Dasar Ilmu Fisika Kuantum

Bulannya Desember, tahunnya 1900. Dunia ilmu terperanjat dan terlompat dari tempat duduknya. Apa yang terjadi? Seorang ahli fisika Jerman, Max Planck, umumkan dia punya hipotesa yang berani. Dia bilang radiant energi (energi gelombang cahaya) tidaklah mengalir dalam arus yang kontinyu, tetapi terdiri dari potongan-potongan yang disebutnya quanta. Hipotesa Planck yang bertentangan dengan teori klasik 

tentang cahaya dan elektro magnetik ini merupakan titik mula dari teori kuantum yang sejak itu merevolusionerkan bidang fisika dan menyuguhkan kita pengertian yang lebih mendalam tentang alam benda dan radiasi.

Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel, Jerman, dia belajar di Universitas Berlin dan Munich, peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich selagi berumur baru dua puluh satu tahun. Sebentar dia mengajar di Universitas Munich, kemudian di Universitas Kiel. Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh. Itu tahun 1928.

Planck, seperti halnya ilmuwan lain, tertarik dengan “radiasi kuantitas gelap,” julukan buat radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan. (Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya, tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya). Percobaan-percobaan para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu. Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang ruwet yang dengan tepat menggambarkan “radiasi kuantitas gelap.” Formula ini yang kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan. Tetapi ada satu masalah: hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu formula yang samasekali berbeda.

Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori baru yang radikal: energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit elementer yang disebut Planck “kuantum”. Menurut teori Planck, ukuran kuantum cahaya tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya), dan juga berimbang dengan kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan “h”, tetapi sekarang disebut “patokan Planck.” Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika. Tetapi, dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat daripada formula yang benar tentang “radiasi kuantitas gelap.”

Teori Planck begitu revolusioner, yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif. Kendati hipotesanya terdengar aneh, dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah formula yang benar.

Pada mulanya, umumnya ahli fisika (termasuk Planck sendiri) melihat hipotesanya sebagai tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok. Sesudah beberapa tahun, hal itu berubah sehingga konsepsi Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk pelbagai fenomena fisik selain untuk “radiasi kuantitas gelap.” Einstein menggunakan konsep ini di tahun 1905 dalam rangka menjelaskan efek fotoelektrika, dan Niels Bohr menggunakannya di tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom. Menjelang tahun 1918 tatkala Planck peroleh Hadiah Nobel, jelaslah sudah bahwa hipotesanya pada dasarnya benar dan itu mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika.

Sikap anti Nazi Planck yang keras membuat kedudukannya berabe di masa pemerintahan Hitler. Anak laki-lakinya dihukum mati di awal tahun 1945 akibat peranannya dalam komplotan para perwira yang punya rencana membunuh Hitler. Planck sendiri mati tahun 1947, pada umur delapan puluh sembilan tahun.

Perkembangan mekanika kuantum mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu pengetahuan dalam abad ke-20, lebih penting ketimbang teori relativitas Einstein. Patokan “h” Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun jadi dua atau tiga patokan fisika paling dasar. Patokan itu muncul dalam teori struktur atom, dalam prinsip “ketidakpastian” Heisenberg, dalam teori radiasi dan dalam banyak lagi formula ilmiah. Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan 2% yang diterima sekarang.

Sumber:
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://darrakrysmonitha.wordpress.com/2013/03/14/dasar-ilmu-fisika-kuantum/