Sains, Teknologi, dan Entrepreneurship

Benarkah sains tidak ada sangkut pautnya dengan kewirausahaan (entrepreneurship)? Bagaimana produk hasil riset dan inovasi bisa menjadi produk yang diproduksi massal? Pertanyaan-pertanyaan inilah yang biasa mengemuka saat ada yang berusaha mengaitkan antara sains, teknologi, dan entrepreneurship.

Belum lama ini, penulis secara iseng mengapdet status di media sosial berbunyi “ternyata fisika dan entrepreneurship itu berkaitan erat lho. perkembangan teknologi tidak lepas dari dua faktor ini.” Seperti biasa status ini pun mendapat beberapa komentar. Komentar ini rata-rata mempertanyakan kaitan antara fisika atau secara umum sains murni (pure science) dengan entrepreneurship atau kewirausahaan.

Benarkah Sains Tidak Berkaitan dengan Entrepreneurship?

Tanpa entrepreneurship, TV hasil dari riset tentang atom dan elektron hanya akan melengkapi koleksi dari museum atau hanya berupa pajangan saja di rak laboratorium universitas tanpa pernah diproduksi secara massal.

Selama ini memang sudah berkembang anggapan bahwa sains tidak ada kaitannya dengan entrepreneurship. Sains hanya berkutat dengan teori alam dan eksperimen-eksperimen untuk membuktikan teori-teori tersebut. Aktivitas ini dianggap tidak berkaitan dengan entrepreneurship yang berhubungan dengan kegiatan bisnis dan ekonomi.

charts-cup-of-coffee-desk-1345089

Dalam buku-buku ajar sains dan teknologi juga tidak pernah menyinggung kaitan antara sains dan entrepreneurship. Materi entrepreneurship juga tidak diberikan atau bukan menjadi materi ajar bagi mahasiswa sains. Tapi sekali lagi, apakah keadaan ini membuktikan bahwa sains tidak ada kaitannya dengan entrepreneurship? Dan selanjutkah, apakah mahasiswa sains dan peneliti tidak perlu mempelajari materi tentang entrepreneurship?

Sebelumnya, mari kita menengok ke belakang untuk melihat bagaimana perkembangan sains dan teknologi. Tidak dapat dipungkiri bahwa teknologi yang kita nikmati saat ini merupakan dampak dan peran dari perkembangan sains. Kita ambil contoh teknologi televisi. Teknologi televisi tidak akan ada tanpa didahului oleh riset dan pengembangan sains yang melandasinya. Televisi mulanya dibuat dari tabung CRT (cathode ray tube). Tabung CRT dibuat berdasarkan perkembangan teori tentang atom dan elektron yang dicetuskan oleh beberapa fisikawan terkemuka seperti JJ Thompson, Rutherford, dan Milikan.

Dari teori tentang atom dan partikel subatomik ini selanjutnya menjadi dasar pengembangan teknologi yang diwujudkan dalam bentuk perangkat berupa televisi. Teknologi ini terus berkembang mengikuti pengembangan teori baru dalam sains. Perangkat televisi hanya akan menjadi sebuah model atau prototype jika tidak ada orang yang berusaha mengkomersilkannya dan memproduksinya secara masal. Dengan produksi masal, perangkat TV hasil pengembangan sains ini bisa dinikmati oleh banyak orang.

Apa yang berusaha disampaikan di atas adalah bagaimana sebuah teori sains yang diwujudkan dalam bentuk perangkat hanya bisa dinikmati manfaatnya setelah melalui produksi masal dan proses komersialisasi. Diperlukan pula orang-orang yang memiliki visi komersial yang mampu melihat peluang pasar bagi produk hasil riset dan teknologi. Di sinilah sisi entrepreneurship itu berperan.

Hanya dengan visi entrepreneurship pula, produk seperti televisi mencapai bentuknya menjadi televisi dalam bentuk yang kompak seperti yang kita lihat saat ini. TV juga mengalami beberapa pengembangan dan penambahan fungsi dari yang hanya bisa menangkap siaran melalui antena saja, hingga bisa terkoneksi dengan perangkat lain bahkan dengan internet. Hanya orang-orang yang memiliki jiwa entrepreneurship saja yang mampu melihat peluang pasar dan terpacu untuk selalu melakukan pengembangan produk menjadi lebih baik.

Tanpa visi entrepreneurship dan sense of business yang kuat, tidak ada hasil teknologi yang dapat mewarnai dan melengkapi kehidupan manusia saat ini. Kita lihat saja berbagai produk yang biasa kita gunakan sehari hari seperti komputer dan ponsel, semuanya merupakan hasil dari riset yang juga mampu memenuhi sisi komersial. Tidak heran produk-produk ini bisa menjadi bagian dari kehidupan manusia dan juga bagian dari bisnis yang menghasilkan banyak uang.

Jadi sepertinya sudah mulai jelas kaitan antara sains dan entrepreneurship, bukan? Tanpa entrepreneurship, TV hasil dari riset tentang atom dan elektron hanya akan melengkapi koleksi dari museum atau hanya berupa pajangan saja di rak laboratorium universitas tanpa pernah diproduksi secara massal.

Pentingnya Skill Entrepreneursip bagi Saintis dan Engineer

Pentingnya visi entrepreneurship dalam sains sangat disadari oleh komunitas saintis dan engineer. Karenanya sebuah asosiasi fisikawan internasional di bawah naungan Institute of Physics perlu membuat suatu wadah yang menjembatani sains dan entrepreneurship. Untuk tujuan ini, Institute of Physics yang bermarkas di London secara rutin mengadakan workshop entreprenial skill tiap tahunnya. Event ini diadakan bagi saintis dan engineer yang ingin membekali diri dengan skill kewirausahaan atau entrepreneurship. Event ini biasanya diadakan di sebuah fasilitas science di science park Trieste Italia. Di Eropa, fasilitas science dan technology memang sangat lengkap yang memungkinkan pengembangan sains dan teknologi yang cepat.

Produk yang dihasilkan dari pengembangan science dan teknologi bisa disebut sebagai science-based product atau produk berbasis sains. Orang yang mengembangkan bisnis dengan pola seperti ini bisa disebut sebagai teknopreneur atau sciencepreneur.

Lembaga atau asosiasi saintis seperti Institute of Physics ini memang berkepentingan dengan pengembangan sains dan juga sisi komersialnya melalui skill entrepreneurshipnya. Lembaga semacam ini bisa menjadi wadah bagi saintis yang juga ingin mengembangkan hasil risetnya menjadi produk yang memiliki sisi komersial. Tentu para peneliti ini tidak ingin membuat atau mengembangkan produk yang hanya menjadi pajangan di universitasnya tanpa bisa dimanfaatkan oleh masyarakat luas dan bahkan bisa menjadi produk komersial.

Produk hasil riset dan inovasi yang memiliki sisi komersial tentu bisa mendatangkan keuntungan finansial bagi pembuatnya. Peneliti tentu ingin mencapai tujuan ini, produknya bisa bermanfaat bagi banyak orang dan juga mendatangkan keuntungan finansial. Keuntungan finansial yang bisa diperoleh oleh saintis yang terlibat dalam pengembangan ilmunya dalam membuat produk bisa berupa royalti dari paten dan keuntungan penjualan produknya.

Peneliti yang berhasil membuat produk dapat beralih fungsi menjadi pemilik bisnis yang memproduksi massal produk yang dibuatnya. Produknya tidak hanya berupa barang tapi bisa juga berupa jasa. Perusahaan yang dibuat dari produk hasil riset di sebuah lembaga penelitian pemerintah atau di bawah naungan universitas dapat dilakukan dengan melakukan spin-off. Dari penelitian yang dibiayai pemerintah atau sponsor, peneliti beralih dengan membiayai sendiri proses produksi massal yang dilakukan perusahaannya melalui berbagai cara misalnya pinjam di bank atau kepemilikan saham. Produk yang dihasilkan dari proses semacam ini bisa disebut sebagai science-based product atau produk berbasis sains. Orang yang mengembangkan bisnis dengan pola seperti ini bisa disebut sebagai teknopreneur atau sciencepreneur.

Sains dan Entrepreneurship: Contoh Kasus

Quantum information processing and communication sendiri merupakan bidang riset yang bisa digolongkan dalam quantum computing, sebuah bidang yang mencoba mengembangkan metode komputasi berbasis kuantum yang tujuan akhirnya membuat komputer super cepat dengan berbasis kuantum.

Sekarang mari kita lihat beberapa contoh bisnis berbasis sains ini melalui spin-off dari lembaga penelitian atau universitas. Contoh ini diambil dari kasus yang ada di luar negeri. Untuk beberapa contoh yang ada di Indonesia kita bisa melihat kasus seperti mobil listrik yang coba dipopulerkan oleh menteri BUMN Dahlan Iskan dan mobil esemka yang dipopulerkan oleh Jokowi saat masih menjabat walikota Solo.

QZN Technology Ltd adalah sebuah perusahaan berbasis sains dan teknologi yang melakukan riset dalam bidang quantum information processing and communication. Quantum information processing and communication sendiri merupakan bidang riset yang bisa digolongkan dalam quantum computing, sebuah bidang yang mencoba mengembangkan metode komputasi berbasis kuantum yang tujuan akhirnya membuat komputer super cepat dengan berbasis kuantum.

QZN Technology Ltd ini berbasis di afrika selatan yang didirikan oleh orang-orang berlatar belakang pendidikan fisika, sebagian sudah lulus dan bergelar doktor dan sebagian sedang menyelesaikan program doktornya. QZN berdiri pada tahun 2010 sebagai spin-off dari riset di Centre for Quantum Technology, grup riset di School of Physics University of KwaZulu-Natal

Salah satu proyek prestisius dari QZN technology ini adalah mengamankan sistem komunikasi dalam piala dunia 2010 FIFA dengan membangun QuantumStadium. Salah satu layanan dari QZN Technology ini adalah quantum cryptography for network security, pengamanan jaringan komputer menggunakan metode kriptografi kuantum. Metode ini merupakan pengembangan terbaru dalam fisika kuantum untuk membangun jaringan komputer yang aman dan tidak mudah ditembus.

Dengan menggunakan layanan dari QZN Technology Ltd, jaringan komputer yang digunakan dalam piala dunia 2010 di Afrika Selatan terjaga keamanannya. Selain produk dalam bentuk QuantumStadium yang dipakai selama perhelatan piala dunia 2010, QZN Technology saat ini juga sedang mengembangkan QuantumCity Initiative yang berusaha membangun jaringan aman yg menghubungkan seluruh kota.

QuantumStadium merupakan salah satu sistem komunikasi yang menggunakan keamanan berbasis kriptografi kuantum yang dipakai selama perhelatan Piala Dunia Afrika Selatan 2010

Ini merupakan contoh nyata dan sekaligus juga mengukuhkan kemampuan produk dari hasil riset dalam bidang fisika kuantum. Perusahaan QZN Technology ini juga terus berkembang dengan mencoba membuat produk dan layanan berbasis quantum information processing and communication dalam bentuk hardware dan software. QZN Technology Ltd bisa jadi contoh model bisnis berbasis sains dengan riset sebagai pendorong pengembangan bisnisnya.

sumber:

http://ekonomi.kompasiana.com/wirausaha/2012/12/25/sains-teknologi-dan-entrepreneurship-519408.html

Paul Dirac: Si Jenius Dalam Sejarah Fisika

Lebih dari seratus tahun yang lalu, tepatnya pada 8 Agustus 1902, lahirlah seorang anak yang diberi nama Paul Andrien Maurice Dirac di Bristol Inggris. Siapa sangka di kemudian hari anak yang bernama Paul Dirac ini akan menjadi fisikawan besar Inggris yang namanya dapat disejajarkan dengan Newton, Thomson, dan Maxwell.

Melalui teori kuantumnya yang menjelaskan tentang elektron, Dirac menjelma menjadi fisikawan ternama di dunia dan namanya kemudian diabadikan bagi persamaan relativistik yang dikembangkannya yaitu persamaan Dirac. Tulisan ini dibuat untuk mengenang kembali perjalanan kariernya yang cemerlang dalam bidang fisika teori.

Paul Andrien Maurice Dirac
Paul Andrien Maurice Dirac

Dirac kecil tumbuh dan besar di Bristol. Ayahnya yang berasal dari Swiss bernama Charles lahir di kota Monthey dekat Geneva pada tahun 1866 dan kemudian pindah ke Bristol Inggris, untuk menjadi guru bahasa Prancis di Akademi Teknik Merchant Venturers. Ibunya bernama Florence Holten, wanita yang lahir di Liskeard pada tahun 1878 dan menjadi pustakawan di kota Bristol. Ayah dan Ibu Dirac menikah di Bristol pada tahun 1899 dan memiliki tiga orang, anak dua laki-laki (di mana Paul adalah yang lebih muda) dan seorang perempuan.

Setelah menyelesaikan pendidikan SMA dan sekolah teknik, Paul Dirac melanjutkan studi di Jurusan teknik elektro Universitas Bristol pada tahun 1918 untuk belajar menjadi insinyur teknik elektro. Pilihannya ini diambil berdasarkan anjuran ayahnya yang menginginkan Paul mendapatkan pekerjaan yang baik

Dirac menyelesaikan kuliahnya dengan baik, tetapi dia tidak mendapatkan pekerjaan yang cocok paska berkecamuknya perang dunia pada saat itu. Keinginannya adalah pergi ke Universitas Cambridge untuk meperdalam matematika dan fisika. Dia diterima di akademi St John Cambridge pada tahun 1921, tetapi hanya ditawarkan beasiswa yang tidak memadai untuk menyelesaikan kuliahnya.

Untungnya dia sanggup mengambil kuliah matematika terapan di Universitas Bristol selama dua tahun tanpa harus membayar uang kuliah dan tetap dapat tinggal di rumah.

Setelah itu pada tahun 1923 dia berhasil mendapatkan beasiswa penuh di akademi St John dan dana penelitian dari Departemen perindustrian dan sains, tetapi dana inipun belum bisa menutupi jumlah biaya yang diperlukan untuk kuliah di Cambridge. Pada akhirnya Paul Dirac berhasil mewujudkan keinginannya kuliah di Akademi St John karena adanya permintaan dari pihak universitas.

Di Cambridge Paul Dirac mengerjakan semua pekerjaan sepanjang hidupnya sejak kuliah paska sarjananya pada tahun 1923 sampai pensiun sebagai profesor (lucasian professor) pada tahun 1969. Dirac membuktikan bahwa dirinya pantas mendapatkan beasiswa yang diberikan pihak universitas untuk kuliah di Cambridge.

dirac1

Pada tanggal 20 oktober 1984 Paul Dirac meninggal dunia pada usia 82 tahun, sebagai peraih hadiah nobel fisika tahun 1933 dan anggota British order of merit tahun 1973. Paul Dirac merupakan fisikawan teoretis Inggris terbesar di abad ke-20.

Pada tahun 1995 perayaan besar diselenggarakan di London untuk mengenang hasil karyanya dalam fisika. Sebuah monumen dibuat di Westminster Abbey untuk mengabadikan namanya dan hasil karyanya, di mana di sini dia bergabung bersama sejumlah monumen yang sama yang dibuat untuk Newton, Maxwell, Thomson, Green, dan fisikawan-fisikawan besar lainnya.

Pada monumen itu disertakan pula Persamaan Dirac dalam bentuk relativistik yang kompak. Sebenarnya persamaan ini bukanlah persamaan yang digunakan Dirac pada saat itu, tetapi kemudian persamaan ini digunakan oleh mahasiswanya

Penemuan yang Monumental

Dirac mengukuhkan teori mekanika kuantum dalam bentuk yang paling umum dan mengembangkan persamaan relativistik untuk elektron, yang sekarang dinamakan menggunakan nama beliau yaitu persamaan Dirac.

Persamaan ini juga mengharuskan adanya keberadaan dari pasangan antipartikel untuk setiap partikel misalnya positron sebagai antipartikel dari elektron. Dia adalah orang pertama yang mengembangkan teori medan kuantum yang menjadi landasan bagi pengembangan seluruh teori tentang partikel subatom atau partikel elementer.

Pekerjaan ini memberikan dasar bagi pemahaman kita tentang gaya-gaya alamiah. Dia mengajukan dan menyelidiki konsep kutub magnet tunggal (magnetic monopole), sebuah objek yang masih belum dapat dibuktikan keberadaannya, sebagai cara untuk memasukkan simetri yang lebih besar ke dalam persamaan medan elektromagnetik Maxwell.

Paul Dirac melakukan kuantisasi medan gravitasi dan membangun teori medan kuantum umum dengan konstrain dinamis, yang memberikan landasan bagi terbentuknya Teori Gauge dan Teori Superstring, sebagai kandidat Theory Of Everything, yang berkembang sekarang.

Teori-teorinya masih berpengaruh dan penting dalam perkembangan fisika hingga saat ini, dan persamaan dan konsep yang dikemukakannya menjadi bahan diskusi di kuliah-kuliah fisika teori di seluruh dunia.

Dirac bersama Heisenberg, dua orang ysng berjasa dalam pengembangan fisika kuantum
Dirac bersama Heisenberg, dua orang ysng berjasa dalam pengembangan fisika kuantum

Langkah awal menuju teori kuantum baru dimulai oleh Dirac pada akhir September 1925. Saat itu, R H Fowler pembimbing risetnya menerima salinan makalah dari Werner Heisenberg berisi penjelasan dan pembuktian teori kuantum lama Bohr dan Sommerfeld, yang masih mengacu pada prinsip korespondensi Bohr tetapi berubah persamaannya sehingga teori ini mencakup secara langsung kuantitas observabel.

Fowler mengirimkan makalah Heisenberg kepada Dirac yang sedang berlibur di Bristol dan menyuruhnya untuk mempelajari makalah itu secara teliti. Perhatian Dirac langsung tertuju pada hubungan matematis yang aneh, pada saat itu, yang dikemukakan oleh Heisenberg.

Beberapa pekan kemudian setelah kembali ke Cambridge, Dirac tersadar bahwa bentuk matematika tersebut mempunyai bentuk yang sama dengan kurung poisson (Poisson bracket) yang terdapat dalam fisika klasik dalam pembahasan tentang dinamika klasik dari gerak partikel.

Didasarkan pada pemikiran ini dengan cepat dia merumuskan ulang teori kuantum yang didasarkan pada variabel dinamis non-komut (non-comuting dinamical variables). Cara ini membawanya kepada formulasi mekanika kuantum yang lebih umum dibandingkan dengan yang telah dirumuskan oleh fisikawan yang lain.

Pekerjaan ini merupakan pencapaian terbaik yang dilakukan oleh Dirac yang menempatkannya lebih tinggi dari fisikawan lain yang pada saat itu sama-sama mengembangkan teori kuantum.

Sebagai fisikawan muda yang baru berusia 25 tahun, dia cepat diterima oleh komunitas fisikawan teoretis pada masa itu. Dia diundang untuk berbicara di konferensi-konferensi yang diselenggarakan oleh komunitas fisika teori, termasuk kongres Solvay pada tahun 1927 dan tergabung sebagai anggota dengan hak-hak yang sama dengan anggota yang lain yang terdiri dari para pakar fisika ternama dari seluruh dunia

Formulasi umum tentang teori kuantum yang dikembangkan oleh Dirac memungkinkannya untuk melangkah lebih jauh. Dengan formulasi ini, dia mampu mengembangkan teori transformasi yang dapat menghubungkan berbagai formulasi-formulasi yang berbeda dari teori kuantum.

Teori tranformasi menunjukkan bahwa semua formulasi tersebut pada dasarnya memiliki konsekuensi fisis yang sama, baik dalam persamaan mekanika gelombang Schrodinger maupun mekanika matriksnya Heisenberg. Ini merupakan pencapaian yang gemilang yang membawa pada pemahaman dan kegunaan yang lebih luas dari mekanika kuantum.

Teori transformasi ini merupakan puncak dari pengembangan mekanika kuantum oleh Dirac karena teori ini menyatukan berbagai versi dari mekanika kuantum, yang juga memberikan jalan bagi pengembangan mekanika kuantum selanjutnya.

Di kemudian hari rumusan teori transformasi ini menjadi miliknya sebagaimana tidak ada versi mekanika kuantum yang tidak menyertainya. Bersama dengan teori transformasi, mekanika kuantum versi Dirac disajikan dalam bentuk yang sederhana dan indah, dengan struktur yang menunjukkan kepraktisan dan konsep yang elegan, namun berkaitan erat dengan teori klasik. Konsep ini menunjukkan kepada kita aspek baru dari alam semesta yang belum pernah terbayangkan sebelumnya

Karier cemerlang Dirac sesungguhnya telah tampak ketika dia masih berada di tingkat sarjana. Pada saat itu Dirac telah menyadari pentingnya teori relativitas khusus dalam fisika, suatu teori yang menjadikan Einstein terkenal pada tahun 1905, yang dipelajari Dirac dari kuliah yang dibawakan oleh C D Broad, seorang profesor filsafat di Universitas Bristol.

Sebagian besar makalah yang dibuat Dirac sebagai mahasiswa paska sarjana ditujukan untuk menyajikan bentuk baru dari rumusan yang sudah ada dalam literatur menjadi rumusan yang sesuai (kompatibel) dengan relativitas khusus. Pada tahun 1927 Dirac berhasil mengembangkan teori elektron yang memenuhi kondisi yang disyaratkan oleh teori relativitas khusus dan mempublikasikan persamaan relativistik yang invarian untuk elektron pada awal tahun 1928.

Persamaan Dirac
Persamaan Dirac Persamaan Dirac

Sebagian fisikawan lain sebenarnya memiliki pemikiran yang sama dengan apa yang dilakukan oleh Dirac, meskipun demikian belum ada yang mampu menemukan persamaan yang memenuhi seperti apa yang telah dicapai oleh Dirac.

Dia memiliki argumen yang sederhana dan elegan yang didasarkan pada tujuan bahwa teori tranformasinya dapat berlaku juga dalam mekanika kuantum relativistik – sebuah argumen yang menspesifikasikan bentuk umum dari yang harus dimiliki oleh persamaan relativistik ini, sebuah argumen yang menjadi bagian yang belum terpecahkan bagi semua fisikawan.

Teori tranformasinya harus memuat persamaan yang tidak hanya berupa turunan waktu, sementara asumsi relativitas mensyaratkan bahwa persamaannya harus juga dapat linier di dalam turunan ruang. Persamaan Dirac merupakan salah satu persamaan fisika yang paling indah.

Profesor Sir Nevill Mott, mantan Direktur Laboratorium Cavendish, baru-baru ini menulis, ”persamaan ini bagi saya adalah bagian fisika teori yang paling indah dan menantang yang pernah saya lihat sepanjang hidup saya, yang hanya bisa dibandingkan dengan kesimpulan Maxwell bahwa arus perpindahan dan juga medan elektromagnetik harus ada.

“Selain itu, persamaan Dirac untuk elektron membawa implikasi penting bahwa elektron harus mempunyai spin ½, dan momen magnetik eh/4pm menjadi benar dengan ketelitian mencapai 0,1%.

dirac_21

“Persamaan Dirac dan teori elektronnya masih tetap relevan digunakan sampai sekarang. Perkiraan yang dibuatnya telah dibuktikan dalam sistem atom dan molekul. Telah ditunjukkan juga bahwa hal ini berlaku untuk partikel lain yang memiliki spin yang sama dengan elektron seperti proton, hyperon dan partikel keluarga baryon lainnya.

“Konsep ini dapat diterapkan secara universal dan diketahui dengan baik oleh para fisikawan dan kimiawan, sesuatu yang tidak seorangpun dapat membantahnya. Melihat kenyataan ini, Dirac merasa sudah waktunya untuk menyatakan, ”teori umum mekanika kuantum sudah lengkap sekarang …… hukum-hukum fisika yang yang mendasari diperlukannya teori matematika dari bagian besar fisika dan keseluruhan bagian dari kimia telah diketahui secara lengkap.

Indahnya Fisika

Dirac menunjukkan kemudian bahwa persamaannya ini mengandung implikasi yang tidak diharapkan bagi suatu partikel. Persamaannya memperkirakan adanya antipartikel, seperti positron dan antiproton yang bermuatan negatif, yaitu suatu objek yang saat ini sudah sangat dikenal di laboratorium fisika energi tinggi. Menurut teorinya, semua partikel memiliki antipartikel tertentu yang terkait dengannya.

Sebagian besar dari antipartikel ini sekarang telah dibuktikan keberadaannya. Positron dan antiproton adalah sebagian kecil dari antipartikel yang sudah sangat dikenal, keduanya dapat berada dalam kondisi stabil di ruang hampa, dan saat ini digunakan secara luas dalam akselerator penumbuk partikel (collider accelerator) yang dengannya fisikawan mempelajari fenomena yang terjadi dalam fisika energi tinggi.

Dirac dan Persamaan Relativistiknya
Dirac dan Persamaan Relativistiknya

Penting diungkapkan di sini keindahan dari persamaan Dirac. Keindahan ini bisa jadi sulit dirasakan oleh orang yang tidak terbiasa dengan rumus-rumus fisika, tetapi kenyataan ini tidak akan dibantah oleh para fisikawan.

Persamaan Dirac adalah salah satu penemuan besar dalam sejarah fisika. Melalui pekerjaannya ini, Dirac memberikan prinsip-prinsip dasar yang memuaskan dalam usaha untuk memahami alam semesta kita. Melalui penemuannya ini nama Dirac akan dikenang selamanya sebagai salah satu fisikawan besar.

Suatu monumen telah dibangun untuknya atas jasanya membimbing kita kepada pemahaman tentang salah satu aspek penting gaya dasar yang terkandung di alam semesta yang kita diami ini.

Persamaan Dirac dalam bentuk lain
Persamaan Dirac dalam bentuk lain Persamaan Dirac dalam bentuk lain

Nama Dirac akan dimasukkan dalam catatan sejarah fisika atas kontribusi yang diberikannya kepada dunia sains khususnya fisika berupa dasar-dasar mekanika kuantum dan teori transformasi. Penemuannya menempatkan Dirac di jajaran papan atas fisikawan teori sepanjang masa – seorang jenius yang hebat dalam sejarah fisika.

Diterjemahkan dari artikel di majalah CERN edisi agustus 2002

Gunung Tambora dan Tahun Tanpa Musim Panas

Musim panas tahun 1816 tidak seperti musim panas yang bisa diingat orang. Salju turun di New England (salah satu kawasan di Amerika Serikat). Salju turun saat musim panas di bagian bumi utara? Wow! Hujan dingin turun di seluruh Eropa. Saat itu Eropa dan Amerika Utara dilanda dingin, badai, dan gelap, sama sekali tidak seperti cuaca musim panas yang khas. Akibatnya, tahun 1816 dikenal di Eropa dan Amerika Utara sebagai “Tahun Tanpa Musim Panas.”

Mengapa musim panas tahun 1816 begitu berbeda? Mengapa sedikit sekali kehangatan dan sinar matahari di Eropa dan Amerika Utara? Jawabannya dapat ditemukan di sisi lain planet ini, yaitu di Gunung Tambora Indonesia.

Pada tanggal 5 April 1815, Gunung Tambora, sebuah gunung berapi, mulai bergemuruh dan aktif. Selama empat bulan berikutnya, gunung berapi itu meletus yang hingga saat ini tercatat sebagai letusan gunung berapi terbesar dalam sejarah. Banyak orang yang dekat dengan gunung berapi kehilangan nyawa mereka akibat peristiwa tersebut.

Selama letusannya, Gunung Tambora mengeluarkan begitu banyak abu dan aerosol ke atmosfer sehingga langit menjadi gelap dan Matahari terhalang dari pandangan. Partikel-partikel besar yang dimuntahkan gunung berapi jatuh ke wilayah di sekitarnya dan menutupi kota-kota dengan abu yang cukup untuk menghancurkan rumah-rumah. Ada laporan bahwa abu mengambang setinggi beberapa sentimeter di permukaan laut di wilayah tersebut. Kapal harus mengeruknya untuk pergi dari satu tempat ke tempat lain.

Partikel yang lebih kecil yang dimuntahkan oleh gunung berapi itu cukup ringan untuk menyebar melalui atmosfer selama beberapa bulan berikutnya dan berpengaruh terhadap iklim di seluruh dunia. Partikel-partikel ini memasuki stratosfer (lapisan atmosfer pada ketinggian 10 – 50 km di atas permukaan bumi), di mana mereka dapat menyebar ke seluruh dunia dengan lebih mudah. Akibatnya, suhu global rata-rata bumi turun tiga derajat Celcius. Meskipun demikian, efeknya hanya sementara. Pada akhirnya, partikel terkecil abu dan aerosol yang dilepaskan oleh gunung berapi itu jatuh dari atmosfer dan membuat sinar matahari dapat tembus kembali ke permukaan bumi.

Karl Drais dan mesin berlari atau running machine buatannya (sumber: spiegel.de)

Tahun tanpa musim panas memiliki banyak dampak di Eropa dan Amerika Utara. Hasil panen mati baik karena salju maupun kurangnya sinar matahari. Hal ini menyebabkan makanan menjadi langka. Petani yang dapat menanam tanaman pun takut mereka akan dirampok. Kurangnya panen yang berhasil pada musim panas membuat makanan yang tumbuh lebih berharga dan harga makanan naik. Karena harga gandum meningkat, lebih mahal bagi orang untuk memberi makan kuda mereka. Kuda adalah metode transportasi utama. Dengan gandum mahal, biaya perjalanan meningkat. Hal ini bisa jadi salah satu faktor yang menginspirasi seorang pria Jerman bernama Karl Drais untuk menemukan cara untuk berkeliling tanpa kuda, yaitu dengan membuat sepeda.

Novel “Frankenstein” dibuat dalam periode tahun tanpa musim panas di Eropa (sumber: cinephiliabeyond.org)

Cuaca musim panas yang suram juga menginspirasi para penulis. Selama musim panas tanpa musim panas itu, Mary Shelley dan suaminya, penyair Percy Bysshe Shelley, serta penyair Lord Byron sedang berlibur di Danau Jenewa. Saat itu, mereka terperangkap di dalam ruangan selama berhari-hari oleh hujan yang terus-menerus dan langit yang suram. Mereka pun menggambarkan lingkungan yang gelap dan suram saat itu dengan cara mereka sendiri. Mary Shelley menulis buku berjudul “Frankenstein”, sebuah novel horor dengan latar belakang lingkungan yang sering badai. Lord Byron menulis puisi berjudul “Darkness” yang dimulai dengan kalimat, “Saya punya mimpi, yang tidak semuanya mimpi. Matahari yang cerah padam.”

Diterjemahkan dari UCAR Center for Science Education (UCAR SciEd)

Perubahan Gaya Hidup dapat Mengerem Perubahan Iklim

Feature photo by pexels

Jangan makan daging, kendarai sepeda, dan jadilah konsumen yang hemat — itulah bagaimana Anda dapat membantu mengerem pemanasan global.

Pernyataan di atas dikemukakan oleh Rajendra Pachauri, ketua dari panel perubahan iklim PBB yang juga pemenang hadiah Nobel Perdamaian 2007.

Laporan tahun 2007 yang dirilis oleh Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) lebih menyoroti masalah “pentingnya mengubah pola hidup,” kata Rajendra Pachauri dalam sebuah konferensi pers di Paris.


Rajendra Pachauri (kanan) bersama Al Gore dalam acara penyerahan Hadiah Nobel Perdamaian 2007 (sumber: royalcourt.no)

“Ini adalah sesuatu yang takut untuk diucapkan oleh IPCC beberapa waktu yang lalu, tetapi kini sudah saatnya kami harus mengatakannya. Kurangilah konsumsi daging— daging benar-benar komoditas penghasil karbon yang signifikan,” katanya, menambahkan pernyataan sebelumnya bahwa konsumsi daging dalam jumlah besar juga buruk bagi kesehatan.

Penelitian telah menunjukkan bahwa menghasilkan 1 kg daging akan menghasilkan 36,4 kg emisi karbon dioksida. Sebagai tambahan, pemeliharaan dan transportasi yang digunakan untuk menghasilkan sepotong daging sapi atau kambing tersebut membutuhkan energi dalam jumlah yang sama untuk menyalakan sebuah bola lampu 100 watt selama tiga minggu.


Pemeliharaan dan transportasi yang digunakan untuk menghasilkan sepotong daging sapi atau kambing tersebut membutuhkan energi dalam jumlah yang sama untuk menyalakan sebuah bola lampu 100 watt selama tiga minggu

Sambil menyebutkan hal-hal yang bisa dilakukan perorangan untuk melawan pemanasan global, Pachauri memuji sistem komunal, dan akses sepeda berlangganan di Paris dan kota-kota lain di Perancis sebagai perkembangan yang sangat hebat.

“Daripada mengendarai mobil hanya untuk menempuh jarak 500 meter, kita dapat menggunakan sepeda atau berjalan kaki dan itu akan menghasilkan perbedaan yang sangat besar,” katanya kepada jurnalis-jurnalis yang menghadiri konferensi pers tersebut.


Daripada mengendarai mobil hanya untuk menempuh jarak 500 meter, kita dapat menggunakan sepeda atau berjalan kaki dan itu akan menghasilkan perbedaan yang sangat besar

Rajendra Pachauri

Perubahan pola hidup lain yang dapat berkontribusi dalam perlawanan terhadap pemanasan global adalah dengan tidak membeli barang hanya karena mereka tersedia. Dia meminta agar konsumen membeli hanya barang-barang yang benar-benar mereka butuhkan.

Sejak penganugerahan nobel kepada IPCC dan mantan wakil presiden Amerika Serikat Al Gore pada Oktober 2007, Pachauri telah berkeliling dunia untuk memperingatkan bahaya pemanasan global kepada dunia.

Sumber: http://www.abc.net.au/news/2008-01-16/lifestyle-changes-can-curb-climate-change-ipcc/1013982

Usaha Mengurangi Pemanasan Global

Feature photo by Ian Turnell from Pexels

Setelah kamu mengetahui dampak pemanasan global bagi kehidupan manusia dan bumi, kamu juga perlu mengetahui usaha-usaha yang bisa dilakukan untuk mengurangi pemanasan global. Setidaknya ada tiga usaha yang bisa dilakukan untuk mengurangi pemanasan global, yaitu mengurangi konsumsi daging, melakukan penanaman pohon, dan mengurangi emisi karbon.

Mengurangi Konsumsi Daging

Salah satu penyebab pemanasan global adalah pelepasan gas metana (CH4) ke atmosfer yang banyak terjadi di peternakan dalam bentuk kotoran hewan ternak. Menurut laporan PBB tahun 2006, industri peternakan menyumbang 18% dari pemanasan global. Mengurangi konsumsi daging dapat mengurangi pelepasan gas metana dari produksi hewan ternak ini.

Melakukan Penanaman Pohon

Tanaman hijau menyerap CO2 dari atmosfer dan menyimpannya dalam jaringan melalui proses fotosintesis. Pohon juga dapat mengurangi penguapan air ke udara sehingga air akan lebih banyak terserap ke tanah. Dengan semakin banyak tanaman, keseimbangan CO2 di atmosfer akan tetap terjaga dan dapat menghindari efek pemanasan global lebih lanjut. Gerakan menanam pohon juga sedang banyak digiatkan dan dipopulerkan agar lebih banyak orang yang mau menanam pohon.

Mengurangi Emisi Karbon

Emisi karbon banyak terjadi oleh asap pabrik dan kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar fosil (minyak bumi dan batu bara). Karena banyak pembangkit listrik yang mengeluarkan gas karbon, menghemat penggunaan listrik juga dapat mengurangi emisi karbon. Usaha-usaha untuk mengurangi emisi karbon di antaranya adalah:

  • Menggunakan alat transportasi yang tidak menggunakan bahan bakar fosil
  • Mengembangkan pembangkit listrik yang menggunakan energi alternatif
  • Menggunakan alat transportasi masal atau angkutan umum

Referensi:

Bob Foster, Akselerasi Fisika SMA/MA Kelas XI, Penerbit Duta

Dampak dari Pemanasan Global

Feature photo by pexels

Beberapa dampak dari pemanasan global di antaranya adalah perubahan iklim (iklim/cuaca yang menjadi tidak stabil), meningkatnya level (permukaan) air laut, dan gangguan ekologi.

Iklim Menjadi Tidak Stabil

Iklim yang menjadi tidak stabil telah diungkapkan oleh NASA yang menyatakan bahwa pemanasan global menimbulkan efek pada perubahan cuaca dan iklim bumi yang semakin ekstrim. Hal ini dapat dilihat dari pola curah hujan yang berubah-ubah tanpa dapat diprediksi sehingga menyebabkan banjir di satu tempat, tetapi kekeringan di tempat yang lain. Topan dan badai tropis baru akan bermunculan dengan kecenderungan semakin lama semakin kuat.

Tanpa diperkuat oleh pernyataan NASA di atas pun kamu dapat melihat tanda-tanda perubahan iklim dan cuaca di lingkungan kita. Kamu dapat merasakan semakin panasnya suhu di sekitar kamu belakangan ini. Kedatangan musim hujan ataupun kemarau yang semakin tidak menentu dan tidak bisa diprediksi lagi.

Bagi petani, ketidakpastian musim hujan dan kemarau ini tentu sangat merugikan karena dapat mengganggu jadwal tanam dan panen. Saat musim hujan, bisa saja justru cuaca kering. Begitu juga sebaliknya, hujan lebat bisa saja turun saat musim kemarau. Ketidakpastian cuaca bisa mengganggu produksi tanaman dan mengurangi hasil panen. Turunnya produksi pertanian juga dapat mengganggu pasokan pangan yang dapat menyebabkan kekurangan pangan dan bahkan kelaparan.

Cuaca ekstrem juga makin sering kita dengar terjadi di beberapa wilayah di Indonesia dan dunia. Curah hujan yang tinggi kerap terjadi yang dapat menyebabkan banjir dan bencana alam lain seperti tanah longsor. Sebaliknya, di wilayah lain justru mengalami kemarau yang berkepanjangan yang menyebabkan kekeringan. Di beberapa tempat di dunia, seperti India, Pakistan, Amerika, dan Australia, gelombang panas yang ekstrem (panas yang melebihi normal) menjadi lebih sering terjadi.

Naiknya Permukaan Air Laut

Salah satu dampak pemanasan global adalah naiknya permukaan air laut (sea level). Naiknya permukaan air laut ini bisa disebabkan oleh dua faktor. Pertama, suhu atmosfer yang makin panas membuat volume air laut mengembang (bertambah) sehingga meningkatkan permukaan air laut. Kedua, suhu yang makin panas membuat es di kutub mencair sehingga menambah volume air laut dan permukaan air laut naik.

Diperkirakan ada beberapa pulau di wilayah pasifik akan tenggelam akibat naiknya permukaan air laut. Banjir rob (banjir akibat naiknya air laut ke daratan) di wilayah pesisir akan semakin sering terjadi. Rawa-rawa di pinggir laut (pantai) akan semakin banyak terbentuk. Perpindahan penduduk akibat wilayah daratannya yang dimasuki air laut juga akan terjadi yang bisa mempengaruhi kehidupan sosial dan ekonomi wilayah yang mengalami dampak tersebut.

Gangguan Ekologi

Perubahan musim dan suhu udara yang lebih tinggi bisa berpengaruh terhadap kehidupan hewan dan tumbuhan. Spesies tumbuhan dan hewan yang tidak bisa bertahan terhadap perubahan musim dan suhu bisa mengalami kepunahan. Jika hewan dan tumbuhan yang punah ini merupakan sumber bahan makanan bagi manusia atau makhluk hidup lain, ancaman kekurangan pangan dan kelaparan pun mengemuka.

Di lain pihak, beberapa spesies lain yang tidak diharapkan mungkin bisa timbul. Spesies nyamuk penyebab penyakit bisa saja berkembang biak lebih baik dengan suhu yang lebih panas. Berkembangnya spesies penyebab penyakit ini bisa meningkatkan kasus penyakit dan meningkatkan risiko kesehatan dalam masyarakat.

Referensi:

Bob Foster, Akselerasi Fisika SMA/MA Kelas XI, Penerbit Duta

Laser untuk Pengobatan Mata

Feature photo by fotografierende from Pexels

Mengobati penyakit mata dengan laser? Mungkin itu pertanyaan konyol yang keluar dari mulut, sementara raut wajah menyeringai nyeri. Membayangkan mata kita diobok-obok dengan sinar yang katanya mematikan itu. Sebenarnya tak bisa disalahkan juga kalau banyak orang ngeri bila mendengar kata laser. Terbayang tubuh yang bolong-bolong bila tertembak sinar tersebut. Bahkkan di film StarWars, sinar ini dijadikan pedang untuk memotong tubuh lawannya.

Laser sebenarnya singkatan dari kata Light Amplification Stimulated Emission Radiation. Teori mengenai sinar ini pertama kali diperkenalkan oleh pakar fisika terkenal, Albert Einstein pada tahun 1920. Dan baru setelah 40 tahun kemudian, teori tersebut dipraktikkan. Dr. Maimann dari Jerman yang akhirnya dikatak berhasil untuk pertama kalinya mengarahkan sinar tersebut dalam sebuah lingkup garis, yaitu dengan mengurung sebaran cahaya tersebut dengan menggunakan batu delima (ruby). Oleh sebab itu, laser yang pertama kali dikonsentrasikan itu disebut laser ruby.

Setelah penemuan konsentrasi laser oleh ruby tersebut, maka sinar ajaib ini mulai diarahkan untuk berbagai kegunaan, termasuk untuk kesehatan. Laser untuk pengobatan sebenarnya baru dimulai semenjak awal 90-an lalu. Termasuk di dalamnya untuk pengobatan mata, selain juga untuk pengobatan penyakit kulit, perut, gigi, dan pembedahan.

Khusus untuk pembedahan, sinar laser lebih disukai karena tidak menimbulkan luka dalam, dan meminimalkan pendarahan. Meskipun harus diakui hingga kini, paramedis yang ingin memakai peralatan ini haruslah memiliki tingkat keahlian tinggi.

Tiga Generasi Operasi Perbaikan Penglihatan

Saat ini sudah ada tiga generasi operasi perbaikan penglihatan dengan menggunakan laser. Ketiganya yaitu generasi pertama PRK (Photo Refractive Keratectomy), generasi kedua LASIK (laser-assisted in situ keratomielusis), dan generasi ketiga SMILE (small incision lenticule extraction). Sampai saat ini, LASIK merupakan prosedur bedah refraktif yang paling umum dan sering dilakukan.

Photo Refractive Keratectomy (PRK)

Pada PRK, bagian depan dari kornea (lapisan epitel) dibuang. Kemudian dengan laser, dokter mata akan memodifikasi bentuk kornea. Prosedur PRK hanya membutuhkan waktu kurang lebih 5 menit untuk satu sisi mata.

Setelah operasi, pasien harus menggunakan lensa kontak khusus untuk melindungi kornea. Nah, karena ada sebagian kornea yang dibuang, diperlukan waktu yang cukup lama untuk pasien sampai bisa melihat kembali dengan jernih. Perlu waktu kurang lebih seminggu untuk pasien dapat melihat dengan baik, sehingga prosedur PRK biasanya dilakukan pada satu sisi mata terlebih dahulu.

Sedangkan untuk lapisan epitel kembali normal dibutuhkan waktu beberapa bulan. PRK dapat digunakan untuk memperbaiki miopia, hipermetropia, dan astigmatisma.

Operasi LASIK

LASIK juga menggunakan prinsip yang sama, yaitu mengubah bentuk kornea dengan menggunakan laser. Perbedaannya dengan PRK adalah pada LASIK akan dibuat “flap” terlebih dahulu. Dengan menggunakan laser, bagian depan di kornea diiris sebagian lalu kemudian dibuka seperti membuka jendela. Setelah itu, kornea dimodifikasi dengan menggunakan laser. Kemudian bagian depan kornea ditutup kembali.

Oleh karena adanya flap, maka penyembuhan setelah LASIK jauh lebih cepat. Hanya membutuhkan waktu satu hari bagi pasien untuk beraktivitas lagi seperti biasa. Meskipun begitu, prosedur LASIK tidak dianjurkan untuk orang-orang yang memiliki risiko trauma pada mata seperti petinju karena flap membuat kornea menjadi kurang stabil.

Selain itu, bagi Anda yang memiliki kornea tipis tidak dianjurkan untuk LASIK. Seperti pada PRK, LASIK juga dapat digunakan untuk memperbaiki miopia, hipermetropia, dan astigmatisma.

Small Incision Lenticule Extraction (SMILE)

SMILE merupakan perkembangan dari dua generasi sebelumnya. Masih dengan prinsip yang sama, tapi prosedur SMILE berbeda dengan LASIK dan PRK.

Dengan menggunakan laser khusus, dokter bedah mata akan memotong bagian dalam kornea (tepatnya lapisan stroma), kemudian dibuat sayatan kecil pada tepi kornea sebagai jalan keluar untuk mengeluarkan sebagian kornea yang tadi telah dipotong dengan laser. Sayatan yang dibuat hanya sebesar 2-4 mm (oleh karena itu disebut “small incision” atau sayatan kecil), jauh lebih kecil dibandingkan prosedur LASIK yang membuat sayatan sebesar 20 mm.

Dengan sayatan yang lebih kecil, prosedur SMILE memiliki risiko efek samping yang lebih kecil dibandingkan LASIK dan PRK.

Sama seperti LASIK, hanya butuh satu hari bagi pasien untuk memulihkan diri dan bisa beraktivitas seperti biasa lagi. Ini karena biasanya penglihatan sudah menjadi jauh lebih baik dalam waktu satu hari. Kekurangannya adalah prosedur ini hanya dapat digunakan untuk mengatasi miopia.

Efek Samping

Tulisan di CNN Indonesia melaporkan sebuah penelitian terbaru yang menemukan bahwa tidak ada prosedur sempurna untuk gangguan indra penglihatan. Sebanyak 40 persen pasien yang menjalani prosedur laser pada mata atau LASIK mengalami efek samping pasca operasi.

Melansir Live Science, pengujian yang dilakukan oleh peneliti Food and Drug Administration tersebut menemukan bahwa efek samping dirasakan 40 persen pasien LASIK tiga bulan pasca tindakan.

Hasil penelitian yang dirilis dalam jurnal JAMA Ophthalmology per 23 November 2016 lalu, ditemukan fakta bahwa para pasien LASIK mulai merasakan gangguan penglihatan yang sebelumnya tidak muncul pra-operasi, yaitu silau atau melihat bias cahaya sekitar objek.

Dalam operasi LASIK, dokter membuat luka kecil di kornea mata. Mereka kemudian menggunakan laser untuk menghapus beberapa jaringan kornea dan membentuknya kembali dengan tujuan meningkatkan daya lihat seseorang.

Setelah operasi, secara keseluruhan pandangan responden mengalami peningkatan. Namun, 43 persen pada kelompok Angkatan Laut dan 46 persen di kelompok sipil dilaporkan mengalami gejala baru seperti bias gambar, silau, halo, pada tiga bulan pasca operasi.

Penelitian ini juga menemukan rata-rata orang merasa lebih puas dengan kualitas penglihatan setelah operasi dibanding sebelum tindakan. Namun, sekitar satu dan enam persen orang di kedua kelompok melaporkan ketidakpuasan enam bulan pasca tindakan LASIK.

“Hasil baru ini menunjukkan tidak ada tindakan [operasi] yang sempurna,” kata Mark Fromer, dokter mata di Lenox Hill Hospital New York, menanggapi temuan FDA tersebut. Ia sendiri mengungkapkan berdasarkan pengalaman biasanya pasien LASIK tidak merasakan gejala yang ditemukan FDA.

Namun Fromer sepakat bahwa dokter harus memberitahukan risiko yang mungkin terjadi saat seseorang memutuskan akan menjalani operasi LASIK.

Mahal

Masalah lain yang rasanya masih menjadi ganjalan adalah masih mahalnya biaya operasi untuk operasi laser ini. Dari situs layanan pengobatan mata AtlasEye yang berbasis di Singapura, biaya operasi perbaikan penglihatan $3599 untuk PRK, $3999 untuk LASIK, dan $5299 untuk SMILE. Biaya ini belum termasuk biaya konsultasi dokter ahli dan biaya-biaya lainnya.

Referensi:

Penyebab Pemanasan Global

Sistem iklim secara alami dapat memanas dan mendingin sebagai respons terhadap perubahan faktor-faktor eksternal. Faktor-faktor eksternal itu di antaranya:

  • komposisi atmosfer (peningkatan konsentrasi gas-gas rumah kaca),
  • luminositas (tingkat kecerahan) matahari,
  • letusan gunung berapi, dan
  • variasi posisi bumi dalam orbit terhadap matahari.

Selain mendingin dan memanasnya sistem iklim secara alamiah yang dipengaruhi oleh berbagai faktor eksternal sebagaimana disebutkan di atas, faktor utama yang diyakini oleh para ilmuwan sebagai faktor penyebab pemanasan global adalah meningkatnya konsentrasi gas-gas rumah kaca, contohnya CO2, di atmosfer.


Photo by Chris LeBoutillier from Pexels

Peningkatan jumlah gas rumah kaca tidak lepas dari berbagai aktivitas yang dilakukan manusia. Gas rumah kaca banyak dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil pada kendaraan bermotor, asap yang dikeluarkan oleh pabrik-pabrik, kotoran ternak, dan pembangkit tenaga listrik.

Faktor utama yang diyakini oleh para ilmuwan sebagai faktor penyebab pemanasan global adalah meningkatnya konsentrasi gas-gas rumah kaca, contohnya CO2, di atmosfer.

Dalam jumlah yang seimbang dan cukup, gas-gas rumah kaca pada dasarnya sangat berguna untuk menjaga panas di bumi yang memungkinkan keberlangsungan kehidupan dan makhluk hidup. Panas yang timbul di bumi berasal dari radiasi sinar matahari.

Radiasi sinar matahari ini sebagian dipantulkan kembali oleh atmosfer bumi dalam bentuk sinar inframerah dan sebagian diteruskan sampai ke permukaan bumi. Di permukaan bumi, radiasi yang sudah berubah menjadi panas diserap sebagian dan sebagian lagi dipantulkan kembali ke atmosfer.

Sumber: globalweatherclimatecenter.com

Panas yang dipantulkan oleh bumi terperangkap di atmosfer bumi oleh gas-gas rumah kaca yang menimbulkan efek rumah kaca. Tanpa adanya panas yang terjadi melalui efek rumah kaca, suhu bumi akan terasa sangat dingin yaitu sekitar −18oC. Dengan suhu sedingin ini tentu sulit bagi makhluk hidup untuk bertahan hidup.

Gas-gas rumah kaca yang paling berperan dalam pemanasan global saat ini adalah:

  • karbon dioksida (CO2),
  • metana (CH4),
  • nitrogen oksida (NO), dan
  • kloro-fluoro-klorida (CFC).

Metana banyak dihasilkan dalam proses pertanian dan peternakan terutama dari kotoran ternak, nitrogen Oksida dihasilkan dari pupuk, dan CFC adalah gas yang digunakan untuk kulkas dan pendingin ruangan.

Rusaknya hutan-hutan yang seharusnya berfungsi sebagai penyimpan CO2 juga dapat menyebabkan pemanasan global karena pohon-pohon yang mati akan melepaskan CO2 yang tersimpan di dalam jaringannya ke atmosfer.

Referensi:

Bob Foster, Akselerasi Fisika SMA/MA Kelas XI, Penerbit Duta

Pemanasan Global

Pemanasan global (global warming) dan perubahan iklim (climate change) adalah dua istilah yang mendeskripsikan teramatinya peningkatan suhu rata-rata dalam jangka waktu seratus tahun terakhir dari sistem iklim bumi dan efek-efek yang terkait.

Beberapa bukti ilmiah menunjukkan bahwa sistem iklim bumi mengalami pertambahan panas. Berdasarkan laporan Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) tahun 2013, bukti-bukti tersebut di antaranya:

  • kenaikan suhu di daratan, lautan, dan atmosfer;
  • mencairnya es di kutub;
  • perubahan wilayah yang tertutup salju;
  • kenaikan permukaan air laut; dan
  • perubahan kuantitas uap air di atmosfer.

Berdasarkan beragam data ilmiah yang dikumpulkan IPCC, suhu rata-rata global permukaan bumi (daratan dan lautan) bertambah panas 0,85oC dalam kurun waktu 1880 sampai 2012.

Berdasarkan pengukuran satelit, suhu rata-rata di lapisan troposfer bawah, lapisan atmosfer paling bawah, meningkat antara 0,13oC dan 0,22oC per dekade sejak 1979. Masih dari data yang dihimpun IPCC dari berbagai sumber, tahun 2015 mencatat rekor tertinggi yang pernah dicapai dalam hal suhu rata-rata permukaan bumi dan kenaikan permukaan laut.

Photo by Tom Swinnen from Pexels

Secara lokal berdasarkan pengamatan sehari-hari, kamu juga bisa merasakan adanya perubahan iklim di wilayah kamu dan Indonesia. Dahulu, kita sering mendapat informasi bahwa Indonesia memiliki dua musim, yaitu musim hujan dan musim kemarau (panas). Musim hujan terjadi selama 6 bulan yaitu dari bulan oktober sampai bulan maret, sedangkan musim kemarau terjadi juga selama 6 bulan, yaitu dari bulan april sampai september.

Namun selama beberapa tahun terakhir, peralihan dari musim hujan ke musim kemarau, begitu juga sebaliknya, semakin tidak jelas. Kekeringan dan hujan deras dapat terjadi kapan saja, tanpa mengenal periodenya. Bencana banjir dan kekeringan juga kerap terjadi di berbagai wilayah Indonesia dalam beberapa tahun terakhir ini.

Selain itu, kita juga merasakan suhu udara yang lebih panas pada siang hari saat cuaca sedang cerah atau musim kemarau. Sebaliknya, suhu udara juga terasa lebih dingin pada malam hari pada saat cuaca dingin atau musim hujan. Sebagimana yang disebutkan di atas, pada tahun 2017 suhu udara tercatat paling panas di antara tahun-tahun sebelumnya. Bahkan, tahun 2019 diprediksi akan menjadi tahun terpanas dalam sejarah (sumber: National Geographic).

Hal-hal di atas merupakan beberapa indikasi terjadinya perubahan iklim dan pemanasan global sebagaimana yang sudah teramati secara ilmiah.

Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim

Dikutip dari wikipedia, Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change) adalah badan ilmiah dan antarpemerintah di bawah naungan Perserikatan Bangsa-Bangsa yang dibentuk atas permintaan pemerintah negara-negara anggota dengan tujuan untuk menyediakan pandangan ilmiah dan objektif atas perubahan iklim dan dampak politik dan ekonomi.

Al Gore bersama Ketua IPCC menerima Hadiah Nobel Perdamaian 2007 (sumber: royalcourt.no)

Organisasi ini pertama kali didirikan pada 1988 oleh dua organisasi PBB, Organisasi Meteorologi Dunia (WMO) dan United Nations Environment Programme (UNEP), dan kemudian disahkan oleh Majelis Umum PBB melalui Resolusi 43/53. Keanggotaan IPCC terbuka untuk semua anggota WMO dan UNEP.

IPCC menghasilkan laporan yang mendukung Konvensi Kerangka Kerja PBB tentang Perubahan Iklim (UNFCCC), yang merupakan perjanjian internasional utama pada perubahan iklim. Tujuan utama dari UNFCCC adalah untuk menstabilkan konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer pada tingkat yang akan mencegah gangguan antropogenik berbahaya (bahaya yang disebabkan oleh manusia) pada sistem iklim.

Laporan IPCC meliputi informasi ilmiah, teknis, dan sosial-ekonomi yang relevan untuk memahami dasar ilmiah dari risiko perubahan iklim yang disebabkan manusia, dampak potensial, dan pilihan untuk adaptasi dan mitigasi.

Ribuan ilmuwan dan ahli lainnya berkontribusi (atas dasar sukarela, tanpa bayaran dari IPCC) untuk menulis dan meninjau laporan, yang kemudian ditinjau oleh pemerintah. Laporan IPCC mengandung Ringkasan untuk pembuat kebijakan, yang tunduk pada persetujuan oleh delegasi dari semua pemerintah yang berpartisipasi. Aktivitas ini melibatkan pemerintah lebih dari 120 negara.

IPCC memberikan otoritas yang diterima secara internasional tentang perubahan iklim, menghasilkan laporan yang memiliki perjanjian ilmuwan iklim terkemuka dan konsensus pemerintah yang berpartisipasi. Hadiah Nobel Perdamaian 2007 diberikan kepada IPCC bersama-sama dengan Al Gore (mantan wakil presiden Amerika Serikat).

Protokol Kyoto

Berdasarkan siaran pers program lingkungan PBB (UNEP), Protokol Kyoto adalah sebuah persetujuan sah di mana negara-negara perindustrian akan mengurangi emisi gas rumah kaca mereka secara kolektif sebesar 5,2% dibandingkan dengan tahun 1990. Nama resmi persetujuan ini adalah Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change (Protokol Kyoto mengenai Konvensi Rangka Kerja PBB tentang Perubahan Iklim/UNFCC). Persetujuan ini dinegosiasikan di Kyoto pada Desember 1997, dibuka untuk penandatanganan pada 16 Maret 1998 dan ditutup pada 15 Maret 1999. Beberapa peran Protokol Kyoto adalah sebagai berikut.

  • Merumuskan mekanisme dan target penurunan emisi secara transparan.
  • Mengurangi rata-rata emisi dari enam gas rumah kaca, yaitu Karbondioksida (CO2), metana (CH4), dinitrogen oksida (N2O), sulfur heksafluorida (SF6), hidrofluorokarbon (HFC), dan perfluorokarbon (PFC) yang dihitung sebagai rata-rata selama masa lima tahun antara 2008 – 2012.
  • Setiap negara maju memiliki komitmen yang berbeda sesuai dengan tingkat emisinya pada tahun 1990.
  • Negara berkembang tidak memiliki obliogasi untuk menurunkan emisi.

Referensi:

Teori Planck tentang Radiasi Benda Hitam

Feature photo by Thorn Yang from Pexels

Pada pembahasan tentang Hukum Pergeseran Wien telah digambarkan intensitas radiasi kalor yang bervariasi terhadap panjang gelombang dalam bentuk grafik I(λ) – λ. Penelitian tentang radiasi kalor dilakukan dengan meninjau benda hitam ideal sebagai pemancar sekaligus penyerap radiasi yang sempurna. Sebuah lubang kecil dari benda berongga yang dipanaskan pada suhu tertentu sehingga memancarkan radiasi dianggap mewakili sebuah benda hitam sempurna.

Benda hitam konseptual (sumber: sanjaysah.com.np

Radiasi yang dipancarkan benda hitam dianalogikan sebagai radiasi yang keluar melalui lubang kecil ini dan radiasi yang diserap dianalogikan sebagai radiasi dari luar yang masuk ke dalam lubang ini. Radiasi yang masuk melalui lubang tidak akan pernah ke luar dan terperangkap di dalam rongga. Itu sebabnya lubang kecil semacam ini dianggap mewakili benda hitam sempurna yang akan menyerap dengan sempurna radiasi dari luar.

Suhu (dan karenanya kalor) berkaitan dengan gerakan internal molekul-molekul atau atom-atom yang terkandung di dalam benda. Karenanya, Tidak salah jika radiasi kalor juga dikaitkan dengan molekul-molekul di dalam benda itu. Untuk suatu benda hitam radiasi berkaitan dengan getaran molekul-molekul dari dinding rongga. Tinjauan seperti inilah yang digunakan oleh Planck untuk menemukan teori yang sesuai dengan grafik I(λ) – λ dari radiasi kalor.

Planck (ketiga dari kiri/paling tengah) bersama fisikawan-fisikawan terkemuka pada masa itu. Bisakah kalian menyebut nama fisikawan-fisikawan tersebut? (sumber: wikipedia.org)

Teori yang dikemukakan oleh Planck didasarkan pada dua postulat berikut ini.

  • Molekul-molekul yang bergetar pada dinding rongga hanya dapat memiliki energi yang besarnya merupakan kelipatan bulat dari nilai diskrit tertentu. Energi ini dinyatakan sebagai

En = nhf

Pada persamaan di atas, h adalah sebuah konstanta yang mempunyai nilai 6,626 × 10−34 Js yang kemudian dikenal sebagai konstanta Planck, f adalah frekuensi getaran molekul-molekul, dan n adalah bilangan asli (n = 1, 2, 3, …). Jadi, energi yang diperkenankan (atau boleh dimiliki oleh molekul-molekul) membentuk tingkat-tingkat energi dan bukan nilai yang kontinu. Dalam hal ini energi terkuantisasi.

  • Molekul-molekul memancarkan atau menyerap energi radiasi dalam satuan diskrit dari energi radiasi, disebut kuantum, yang dilakukan dengan berpindah dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Beda energi dari dua tingkat energi yang berdekatan adalah

E = hf

Ini sesuai dengan postulat pertama.

Berdasarkan dua postulat ini, Planck berhasil menemukan teori yang memenuhi grafik intensitas radiasi kalor. Teori ini juga menjadi awal dari sebuah era baru dalam fisika dengan gagasan tentang energi diskrit atau energi yang terkuantisasi.

Contoh soal 1

Jika sebuah antena berdaya 500 watt memancarkan foton tiap detiknya sebanyak 4 × 1020 buah, berapakah energi satu fotonnya (dalam joule)?

Penyelesaian:

Daya pemancar 500 watt berarti dalam 1 detik energi total foton yang dipancarkan adalah 500 joule. Jadi, energi satu foton adalah

Contoh soal 2

Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh lampu monokromatis 60 watt adalah 6,6 × 10−7 m. berapakah jumlah foton (partikel cahaya) per detik yang dipancarkannya?

Penyelesaian:

Daya pemancar 60 watt berarti dalam 1 detik energi total foton yang dipancarkan adalah 60 joule. Panjang gelombang cahaya λ = 6,6 × 10−7 m. Selanjutnya, Kita hitung menggunakan persamaan Planck.