Pengantar Materi Ilmu Fisika

Penelitian gejala fisis (alam) telah dimulai sejak dari jaman purba, yang terdokumentasi mulai dari abad ke enam sebelum masehi (?) sampai sekarang. Peristiwa gejala-gejala fisis telah banyak dilakukannya penelitian oleh berbagai bangsa di permukaan bumi. Banyak nama dari berbagai bangsa telah tercatat turut mengem bangkan fisika. Phytagoras (filsuf Yunani abab ke enam sebelum masehi) sampai sekarang dengan mereka-mereka yang mendapatkan hadiah nobel. Pengembangan serta pembicaraan gejala fisis diawali dari sistem yang disebut klasik sampai yang disebut modern (walaupun fisika modern sekarang sudah tidak modern lagi karena fisika ini telah berkembang sejak awal abad 20). Dimulai dari gejala fisis yang paling sederhana sampai kompleks. Dimulai dari gejala fisis yang sering dijumpai di sekitar kita sampai yang ada di luar jangkauan manusia. Penelitian gejala fisis telah dilakukan dari alam sekeliling kita sampai merambah ke luar bumi (alam semesta).

Pengamatan gejala fisis dimulai dari pengamatan yang tanpa menggunakan alat bantu (menggunakan indra penglihatan langsung atau mata) sampai pengamatan yang menggunakan alat bantu penglihatan (alat laboratorium). Peralatan laboratorium yang digunakan mulai dari alat yang paling sederhana sampai modern (kompleks). 0byek pengamatan fisis (benda maupun gejala) dimulai dari yang berukuran besar (teramati dengan indera langsung) sampai pada skala ukur-an kecil ± 10^-10 m (teramati jika menggunakan alat bantu indera alat laboratorium). Dengan ditemukannya alat pembesar (alat bantu indera mata misal lup, teropong dan sejenisnya) pengamatan fisis maju menjadi semakin cepat sehingga perkembangannya juga semakin pesat. Apalagi dengan dikemukakannya prosedur penelitian atau metoda ilmiah dalam menganalisis ilmu pengetahuan sehingga semakin cepat pula perkembangan ilmu pengetahuan (khususnya pengetahuan alam) dalam hal ini Galileo menjadi pionirnya.

Metoda ilmiah menuntun bagaimana kita melakukan pendekatan dan bagaimana menyelesaikan suatu persoalan (baik ilmu pengetahuan secara umum maupun fisika pada khususnya). Jadi metoda ilmiah merupakan langkah penyelesaian suatu kasus atau gejala di dalam ilmu pengetahuan. Semua cabang ilmu pengetahuan dibangun didasarkan hasil karya sebelumnya dan ilmu pengetahuan alam (dalam hal ini fisika modern) tidak terkecuali.

Teori atau hukum fisika yang disusun juga mengalami pasang surut (mengalami kemajuan ataupun kemunduran). Teori dan hukum fisika konsepsinya mengalami revisi juga perbaikan (konsepnya ada yang mengalami penyempurnaan atau justru ada yang ditinggalkan karena tidak cocok). Gejala fisis sampai sekarang masih banyak yang menjadi misteri. Dengan demikian ada konsep fisika yang dibangun (dikomunikasikan kepada masyarakat) berdasarkan postulat (anggapan dasar pembenaran) maupun dengan pengamatan alam. Hasil analisis pengamatan maupun postulat tersebut dibangun menjadi suatu konsep tentang gejala alam. Ternyata terdapat beberapa hasil eksperimen yang tidak dapat dijelaskan dengan konsep atau hukum yang telah diperoleh sebelumnya. Sehingga perlu perombakan konsep untuk memenuhinya (penjelasan konsep atau gejala yang baru).

Pada abad ke sembilan belas dipandang sebagai saat pergantian dari zaman fisika klasik ke zaman fisika modern. Batas tersebut muncul karena pada saat itu ada beberapa hasil eksperimen yang diperoleh tidak dapat diterangkan atau di-jelaskan berdasarkan teori-teori yang telah dikembangkan pada zaman sebelum-nya. Salah satu penemuan dari Arthur Holly Compton (1892 - 1962) ahli berke bangsa Amerika pada tahun 1922 tentang sifat materi cahaya. Mulai dari sinilah muncul batas, konsep sebelumnya disebut fisika klasik dan sesudahnya disebut fisika modern (muncul bentuk pengertian batas antara fisika klasik dan modern). Setelah A. H. Compton banyak para ahli ilmu pengetahuan alam (biologi, fisika dan kimia) yang berperan untuk menerapkan maupun menjelaskan (menemukan) gejala baru di dalam fisika modern (keberadaan cahaya ↔ materi). Fisika klasik dianggap sebagai keadaan khusus dari fisika modern. Penjelasan tentang gejala alam tersebut dinformasikan kepada masyarakat dalam bentuk formulasi matematik. Karena matematika dipandang merupakan bahasa dalam ilmu pengetahuan (khususnya ilmu pengetahuan alam).

Fisika modern biasanya dikaitkan dengan dengan berbagai perkembangan yang dimulai dengan teori relativitas dan kuantum. Bidang studi ini menyangkut penerapan kedua teori baru tersebut untuk memahami sifat atom, inti atom dan berbagai partikel penyusunnya. Pada dasarnya terdapat dua permasalahan yang tercakup di dalam fisika modern yaitu :

• menyangkut konsep ruang waktu dan materi serta pembicaran dari sistem ini dicakup dalam teori relativitas
• menyangkut sistem berskala atom dan pembicaran dari sistem ini dicakup dalam teori kuantum.

Dengan demikian umumnya pembicaraan fisika modern diawali dari teori relativitas. Hampir semua percobaan yang mendukung fisika modern memiliki ketelitian dengan orde 10^-6 atau lebih. Formula persoalan fisis dan besarannya dirangkum serta diinformasikan dalam suatu sistem satuan tertentu. Dalam pembicaraan ini formulasi besaran serta satuan dinyatakan dalam sistem internasional (SI atau MKSC).