cannonball

Berat, Gerak dan Kecepatan

Dalam bukunya yang berjudul A Brief Story of Time, Stephen Hawking menjelaskan bahwa gerak sebuah benda – prinsip-prinsip hukumnya – merujuk pada pemikirannya Galileo dan Newton. Hukum gerak sebuah benda dalam konteks era modern merujuk pada kedua fisikawan tersebut.
Sebelumnya, hukum gerak sebuah benda lebih merujuk pada pemikiran Aristoteles. Prinsip hukum gerak Aristoteles itu berbunyi bahwa sebuah benda, secara natural sejatinya diam (at rest) dan hanya digerakkan oleh sebuah kekuatan atau dorongan (impulse). Dari pemikirannya yang seperti ini, maka konsekuensi pemikiran yang ditarik Aristoteles selanjutnya adalah bahwa sebuah benda yang berat harus jatuh ke bumi lebih cepat daripada benda yang ringan. Kenapa demikian? Karena bagi Aristoteles, benda yang mempunyai berat berarti mempunyai dorongan yang lebih besar untuk menuju ke bumi, daripada benda yang ringan atau yang beratnya lebih kecil.


Tradisi filsafat Aristotelian itu juga mempunyai implikasi lain yakni bahwa semua orang bisa bekerja terlepas dari hukum-hukum yang mengatur alam semesta melalui pikiran murni (the pure thought), yang tidak terlalu penting untuk memverivikasinya melalui observasi. Sepanjang sejarah fisika, filsafat Aristotelian inilah yang berlaku dan dipegang teguh untuk memahami persoalan fisika, terutama soal gerak benda-benda.
Filsafat Aristotelian itu terbukti bertahan lama bahkan mendominasi alam pemikiran fisika dan baru terbantahkan ketika Galileo (1564-1642) muncul dengan pendekatannya yang lebih empiris, yakni dengan menggunakan metode observasi. Dengan pendekatan yang empiris-observatif ini, ilmuwan asal Italia yang dikenai hukuman tahanan hingga akhir hayatnya oleh Gereja karena dianggap melawan kebenaran agama itu, mampu menyangkal pemikiran Aristoteles di atas. Bukan hanya itu, dengan pendekatan observasinya tersebut, Galileo juga mampu membuktikan ide brilian Copernicus: Heliosentris, sebagai lawan dari pandangan Geosentrisme, sebuah pandangan yang dipercayai, bahkan menjadi dogma oleh kaum agamawan waktu itu.


Pada awalnya, ide heliosentris Copernicus tersebut hanya berupa gagasan logis, yang belum dibuktikan secara empiris dan belum diverivikasi melalui jalan observasi. Karenanya, sejak kemunculannya, ide Copernicus itu oleh sebagian besar masyarakat Eropa waktu itu (yang masih dibelenggu oleh pemikiran Abad Tengah) dianggap sebagai ide gila, aneh dan karena itu nonsense. Namun, pemikiran dogmatis itu perlahan mulai terpatahkan ketika Galileo membuktikan ide Copernicus tersebut melalui observasinya dengan menggunakan sebuah telescope.

Galileo bukan penemu telescope. Tetapi Galileo yang pertama kali menggunakan telescope untuk melihat benda-benda langit di malam hari. Melalui telescope ini, Galileo mampu melihat dan mengamati langit dan segala peristiwa atau gejala kosmos secara empirik di waktu malam. Dari pengamatannya secara langsung terhadap fenomena langit melalui telescope itu, Galileo, seperti dikutip oleh John Farndon dalam A History of Civilization (2004:85) sampai pada sebuah kesimpulan bahwa ide-ide brilian Copernikus soal heliosentris itu bukan hanya menarik, tetapi memang terbukti benar (logis dan lebih mendekati fakta obyektif).
Penemuan Galileo yang revolusioner itu konon yang menyebabkan dirinya dikenai inkuisisi oleh pihak Gereja. Saat itu akibat paham geosentrisme, yang juga bertumpu pada filsafatnya Aristoteles dan telah terpatri menjadi dogma keagamaan yang sulit digugat, Gereja meyakini bahwa bumi adalah pusat alam semesta. Sementara pandangan heliosentrisme Copernican yang dibuktikan kebenarannya oleh Galileo lewat metode observasi empirik terhadap benda-benda langit meneguhkan bahwa bukan bumi yang menjadi pusat alam semesta, melainkan matahari. Bumi hanyalah salah satu planet yang mengelilingi matahari.

Bukan hanya itu, melalui pendekatan observasi empiris pula, Galileo mampu menyangkal pandangan Aristotelian soal hukum gerak benda-benda. Sebelum Galileo membuktikan eksperimentasinya itu, ternyata belum ada yang mampu menyangkal pemikiran klasik Aristotelian ihwal gerak: apakah benda yang beratnya berbeda memang mempunyai kecepatan yang berbeda untuk jatuh ke bumi? Berdasarkan observasinya secara empiris, Galileo menyimpulkan bahwa pendapat Aristoteles mengenai gerak benda tersebut salah.

Konon, dalam melakukan observasi untuk menguji pemikirannya Aristoteles tersebut, Galileo naik ke menara miring di Pisa, Italia lalu menjatuhkan benda yang beratnya berbeda dari atas menara tersebut. Tetapi kata Hawking cerita yang menyatakan bahwa Galileo naik ke menara miring di Pisa ini tidak sepenuhnya benar. Yang benar sesuai dengan fakta historis, lanjut Hawking, apa yang dilakukan oleh Galileo terkait dengan observasinya itu adalah dia menggelindingkan bola-bola yang beratnya berbeda di medan yang miring atau menjorok. Cara ini digunakan Galileo untuk mengukur kecepatan bola-bola yang beratnya berbeda tersebut.

Dari observasinya tersebut Galileo menemukan bahwa bola-bola yang digelindingkan di tempat yang miring itu mempunyai kecepatan yang sama meskipun beratnya berbeda. Misalnya, kata Hawking, ketika bola tersebut digelindingkan, maka ia akan menempuh jarak satu meter per detik dan akan bertambah setelah dua detik berapapun berat bola tersebut. Jadi berapapun berat sebuah benda, kecepatannya sama-sama akan bertambah satu detik setelah dua detik. Dengan kata lain, massa atau berat benda tidak berpengaruh terhadap cepat-lambatnya benda itu untuk sampai ke tanah.
Tentu saja benda yang lebih berat akan jatuh duluan ke bawah daripada benda yang ringan. Tetapi benda yang ringan, yang jatuhnya lebih belakangan itu bukan karena beratnya kurang atau bukan karena tidak mempunyai berat, melainkan karena faktor lain yakni karena resistensi udara atau yang dikenal dengan gaya gesek udara. Seandainya kedua benda tersebut, yakni benda yang berat dan benda yang ringan, sama-sama tidak mendapatkan pengaruh dari udara atau kekuatan lain, maka keduanya dipastikan akan sampai ke bumi pada saat yang sama. Hal ini kata Hawking telah dibuktikan oleh seorang astronot, David R. Scott, ketika dirinya berada di bulan. Bulan yang di dalamnya tidak ada udara, Scott membuat eksperimen dengan menjatuhkan dua benda yang satu berat dan yang satunya ringan. Terbukti bahwa, karena tidak ada resistensi udara, kedua benda yang beratnya berbeda itu jatuh ke bawah dalam waktu yang sama. Jadi, dalam hal ini, massa atau berat sendiri tidak mempunyai pengaruh terhadap kecepatan jatuhnya sebuah benda.

Sistem pengukuran Galileo yang berdasarkan observasi empiris itulah yang kemudian dijadikan Newton (1642-1727) sebagai dasar untuk membangun hukum gerak yang berbeda dengan pandangan Aristotelian. Berdasarkan eksperimen Galileo muncul sebuah pandangan bahwa jika dan ketika benda dijatuhkan di medan miring, maka benda itu akan selalu digerakkan oleh gaya (force) yang sama; dalam arti, hanya digerakkan oleh dorongan beratnya saja (its weight), sehingga sebagai konsekuensinya, benda tersebut bergerak dalam kecepatan yang konstan (tetap). Hal ini sekaligus menunjukkan efek riil dari gaya (force): bukan sekedar menggerakkan, melainkan selalu merubah kecepatan, sebuah benda. Pernyataan ini, seperti kata Hawking (1988: 12), juga berarti bahwa jika benda tidak bergerak dengan gaya apapun, maka ia akan selalu bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan yang sama. Proposisi ini kemudian dikenal dengan Hukum Pertama Newton, sebagaimana ada di dalam bukunya Principia Mathematica, mulai terbit pada 1687.

Lalu bagaimana dengan benda yang bergerak yang disertai sebuah gaya; dalam arti bukan hanya berdasarkan atas berat dari benda itu saja? Jawaban untuk pertanyaan ini ada di dalam Hukum Kedua Newton yang secara garis besar menyatakan bahwa sebuah benda yang bergerak akan mengalami akselerasi atau perubahan kecepatan jika dan hanya jika bersesuaian dengan gaya yang menyertainya. Percepatan (akselerasi) sebuah gerak benda, dengan demikian, jika merujuk pada pemikiran Newton tersebut, pada dasarnya lebih ditentukan oleh gaya, dan bukan oleh massa atau berat benda. Akselerasi gerak sebuah benda akan dua kali lebih besar, jika dan hanya jika, gaya yang digunakan dua kali lebih besar.

Revitalisasi Paradigma Sainstifik
Apa sesungguhnya yang penting terkait dengan penjelasan di atas? Di sini saya tidak bermaksud menjelaskan sebuah ilmu fisika, sebab saya sendiri bukan seorang fisikawan. Wacana di atas hanya saya comot dari buku-buku sains, termasuk bukunya Hawking. Dalam hal ini saya sekedar ingin menegaskan tentang pentingnya revitalisasi cara pandang sainstifik. Membaca buku-buku sains dikenal sangat sulit. Tetapi lebih sulit lagi adalah membangun paradigma sainstifik di tengah masyarakat. Memahami teori relativitasnya Einstein tentu sangat sulit, tetapi menanamkan cara berpikir sainstifik seperti yang dipraktekkan Einstein ke dalam diri kita jauh lebih sulit.

Perlunya membangun paradigma atau cara berpikir yang bertumpu pada semangat sains, khususnya dalam konteks masyarakat kita sekarang ini, adalah supaya kita bisa memahami gejala-gejala alam, sosial dan kultural yang ada di sekitar kita dengan baik dan benar. Selama ini, di sekitar kita bahkan di lingkungan akademis sekalipun, masih banyak pola-pola pembacaan dan penjelasan terhadap fenomena alam dan sosial yang masih diliputi mitos, ilusi dan takhayul. Akibatnya, kita pun cenderung mitologis ketika menghadapi hal-hal riil di sekitar kita. Paradigma seseorang akan menentukan dirinya bagaimana menyikapi atau mengatasi sebuah persoalan. Seseorang yang paradigmanya penuh dengan takhayul, maka dalam mengatasi sebuah permasalahan, misalnya banjir atau tanah longsor, bisa dipastikan akan menggunakan cara-cara yang tidak rasional, seperti menyebar sesaji atau menggelar ritual-ritual doa di berbagai sudut tempat.

Masih banyak di sekitar kita orang yang berpandangan bencana alam sebagai bentuk murka Tuhan; memilih pemimpin berdasarkan wangsit dan bukannya pada track record, integritas moral dan kompetensinya; segitiga sebagai bentuk iluminati, rokok dipandang sebagai kencing iblis; orang sakit mata dikatakan dikencingi setan; meteor dipandang sebagai malaikat sedang melempar setan yang hendak mencuri berita langit dan sebagainya. Padahal persoalan-persoalan alam dan sosial itu sesungguhnya bisa dijelaskan berdasarkan nalar ilmiah.

Bahkan hal-hal sederhana yang seharusnya bisa dijelaskan secara rasional, empiris dan mendekati obyektivitas, justru banyak diselimuti hal-hal yang berbau mitologis dan ilusif. Hal ini terjadi karena lingkungan alam pikiran kita, atau mungkin dalam bahasanya Bourdieu, habitus kita sendiri masih akrab dan lebih banyak dilekati oleh hal-hal yang berbau mitos, sehingga kita pun tak mampu menjelaskan sebuah gejala di sekitar kita secara rasional dan ilmiah; kebanyakan fenomena dan peristiwa yang muncul langsung dan otomatik kita pandang dalam kerangka mistik dan mitologis.
Padahal andaikan kita terbiasa dengan cara pandang sainstifik, maka berbagai gejala atau peristiwa di sekeliling kita bisa menghasilkan wacana pengetahuan yang bisa dipertanggungjawabkan keilmiahannya, seberapapun kecilnya gejala yang kita hadapi. Berat, gerak dan kecepatan yang telah disinggung di awal sesungguhnya hal yang sederhana dan sangat dekat dengan kehidupan kita, namun gejala-gejala yang sudah kadung kita anggap sebagai hal yang biasa ini ketika dikaji secara ilmiah ternyata sungguh sangat kompleks.

Lemahnya kesadaran sainstifik dalam diri kita membuat kita pun sering salah dalam mendiagnosa dan memberikan solusi terhadap sebuah persoalan. Banjir atau tanah longsor dianggap Tuhan sedang marah sehingga solusinya pun memperbanyak doa siang malam. Tentu tidak salah ketika seseorang berdoa untuk memohon keselamatan pada Tuhan atas bencana yang terjadi. Namun sebelum berdoa lihat dulu secara benar sebab-akibat yang menjadikan banjir dan longsor terjadi. Bagaimana kita tidak dilanda banjir dan longsor, hutan-hutan dan tumbuhan yang ada kita tebangi; sungai-sungai kita timbuni sampah sehingga mengalami pendangkalan. Mau berdoa siang malam, kalau kita masih suka menggunduli hutan, menjadikan lahan hutan sebagai industri atau perkebunanan kelapa sawit, buang sampah sembarangan, memberikan ijin penambangan yang tak terkendali, tidak peduli dengan kelestarian lingkungan dan sejenisnya, maka bencana alam baik itu banjir, tanah longsor atau kekeringan akan terus mengancam.

Pola berpikir yang diselimuti mitologis itu tidak ada bedanya dengan yang dilakukan oleh masyarakat suku Maya atas menyebarnya wabah cacar yang terjadi pada abad 16. Seperti dikisahkan oleh Yoval Noah Harari bahwa pada tahun 1520 rombongan kapal kecil bangsa Spanyol meninggalkan Pulau Kuba untuk menuju Meksiko. Kapal itu membwa ratusan tentara, sejumlah binatang dan seorang budak bernama Franscisco de Egula. Fransisco tidak menyadari bahwa di dalam tubuhnya telah tumbuh sebuah virus mematikan yakni virus cacar (smallpox). Ketika mendarat di Mesiko, virus yang ada di tubuh Fransisco itu telah membiak dan akhirnya menyebar ke seluruh Meksiko. Hingga banyak ribuan warga Meksiko yang mati terpapapar oleh virus caacar dari Fransisco. Namun bagaimana masyarakat Meksiko melihat bencana itu? Mereka memandang bahwa bencana itu diakibatkan oleh ulah dewa jahat yaitu Tezcatlipoca dan Xipetotec atau sebagian yang lain meyakini bencana itu merupakaan wujud dari sihir masyarakat kulit putih.

Karena pandangannya seperti itu, maka sebagai solusi untuk mengatasi wabah cacar itu, para dokter, tabib dan tokoh agama menyuruh masyarakat berdoa, mandi air dingin dan mengobati luka mereka dengan kumbang hitam yang digepengkan. Namun usaha mereka ini sia-sia. Puluhan ribu mayat tetap bergelimpangan di pinggir-pinggir jalan. Mereka salah memberikan solusi atas mewabahnya bencana tersebut karena kesalahan pola pikir mereka; saat itu masyarakat Meksiko dengan mudahnya percaya bahwa penyakit itu merupakan kutukan dewa-dewa jahat atau karena sihir. Mereka saat itu belum mampu berpikir secara sainstifik sehingga tidak bisa mendeteksi bahwa penyakit itu sesungguhnya disebabkaan oleh sebuah virus. Ini sesungguhnya salah satu contoh saja. Kasus seperti yang terjadi di Meksiko aabad 16 itu masih banyak terjadi di era sekarang termasuk di Indonesia.

Karena itu, perlunya kesadaran sainstifik perlu terus diperkuat dalam kehidupaan masyarakat. Pola berpikir ilmiah yang rasionl, empiris dan realis perlu ditanamkan ke dalam diri masyarakat sehingga mereka bisa dengan tepat dalam menganalisa persoalan-persoalan yang ada. Dengan pola pikir sainstifik ini, masyarakat diharapkan bisa disadarkan bahwa apapun yang terjadi di dunia ini, baik yang bernilai positif maupun negatif, sangat terkait dengan eksistensi manusia. Seluruh kemajuan dan kenyamanan termasuk di bidang ilmu pengetahuan, teknologi, ekonomi, kebudayaan dan sebagainya, seperti kata Steven Pinker, merupakan capaian manusia (human accomplishment) melalui pengerahan seluruh kecerdasan otaknya dan bukannya semata-semata anugerah alam yang turun dari langit dan menjadi hak kita sejak lahir (cosmic birthrigaht).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Categories