Motion of Saturn’s Ring”. Tulisannya ini merupakan langkah menuju teori kinetik dan dinamika gas-gas. Dia mengemukakan teori elektromagnetik untuk cahaya sekitar tahun 1865. Teori ini mengantarkannya kepada penemuan gelombang elektromagnetik dan ia pun dapat menunjukkan bahwa kecepatan cahaya yang diketahui orang pada waktu itu sama dengan kecepatan gelombang elektromagnetik. Oleh karenanya ia mengambil kesimpulan bahwa cahaya terdiri atas gelombang elektromagnetik yang tampak oleh mata. Gelombang etektromagnetik yang tidak tampak oleh mata, misalnya sinar X, sinar gamma, sinar ultraviolet telah digunakan di kemudian hari untuk keperluan komunikasi tanpa kabel, seperti radio, televisi dart lain-lainnya.

Bukunya yang berjudul “Treatise on Electricity and Magnetism” diterbitkan pada tahun 18Th, namun teori yang dikemukakannya tidak memperoleh perhatian. Baru pada tahun 1888 teori tersebut diungkap kembali oleh Hertz, yang juga melakukan penelitian tentang sinar ektromagnetik. Hertz menyatakan bahwa gelombang elektrornagnetik lebih panjang daripada gelombang cahaya.

Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) adalah seorang ahli fisika bangsa Jerman yang pertama-tama memperkuat pendapat Maxwell tentang radiasi elektromagnetik. Pada tahun 1888 ia menulis makalah tentang energi kinetik dan aliran listnik. Dan penelitian-penelitian yang dilakukan antara tahun 1886-1889 ia menarik kesimpulan bahwa gelombang elektromagnetik mengikuti hukum refraksi dan polarisasi dan bahwa gelombang elektromagnetik itu berbeda dengan gelombang cahaya hanya pada panjang gelombangnya. Dengan demikian ia memperkuat pendapat Maxwell bahwa cahaya adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik

Seorang ahli matematika bangsa Belanda Willebrod van Roijen Sneil (1591-1626) yang nama Latinnya Sneilius, telah memberikan sumbangan besar dalam bidang optika. Dalam eksperimen yang ia lakukan, ia memperoleh suatu hukum yang berhubungan dengan refraksi cahaya dari satu medium transparan ke medium transparan yang lain, misalnya dari udara ke gelas, maka sinus sudut datang cahaya dan sinus sudut refraksi cahaya merupakan perbandingan yang tetap.

Teori tentang cahaya dan penglihatan telah dikemukakan orang pada zaman Yunani purba yaitu bahiwa apabila seseorang melihat suatu benda maka sinar datang dari mata dan mengenai benda. Hal ini dibantah kemudian oleh ilmuwan muslim Al-Haytsam (965-1039) yang mengatakan bahwa sinar cahaya bergerak dari obyek menuju mata. Artinya benda akan terlihat apabila ia memantulkan sinar kepada mata. Pendapat Haytsam ini sesuai dengan pendapat atau teori yang sekanang kita ikuti.

Sebelum tahun 1800 orang mengikuti apa yang dikemukakan oleh Newton yaitu bahwa cahaya itu terdiri atas partikel-partikel yang bergerak dengan kecepatan yang amat tinggi, yakni sekitar 186.000 mil per detik. Kemudian setelah tahun 1800 banyak bukti bahwa sinar cahaya itu berupa gelombang yang bergerak, seperti bunyi atau suara meskipun tidak samua betul. Teori ini juga diterima oleh banyak orang, sebelum Maxwell menjelaskan tentang teori gelombang elektromagnetik. Perkembangan fisika selanjutnya termasuk dalam fisika modern.

Perkembangan fisika yang berjalan dengan bailk pada abad ke19, ternyata menghadapi beberapa hal yang tidak sesuai dengan hukum-hukum fisika kiasik. Sebagai contoh pada tahun 1885 ketika mencoba mendemonstrasikan gelombang elektromagnetik, Hertz menemukan efek fotoelektrik, yakni adanya muatan negatif yang keluar dari permukaan logam apabila dikenai cahaya.

Pada waktu yang hampir bersamaan Thomas Alfa Edison (1847-193l) menemukan adanya muatan negatif yang terlepas dari filamen lampu yang membara. Di kemudian hari penemuan semacam inil merupakan awal ditemukannya sel fotoelektrik dan tahung vakum termionik, yakni alat-alat yang amat diperlukan dalam sains modern dan teknologi.

Beberapa orang yang telah melakukan ekspenimen dengan aliran listrik dalam tabung bertekanan rendah ialah Crookes, Thomson dan Rontgen. Selanjutnya penemuan-penemuan oleh Becquerel, suami isteri Curie melengkapi perkembangan fisika modern, menuju pada teori kuantum, teori relativitas dan fisika inti.

Sir William Crookes (1832-1919) adalah seorang ahli kimia dan ahli fisika bangsa Inggris. Pada tahun 1879 Crookes melakukan ekspenimen tentang radiasi yang terjadi pada tabung berisi udara bertekanan sangat rendah, yang sekarang disebut tabung Crookes. Tabung in terdini atas tabung gelas yang di dalamnya terdapat dua buah elektroda, yakni katoda dan anoda. Udara yang terdapat dalam tabung dipompa keluar hingga tingkat kehampaan yang maksimal yang dapat dicapal pada waktu itu. Bila kedua elektroda dihubungkan dengan sumber listnik yang bertegangan tinggi maka dari katoda terpancar sinar yang lurus menuju anoda. Crookes juga mengamati bahwa sinar ini dapat dibelokkan oleh medan magnet. Berdasarkan hasil penelitiannya ia mengemukakan bahwa sinar katoda itu berupa partikel-partikel yang bermuatan listrik negatif dan bergerak dengan kecepatan yang tinggi. Pendapat Crookes ini belum dapat diterima oleh sebagian besar para ahli fisika pada waktu itu sehingga tidak ada penelitian lebih lanjut dalam kurun waktu yang cukup lama, sampai ditemukannya sinar X oleh Rontgen.

Wilhelm Konrad Rontgen (1845-1923) adalah seorang ahli fisika bangsa Jerman yang menjadi guru besar fisika di beberapa universitas di Jerman. Pada tahun 1895 ia melakukan eksperimen dengan tabung Crookes yang telah dikurangi tekanan udaranya dengan pompa udara. Ia menemukan sesaatu kejadian yang tidak diduganya. Kristal barium platino sianida yang terletak di dekat tempat ia melakukan eksperimen ternyata bersinar dengan terang. Kejadian lain yang ia temukan ialah bahwa lempeng fotografi yang tersimpan di dekatnya juga seperti telah dikenai oleh cahaya. Ia mencari sumber cahaya yang telah mengenai kristal barium platino sianida dan yang telah membuat lempeng fotografi terkena cahaya. Ternyata cahaya tersebut datang dari tabung vakum yang ia gunakan dalam eksperimen tersebut. Atas dasar penemuannya pada tanggal 8 November 1895 ia mengemukakan pendapatnya bahwa sinar katoda yang terjadi dalam tabung vakum itu telah mengenai anoda yang terbuat dan logam dan mengakibatkan terjadinya sinar yang memancar keluar dan tabung vakum itu. Sinar yang ditemukannya dinamai sinar X. Sekarang sinar ini kita kenal dengan nama sinar Rontgen yang sangat besar manfaatnya dalam bidang fisika dan kedokteran. Atas dasar penemuan sinar-X inii Rontgen memperoleh modali Rumford pada tahnn 1896 dan pada tahun 1901 ia memperoleh Hadiah Nobel untuk fisika.

Sementara itu Thomson juga melakukan penelitian dengan menggunakan tabung vakum, seperti yang dilakukan oleh Crookes. Joseph John Thomson (1845-1923) adalali seorang ahli fisika bangsa Inggris yang menjabat guru besar di beberapa perguruan tinggi di Inggnis. Selama beberapa tahun ia melakukan eksperimen tentang konduksi listrik melalui gas-gas dalam tabung Crookes. Dalam tahun 1897 ia mengemukakan pendapatnya bahwa sinar katoda itu terdini atas partike.l-partikel yang amat kecil dan bermuatan listnik negatif. Dengan ditemukannya sinar-X oleh Rontgen pada tahun 1895, Thomson melakukan pengukuran terhadap partikel negatif inii yang ia katakan sebagai bagian dari semua jenis atom dan ia menyebutnya dengan istilah “corpuscles” yang sekarang kita sebut elektron. Istilah elektron untuk partikel sinar katoda diperkenalkan oleb George Johnstone Stoney seorang ahli fisika matematik bangsa Irlandia. Selanjutnya istilah elektron digunakan untuk menunjukkan partikel negatif yang terdapat pada setiap atom.

Thomson merupakan orang pertama yang memperkenalkan fisika atom sehingga ia dapat dikatakan sebagai bapak fisika atom dan juga merupakan pendiri laboratorium penelitian Cavendish. Di bawah kepemimpinannya laboratorium Cavendish ini menjadi terkenal di seluruh dunia, sehingga banyak ahli fisika yang terkenal melakukan penelitian di sana. Atas jasanya di bidang fisika atom ini Thomson mendapat Hadiah Nobel untuk fisika pada tahun 1906 dan kemudian mendapat gelar bangsawan dari kerajaan Inggris pada tahun 1908. Penemuan elektron ini telah memberikan sumbangan yang berharga bagi perkembangan teori tentang struktur atom. Di samping melakukan penelitian Thomson juga menulis buku—buku antara lain berjudul “Applications of Dynamics to Physics and Chemistry’ (1888); “The Conduction of Electricity through Gases” (1903);   “Rays of Positivc Electricity and their Application to Chemical Analysis” (1913); dan “The Electron in Chemistry” (1923).

Selain dari ditemukannya elektron, sumbangan bagi perkembangan teori tentang struktur atom diberikan pula.oleh adanya sifat radioaktif pada beberapa unsur kimia. Beberapa orang yang berjasa dalam penemuai sifat radioaktif ini antara lain ialah Becquerel dan suami isteri Pierre dan Maria Curie.

Antoine Henri Becquerel adalah seorang ahli fisika bangsa Perancis yang menjabat sebagi guru besar fisika pada Ecole Polytechnique di Perancis. Penemuan Becquerel sebenaraya dipicu oleh penemuan sinar-X oleh Rontgen pada tahun 1895. ketika Becquerel mendengar tentang penemuan sinar-X yang berasal dan tabung vakum dan dapat menembus pembungkus lempeng fotografi serta benda lain di dekatnya, maka ia berpikir bahwa benda atau material lain yang berfluoresensi atan berfosforesensi tentu dapat memancarkan sinar yang serupa dengan sinar-X. untuk menguji gagasannya, ia membungkus lempeng fotografi dengan kertas hitam agar tidak terkena sinar matahari, kemudian ia menempatkan sebuah kristal material yang benfosforesensi di atas kertas pembungkus dan meletakkannya diluar agar kena sinar matahari. Apabila material yang berfosforesensi itu memancarkan. sinar yang dapat menembus kertas pembungkus maka sinar tersebut akan mengenai lempeng fotografi. Dengan demikian apabila lempeng fotografi itu diproses, akan terbentuk bayangan kristal. Apabila gambaran bayangan ini terjadi, Becquerel dapat menyimpulkan bahwa hasil eksperimennya membenarkan hipotesisnya yakni bahwa material itu benar-benar memancarkan sinar-X ketika berfosforesensi.

Peristiwa yang dialami sungguh berbeda dengan apa yang diharapkan. Ketika ia membawa kristal itu keluar ternyata cuaca di luar berawan dan sinar matahari hanya tampak sedikit. Hal ini amat mengecewakan Becquere, karenanya ia menyimpan kembali kristal dan lempeng fotografi yang masih terbungkus itu ke dalam laci yang gelap. Ia tidak berharap bahwa sinar matahari tadi dapat membuat kristal berfosforesensi. Dengan demikian kristal itu tidak akan mernancarkan sinar yang dapat menembus dan mengenai lempeng fotografi.

Selanjutnya ia mempersiapkan eksperimen yang serupa dengan menggunakan lempeng fotografi yang baru untuk menghindari kekeliruan apabila lempeng yang lama itu telah dikenai cahaya meskipun sedikit. Setelah eksperimennya selesai dilakukan ia memproses lempeng fotografi yang lama bersama-sama dengan yang baru. Suatu hal yang mengejutkan ialah bahwa pada lempeng yang lama terdapat bayangan kristal dengan intensitas yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa dalam keadaan gelap kristal tersebut memancarkan sinar yang dapat menembus kertas pernbungkus hingga mengenai lempeng fotografi. Dengan demikian jelaslah bahwa pancaran sinar ini tidak ada hubungannya dengan sifat fosforesensi kristal sebagaimana diasumsikan sebelumnya. Kenyataan ini mendorong Becquerel untuk meneliti sumber sinar yang dapat menembus kertas pembungkus lempeng fotografi. Akhirnya ia mengetahui bahwa sinar tersebut berasal dan unsur uranium, karena secara kebetulan kristal yang digunakan dalam eksperimennya itu mangandung uranium. Dalam penelitian lebih lanjut Becquerel menggunakan berbagai senyawa uranium dan mengetahui bahwa intensitas sinar yang dipancarkau kristai itu sebanding dengan prosentase uranium yang terdapat dalam mineral tersebut. Becquerel menemukan adanya sifat radioaktif pada uranium ini pada tahun 1896 dan pada tahun 1903 Becquerel bersama dengan Pierre dan Maria Curie memperoleh Hadiah Nobel untuk fisika atas hasil penelitian mereka mengenai sifat radioaktif dalam uranium.

Maria Sklodowska Curie (1867-1934) adalah seorang ahli kimia dan ahli fisika bangsa Polandia, sedangkan Pierre Curie (1859-1906) adalah seorang ahli fisika dan ahli kimia bangsa Perancis. Keduanya adalah sepasang suami isteri. Maria Curie atau yang sering dikenal sebagai Madame Curie melakukan penelitian tentang uranium bersama Pierre Curie. Setelah melakukan analisis terhadap bijih uranium, mereka mengetahui adanya unsur lain yang juga mempunyai sifat radioaktif lebih besar daripada uraium. Unsur pertama yang ditemukan dinamakan polonium untuk mengenang tanah air Maria. Unsur ini belum dapat diperoleh dalam keadaan murni. Pada tahun 1898 Maria menemukan unsur yang memiliki sifat radioaktif sangat tinggi dan diberi nama radium, namun belum diperoleh secara murni. Baru pada tahun 1910 Maria dapat memperoleh logam radium murni. Pada tahun 1911 Maria Curie memperoleh Hadiah Nobel untuk kimia atas keberhasilannya mengisolasi unsur radium. Sayang Pierre Curie tidak dapat ikut merasakan kebahagiaan menerima Hadiah Nobel ini karena dia telah meninggal pada tahun 1906  karena keeelakaan lahj hntas di kota Paris.

Seorang ahli fisika yang berjasa dalam mengembangkan teori atom ialah Rutherford seorang ahli fisika bangsa Inggris. Ernest Rutherford (1871-1937) menemukan sinar radioaktif yang dinamainya sinar alfa, sinar beta dan sinar gamma setelah melakukan penelitian tentang penguraian radioaktif bersama Frederick Soddy selama hampir 10 tahun. Soddy adalah seorang ahli kimia dan ahli fisika bangsa lnggris. Di samping itu ia juga melakukan penelitian tentang transformasi radioaktif beberapa unsur dan menyatakan bahwa peluang terjadinya disintegrasi atom tidak tergantung dan unsur atom itu. Pada tahun 1911 ia melakukan ekspeniman menggunakan sinar alfa yang berkecepatan tiuggi yang dilalukan sebuah lubang kecil pada logam tembaga dan menabrak lempeng emas yang sangat tipis. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa banyak partikel sinar alfa yang mengalami deviasi atau penyimpangan kurang dari 1 derajat setelah melewati lempeng emas. Ada pula partikel yang mengalami penyimpangan yang cukup besar, bahkan ada sebagian kecil yang terpantul kembali. Atas dasar hasil ekspeimen itu ia menyimpulkan bahwa muatan positif dalam atom itu terpusat pada suatu inti kecil di pusat atom, sehingga intensitas listriknya mampu mendefleksi bahkan memantulkan kembali beberapa partikel alfa. Dengan demikian model atom menurut Rutherford terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan masif dan dikelilingi pada jarak yang relatif besar oleh elektron-elektron yang senantiasa bergerak dalam orbit tertentu. Hipotesis Rutherford ternyata masih mengalami masalah. Menurut teori fisika, muatan listrik yang dipercepat akan mengeluarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik Demikian pula dengan elektron yaig bergerak di sekeliling inti atom. Berdasarkan teori elektron akan memancarkan gelombang elektromagnetik secara terus menerus dan kemudian akan menuju ke inti atom. Kenyataan menunjukkan bahwa tumbukan antara elektron dengan inti itu tidak pernah terjadi. Jadi di sini ada kontradiksi antara teori elektromagnetik dengan kenyataan bahwa atom itu tetap stabil. Alasan sementara yang dapat dikemukakan ialah bahwa hukum fisika yang berlaku dalam dunia makroskopik itu tidak berlaku dalam dunia mikroskopik atom. Namun demikian atas dasar hipotesis Rutherford ini Bohr pada tahun 1913 mengembangkan teori tentang struktur atom selanjutnya. Pada tahun 1917 Rutherford berhasil mengubah atom nitrogen menjadi atom oksigen dengan jalan menembak atom-atom nitrogen dengan partikel alfa. Dengan demikian ia adalah orang pertama yang mengubah suatu unsur menjadi unsur lain.

Sumbangan pemikiran Bohr tentang struktur atom merupakan kelanjutan dan teori Rutherford. Niels Henrik David Bohr (1885- 1962) atau yang biasa disebut Niels Bohr adalah ahli fisika bangsa Denmark. Pada tahun 1913 Bohr mengemukakan teori tentang struktur atom yang dapat menerangkan adanya spectrum garis serta kestabilan atom. Dengan melakukan beberapa eksperimen Bohr mengemukakan pendapatnya bahwa electron dalam atom berada pada tingkat energi tertentu. Hal ini berarti bahwa elektron tidak mungkin mengeluarkan energi secara kontinyu. Dinyatakan pula bahwa elektron dapat berubah energinya dengan cara berpindah dan satu tingkat energi ke tingkat energi lain tetapi tidak secara gradual, melainkan dengan satu lompatan. Elektron akan mengeluarkan energi yang besarnya tertentu apabila ia pindah dari tingkat energi yang tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah.

Pendapat Bohr ini sekaligus menjadi dasar mekanika kuantum, yaitu suatu studi tentang hukum-hukum gerakan yang melibatkan partikel yang amat kecil. Partikel yang amat kecil, misalnya elektron, ternyata tidak mengikuti Hukum Newton tentang gerakan dan juga Hukum Elektrodinamika yang menjelaskan tentang interaksi antara muatan-muatan hstrik yang bergerak. Hal mi kemudian diperjelas oleh Planck antara tahun 1900-1905.

Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) atau yang biasa dikenal dengan nama Max Planek, adalah seorang ahli fisika Jerman. Pada usia 21 tahun ia memperoleh gelar doktor dalam ilmu fisika dengan predikat summa cum laude, kemudian menjadi guru besar fisika pada tahun 1889 di Berlin. Dalam bulan Desember 1900 Planck mengemukakan hipotesis atau pendapatnya yang amat berarti. Dia menyatakan bahwa energi gelombang cahaya itu tidak mengalir secara kontinyu tetapi dalam unit-unit yang terpisah. Unit-unit energi ini disebut kuantum. Ia memberikan penjelasan pula tentang radiasi yang timbul dari benda padat yang panas dengan menggunakan teori kuantum, yaitu bahwa energi yang terpancar itu haruslah dalam bentuk kuantum. Tiap kuantum mengandung sejumlah energi tertentu yang sebanding dengan frekuensi gelombang. Konstanta atau tetapan perbandingannya disebut konstanta Planck dengan simbol h, yang merupakan faktor penting di kemudian bari. Teori kuantum dari Planck inin digunakan oleh Einstein pada tahun 1905 untuk menjelaskan efek fotoelektrik.

Atas hasil pemikiran dan penemuannya, Planek memperoleh hadiah Nobel pada tabun 1918, setelah teorinya ternyata benar dan memiliki arti penting dan fundamental dalam perkembangan teori fisika. Buku yang ditulisnya antara tahun 1916-1930 berjudul “Ninfuhrung in die theoretische Physik” dan pada tahun 1933 “Wege Zur physkalischen Erkenntnis”. Planek disebut sebagai bapak mekanika kuantum. Teori kuantum Planck ini dikembangkan lebih 1anjut oleh Broglie dan para ahli yang lain.

Louis Victor de Broglie adalah seorang ahli fisika bangsa Perancis. Ia tertarik pada pendapat Planck dan penjelasan Einstein tentang efek fotoelektrik. Pada tahun 1923 ia mengemukakan pendapatnya tentang sifat ganda dari cahaya yakni sebagai gelombang dan juga sebagai partikel. Gerakan suatu partikel dengan massa tertentu dan kecepatan tertentu menimbulkan sifat-sifat gelombang. Hipotesis Broglie yaitu aspek gelombang pada emisi partikel ternyata kurang mendapat perhatian para ahli fisika. Pada tahun 1927 hipotesis ini mendapat pembuktian dan hasil eksperimen yang dilakukan oleh ahli fisika Amenika yakni Clinton Davisson dan Lester Germer, ketika mereka menemukan adanya difraksi gerakan elektron. Sejak itu mekanika gelombang memperoleh perhatian dari ahli-ahli fisika. Pada tahun 1929 Broglie memperoleh Hadiah Nobel untuk fisika.

Sejarah perkembangan sains tidak menunjukkan suatu garis lengkung yang rata. Sebaliknya, garis sejarah tersebut memperlihatkan empat tahap dengan empat loncatan berbeda. Setiap loncatan membuka era baru yang erat pula hubungannya dengan alam pikiran umat mausia dari masa itu. Dalam sejarah ilmu pengetahuan empat loncatan itu disebut revolusi ilmu fisika seperti yang dikemukakan Hoyle dalam Zen (1982: 17-19). Dan perkembangan empat revolusi itu adalah sebagi berikut:

1.       Revolusi Pertama

Revolusi ini membuka erat bagi penelitian mendalam mengenai gaya gravitasi, dan penelitian mengenai gerakan benda-benda. Hasil-hasil yang dicapai dalam era ini, ialah suatu pembuktian bahwa sifat alam dapat “dilukiskan” dalah artian diletakkan dalam suatu deskripsi yang jelas dan pasti, oleh karena itu dapat diramalkan secara amat teliti. Gerak-gerik benda angkasa, peredaran bintang, munculnya komet dan sebagainya, serta sifat dan tingkah laku benda-benda di bumi dapat dinyatakan dalam rumus-rumus matematika. Sebagaiman diketahui era ini dirilis oleh Isaac Newton. Perkembangan selanjutnya dari era ini mengahsilkan nama-nama seperti: Bernoulli, Euler, Legrange dan Laplace. Namun demikian, betapapun besar hasil-hasil yang dicapai oleh sarjana era ini, ia mulai kehilangan momentum menjelang pertengahan abad ke-19. Para ahli mulai merasakan bahwa untuk dapat berkembang lebih lanjut sains memerlukan arah pemikiran baru. Dengan demikian secara lambat laun sains memasuki era revolusi kedua.

2.       Revolusi Kedua

Era ini lebih memusatkan pada sifat-sifat kelistrikan dan kemagnetan benda sebagai keseluruhan, dan juga mengenai sifat-sifat radiasi. Perkembangan sains dari era ini dipelopori oleh sarjana-sarjana besar seperti Faraday, sedangkan deskripsi teoritis mengenai kemagnetan dan kelistrikan dikembangkan oleh Maxwell. Revolusi fisika di era inilahyang benar-benar menghantarkan manusia ke jaman listrik dan industri modern, sedangkan ilmu pengetahuan modern dalam bidang elektronika juga lahir dalam era ini. Perkembangan-perkembangan dari era ini banyak sekali mempengaruhi kehidupan manusia modern. Di jaman ini pul dikembangkan pengetahuan tentang radiasi.

Yang disebut radiasi, ialah satuan-satuan individu yang yang disebut kuanta. Jika terdapat kuanta dalam jumlah yang cukup besar maka kuanta tersebut akan mengatur diri ke dalam pola gelombang. Setiap pola memiliki panjang gelombang, dan radiasi dilukiskan dalam panjang gelombang tersebut. Pengetahuan dalam hal ini memungkinkan telekomunikasi modern seperti yang kita kenal saat ini.

3.       Revolusi Ketiga

Era yang dibuka oleh revolusi kedua belum lagi mengendur lajunya, tetapi dunia fisika telah mulai merintis pula kea rah pembukaan era baru yang dibawakan oleh revolusi ketiga. Era ini dimulai pada awal abad ini dengan ditemukannya sifat kuantum cahaya oleh Max Plack. Era ini membawa revolusi secara menyeluruh dalam pemikiran mausia tentang zat, tetapi juga tentang jagad raya.

Perlu diingat bahwa pada fase awal ilmu fisika sangat banyak bergerak dalam duania astronomi, tetapi di fase-fase berikut manusia lebih banyak mengarahkan perhatian pada kejadian-kejadian dan eksperimen-eksperimen yang dilakukan di laboratorium. Di era ketiga kembali manusia mengarahkan pandangan dan perhatian ke langit yakni ke dunia astronomi, tetapi melalui pengetahuan dan pengertian yang dipeoleh dari eksperimen di laboratorium. Dapat dipastikan bahwa tidak mungkin astronomi mencapai apa yang didapat saat ini jika tetap tinggal dalam alam pikiran era Newton dari era revolusi pertama. Kecemerlangan era ini dibawa oleh: Einstein yang merumuskan Teori Relativitas; Rutherford mengenai atom; Bohr mengenai kuantum serta nama-nama yang berkaitan dengan teori kuantum baru seperti Schrödinger, Heisenberg dan Dirac.

Perkembangan-perkembangan era ini memungkinkan mausia menyelan sedalam-dalamnya ke inti rahasia benda yang dianggap paling kecil sperti atom, dan mengarungi menjelajahi samudra jagad raya yang semula diperkirakan tak terbatas. Diperkirakan dengan dibentuknya era ini pada dasarnya semua sudah dikemukakan. Yang perlu dikerjakan hanyalah penyempurnaan disana-sini. Namun, tidak demikian halnya.

4.       Revolusi Keempat

Revolusi fisika keempat dimulai pada tahun 1938 dengan ditemukannya sebuah tipe materi baru yang disebut partikel oleh Anderson. Dulu diperkirakan atom merupakan benda terkecil yang tidak mungkin dipecah-belah lagi. Kini dengan dipelopori penemuan Anderson dan dengan pertolongan peralatan-peralatan besar seperti siklotron, aselerator dan sebagainya. Menjelang akhir dasawarsa limapuluhan tidak kurang dari 30 partikel baru ditemukan. Hal ini pada dasarnya sangat mengejutkan karena hal ini membuat manusia bertanya apa yang mungkin dan apa yang tidak mungkin. Ternyata apabila manusia menelaah hal ikhwal dari yang ultra kecil pengetahuannya menjadi samara-samar, tetapi demikan pula apabila ia hendak menelaah hal-hal yang menyangkut sesuatu dengan ukuran ultra besar. Apa yang dimaksud dengan untra-kecil dan ultra-besar?

Kita ketahui bahwa atom adalah bagian zat amat kecil: jika dijejerkan secara berdekatan maka 10.000.000.000 (sepuluh milyar) atom-ataom itu baru mencapai panjang tubuh manusia; dan dalam tubuh orang dewasa terdapat 7.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (7 x 10²⁷) buah atom.

Jika mausia membicarakan masalah penyebaran materi di jagad raya, manusia berada dalam wilayah ukuran ultra-besar. Dibandingkan dengan ukuran ultra-kecil, ukuran uktra-besar secara fisis tidak terjangkau oleh daya  pikiran manusia.Ukuran ultra-besar melampaui ukuran ultra-kecil dengan angka 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (10³⁷). Jarak inilah yang harus dijangkau oleh sains.

C.      Dua Batasan perkembangan Sains yang Berbeda: Bagaimana Ilmuan Membayangkan Perkembangan Alam Semesta

Seperti yang diungkapkan sebalumnya mengenai gambaran  dari sejarah perkembangan ilmu pengetahuan. Yang lebih penting dari itu, ialah arah dan pola perkembangan berbeda seperti yang diungkapkan Wiesskopf dalam Zen (1982: 19-20) mengenai dua batasan sains, yakni batasan intern dan batasan ekstern.

1.       Batasan Intern

Sebagaimana diketahui atom-atom membentuk molekul-molekul; molekul-molekul sebaliknya membentuk rangkaian molekul makro secara linier; atau system dimensi dua untuk membentuk membrane atau sistem-sistem kristal berdimensi tiga. Struktur tersebut dapat bersatu dan membentuk struktur melalui penyusunan dan asosiasi. Misalkan suatu batuan terdiri dari asosiasi beberapa kristal; suatu benda organik berupa kumpulan beberapa satuan kecil. Banyak sifat-sifat struktur tersebut tidak atau belum diketahui dengan cermat.

Realitas lingkungan hidup berhubungan erat dengan struktur-struktur ini. Jelas bahwa ilmuan yang berkecimpung dalam masalah-masalah demikian tidak langsung berhubungan dengan dunia atom. Ia lebih bergerak di lingkungan struktur-struktur ini.

Di dalam ilmu biologi, pembentukan konsep maupun prinsip-prinsip, bergerak selangkah lebih jauh. Di dunia biologi manusia berhadapan dengan kompleksitas yang terorganisasi. Ia membutuhkan pendekatan berbeda dari pendekatan yang dipakai dalam menelaah zat-zat mati.

2.       Batasan Ekstern

Daerah khas bagi batasan ekstern, ialah masalah sub-nuklir dan dunia astronomi modern. Di dunia sub-nuklir, partikel diperlakukan di bawah energi tinggi, kita menyaksikan gejala-gejala lain; energi berubah menjadi zat; kehancuran dan kelahiran zat; zat dan anti-zat, partikel dan anti-partikel timbul dan hilang. Di sini mausia menyaksikan fenomena yang berlainan sekali dengan apa yang dilihat dalam masalah bataasa intern. Dasar-dasar gejala tersebut belum sepenuhnya diketahui. Proton, neutron dan elektron yang dianggap elementer mungkin tidak bersifat elementer, mungkin terdiri dari sub-partikel-partikel yang disebut kuark, yang memeprlihatkan sifat-sifat berlawanan yang kurang atau belum dapat dimengerti.

Dunia astronomi modern menghadapi banyak misteri yang tidak atau belum dimengerti: masalah-masalah yang bertautan dengan pemuaian jagad raya; ditemukannya cahaya dingin yang misterius dengan gelombang sepanjang beberapa sentimeter yang seakan-akan  memeuhi semua ruang yang diperkirakan mempunyai hubungan dengan asal mula alam semesta.; disamping itu ada lagi kuasar yang seakan-akan memancarkan sejumlah energi yang belum pernah dilampaui oleh system perbintangan lain manapun.