Dalam artikel sebelumnya, mimin telah membahas wacana prinsip dalam fisika ialah prinsip kausalitas. Prinsip ini sering diartikan dengan hukum alasannya adalah-akibat. Nah, pada peluang kali ini, mimin akan membicarakan eksklusif lima prinsip dalam fisika, apa sajakah lima prinsip tersebut? Mari kita simak klarifikasi berikut ini.
1. Prinsip Korespodensi
Pembenaran hukum seleksi yang juga dijumpai dalam fisika mampu diterima dengan bantuan dan penggunaan prinsip korespodensi. Prinsip korespodensi ini digagas oleh Bohr tahun 1923 yang terdiri dari dua bab (Eisberg dan Resnick, 1985), selaku berikut.
a. Prediksi-prediksi teori kuantum untuk setiap fisis haruslah berkorespodensi dengan prediksi-prediksi fisika klasik jika ditinjau tata cara fisis mikroskopis dengan bilangan kuantum yang sungguh besar (mikroskopik).
b. Aturan seleksi berlaku untuk semua interval bilangan kuantum.
Prinsip korespodensi ini menjadi standar bagi kita untuk mendapatkan atau menolak hasil prediksi sebuah teori fisika yang gres. Prediksi mekanika kuantum untuk daerah fisika klasik (mikroskopik yang identik dengan bilangan kuantum yang sangat besar) haruslah sama dengan prediksi fisika klasik. Dengan kata lain, prediksi fisika klasik (mikroskopik) mesti menjadi bab dari prediksi mekanika kuantum pada kondisi bilangan kuantum suatu keadaan fisis sangat besar. Makara, prinsip korespodensi menjamin eksistensi dan kebenaran prediksi fisika klasik yang tepat dengan kondisinya yang mikroskopik.
2. Prinsip Komplementaritas
Dalam fisika klasik, energi dapat dipindahkan oleh partikel atau gelombang. Fisika klasik juga membedakan partikel partikel dan gelombang secara terperinci. Namun, dalam perkembangannya dikenali bahwa partikel mampu bertingkah sebagai gelombang pada kondisi tertentu atau sebaliknya. Pada kondisi tertentu, partikel akan menunjukkan sifat-sifat gelombang dan pada kondisi yang perperilaku selaku partikel. Fenomena inilah yang menjadikan munculnya perumpamaan dualisme gelombang-partikel materi.
Untuk menerangkan fenomena itu, Bohr mengajukan prinsip komplementaritas. Prinsip komplementaritas mengatakan bahwa bahan dapat memperlihatkan sifat gelombang dan pada keadaan lainnya memperlihatkan sifat partikel. Materi dianalogikan dengan suatu duit logam bersisi dua. Jika kita melemparkan uang logam yang dua segi (gambar dan angka) itu ke udara, maka setelah jatuh di bumi kita akan menyaksikan salah satu sisi saja (gambar atau angka) dan sisi lainnya tertutup. Pada lemparan selanjutnya boleh jadi sisi yang tadi itu juga yang timbul (terlihat) dan salah satu sisinya lainnya tertutu. Tetapi, jikalau kita terus melakukan lemparan uang itu hingga banyak sekali, maka kita akan memperoleh frekuensi hadirnya gambar nyaris sama dengan frekuensi munculnya angka. Dengan kata lain, peluang memperoleh angka dan gambar ialah setengah. Demikian juga materi memiliki sifat gelombang dan partikel dan sifat yang satu dengan lainnya saling komplementer.
3. Prinsip Kausalitas
Prinsip kausalitas sering juga diartikan sebagai hukum alasannya adalah-akibat. Fisikawan meyakini (mengimani, religiositas) bahwa sebuah balasan muncul alasannya ada penyebabnya. Hal ini mengimplikasikan bahwa sebuah akibat mustahil mendahului karena. Dengan kata lain, alasannya timbul terlebih dulu baru lalu timbul balasan. Dalam mempelajari dan merumuskan aturan-aturan alam, fisikawan senantiasa menguji fenomena alam, hukum-hukum, desain-desain, dan teori-teori yang ada atau telah dirumuskannya apakah sesuai dengan prinsip kausalitas (hukum alasannya adalah-balasan). Fisika klasik dan Teori Relativitas (khusus dan lazim) mengadopsi prinsip kausalitas tersebut secara konsisten. Karena prinsip kausalitas ini juga, orang sering menyebutkan fisika sebagai ilmu eksata-empiris dan bersifat deterministik.
Jika aturan, rancangan, atau teori fisika yang dirumuskan melanggar hukum sebab-balasan termasuk keharusan bahwa karena terlebih dahulu ada gres lalu muncul balasan, maka mesti diterangkan dan dicari klarifikasi mengapa terjadi pelanggaran prinsip kausalitas tersebut. Fisika (Mekanika) kuantum tidak mengadopsi prinsip kausalitas secara konsistem dalam perumusannya. Mekanika kuantum mengadopsi desain potensi (kebolehjadian) sebagai konsekuensi salah satu postulat (asas) mekanika kuantum yang menyebutkan bahwa setiap sistem fisis direpresentasikan oleh sebuah fungsi gelombang.
Dalam mekanika kuantum, sebagai konsekuensi berlakunnya konsep kesempatan, ada kemungkinan (kebolehjadian) suatu balasan mendahului alasannya. Memang pada alam mikroskopik ada teramati beberapa gejala (fenomena) fisis yang tidak tunduk pada aturan alasannya-akibat. Demikian juga beberapa fenomena fisis mirip tanda-tanda radioaktivitas, efek Compton, imbas fotolistrik, dualisme gelombang-partikel bahan dan spectrum garis yang dipancarkan atom tidak mampu diterangkan oleh fisika (mekanika) klasik. Kehadiran desain kesempatan dalam mekanika kuantum menjadikan mekanika kuantum bersifat indeterministik. Sifat indeterministik mekanika kuantum itu yang menjadi argumentasi utama Einstein tidak mendapatkan sepenuhnya konsep mekanika kuantum yang dirumuskan oleh Bohr dan mitra-kawannya merupakan perdebatan paling seru antar ilmuan sepanjang sejarah perjalanan dan kemajuan ilmu wawasan. Perdebatan tersebut tidak hanya menyangkut fenomena dan aturan fisika namun hingga menjamah segi terdalam filsafat dan religiusitas insan, dengan istilah Tuhan tidak bermain dadu di alam semesta (Einstein) dan jawaban Bohr yang menyampaikan Tuhan memang tidak bermain dadu, namun Ia adakala melempar dadunya ke daerah yang tidak kita pahami.
Dari perdebatan tersebut kita mampu simpulkan bahwa Eisntein dan Bohr (keduannya fisikawan sekaligus filusuf) mengakui eksistensi dan kedatangan serta campur tangan Tuhan (bukan hanya selaku Causa Primasaja) dalam alam semesta dan tentunnya juga dalam kehidupan manusia selaku bagian yang tidak terpisahkan dari alam semsesta itu sendiri. Pengakuan dan ungkapan yang berkelas dan jujur dari seorang ilmuan terhadap kaitan ilmu dan agama dalam kehidupan ini dinyatakan oleh Einstein dengan kalimat agama tanpa ilmu buta dan ilmu tanpa agama pincang.
4. Prinsip Kovariansi
Prinsip kovariansi digagas oleh Einstein dalam bisnisnya menunjukkan landasan (asas, postulat) untuk merumuskan teori relativitas khusus. Einstein meyakini bahwa eter yang dianggap selaku medium rambat cahaya itu tidak ada. Jadi cahaya yang dipancarkan dari matahari hingga ke atmosfer bumi melewati ruang yang hampa. Satu-satunya yang mampu dijadikan tolok ukur dalam pengukuran kecepatan cahaya oleh seorang pengamat yakni kerangka teladan yang relatif tetap terhadap pengamat.
Prinsip kovaris ini menyampaikan bahwa hukum-aturan fisika mesti kovarian (bentuknya tetap) untuk semua kerangka acuan inersial yang dipakai untuk merumuskan hukum-hukum fisika. Sebagai implikasi prinsip kovariansi itu ialah bahwa semua kerangka teladan ekuivalen.
Penerapan prinsip kovariansi itu dalam mekanika dan postulat kecepatan cahaya yang menyampaikan bahwa kecepatan tetap untuk semua kerangka contoh serta ruang dimesi empat (ruang Minkowski) menimbulkan aneka macam konsekuensi yang sama sekali berlawanan dengan pandangan manusia sebelumnya. Sebagai contoh, timbul rancangan kesetaraan massa dan energi, simultanitas, kontraksi panjang, dan sebagainya. Teori realtivitas khusus itu tidak saja berlaku di lingkungan fisika, astrofisika, kosmologi dan ilmu-ilmu sosial, tetapi juga menawarkan banyak masukan bagi filsafat. Sebagai pola, kalau kita mengajukan pertanyaan pada seseorang apakah dia sudah menjadi orang yang berhasil dalam hidupnya. Maka nyaris mampu ditentukan jawabannya yang diberikan (kalau beliau sehat dan normal) adalah kata relatif. Demikian juga kalau kita bertanya kepada seseorang yang kita jumpai di Malioboro dan kita bertanya apakah kota Yogyakarta cukup kondusif dan nyaman, nyaris pasti jawaban setiap orang dengan kata relatif.
5. Prinsip Ekuivalensi
Dalam teori relativitas lazim, Einstein tidak menyebabkan kerangka contoh dan kecepatan cahaya sebagai standar dalam formulasi teori relativitas lazim. Prinsip kovariansi masih tetap dipertahankan dan ditambah prinsip ekuivalensi yang berisi dua buah postulat ialah:
a. Semua tata cara koordinat sama baiknya untuk merumuskan hukum-aturan fisika,
b. Persamaan fisika harus berbentuk tensor dan dinyatakan dalam ruang dimensi empat Riemann (Rosser, 1964; Carmeli, 1982).
Berbagai implikasi logis dari teori prinsip-prinsip (postulat) relativitas umum muncul seperi cahaya kalau melalui medan gravitasi yang sangat berpengaruh akan mengambil lintasan melengkung (tidak lurus), massa gravitasional sama dengan massa inersia, pertambahan perihelion planet setiap mengitasi matahari, dan sebagainya.
Itu tadi sedikit artikel wacana 5 Prinsip Dalam Fisika: Korespondensi, Komplementaritas, Simetri, Kovariasi, Ekuivalensi. Semoga mampu bermanfaat. Sekian dan sampai jumpa pada artikel berikutnya. Terimakasih atas kunjuangannya dan jangan lupa untuk di share.
Sumber : Damanik, Asan. 2009. Pendidikan Sebagai Pembentukan Watak Bangsa Sebuah Refleksi Konsteptual-Kritis dari Sudut Pandang Fisika. Yogyakarta : Penerbit Universitas Sanata Dharma.