Anda mungkin mengenal Sir Isaac Newton (1642-1727) sebagai “orang yang percaya apel dan gravitasi,” namun prasasti di makamnya di Westminster Abbey mengisyaratkan keajaiban yang jauh lebih besar:
“Di sini dimakamkan Isaac Newton, Knight, yang dengan kekuatan pikiran yang hampir ilahi, dan prinsip-prinsip matematika yang unik miliknya, menjelajahi lintasan dan bentuk planet-planet, jalur komet, pasang surut laut, perbedaan dalam sinar cahaya, dan, yang belum pernah dibayangkan oleh sarjana lain sebelumnya, sifat-sifat warna yang dihasilkan dengan cara itu. Tekun, bijaksana, dan setia, dalam pemaparannya tentang alam, zaman kuno, dan Kitab Suci, ia membenarkan melalui filsafatnya keagungan Tuhan yang mahakuasa dan baik, dan mengungkapkan kesederhanaan Injil dalam perilakunya. Manusia bersukacita karena telah ada perhiasan yang begitu hebat bagi umat manusia! Ia lahir pada tanggal 25 Desember 1642, dan meninggal pada tanggal 20 Maret 1726.”
Bahkan untuk sebuah batu nisan, Anda harus mengakui bahwa itu adalah pujian yang sangat tinggi. Jadi, apa yang ditemukan Isaac Newton sehingga layak mendapatkan penghargaan seperti itu?
Lahir sebagai putra seorang petani yang tidak berpendidikan, Newton meninggal sebagai seorang polymath sejati — seorang ahli astronomi, kimia, matematika , fisika, dan teologi yang terkenal. Rasa ingin tahunya yang tak berujung menuntunnya untuk memecahkan masalah-masalah yang remeh seperti kucing yang kencing di karpet dan yang semegah tujuan utama manusia di kosmos.Penemuan-penemuan besar Newton, penciptaan dan gagasan-gagasan gilanya memberikan gambaran sekilas tentang pikiran seorang legendaris.
1. Meriam Orbital Newton
Meriam sedang beraksi.
Hak Cipta ©HowStuffWorks 2022
Untuk sebuah legenda yang tidak dapat dibuktikan kebenarannya, kisah Newton dan pohon apel adalah sesuatu yang membosankan — terutama jika Anda mempertimbangkan bagaimana orang itu benar-benar berpikir tentang fisika gravitasi . Dalam menjabarkan hukum gravitasi universalnya , Newton menggambarkan sebuah gunung yang sangat besar sehingga puncaknya menjorok ke angkasa — dan di sanalah ia menempatkan meriam raksasa itu.
Tidak, Newton tidak berencana untuk menembaki penjajah asing. Meriam orbitalnya hanyalah eksperimen pikiran yang menjelaskan bagaimana satu objek dapat mengorbit objek lain. Jika Anda memasukkan terlalu sedikit atau terlalu banyak bubuk mesiu ke dalam senjata super teoritis ini, bola meriamnya akan jatuh kembali ke permukaan Bumi atau melayang ke luar angkasa.
Namun, dengan jumlah bubuk yang tepat, Anda akan memberikan bola meriam kecepatan yang cukup untuk jatuh ke Bumi pada kecepatan yang sama dengan kecepatan planet menjauh darinya. Bola meriam, tulis Newton, akan terus jatuh bebas mengelilingi planet, yang berarti mengorbitnya.
Pertama kali diterbitkan pada tahun 1687, hukum gravitasi universal Newton berteori bahwa semua partikel mengerahkan gaya gravitasi dan bahwa gravitasi — yang dipengaruhi oleh massa dan jarak — secara universal mengendalikan pergerakan segala sesuatu mulai dari hujan terestrial hingga gerakan planet.
Walaupun Einstein kemudian memperbarui beberapa rincian teori gravitasi Newton, fisikawan abad ke-16 dan ke-17 tersebut telah meletakkan dasar yang kokoh bagi pemahaman modern kita tentang gravitasi.
2. Pintu Kucing Newtonian
Bahasa Indonesia: Newton
Contoh awal pintu kucing, meskipun yang ini hanya memiliki satu lubang, sebuah masalah yang diduga ingin diatasi Newton. Richard Gillin /Flickr
Ketika ia tidak membayangkan meriam luar angkasa dan mencari tahu apa yang menyatukan alam semesta, Isaac Newton menerapkan kecerdasannya yang luar biasa pada masalah lain — seperti cara mencegah kucing mencakar pintu.
Newton hanya memiliki sedikit persahabatan dan tidak pernah menikah, tetapi ia menyediakan tempat dalam hidupnya untuk kucing dan anjing. Sumber-sumber berbeda-beda tentang bagaimana hubungan ini terjalin. Beberapa sejarawan kontemporer menjulukinya sebagai penyayang binatang, sementara catatan lain menceritakan kisah-kisah yang meragukan tentang anjing peliharaan bernama Diamond. Beberapa sejarawan bahkan meragukan bahwa ia memiliki hewan peliharaan.
Ceritanya, di Universitas Cambridge, percobaan Newton terus-menerus terganggu oleh kucing-kucingnya yang menggaruk pintu kantornya. Jadi, ia memanggil tukang kayu Cambridge dan menyuruhnya menggergaji dua lubang di pintunya: lubang besar untuk induk kucing dan lubang kecil untuk anak-anaknya. Tentu saja, karena anak-anak kucing itu hanya mengikuti induknya melalui lubang yang lebih besar, lubang yang lebih kecil tidak digunakan.
“Benar atau tidaknya cerita ini, yang tak terbantahkan adalah bahwa di pintu hingga kini masih terdapat dua lubang tertutup dengan ukuran yang sesuai untuk jalan keluar kucing dan anak kucing,” tulis seorang rekan sezaman Newton beberapa tahun setelah wafatnya ilmuwan tersebut .
Juri masih belum memutuskan cerita ini. Newton bisa saja menciptakan salah satu aksesori kucing paling populer di dunia — atau seseorang di Cambridge hanya suka mengebor lubang acak.
3. Menetapkan Tiga Hukum Gerak
Bahasa Indonesia: Newton
Dirancang oleh Salvador Dalí, patung perunggu ini menggambarkan Isaac Newton yang surealis sedang memegang bola yang melambangkan pusat alam semesta. Mundofoto /Shutterstock
Tidak dapat disangkal kontribusi Newton terhadap pemahaman kita tentang fisika modern. Sama seperti ia mengupas cara kerja dasar gravitasi dalam hukum gravitasi universalnya, ia juga mengupas inti gerak itu sendiri dalam tiga hukum geraknya pada tahun 1687. Berikut ini adalah cara ketiga hukum tersebut diuraikan :
Suatu benda akan tetap diam atau bergerak lurus (gerak beraturan) kecuali ada gaya luar yang mempengaruhinya.
Bila gaya diberikan pada suatu benda, benda tersebut akan mengalami percepatan (gaya sama dengan massa dikali percepatan).
Untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama dan berlawanan.
Mudah untuk menganggap remeh ketiga hukum ini, namun para ilmuwan bergumul dengan konsep dasar gerak selama berabad-abad. Filsuf Yunani Aristoteles berpendapat asap bergerak ke atas karena asap sebagian besar adalah udara, dan karena itu secara sadar memutuskan untuk pergi ke langit untuk berkumpul dengan teman-teman udara lainnya.
Filsuf Perancis Rene Descartes merancang hukum gerak yang sangat mirip dengan bagian hukum pertama dan ketiga Newton, tetapi ia tetap mengidentifikasi Tuhan sebagai penggerak utama.
Indah dalam kesederhanaannya, tiga hukum Newton memungkinkan ilmuwan untuk memahami pergerakan segala sesuatu mulai dari partikel subatomik hingga galaksi spiral .
4. Batu Bertuah
Bahasa Indonesia: Newton
Lukisan tahun 1634 karya David Ryckaert III ini menggambarkan seorang alkemis sedang bekerja. Imagno/Arsip Hulton/Getty Images
Rasa lapar Newton akan pengetahuan membawanya pada banyak penemuan ilmiah, tetapi penemuan-penemuan itu juga membawanya pada setidaknya satu perjalanan berliku yang tak berujung: pencarian batu filsuf legendaris dalam ilmu alkimia.
Deskripsi tentang batu ini bervariasi dari satu teks ke teks lainnya, tetapi pada dasarnya batu ini merupakan batu atau ramuan buatan manusia yang mampu memberikan transmutasi universal. Batu ini dapat mengubah timah menjadi emas , menyembuhkan penyakit , dan bahkan mengubah sapi tanpa kepala menjadi segerombolan lebah .
Mengapa salah satu ikon ilmiah terbesar melibatkan dirinya dengan alkimia?
Untuk menjawab pertanyaan itu, Anda harus ingat bahwa revolusi ilmiah baru saja berkembang pesat pada tahun 1600-an. Alkimia belum sepenuhnya disingkirkan sebagai pengobatan kuno, dan terlepas dari semua ilmu gaib dan filsafat mistisnya, teks-teks alkimia juga membahas kimia yang sangat nyata.
Namun, catatan percobaan selama tiga puluh tahun mengungkapkan bahwa Newton tidak hanya berfokus pada reaksi kimia atau bahkan pada potensi emas. Menurut sejarawan William Newman, ia mencari “kekuatan tak terbatas atas alam.”
Hal ini membawa Newton pada teks-teks pada batu filsuf, yang ia coba pecahkan kodenya untuk menghasilkan zat misterius itu sendiri. Akhirnya usahanya sia-sia, Newton berhasil menghasilkan paduan tembaga ungu. Meskipun bukan benar-benar sebuah penemuan, batu itu menggambarkan banyak hal tentang pikiran dan masa ikon ilmiah ini.
Pada tahun 2005, sejarawan Newman mereproduksi batu yang sama ini dengan mengikuti catatan Newton yang berusia 300 tahun. Tidak ada transmutasi yang dilaporkan.
5.. Prinsip Matematika Lanjutan
Bahasa Indonesia: Newton
Newton mengungkap sedikit pengetahuan matematika. Arsip Hulton/Getty Images
Entah pelajaran kalkulus sekolah menengah Anda membuat Anda terkesima atau menghancurkan semangat Anda, Anda dapat menyalahkan semuanya pada Isaac Newton. Matematika adalah sistem yang kita gunakan untuk mengukur interaksi kosmos, tetapi seperti banyak ilmuwan seusianya, Newton menemukan bahwa aljabar dan geometri yang ada tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan ilmiahnya.
Renungkanlah sejenak: Prinsip matematika yang ada belum cukup maju bagi Newton.
Ahli matematika pada masa itu dapat menghitung kecepatan kapal, tetapi mereka tidak dapat mengetahui laju percepatan kapal. Mereka dapat mengukur sudut peluru meriam yang berlayar, tetapi mereka tidak memiliki cara untuk menghitung sudut mana yang akan melontarkan peluru meriam paling jauh. Yang mereka butuhkan adalah cara matematika untuk menghitung masalah yang melibatkan perubahan variabel.
Inilah masalah yang dihadapi Newton ketika wabah pes melanda Inggris pada musim semi tahun 1665. Ketika warga yang terjangkit wabah itu meninggal di jalan, Cambridge tutup, dan Newton menghabiskan waktu 18 bulan untuk merumuskan asal usul apa yang disebutnya “sains fluksi”.
Saat ini kita mengenalnya sebagai kalkulus, alat penting bagi fisikawan, ekonom, dan ilmuwan probabilitas. Pada tahun 1960-an, kalkulus bahkan memungkinkan para insinyur Apollo untuk memetakan jalur dari Bumi ke bulan .
Tentu saja, Newton tidak dapat mengambil semua pujian. Ia biasanya berbagi prestasi dengan matematikawan Jerman Gottfried Leibniz, yang secara independen mengembangkan kalkulus pada waktu yang sama.
6. Pelangi dan Cahaya Putih
Bahasa Indonesia: Newton
Newton menyebarkan cahaya dengan prisma kaca. Apic/Hulton Archive/Getty Images
Apa itu, pelangi ? Anda pikir rahasia Anda aman dari Isaac Newton? Coba tebak lagi, karena pada tahun 1704, ia benar-benar menulis buku tentang pembiasan cahaya . Dengan judul yang menarik “Opticks,” karya tersebut mengubah cara kita berpikir tentang cahaya dan warna.
Para ilmuwan pada masa itu tahu bahwa pelangi terbentuk ketika cahaya dibiaskan dan dipantulkan dalam tetesan air hujan, tetapi mereka tidak tahu mengapa pelangi begitu berwarna. Ketika Newton pertama kali memulai studinya di Universitas Cambridge, teori yang umum adalah bahwa air entah bagaimana mewarnai sinar matahari dengan warna yang berbeda.
Dengan menggunakan lampu dan prisma, Newton bereksperimen dengan mengalirkan cahaya putih melalui sebuah prisma untuk memisahkannya menjadi pelangi warna. Trik prisma bukanlah hal baru, tetapi para ilmuwan berasumsi bahwa prisma tersebut mewarnai cahaya. Namun, dengan memantulkan sinar yang tersebar ke prisma lain, Newton mengubahnya kembali menjadi cahaya putih, membuktikan bahwa warna merupakan karakteristik cahaya itu sendiri.
7. Newton dan Teleskop Pemantul
Bahasa Indonesia: Newton
Replika ini merupakan teleskop yang ditemukan oleh Galileo pada tahun 1609 dan Sir Isaac Newton pada tahun 1668. Teleskop Newton (kiri) menggunakan cermin cekung untuk mengumpulkan cahaya, bukan lensa sederhana yang menghasilkan warna palsu akibat penyebaran cahaya. SSPL/Getty Images
Newton lahir di era teleskop yang kurang canggih . Bahkan model yang lebih baik pun menggunakan seperangkat lensa kaca untuk memperbesar gambar. Melalui eksperimennya dengan warna, Newton mengetahui bahwa lensa membiaskan warna yang berbeda pada sudut yang berbeda, sehingga menghasilkan gambar yang kabur bagi pengamat.
Sebagai perbaikan , Newton mengusulkan penggunaan cermin pemantul alih-alih lensa pembias. Cermin besar akan menangkap gambar, lalu cermin yang lebih kecil akan memantulkannya ke mata pengamat. Metode ini tidak hanya menghasilkan gambar yang lebih jelas, tetapi juga memungkinkan penggunaan teleskop yang jauh lebih kecil.
Memang, seorang matematikawan Skotlandia pertama kali mengusulkan gagasan teleskop reflektor, tetapi Newton adalah orang yang benar-benar mengerahkan energi untuk membangunnya.
Newton sendiri yang mengasah cermin tersebut, mengembangkan prototipe, dan menyajikannya kepada Royal Society pada tahun 1670. Dengan panjang hanya 6 inci (15 sentimeter), alat tersebut menghilangkan pembiasan warna dan memiliki pembesaran 40x.
Hingga hari ini, hampir semua observatorium astronomi menggunakan varian teleskop Newtonian.