Kenapa Bumi berotasi?

Topik ini saya dapatkan saat diskusi di salah satu kelas mekanika klasik di kuliah magister fisika. Catatan kuliah ini menurut saya cukup menarik dan mungkin akan bermanfaat bagi para pembaca.

Oke seperti judulnya, kenapa bumi berotasi? Ya karena kehendak Allah dong. haha Kehendak Allah memang menyebabkan bumi dan planet di tata jaga raya cenderung berotasi. Alhamdulillah, para fisikawan juga ‘dikehendaki’ Allah untuk mempelajari mekanisme fisis yang sangat mungkin terjadi di alam.

Di atas benda raksasa dengan massa sekitar 6 juta juta juta kg dan jari-jari mencapai 4000 mil, manusia melakukan berbagai macam aktivitas. Umumnya kita menyadari bumi berotasi karena adanya siang dan malam, dengan mengamati gerak relatif antara bumi dan matahari. Tapi untuk melihat penyebab rotasi, kita perlu menggali lebih jauh apa yang ada di dalam bumi.

Semakin dalam tekanan semakin tinggi

Mari kita lihat perhatikan bumi lebih dalam. Bumi diketahui terdiri dari beberapa lapisan batuan dari permukaan hingga beberapa kilometer menuju inti. Dari permukaan menuju inti bumi memiliki perbedaan wujud yang disebabkan perbedaan tekanan pada tiap lapisan. Jika diperhatikan, semakin dalam kita menggali, maka tekanan yang ditimbulkan akan semakin besar. Tekanan yang begitu besar antar molekul batuan menyebabkan mereka hampir bergerak bebas satu dengan yang lain. Diteori kinetik partikel, benda dengan molekul yang bergerak ‘agak’ bebas merupakan wujud cair.  Sehingga tidak heran jika inti bumi yang di sebut magma berwujud cair dengan suhu yang sangat tinggi karena mengalami tekanan yang begitu hebat.

Logam cair bergerak seperti arus muatan

Logam dalam wujud cair, mengalir deras pada inti bumi. Jika diperhatikan logam dalam wujud cair mirip seperti aliran partikel bermuatan dalam jumlah yang sangat besar. Partikel bermuatan yang mengalir ini menimbulkan medan magnet disekitarnya.  Interaksi antara muatan yang bergerak dan medan magnet yang ditimbulkan, menyebabkan adanya nilai kecepatan angular pada sumbu tertentu. (ditinjau dari persamaan Maxwell) Hal inilah yang berkontribusi besar dalam terjadinya proses rotasi bumi.

Yap, itu adalah salah satu teori yang berusaha menjelaskan ‘kehendak’ Allah tentang rotasi bumi. Tentu belum sepenuhnya benar, karena untuk membuktikannya kita mungkin perlu usaha yang sangat keras untuk ‘melihat’ inti bumi secara langsung. Sejujurnya saya agak menyesal karena belum sempat melampirkan ilustrasi dari teori tersebut. Tapi yasudalah, lain waktu saja. hehehe Saya akan sangat senang jika ada koreksi, tanggapan atau komentar apapun, karena dari diskusi kita bisa semakin banyak belajar.

Okay, semoga bermanfaat. Welcome back

After Class-Note

Saya sangat sadar diri, jikalau saya adalah orang yang sangat gemar bercanda. Salah satu alasan saya semata-mata untuk membuat suasana yang nyaman dimanapun tempat kita berada. Namun, niat baik seperti itu pun juga bisa membawa dampak buruk jikalau dilakukan dengan cara yang tidak benar atau berlebihan.

Kita tidak pernah tau jikalau suatu ketika, canda kita akhirnya menyakiti hati saudara kita. Mungkin secara tidak sengaja, ada kata-kata yang kurang berkenan bagi orang lain di saat kita ingin mencairkan suasana.

Dan saat hal itu terjadi, mungkin tidak semua orang akan bersedia memafkan kita di kemudian hari. Bukankah hal seperti itu hanya menjadi penambah catatan dosa kita? Astagfirullah

Maka alangkah baiknya jikalau hal kecil seperti bercanda juga kita batasi pada diri kita. Cukuplah membuat saudara kita tersenyum manis, untuk sekedar mencari pahala kebaikan bagi kita. Niscaya segala sesuatu yang cukup itu akan membuat hati lebih tenang.

What is the World Made of?

Perkembangan Awal Teori Partikel

Saat ini, para peneliti di bidang fisika partikel tengah melakukan kerja keras untuk mencari jawaban dari pertanyaan “besar” ini. Jawaban pertama diperoleh dari konsep Anaximenes of Miletus, yang menyatakan bahwa semua benda di dunia ini terdiri dari empat elemen yaitu, air, api, udara dan tanah. 2500 tahun kemudian, orang-orang mulai mengenal Tabel Mendeleev yang setidaknya terdiri dari 100 elemen kimia di dalamnya. Pada dasarnya model Anaximenes secara konsep lebih ekonomis dan sangat umum. Akan tetapi konsep itu ternyata tidak benar! Data ilmiah menunjukkan tabel Mendeleev merupakan pilihan terbaik, sayangnya tabel tersebut masih terlalu kompleks untuk menjawab pertanyaan “besar” tadi. Susunan elemen yang tersusun sistematis pada tabel Mendeleev  memberikan petunjuk bahwa masih ada lagi sub-struktur yang lebih fundamental. Hingga saat ini kita mengetahui bahwa elemen-elemen tersebut tersusun dari struktur atomik yang disebut elektron dan inti atom.

Jawaban tentang teka-teki ilmiah ini di tengah diteliti melewati serangkaian eksperimen di bidang fisika atom, nuklir, sinar kosmik dan fisika energi-tinggi. Usaha telah dilakukan selama satu abad terakhir, akan tetapi serangkaian penemuan penting baru diperoleh beberapa dekade terakhir. Penemuan yang membawa kita pada ke dunia quark, lepton dan gauge boson.

Keteraturan pada tabel Mendeleev menjadi petunjuk lahirnya gagasan tentang adanya inti atom yang kemudian tersusun atas proton dan neutron, dimana kedua partikel tersebut terikat oleh interaksi kuat (strong interactions) atau gaya nuklir sehingga membentuk sebuah inti atom. Pada skala yang sedikit lebih besar, inti atom tersebut terikat dengan elektron oleh gaya elektromagnetik sehingga membentuk sebuah atom seperti pada unsur-unsur kimia. Pada waktu tertentu dapat terjadi perubahan dari neutron menjadi proton. Fenomena ini kemudian dijelaskan sebagai akibat dari aktifitas peluruhan sinar-Beta pada inti, dengan catatan adanya interaksi lemah (weak interactions) selama reaksi tersebut berlangsung.

Quark dan Lepton

Semakin berkembangnya teknologi, para ilmuwan menemukan bahwa neutron dan proton tidak “sendiri”. Kedua partikel tersebut ternyata masih dapat diuraikan menjadi partikel-partikel yang pada keadaan fermion yang berinteraksi kuat, sub-partikel ini disebut Baryon, tidak kurang 100 Baryon terdeteksi hingga saat ini. Jumlah yang hampir sama juga ditemukan pada partikel boson yang juga berinteraksi kuat, sub-partikel ini kemudian disebut meson. Semua sub-partikel yang terlibat pada interaksi kuat kemudian secara kolektif disebut sebagai “hadron”.

Keberadaan hadron yang terdiri dari baryon dan meson pada inti mendorong ilmuwan fisika partikel memperkenalkan model quark sebagai rangka dasar penyusun sub-partikel(baryon, meson) tersebut. Sementara di bagian luar inti yang lebih dominan diisi oleh elektron dan neutrino tidak mengalami interaksi kuat. Namun, keberadaan elektron dan neutrino ini berpengaruh pada intraksi lemah pada atom.  Mereka kemudian disatukan dalam grup partikel lain yang disebut Lepton. Karena lepton dapat ditinjau sebagai partikel-titik (point-like particle), maka dapat langsung disetarakan dengan orde quark. Dari pemaparan tersebut, sejauh ini kita bisa menyimpulkan bahwa quark dan lepton sebagai penyusun seluruh materi di alam semesta.

Penjelasan Teoritis

Pemodelan di atas membutuhkan penjelasan teoritis mengapa hal tersebut terjadi. Hingga persamaan Schrodinger lahir, ternyata belum mampu menjelaskan peristiwa peluruhan-neutron yang terjadi pada eksperimen sinar kosmik. Pada awal 1930an, teori quantum electrodynamic (QED) mencoba menjelaskan peristiwa tersebut, dengan asumsi bahwa interaksi elektromagnetik terkuantisasi dan tidak berubah jika ditransformasi secara relativistik. Teori QED kemudian semakin dikembangkan menjadi teori medan kuantum (quantum field theory) yang membahas interaksi partikel secara umum, termasuk interaksi lemah dan interaksi kuat.

Gagasan teori dan eksperimen di bidang fisika-partikel terus dilakukan. Untuk memperoleh pengetahuan yang semakin dalam tentang “what is the world made of?”. Pemahaman yang semakin mendalam tentang materi memungkinkan kita mengembangkan teknologi yang semakin maju di kemudian hari. Hal ini menjadi motivasi khusus bagi ilmuwan fisika di bidang nuklir dan partikel untuk menjawab pertanyaan “besar” tersebut.

Sumber Acuan : F. Halzen, A.D. Martin, Quarks and Leptons : An Introductory Course in Modern Particle Physics, Wiley, New York, 1984.

Nasihat Abu Hazim al A’raj

Pada tahun 97 H, khalifah muslimin, Sulaiman bin Abdul Malik melakukan perjalanan menuju Madinah Al-Munawarah. Ada rasa rindu pada diri Khalifah di kota suci itu untuk mengucapkan salam atas Muhammad Rasullullah SAW.

Setibanya di Madinah orang-orang menyabut kedatangan sang khalifah untuk memberi salam. Akan tetapi tidak termasuk Salamah bin Dinar (Abu Hazim Al A’raj) di antara orang-orang tersebut. Salamah bin Dinar adalah qadhi dan imam kota pada saat itu.

Sang khalifah kemudian menyapa orang-orang terdekat yang menyambutnya. “Sesungguhnya hati itu bisa berkarat dari waktu ke waktu sebagaimana besi bila tidak ada yang mengingatkan dan membersihkan karatnya.” Mereka berkata,: “Benar wahai amirul mukminin.” Lalu beliau menjawab; “Tidak adakah seseorang yang bisa menasehati kita, seseorang yang pernah berjuang dengan para sahabat Rasulullah?” Mereka menjawab; “Ada wahai amirul mukminin, di sini ada Abu Hazim Al-A’raj.”

Beliau bertanya; “Siapa itu Abu Hazim?” mereka menjawab; “Dialah Salamah bin Dinar, seorang alim, cendikia dan imam kota Madinah. Beliau termasuk salah satu tabi’in yang pernah bersahabat baik dengan beberapa sahabat utama.” Khalifah berkata; “Kalau begitu panggillah beliau kemari, namun berlakulah sopan padanya.”

Setelah Abu Hazim datang, khalifah menyambut dan membawanya ke tempat pertemuan.

Kalifah : “Mengapa Anda demikian angkuhnya terhadapku, wahai Abu Hazim?”

Abu Hazim : “Angkuh yang bagaimana yang Anda maksud dan Anda lihat dari saya wahai Amirul Mukminin?”

Khalifah : “Semua tokoh Madinah datang menyambutku, sedang Anda tidak menampakkan diri sama sekali.”

Abu Hazim : “Dikatakan angkuh itu adalah setelah perkenalan, sedangkan Anda belum mengenal saya dan sayapun belum pernah melihat Anda. Maka keangkuhan mana yang saya lakukan?”

Khalifah : “Benar alasan syaikh dan khalifah telah salah berprasangka. Dalam benakku banyak masalah penting yang ingin aku utarakan kepada Anda wahai Abu Hazim.”

Abu Hazim : “Katakanlah wahai Amirul Mukminin, Allah tempat memohon pertolongan.”

Khalifah : “Wahai Abu Hazim, mengapa kita membenci kematian?”

Abu Hazim : “Karena kita memakmurkan dunia kita dan menghancurkan akhirat kita. Akhirnya kita benci keluar dari kemakmuran menuju kehancuran.”

Khalifah : “Anda benar. Wahai Abu Hazim, apa bagian kita di sisi Allah kelak?”

Abu Hazim : “Bandingkan amalan dengan Kitabullah, niscaya Anda bisa mengetahuinya.”

Khalifah : “Dalam ayat yang mana saya dapat menemukannya?”

Abu Hazim : “Anda bisa menemukannya dalam firman yang suci :

“Sesungguhnya orang-orang yang banyak berbakti benar-benar berada dalam surge yang penuh kenikmatan, dan seseungguhnya orang-orang yang durhaka benar-benar berada dalam neraka.” (QS Al-Infithar 13-14)

Khalifah : “Jika demikian, dimanakah letak rahmat Allah SWT?

Abu Hazim : (membaca firman)“Sesungguhnya rahmat Allah itu dekat sekali dengan mereka yang berbuat kebajikan.”

Khalifah : “Lalu bagaimana kita menghadap Allah kelak, wahai Abu Hazim?”

Abu Hazim : “Orang-orang yang baik akan kembali kepada Allah seperti perantau yang kembali kepada keluarganya, sedangkan yang jahat akan datang seperti budak yang curang atau lari lalu diseret kepada majikannya dengan keras.”

Seketika sang khalifah-pun menangis terisak.

Khalifah : “Wahai Abu Hazim, bagaimana cara memperbaiki diri?”

Abu Hazim : “Dengan meninggalkan kesombongan dan berhias dengan menjaga kehormatan.”

Khalifah : “Bagaimana cara memanfaatkan harta benda agar ada nilai takwa kepada Allah?”

Abu Hazim : “Bila Anda mengambilnya dengan cara yang benar dan meletakkannya di tempat yang benar pula, lalu Anda membaginya dengan merata dan berlaku adil terhadap rakyat.”

Khalifah : “Wahai Abu Hazim, jelaskan padaku, siapakah manusia yang paling mulia itu?”

Abu Hazim : “Yaitu orang-orang yang menjaga kehormatan dan bertakwa.”

Khalifah : “Lalu perkataan apa yang paling besar manfaatnya?”

Abu Hazim : “Perkataan yang benar, yang diucapkan di hadapan orang yang  ditakuti dan diharap bantuannya. (Pengadilan)”

Khalifah : ”Wahai Abu Hizam, doa manakah yang paling mustajab?”

Abu Hazim : “Doanya orang-orang baik untuk orang-orang baik.”

Khalifah : “Sedekah manakah yang paling utama?”

Abu Hazim : “Sedekah dari orang yang kekurangan kepada orang yang memerlukan tanpa menggerutu disertai kata-kata yang menyakitkan.”

Khalifah : “Wahai Abu Hazim, siapakah orang yang paling dermawan dan terhormat?”

Abu Hazim : “Orang yang menemukan ketaatan kepada Allah SWT, lalu diamalkan dengan diajarkan kepada orang lain.”

Khalifah : “Siapakah orang yang paling dungu?”

Abu Hazim : “Orang yang  terpengaruh oleh hawa nafsu kawannya, padahal kawannya tersebut orang yang zalim. Maka pada hakikatnya dia menjual akhiratnya untuk kepentingan dunia orang lain.”

Khalifah : “Wahai Abu Hazim, maukah engkau mendampingi kami agar kami bisa mendapatkan sesuatu darimu dan Anda mendapatkan sesuatu dari kami?”

Abu Hazim : “Tidak, wahai Amirul Mukminin.”

Khalifah : “Mengapa?”

Abu Hazim : “Saya khawatir kelak akan condong kepada Anda sehingga Allah SWT menghukum saya dengan kesulitan di dunia dan siksa di akhirat.”

Khalifah : “Utarakanlah kebutuhan Anda kepada kami wahai Abu Hazim.”

Abu Hazim tidak menjawab sampai khalifah mengulangi perkataannya itu.

Abu Hazim : “Hajat saya adalah adalah selamat dari api neraka dan masuk surga.”

Khalifah : “Itu bukan wewenang kami, wahai Abu Hazim.”

Abu Hazim : “Saya tidak ada keperluan selain itu wahai Amirul Mukminin.”

Khalifah : “Wahai Abu Hazim, berdoalah untukku.”

Abu Hazim : “Ya Allah, bila hamba-Mu Sulaiman ini adalah orang yang Kau cintai, maka mudahkanlah baginya jalan kebaikan di dunia dan di akhirat. Dan jika dia termasuk musuh-Mu, maka berilah dia hidayah kepada apa yang Engkau hendaki dan ridhai, Amin.”

Salah satu hadirin berkata, : “Alangkah buruknya perkataanmu tentang Amirul Mukminin. Engkau sebutkan khalifah muslimin barangkali termasuk musuh Allah SWT, kamu telah menyakiti perasaannya.”

Abu Hazim : “Justru perkataanmu itulah yang buruk. Ketahuilah bahwa Allah mengambil janji para ulama agar berkata jujur:

“Hendaklah kamu menerangkan isi kitab itu kepada manusia, dan jangan kamu menyembunyikannya.” (QS Ali Imran : 187)

Abu Hazim kemudian menoleh kepada khalifah lalu berkata:

“Wahai Amirul Mukminin umat-umat terdahulu tinggal dalam kebaikan dan kebahagiaan selama para pemimpinnnya selalu mendatangi ulama untuk mencari kebenaran pada diri mereka. Kemudian muncullah kaum dari golongan rendah yang mempelajari berbagai ilmu mendatangi amir untuk mendapatkan suatu kesenangan dunia. Selanjutnya para amir tersebut tidak lagi menghiraukan perkataan ulama, maka merekapun menjadi lemah dan hina di mata Allah SWT. Seandainya segolongan ulama itu tidak tamak terhadap apa yang ada di sisi para amir, tentulah amir-amir tersebut akan mendatangi mereka untuk mencari ilmu. Tetapi karena para ulama menginginkan apa yang ada di sisi para amir, maka para amir tak mau lagi menghiraukan ucapannya.”

Sumber : Buku “TABI’IN”-  Dr. Abdurrahman Ra’fat Basya. (2011). At-Tibyan Press

Road to the “final exam”

Tiga setengah tahun sudah saya menimba pendidikan di Departemen Fisika, Universitas Indonesia. Tidak terasa kurang dari enam bulan lagi status sebagai mahasiswa S1 akan berakhir. Yah, walaupun belum bisa dipastikan apakah berjalan sesuai rencana atau tidak. Yang pasti persiapan untuk menggapai hal tersebut sudah dilakukan. Beberapa bulan terakhir memang saya fokuskan untuk mempelajari materi untuk tugas akhir.

Selama kuliah, dua semester terakhir ini memang berat. Namun saya juga tidak menyangkal begitu banyak hal menarik juga terjadi di semester-semester akhir ini. Kehidupan kampus yang saya bayangkan di awal bangku kuliah, ternyata sedikit demi sedikit baru terealisasi saat ini. Belajar di lab hingga larut, diskusi rutin dengan dosen, baca jurnal, bikin paper… Belajar itu seperti reaksi berantai. Ketika paham yang ini, lalu ingin yang itu. Sesudah paham itu, lalu cari yang itu itu lagi. hehehe    Walaupun kadang-kadang bisa dapat bonus mata merah atau tangan yang pegal, tapi semua terasa sangat menyenangkan.

Semua hal itu baru saya sadari tidak lama. Ketika belakangan saya akhirnya menentukan akan hidup di dunia akademis. Pada pertengahan masa kuliah, saya juga mengalami masa jenuh. Saat- saat ketika belajar jadi terasa begitu berat. Materi yang segudang dan tujuan yang masih abstrak. Akhirnya kondisi itu berimbas pada nilai yang sangat menyedihkan. Belum selesai sampai di situ,  saya kemudian dilanda rasa takut dan kepercayaan diri yang menurun. Mulai dari hal akademis, ekonomi, hingga masalah jodoh (upss!!). Saya menjadi begitu mengkhawatirkan banyak hal. Karena takut, seringkali cenderung mencari pelampiasan untuk menenangkan diri. Alhamdulillah, pelampiasannya ngga sampai aneh-aneh, cuma porsi main game aja yang jadi lebih banyak.hehehe

Kondisi seperti itu saya alami cukup lama. Hingga akhirnya, semester lalu saya kembali menemukan hal-hal menarik yang dulu saya pertanyakan. “Kenapa bumi berotasi?” adalah ertanyaan yang sempat terpikira ketika mahasiswa baru. Beberapa pendapat untuk menjawabannya baru bisa saya temukan satu semester lalu ketika belajar teori relativitas khusus dan mekanika kuantum relativistik. Meskipun saya sendiri  belum menemukan jawaban yang pasti, tapi setidaknya petunjuk semacam itu menyalakan kembali semangat saya yang meredup untuk kembali belajar. hohoho

Saya sangat bersyukur telah belajar satu hal penting. Bahwa, setiap orang memang memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Setiap orang keterampilan tersendiri yang diasah dari kegiatan mereka sehari-hari. Tapi diantara mereka, tidak semuanya menyadari arti kata pantang menyerah. Ketika kita mendapati nilai ujian kita lebih buruk dibanding orang lain, kita tidak perlu berkecil hati karena itu mungkin memang nilai yang pantas untuk kita. Yang terpenting kita harus berusaha bangkit, belajar dari kesalahan dan berusaha kembali. Jangan sampai nilai yang buruk di hari kemarin malah mengecilkan hati kita dan menyerah pada keadaan.

Kita mungkin akan pernah salah, kurang atau buruk di hari sebelumnya. Tapi tidak ada jawaban pasti untuk hari esok, hingga kita berusaha memperbaiki diri kita dan memberi yang terbaik untuk hari ini.

Semoga bermanfaat

“I’m not concerned that you have fallen. I’m concerned that you arise” – Abraham Lincoln