Physics history

1. Perkembangan Sejarah
Fisika
• Pra Sains
• Berkembangnya Eksperimen
• Fisika Klasik
• Fisika Modern

2. Periode 1: Pra Sains
• Pembahasan dikhususkan pada masa
Babylonia, Mesir Kuno dan Yunani Kuno.
• Di zaman ini belum terlihat perkembangan
fisika yang khusus.
• Perkembangan yang tercatat sejarah
terkait dengan matematika, astronomi,
serta pengukuran dan skala.

3. Babylonia dan Mesir dianggap sebagai tanah
kelahiran peradaban
Di Babylonia dan Mesir belum banyak benih-
benih sains (Physical Sciences)
Sumbangan penting orang Babylonia adalah
sistem numerik:
Sistem desimal (manusia mempunyai 10 jari)
Sistem DuoDesimal (Dasar 12), karena dapat dibagi dengan
2,3,4, dan 6.
Sistem sexagesimal (Dasar 60) karena dapat dibagi dengan
2,3,4,5,6,10,12,15,20, dan 30
Dalam menuliskan bilangan mengikuti kaidah posisi angka
seperti sekarang.
Babylonia

4. Babylonia juga sudah mengenal standarisasi
ukuran. Dasarnya dengan banyak
menggunakan organ tubuh sebagai satuan:
Panjang: Jari kira-kira 1,65 cm;
Kaki kira-kira 20 jari
Cubit kira-kira 30 jari
Berat: Grain = 0,046 gr;
Shekel = 8,416 gr
Talen = 30,5 kg
Pengukuran waktu sudah dimulai:
Satuan Hari
Bulan Setiap Melihat Bulan Baru
Kalender disesuaikan pula dengan musim, terutama dalam
hubungan dengan pertanian

5. Pengamatan astronomi sudah dimulai. Mereka
memandang alam semesta ini sebagai kubus
dengan langit datar dan alasnya bumi yang juga
datar
Astrologi juga sudah ada waktu itu. Orang
Babylonia percaya bintang dapat mempengaruhi
kejadian-kejadian yang menyangkut manusia.
Sistem zodiak dimulai di Babylonia
Geometri dikembangkan untuk memenuhi
kebutuhan hidup sehari-hari seperti pengukuran
tanah

6. Mesir Kuno
 Ada hubungan perdagangan yang kuat
antara Babylonia dan Mesir  banyak
persamaannya
 Sistem bilangan menggunakan “sistem
desimal”. Bangsa Mesir kurang berhasil
dalam pecahan:
dan
4
1
2
1
4
3

776
1
679
1
56
1
97
2


7. 7
 Contoh perkalian Bangsa Mesir Kuno:
13 117
[6 234] x
3 468
1 936
------------------------ +
1521
 Geometri: Dapat menghitung volume piramida
terpancung.

8. 8
 Astronomi: Mesir Kuno agak tertinggal
bila dibandingkan dengan Babylonia.
Bangsa Mesir Kuno juga menganggap
alam semesta sebagai suatu kubus
dengan langit datar dan alas bumi yang
agak cekung. Bintang dianggap lampu
yang tergantung pada langit.
 Sistem Kalender didasarkan pada Bulan
(Lunar = qomariyah)

9. 9
Paling maju di Mesir Kuno adalah
Ilmu Kedokteran
• Kedokteran di Mesir lebih rasional
dibandingkan dengan Babylonia
• Sudah melakukan pembedahan
• Mempelajari anatomi tubuh manusia
walaupun masih terbatas
• Ada cara pembuatan obat yang tertulis
dalam pairus

10. Yunani Kuno
Sumbangan Yunani Kuno pada IPA lebih sedikit
dibandingkan dengan sumbangannya pada Matematika,
Seni, Kesusateraan, dan Metafisika.
Upaya memahami fenomena alam, banyak dilakukan
dengan berfilsafat dan tidak mengadakan eksperimen
Dari segi pengetahuan fisika sampai tahun 1400,
sumbangan Yunani pada fisika dapat dikatakan paling
banyak. Benih fisika telah banyak diletakkan (dibangun)
seperti hukum kekekalan materi, inersia, teori atom, dan
bahwa laju cahaya itu mempunyai harga tertentu.

11. Thales of Miletus (624-547 BC)
• Telah mengenal kekuatan magnet
dan batu ambar
• Menemukan inklinasi bumi
• Bumi berbentuk bola
Catatan:
Menurut ARISTOTELES: Bumi
berbetuk silinder yang terletak di
atas air.

12. Pythagoras (580-500 BC)
• Salah seorang filosof terbesar Yunani dan
pendiri dari Pythagorean School.
• Berpendapat bahwa bumi berbentuk bola
(walaupun tidak jelas apa dasarnya, mungkin
karena bola dianggap bentuk paling sempurna
– “mathematico-esthetic”).
• Dia juga yakin bahwa alam semesta juga
berbentuk bola dengan bumi sebagai pusatnya.
Matahari, bulan, dan planet lainnya berputar
sendiri-sendiri mengelilingi Bumi sebagai pusat.

13. Anaxagoras (500-428 BC)
• Dikisahkan oleh PLATO, bahwa
Anaxagoras adalah seorang
bangsawan yang melupakan hartanya
demi untuk mengabdi pada ilmu
pengetahuan
• Anaxagoras berpendapat bahwa Bulan
tidak mengeluarkan sinar, tetapi
Matahari-lah yang “meletakkan”
terangnya pada bulan dan bulan
membaginya kepada bumi.30

14. • Bulan mengalami gerhana kalau
dihalangi oleh bumi, demikian pula
matahari akan mengalami gerhana
kalau dihalangi oleh bulan.
• Ia juga telah meletakkan bibit teori
atom yang dikemudian hari
dikembangkan oleh DEMOCRITUS
(generasi setelah Anaxagoras).
• Tidak menerima pendapat Yunani
sebelumnya tentang “penciptaan”
dan “pemusnahan” materi, yang
antara lain sebagai bibit hukum
kekekalan materi.

15. Democritus (460-370 BC)
• Memberi bentuk terhadap teori atom yang
dikemukakan oleh Anaxagoras
• Postulatnya: “Jagat raya ini terdiri dari ruang
hampa dan sejumlah besar partikel yang
tidak terlihat dan tidak dapat dibagi lagi.
Partikel-partikel itu berbeda satu sama lain
dalam hal bentuk, posisi, dan susunannya.”
• Untuk mendukung postulatnya ia
berpendapat bahwa materi itu tidak dapat
diciptakan karena tidak ada materi yang
berasal dari sesuatu yang tidak ada,
demikian pula sesuatu itu juga tidak dapat
dimusnahkan.

16. Aristoteles (384-332 BC)
• Salah seorang murid PLATO tercerdas.
• Banyak memberi sumbangan pemikiran pada
berbagai cabang pengetahuan seperti Logika,
Retorika, Etika, Metafisika, Psikologi, dan
Pengetahuan Alam.
• Karena kecerdasannya, pengaruh pemikirannya
meluas pada berbagai disiplin ilmu, termasuk
dalam fisika. Walaupun dalam kacamata fisika
modern, pendapat Aristoteles terlihat hanya
sebagai dugaan biasa saja (common sense
only), dan bukan didasarkan pada hasil
observasi dan verifikasi.

17. Aristrachus (± 310-230 BC)
• Ia mengajukan teori tentang susunan Tata
Surya dan Bintang-Bintang mirip dengan
dengan teori Heliosentris yang
dikemukakan oleh COPERNICUS 2000
tahun kemudian.
• Menurutnya “Bintang-bintang tetap dan
Matahari tidak bergerak. Bumi bergerak
mengelilingi matahari dalam lintasan
berbentuk lingkaran, dan matahari di titik
pusat lingkaran itu.”

18. Archimedes (287-212 BC)
• Terkenal dengan hukum hidrostatikanya
dan ungkapan “Eureika” yang melegenda.
• Mendukung teori heliosentris dalam
memahami tatasurya dan posisi bumi kita.

19. PERIODE 2
Berkembangnya Metode
Eksperimen
Ada perubahan Paradigma bahwa
fisika tidak cukup hanya Teori,
tapi harus didukung dengan
eksperimen.

20. Galileo Galilee [1564 – 1642]
Dianggap sebagai Bapak Metode Eksperimen
Menciptakan “PULSOMETER” yang pada dasarnya
adalah ayunan sederhana untuk mengukur detak
jantung
Melalui berbagai percobaan Galileo membantah ajaran
Aristoteles yang mengatakan di antaranya bahwa benda
berat akan lebih cepat sampai di tanah.
Ada cerita bahwa Galileo mengadakan demonstrasi
dengan naik ke atas menara PISA yang miring dan
kemudian menjatuhkan benda yang berat dan benda
yang ringan di depan banyak orang. Namun cerita ini
diragukan kebenarannya.

21. Diilhami oleh penemuan Lipperhey (Belanda), Galileo
berhasil membuat teropong bintang.
Dengan teropong itu Galileo mendapatkan bahwa
jumlah bintang tetap selalu lebih banyak dari yang
diketahui orang sampai saat itu.
Galileo juga mengamati planet-planet dan menemukan
satelit jupiter
Berdasarkan temuan-temuan itu, Galileo menjawab
beberapa teka-teki tentang “milky way”. Galileo juga
mendukung paham HELIOSENTRIS.
Bukunya yang diterbitkan pada akhir hidupnya
berjudul “Dialogue on The Great World System”. Buku
tersebut mengisahkan dialog antara tiga tokoh, yaitu
SALVIATI (mewakili paham Copernicus), SIMPLICO
(mewakili paham Aristoteles), dan SAGREDO (sebagai
moderator).

22. Tycho Brahe [1546 – 1601]
Tycho Brahe ditugaskan oleh Raja Frederick II
dari Denmark di Observatorium Uraniborg.
Tugasnya meramal nasib kerajaan berdasarkan
astrologi. Selama 20 tahun bekerja di
Observatorium itu Tycho melakukan observasi
dan mengumpulkan data secara teliti.
Johannes Kepler adalah asistennya yang bekerja
di Observatorium yang sama. Setelah Tycho
meninggal, Kepler menganalisis data yang
dikumpulkan oleh Tycho, sehingga dapat
merumuskan tiga hukumnya. Kepler pendukung
paham Heliosentris, sedangkan Tycho
sebenarnya adalah pendukung paham
Geosentris.

23. Hukum Kepler
1. Semua planet berputar mengelilingi
matahari dengan lintasan berbentuk elips
dan matahari terletak di salah satu fokus
elips.
2. Jari-jari vektor dari matahari ke tiap
planet menyapu daerah yang sama luas
dalam waktu yang sama.
3. Kuadrat waktu keliling planet mengelilingi
matahari sebanding dengan jarak rerata
planet ke matahari pangkat tiga.

24. Pekerjaan dua orang tersebut (Tycho Brahe
dan Johannes Kepler) mencontohkan
pekerjaan seorang eksperimentalis dan
seorang teoritikus di dalam pengembangan
sains-fisika. Sehingga lahirlah pemaknaan
akan hakekat fisika sebagai proses dan
sebagai produk.
Hakekat sains dewasa ini meliputi Proses,
Produk, dan Nilai.
Kepler meninggalkan beberapa pertanyaan
yang kemudian di jawab oleh Newton.

25. Isaac Newton [1642 – 1727]
Menciptakan jam-air, kincir atau roda air, sundials,
model kincir air
Menemukan teorema binomial, mengembangkan
teori tentang deret tak berhingga, dan
mengembangkan kalkulus.
Menemukan hukum gravitasi (inverse square law)
Di Bidang optika melakukan penyempurnaan pada
konsep tentang lensa dan spektrum cahaya.
Diilhami oleh keberhasilan Galileo, Tycho, dan
Kepler dalam bidang eksperimen, Newton ikut andil
dalam penyebarluasan metode eksperimen di
dalam sains-fisika.

26. Penyebaran Metode Eksperimen
Karena keberhasilan beberapa ilmuwan seperti
Galileo, Tycho Brahe, dan Kepler, maka cukup
untuk meningkatkan minat peneliti dan penemu
untuk menggunakan metode eksperimen dalam
menjawab permasalahan yang ditemui di alam
ini.
Di Eropa lahir beberapa masyarakat ilmiah
antara lain seperti (i) Lincean Siciety (Italia-
1603), (ii) The Royal Academy of Science
(Perancis-1666), dan (iii) The Royal Society for
The Advancement of Learning (Inggris-1662).

27. Periode 3: Fisika Klasik
• Merupakan kelanjutan dari periode II dan
tidak ada perubahan dalam paradigma.
• Yang dipelajari adalah benda-benda
dalam ukuran besar, yang dijumpai dalam
kehidupan sehari-hari.
• Laju benda yang dipelajari juga lebih kecil
bila dibandingkan dengan laju cahaya.

28. MEKANIKA
Umumnya penurunan ketiga Hukum Newton
yang dianggap sebagai hukum dasar menjadi
prinsip-prinsip sekunder yang berlaku untuk
keadaan khusus, seperti:
• Hukum-Hukum Hidrodinamik oleh Daniel Bernoulli
(1700-1782)
• Tentang arus zat alir kental, maka baru masalah-
masalah sederhana saja yang dapat diselesaikan.
Hal-hal yang lebih kompleks baru dapat
dipecahkan pada abad 20 setelah diciptakan
pesawat terbang.

29. • Hukum Kekekalan momentum anguler
oleh EULER (1707-1782).
• Persamaan Lagrange yang berlaku
umum untuk menyelesaikan masalah
gerak benda-benda dengan
menggunakan sistem koordinat umum.
• Persamaan Hamilton yang banyak
bermanfaat untuk menyelesaikan
masalah-masalah teoritis.
• Teori matematis tentang elastisitas.

30. PANAS DAN ENERGI
• Galileo menciptakan termometer udara (1597).
Termometer raksa pertama diciptakan oleh Kircher
tahun 1643.
• Tahun 1724 Fahrenheit mengusulkan skala suhu,
yaitu skala Fahrenheit, diikuti oleh Reamur dan
Celcius (1742).
• James Black (1728-1799) mengukur panas
peleburan dan panas penguapan. Azas Black
menyatakan bahwa “panas yang diberikan sama
dengan panas yang diterima” yang sebenarnya
sudah tercakup dalam hukum kekekalan energi.
• Untuk menjawab “apakah panas itu” Newton
mengatakan bahwa panas itu ada hubungannya
dengan gerak benda-benda kecil yang menyusun
benda itu

31. • Tetapi dalam periode ini terjadi kemunduran. Di
awal abad 18 orang kembali pada teori
“Caloric.” Teori ini menyatakan bahwa panas itu
adalah sejenis “cairan” yang dapat
dipindahkan dari satu benda ke benda lain.
Pemuaian benda karena dipanaskan
diterangkan bahwa karena “memakan banyak
caloric maka benda itu menjadi lebih “gemuk”.
Black menjelaskan panas peleburan dan
panas jenis berdasarkan teori caloric ini. Pada
akhir abad 18, teori ini diterima secara umum.
Berdasarkan teori ini, maka satuan panas
disebut “kalori”. Orang juga belum
membedakan antara panas (heat) dan suhu
(temperature).

32. • Percobaan pertama yang mengantarkan orang
untuk menolak teori “caloric” dilakukan oleh
COUNT RUMFORD (1775) yang
menyimpulkan bahwa panas itu tidak mungkin
berupa materi melainkan berupa sejenis
gerakan.
• HUMPHRY DEVY menggosokkan dua potong
es di ruang hampa pada suhu di bawah titik
beku.
• Penggosokkan tersebut dilakukan di ruang
yang tersekat dari pertukaran panas dengan
lingkungannya. Ternyata es itu juga meleleh.
Namun demikian banyak orang yang masih
bertahan pada teori caloric. CARNOT (1796-
1832) menjelaskan “CARNOT’S CYCLE” dalam
tahun 1824 masih berdasarkan teori caloric.

33. • R.J. MAYER (1814-1878) melakukan
percobaan yang menunjukkan kesetaraan
antara panas dan energi mekanik.
Berdasarkan percobaannya, dia menghitung
harga kesetaraan panas dan energi mekanik.
• Tanpa mengetahui percobaan Mayer, JOULE
melakukan percobaan untuk mengubah
energi yang dimiliki oleh benda yang jatuh
menjadi panas. Di Jerman juga melakukan
hal yang sama dan menunjukkan bahwa
gerak abadi itu tidak mungkin terjadi. Dia
mengumumkan hukum kekekalan energi.
• Berdasarkan temuan-temuan itu, maka teori
caloric di tolak orang.

34. OPTIKA
Banyak ditemukan gejala-gejala
yang berhubungan dengan cahaya
yang dapat diterangkan
berdasarkan teori gelombang.
Namun ada juga peristiwa optis
yang tidak bisa dijelaskan dengan
konsep gelombang.

35. • THOMAS YOUNG (1773-1829)
menemukan gejala interferensi.
Dari cincin Newton, Young berhasil
mengukur panjang gelombang cahaya.
• Young dapat menunjukkan gejala
interferensi cahaya dengan meletakkan
rambut atau benang sutera di sebuah
celah sempit dan diterangi dari
belakang.

36. • YOUNG juga dapat menerangkan
gejala difraksi cahaya dengan
interferensi dan dapat mengukur
panjang gelombang cahaya.
• Hasilnya sama, sehingga disimpulkan
bahwa kedua gejala itu tentunya
ditimbulkan oleh hal penyebab yang
sama. Pendapat Young ini
menimbulkan protes termasuk dari
Gereja.

37. • Pada tahun 1815, FRESNEL (1788-
1827) menemukan gejala interferensi
dalam percobaan dengan menggunakan
dua cermin datar.
• Dia juga dapat menerangkan gejala
polarisasi cahaya.

38. • Pada tahun 1850 FOUCOULT berhasil
mengukur laju cahaya. Dia menemukan
bahwa laju cahaya dalam air lebih kecil
dibandingkan dalam ruang hampa.
• Dengan penemuan-penemuan itu, maka
orang cenderung menerima teori
gelombang dari

39. MASALAHNYA ADALAH GELOMBANG APA
SEBENARNYA CAHAYA ITU??

41. LISTRIK &
MAGNET
Dalam periode ini pengetahuan
tentang kelistrikan dan
kemagnetan berkembang dengan
pesat.

42. • Kajian Elektrostatika dimulai: LAPLACE,
GREEN, dan POISSON 
mengembangkan persamaan matematik
• Ada penemuan-penemuan dasar yang
menyangkut arus listrik. GALVANI pada
tahun 1786 mempelajari “kelistrikan pada
hewan” yang menunjukkan bahwa saraf
katak itu merupakan sumber listrik.

43. • VOLTA berhasil membuat sumber listrik
pertama yang dikenal dengan elemen
volta.
• Orang juga mulai meneliti gejala-gejala yang
berkaitan dengan elektrolisis.
• Penelitian dalam elektrolisis ini diteruskan
oleh FARADAY yang menemukan Hukum-
Hukum Elektrolisis

45. • Hubungan antara kelistrikan dan
kemagnetan mulai dipelajari sejak
OERSTED dalam tahun 1820 
menemukan secara tidak sengaja
(mengamati) bahwa jarum kompas
terpengaruh kalau ada arus listrik
didekatnya.

46. • BIOT dan SAVART berhasil menemukan
“hukum biot-savart” yang menyatakan
besarnya kuat medan listrik di sekitar
konduktor berarus listrik.
• Dari banyak eksperimen  AMPERE
menemukan bahwa sirkuit tertutup
berarus listrik dapat mempengaruhi
magnet batang.

47. • FARADAY berpikir kalau arus listrik
dapat menghasilkan medan magnet,
apakah medan magnet dapat
menghasilkan listrik.
• Dari percobaan-percobaan yang dia
lakukan, FARADAY dapat
menemukan hukum-hukum tentang
arus induksi.

48. • Berdasarkan temuan-temuan FARADAY,
OERSTED, BIOT dan SAVART, lalu
MAXWELL mengembangkan teori
Elektromagnetis.
• MAXWELL menurunkan empat
persamaan (dikenal dengan Persamaan
Maxwell) dan menunjukkan bahwa cahaya
itu sebenarnya adalah gelombang
elektromagnet.

49. DENGAN DEMIKIAN, KESIMPULAN MAXWELL
DAPAT MENJAWAB PERTANYAAN TENTANG
HAKEKAT CAHAYA

50.  Pada waktu memasuki setengah kedua
abad (era fisika klasik), dimana orang
mengembangkan fisika dengan pola
pemikiran Galileo dan Newton, orang
menyangka bahwa pola pikir dasarnya
sudah ditemukan dan penelitian
selanjutnya hanya bersifat penyempurnaan
atau melengkapi.
Periode 4: Fisika Modern

51. Menjelang akhir abad 19, banyak
penemuan-penemuan gejala alam
yang sukar atau tidak dapat
diterangkan dengan paradigma
lama.

52. • Wilhelm Konrad Rontgen (1895) di Munich
menemukan sinar X.
• Becquerel dan Suami Istri Curie (1896)
menemukan zat radioaktif.
• 1897 Thomson menemukan bahwa sinar
katoda itu adalah sinar elektron dan berhasil
menentukan muatan spesifiknya
• Millikan menemukan muatan listrik elektron
Penemuan-Penemuan itu
di antaranya:

53. • Kegagalan untuk menerangkan radiasi
termis dari benda hitam. Kemudian
PLANCK berhasil menjelaskan radiasi
termis benda hitam dengan postulat
bahwa radiasi benda hitam itu diskrit
(1900)
• Kegagalan menjelaskan gejala-gejala
keatoman
• Kegagalan menjelaskan efek fotolistrik
• Hasil percobaan Michelson-Morley

54. Menghasilkan fisika modern dengan dua
pilar utama:
• Relativitas Khusus
• Mekanika Kuantum

55. PR individu:
• Mengapa nama periode terakhir R.
Meyer muncul Fisika Modern?
• Mengapa Fisika Modern hanya
didukung atau didasari oleh dua teori
besar, yaitu teori relativitas dan teori
kuantum cahaya?

56. Fisika klasik menelaah keadaan khusus
untuk benda besar dan dengan
kecepatan rendah. Tidak sesuai dengan
prinsip teori relativitas dan teori
kuantum cahaya.
FISIKA KLASIK FISIKA MODERN
Kontinu Diskrit/Terkuantisasi
Deterministik Probabilistik
Waktu Universal Waktu Tidak Universal

57. Cabang Ilmu Fisika
• Mekanika
• Optika
• Panas dan Energi
• Listrik Magnet
• Sains Kebumian
• Astronomi
• Teori Atom
• Mekanika Kuantum