SAINS,. Bagian.3

Ngunandiko.115

Sains

(Ilmu Pengetahuan)

Bagian ke-3

4.   REVOLUSI SAINS

Gerakan mempelajari sains (ilmu pengetahuan) dengan melakukan pengamatan (observation) dan percobaan (experiment) dimulai pada abad ke-16. Dan selama abad ke-17 gerakan ini telah menjadi suatu revolusi sains.

Pada tahun-tahun awal abad ke-17 muncul sejumlah pernyataan tertulis tentang bagaimana sains (ilmu pengetahuan) harus dilakukan. Pada  tahun 1600, sebuah buku berjudul De Magnete ("Mengenai Magnet") karya Williams Gilbert (1540-1603) telah terbit. Dalam buku itu, Gilbert melakukan lebih daripada studi langsung tentang magnet, ia  memberi contoh bagaimana melakukan suatu percobaan (experiment). Hal seperti itu merupakan suatu pendekatan baru dalam dunia sains. Gilbert dalam bukunya itu menunjukan kepada orang-orang bahwa "mencari ilmu pengetahuan tidak semata-mata mencarinya dari isi suatu buku, namun juga harus mencari langsung langsung dari benda-benda alam itu  sendiri” 

a.   Francis Bacon (1561 1626).

Francis-Bacon menguraikan secara rinci metode ilmiah baru dan teori (ideas)-tentang peng-organisasi-an sains yang tepat. Dapat dikemukakan disini bahwa Bacon sendiri bukanlah seorang ilmuwan yang terlatih dan tidak memiliki penemuan-penemuan ilmiah. Francis Bacon adalah seorang pengacara yang menjadi salah satu pejabat tinggi di pemerintahan Inggris.

Bacon mengusulkan bahwa teori dan metode berlatih dapat berjalan bersama-sama dalam suatu studi ilmu. Bacon bersikeras bahwa  pengetahuan manusia yang telah diperolehnya di semua bidang bisa dimanfaatkan. Bacon mengatakan bahwa tujuan sebenarnya dari ilmu pengetahuan adalah menyediakan cara untuk mengendalikan (control) alam, bukan hanya untuk memahami alam. Dengan demikian Bacon berbeda dengan faham Yunani tentang ilmu pengetahuan, dimana tujuan ilmu pengetahuan menurut faham Yunani itu adalah mahami alam.

Francis Bacon & Co

Bacon menjelaskan metode ilmiah dalam bukunya “Novum organum (New Instrument)” sebagai berikut :

• pertama ; kumpulkanlah fakta sebanyak mungkin tentang objek yang akan diteliti ;
• kedua ; susunlah fakta-fakta tersebut dalam urutan yang logis ; dan
• ketiga ;  bentuklah hipotesa atau teori tentang bagaimana fenomena alam itu bekerja.

Bacon menyebut  metode seperti itu sebagai metode induktif. Bacon menulis bahwa setelah hipotesa (teori) dibentuk, maka ilmuwan  harus melakukan percobaan (experiments) untuk membuktikan kebenaran hipotesa-nya.

Dalam suatu tulisan fiksi yang disebut sebagai “The New Atlantis”, Bacon menjelaskan rencananya untuk membentuk sebuah organisasi ilmiah baru. Bacon mengatakan bahwa organisasi ilmiah baru itu sebuah akademi sains (sekolah ilmu pengetahuan) yaitu suatu lembaga di mana orang bekerja sama dalam serangkaian proyek dan memberi laporan tentang pekerjaan-nya kepada seluruh anggota akademi. Kemudian para ilmuwan Inggris mendidirikan lembaga seperti itu pada tahun 1660, lembaga itu menjadi Royal Society of London. The Royal Society itu diatur sesuai dengan ide-ide yang diusulkan oleh Bacon, dan kemudian menjadi masyarakat ilmiah paling penting di Inggris.

b.   Galileo (1564 – 1642)

Sebagaimana diketahui “Revolusi Sains” dimulai dengan munculnya tanda-tanda sebagai berikut :

• pendekatan dan temuan baru dalam mempelajari ilmu seperti yang dikemukakan oleh Copernicus dan Vesalius ;
• metode ilmiah baru seperti yang untuk pertama kalinya dijelaskan oleh Francis Bacon. dan
• penjelasan  William Gilbert tentang bagaimana percobaan (experiment) telah dilakukan oleh para ilmuwan.

Galileo adalah orang pertama yang dapat membuktikan bahwa metode baru itu membuahkan suatu hasil yang bermanfaat, oleh karena itu Galileo disebut sebagai “ilmuwan modern pertama”. Dua buku yang menandai kebesaran Galileo adalah :

• Dialogue on the Two Chief Systems of the World, terbit tahun 1632 ;
• Discourses on the Two New Sciences, terbit tahun 1638. 

Galileo selain terkenal dengan tulisannya dalam dua buku besar tersebut juga terkenal dengan berbagai karya ilmiah seperti :

• telah membuktikan bahwa matahari titik sentral sistem tata-surya ;
• pengamatan dibidang astronomi (mendukung Copernicus) ;
• hukum kelembaman  (hukum gerak pertama dan kedua).;
• telah berhasil memodernisasi teropong ;
• pengamatan dibidang astronomi ;
• menemukan sejumlah instrumen ilmiah baru a.l “termometer udara”, yang digunakan untuk menemukan suhu tubuh manusia.

Tahun 1609 Galileo mendengar bahwa “Hans Lippershey” (seorang Belanda pembuat kacamata) telah membuat teleskop. Galileo segera mencobanya membuat sendiri, dan mengembangkan teleskop yang bisa memperbesar obyek yang jaraknya sangat jauh. Galileo menggunakan “teleskop baru” ini untuk melakukan pengamatan terhadap bulan dan planet-planet.

Ketika Galileo dengan teleskop-nya melihat ke arah bulan, maka ia melihat bahwa permukaan bulan tidak halus sempurna seperti yang dipercayai oleh banyak orang pada waktu itu. Sebaliknya, permukaannya menunjukkan penuh dengan gunung dan kawah. Galileo juga melihat bahwa planet Jupiter memiliki bulan yang mengitarinya, seperti bulan  yang berputar mengelilingi bumi. Dan Galileo menunjukkan bahwa “Bima Sakti” benar-benar terdiri dari banyak bintang, yang sebelumnya tidak pernah terlihat.

Di sekitar tahun 1590. sebuah mikroskop   telah diciptakan oleh orang di Belanda. Kemudian Galileo menciptakan  mikroskop yang merupakan pengembangan yaitu mikroskop majemuk (compound microscope achieves higher levels of magnification than a stereo or low power microscope. It is used to view smaller specimens).  Galileo  sendiri tidak membuat banyak pengamatan (obsevations) dengan mikroskop itu, tapi teman-temannya di Academia dei Lancei (Akademi Lynx) telah menggunakan-nya untuk melakukan pengamatan terhadap benda-benda  kecil yang pada waktu itu tidak dapat terlihat.

Galileo menerima teori Copernicus bahwa bumi dan planet-planet lainnya bergerak mengelilingi matahari. Dia menggunakan hasil pengamatan dengan teleskop untuk membela teori Copernicus. Galileo juga menjelaskan bahwa benda-benda langit bergerak sesuai dengan hukum  yang sama dengan hukum yang mengatur gerakan bumi. Dengan demikian Galileo  menunjukkan bahwa tidak ada yang misterius tentang gerakan benda-benda di langit.

Galileo dalam studinya tentang benda bergerak telah menggunakan pendekatan matematika dan pendekatan eksperimen. Galileo, berdasar sains, menunjukkan bagaimana menghitung jalan-nya lintasan suatu benda ketika ditembakkan dari meriam. Bersama dengan kelompok-kelompok ilmuwan  Galileo melakukan eksperimen untuk menunjukkan bahwa ada hukum yang mengatur benda yang jatuh. Hukum itu menyatakan bahwa semua benda, terlepas dari berat-nya, jika jatuh (dalam ruang hampa) melalui jarak yang sama, maka akan memakan waktu yang sama pula. Galileo melakukan banyak percobaan lainnya, beberapa di antaranya masih digunakan untuk membuktikan prinsip-prinsip ilmiah.

c.    Hukum pergerakan planet (The Laws of Planetary Motion).

Astronom Jerman : Johannes-Kepler (1571 – 1630) yang hidup pada saat yang sama dengan penemuan-penemuan yang Galileo lakukan, telah membuat beberapa perubahan dalam teori Copernicus. Kepler membuktikan secara matematis bahwa planet-planet mengorbit matahari melalui jalur elips daripada melalui jalur lingkaran  sempurna. Kepler merumuskan tiga hukum gerak planet, yang menjelaskan lebih akurat tentang gerakan planet. Tiga Hukum Gerakan Planet Kepler ini adalah :

• Setiap planet bergerak dengan lintasan yang berbentuk elips, Matahari berada di salah satu fokusnya.
• Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama.
• .Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari.

Secara matematis Hukum Kepler tersebut dapat ditulis sebagai berikut :

• (T1).(T1)/(r1)(r1)(r1) = (T2)(T2)/(r2)(r2)(r2) = konstan.

Keterangan :

T1= Periode planet pertama

T2= Periode planet kedua

r1 = jarak planet pertama dengan matahari

r2 = jarak planet kedua dengan matahari

Hukum Kepler tentang gerak planet itu sekarang masih digunakan dalam penelitian astronomi. Hukum-hukum itu juga digunakan dalam perencanaan orbit satelit buatan.

d.   Peredaran Darah (The Discovery of the Circulation of the Blood).

Dokter William Harvey (1578 – 1657) seorang Inggris, merubah sama sekali pandangan, dalam studi tentang tubuh manusia. Harvey lebih menekankan studi tentang fungsi dari bagian tubuh, yang disebut fisiologi. Untuk alasan ini Harvey dikenal sebagai pendiri ilmu fisiologi.

Peredaran darah

Harvey menggunakan metode eksperimental ilmiah yang baru dalam hal studi tentang hidup. Harvey melakukan serangkaian percobaan yang berlian untuk membuktikan bahwa darah bersirkulasi melalui sistem tertutup dari arteri dan vena. Dia menunjukkan bahwa jantung bertindak sebagai pompa untuk menjaga sirkulasi darah. Harvey untuk pertama kalinya menjelaskan sirkulasi darah dalam serangkaian kuliah-nya pada tahun 1616. Bukunya De motu cordis et sanguinis (“On the Motion of the Heart and Blood”) diterbitkan pada tahun 1628.

e.   Mikroskop

William Harvey memperkenalkan metode eksperimental untuk studi biologi. Mikroskop memiliki peranan yang signifikan  kuat untuk hal ini.

Mikroskop majemuk ini memiliki satu kelebihan yang besar. Pengguna mikroscope itu dapat melihat sinar berwarna atau pinggiran di sekitar objek yang diperiksanya. Sementara itu sebuah mikroskop sederhana yang kuat diciptakan oleh Anton van Leeuwenhoek dari Holand yang dapat memberi pandangan lebih jelas dari objek.

Dengan mikroskop sederhana yang kuat itu, Anton van Leeuwenhoek, dapat mengamati bentuk-bentuk yang sangat kecil dari mahluk hidup. Dia menunjukkan bahwa air kolam mengandung berbagai jenis mahluk kecil (sekarang disebut protozoa) di setiap tetesnya. Leeuwenhoek adalah orang pertama yang melihat sel darah merah, yaitu sel darah yang ditemukan dalam darah.

Dengan berjalannya waktu, perbaikan terhadap mikroskop majemuk  telah dilakukan. Robert Hooke (1635 - 1703) telah menggunakan mikroskop yang telah dperbaiki itu untuk berbagai studi yang hasilnya antara lain  sbb :

• Manusia menemukan bahwa tanaman itu terdiri dari serangkaian struktur kecil, yang disebut sel ;
• Manusia dapat melihat benda-benda hidup yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang ; dan
• Dengan “teleskop”, memungkinkan manusia melakukan studi tentang ruang angkasa.

f.    Sir Isaac Newton.

Beberapa tokoh ilmuwan lain  juga telah memegang peran penting  dalam pengembangan sains (ilmu pengetahuan}, namun jelas Isaac Newton berdiri di puncaknya. Isaac Newton adalah simbol perubahan  ilmu pengetahuan, dari ilmu pengetahuan awal (lama) ke ilmu pengetahuan modern (baru). Abad ke-16 dan ke-17 dimana kedua pisahan ilmu pengetahuan itu  bertemu, merupakan masa lahirnya sains  modern, sains  yang menggunakan teori, pengamatan, percobaan dan hubungan matematika.  Sains modern berusaha tidak hanya untuk memahami alam, tetapi juga mengendalikan dan mengubah alam itu sendiri. Teori-teori seperti teori gravitasi, teori cahaya, teori partikel nya materi, dan hukum gerak telah menyediakan kerangka ilmu bagi generasi berikutnya.

Awal karya Newton dalam ilmu pengetahuan modern antara lain adalah studi tentang cahaya.. Newton  menggunakan prisma untuk melaksanakan serangkaian percobaan dengan sinar matahari. Dia menunjukkan bahwa cahaya putih terdiri dari seberkas sinar dengan banyak warna cahaya-nya. Buku Newton “Opticks”, yang terbit pada tahun 1704, berisi deskripsi dan penjelasan dari semua karya yang telah dia lakukan dalam studi cahaya. Serangkaian masalah- masalah yang dikemukakan oleh Newton  di akhir bukunya, kemudian menjadi dasar untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan percobaan tentang cahaya di abad ke-18.

Buku terbesar Newton adalah “Principia” (Mathematical Principles of Natural Philosophy) terbit pada tahun 1687, Dalam Principia itu, Newton menyimpulkan serangkaian studi yang telah dilakukan oleh Gilbert, Galileo, Kepler, dan lain-lain.

“Principia” berisi studi matematika dan teori ilmu fisika. Teori gravitasi universal dijelaskan dalam buku ini, dan Newton mengetrapkannya  ke salah satu ilmu gerak benda-benda langit dan gerakan benda di muka bumi. Teori ini sangat penting bagi teori Copernicus, karena dengan adanya teori ini teori Copernicus mendapatkan pembuktian secara meyakinkan. Hukum gerak Newton dan sebagian besar pekerjaan yang lain telah berfungsi sebagai dasar bagi banyak ilmu pengetahuan modern  tentang fisika.

g.   Organisasi masyarakat sains (Organization of Scientific Societies).

Salah satu perkembangan yang paling penting dari “revolusi sains” adalah bahwa revolusi sains itu hanyalah harus dikaitkan dengan bagaimana para ilmuwan (scientists) melakukan pekerjaan, meng-komunikasi-kan, dan meng-organisasi-kan kegiatan mereka. Selama abad ke-17, akademi ilmiah baru dan masyarakat ilmiah baru telah didirikan di kota-kota di Eropa, dan akademi-akademi itu memiliki kelompok-kelompok ilmuwan (scientists) yang aktif.

Akademi itu mula-mula didirikan di Roma pada awal abad ke-17 ; disebut Academia dei Lincei. Galileo adalah salah satu anggota dari kelompok ilmuwan di akademi ini. Akademi Lynx menerbitkan dua karya awal yang penting tentang astronomi. Kelompok ilmuwan di akademi ini adalah yang pertama  menggunakan mikroskop untuk studi ilmiah. Para anggota akademi ini memberi nama instrumen yang dipakainya "mikroskop". Namun akademi ini tidak berumur panjang dan berhenti setelah mengadakan sejumlah pertemuan selama 28 atau 30 tahun.

Accademia del Cimento (Akademi Percobaan) dari Florence didirikan pada 1657. Para anggota akademi ini sangat dipengaruhi oleh obyek persoalan-persoalan dan metode studi yang diwariskan oleh Galileo. Tujuan utama Accademia del Cimento sesuai dengan namanya  adalah eksperimen. Akademi ini kurang memperhatikan perkembangan teori-teori baru dan lebih berkonsentrasi pada apa yang bisa dilakukan di laboratorium. Accademia del Cimento berumur pendek, didirikan 1657 oleh murid-murid Galileo, Giovanni Alfonso Borelli dan Vincenzo Viviani dan berdiri  sekitar satu dekade

The Royal Society of London saat ini adalah asosiasi ilmuwan tertua. Society ini tumbuh dari serangkaian pertemuan informal, yang disebut sebagai “Invisible College”, yang diselenggarakan di London dan di Oxford. Pertemuan society secara formal di mulai pada tahun 1660, dan pada 1662 society  menerima piagam dari Raja Charles II. Society tidak menerima uang dari Raja, kegiatannya dibayar oleh para anggota dan oleh pelanggan pribadi.

Pada setiap pertemuan, para anggota diwajibkan membacakan makalah (paper) topik ilmiah atau mendemontrasikan eksperimen yang akan disajikan. Dengan cara ini, maka ide-ide ilmiah baru ditetapkan terlebih dahulu sebelum orang bisa menggunakan-nya.

Dalam rangka untuk menyebarkan ide baru dan hasil eksperimen baru, maka di tahun 1665 Royal Society menterbitkan journal “Philosophical Transactions”, dan masih terbit sampai hari ini.

Di Paris, Akademik Royale des Sciences (Royal Academy of Sciences) pada tahun 1666 mulai menyelenggarakan pertemuan formal. Satu tahun kemudian, mengikuti contoh apa yang dilakukan oleh The Royal Society of London, Akademik Royale des Sciences juga menerbitkan jurnal.

Raja Perancis menaruh minat besar dalam ilmu pengetahuan, dan raja menetapkan aktivitas  “Akademik Royale des Sciences” adalah bagian dari aktivitas istana. Para anggota akademi menerima gaji dan peralatan eksperimen dari kerajaan. Sebagai imbalannya, para ilmuwan Perancis, harus melaksanakan berbagai tugas yang ditetapkan oleh pemerintah cq raja. Para anggota akademi menjadi inspektur paten dan perancang (design) mesin-mesin baru.

Contoh yang dilakukan oleh masyarakat scientific di Italia, Inggris, dan Perancis tersebut diikuti oleh negara-negara lain di Eropa. Setiap negara memiliki  kelompok sendiri ilmuwan sendiri, dan setiap negara mendirikan akademi  Di pertengahan abad ke-18 American Phylosophical Society di bawah kepemimpinan Benjamin Frankiln mendirikan di Philadelphia, Amerika Serikat.

Masyarakat ilmiah di Eropa dan Amerika menyediakan tempat untuk pertukaran informasi ilmiah. Para ilmuwan memperlakukan tempat itu untuk memeriksa penemuan-penemuan (hasil karya) ilmiah, dan secara tidak tertulis juga untuk melakukan karya ilmiah.

5.   ABAD SAINS EKSPERIMENTAL.

Pada abad ke-18 yang sering disebut sebagai “Masa Percobaan”,  sebagian besar ilmu dan ide-ide ilmiah (theory) dari abad ke-17 telah menjadi mapan. Sumbangan  terbesar abad ke-18  terhadap sains   adalah di ilmu fisika khusudnya dalam hal studi gas. Instrumen-instrumen ilmiah baru dikembangkan dan yang lebih tua ditingkatkan. Timbangan (pengukur benda berat), barometer, pompa udara, dan  mesin-mesin listrik baru ditemukan, semuanya itu banyak yang masih digunakan pada saat ini. Kemajuan pesat ilmu fisika di bidang panas (heat) dan di bidang listrik (electricity) telah berlangsung. Walaupun studi di bidang panas telah dikembangkan, namun ternyata tidak ada metode yang baik yang telah ditemukan untuk mempelajari dan mengukur panas (bersambung).

*

To know that we know what we know, and to know that we do not know what we do not know, that is true knowledge (Nicolaus Copernicus).

*