Mengembangkan Pendidikan MIPA dengan Peralatan Sederhana

"Genius adalah 99% Kerja Keras" 

~Almarhum Thomas Alva Edison~

Apakah anak-anak Indonesia tertinggal kecerdasannya dibandingkan dengan anak-anak bangsa-bangsa maju di dunia?

Jawabannya adalah, tidak. Sama sekali tidak.

Anak-anak Indonesia lebih unggul, lebih cerdas, lebih genius dibanding anak-anak dari bangsa-bangsa lainnya, termasuk dari bangsa-bangsa maju!

Banyak juga anak-anak genius Indonesia justru datang dari daerah yang seringkali kita anggap sebagai daerah tertinggal, misalnya Papua, Sulawesi, Nusa Tenggara dsb. Ternyata dalam melahirkan manusia-manusia genius, mereka sama sekali tidak tertinggal.

Bahkan disana banyak anak-anak yang kecerdasannya tidak akan tertandingi oleh kebanyakan anak-anak paling cerdas di daerah-daerah lainnya.

Sebetulnya ada suka duka bagi anak-anak yang genius di Indonesia, mereka sebetulnya perlu pendidikan khusus tapi sayang sarana masih terbatas. Sekolah untuk anak supernormal sampai saat ini belum dapat diselenggarakan di Indonesia, walaupun disadari urgensinya. Upaya ke arah terwujudnya sekolah tersebut telah lama dirintis dengan berbagai kegiatan yang akan menunjang keberhasilan jenis sekolah untuk anak supernormal di masa yang akan datang.

Butuh Layanan Khusus, menurut data, baru 9.551 siswa cerdas dan berbakat istimewa mendapat layanan khusus di sekolah. Diperkirakan ada 2,2 persen anak usia sekolah atau sekitar 1.050.000 orang anak Indonesia di sekolah memiliki kualifikasi cerdas istimewa. Ini luar biasa.

Sementara menurut Fisikawan Prof. Yohanes Surya, potensi ribuan anak genius kurang terasah baik. Diduga beberapa penyebabnya adalah karena pengajaran kurang baik dan pelajar kurang dimotivasi agar mengeluarkan kemampuan terbaik. Prof. Surya mengatakan, penelitian di dunia menyebutkan, ada satu orang genius dari setiap 11.000 orang. Jadi dari 230 juta penduduk Indonesia, ada sekitar 20.900 orang jenius. ”Mereka punya IQ minimal 160 atau setara Einstein,” ujarnya. 

Presiden MENSA [Perkumpulan orang ber-IQ tinggi.] Indonesia, Sahat Simarmata, orang-orang ber-IQ tinggi hanya sebagian kecil dari populasi penduduk, tepatnya sekira dua persen saja. Sayangnya, sebagian dari orang jenius itu justru berkiprah di luar negeri ketimbang di Tanah Air.

Apakah arti 2 % ini?

Berarti ada sekitar 2/100 x 260.000.000. = 5.200.000 orang mempunyai kecerdasan super tinggi.

Bayangkan apabila jumlah ini dapat dioptimalkan?

MASALAH DI SEKOLAH

ISAAC NEWTON dituduh anak bodoh oleh gurunya karena suka melamun dan tidak konsentrasi.

THOMAS A. EDISON senang belajar dan suka bertanya, tapi malah dikeluarkan dari sekolah.

ALBERT EINSTEIN senang belajar tapi sering bolos karena menganggap sekolah justru menghambat kesenangannya membaca dan main biola. Ia sempat keluar dari sekolah menengah di Munich karena gurunya galak dan melarangnya banyak bertanya.

BILL GATES dan Mark Zuckerberg (Pendiri Microsoft dan Pendiri Facebook) drop-out dari Harvard, salah satu sekolah terbaik di dunia.

LEONARDO DA VINCI senang belajar. Ia tidak pernah bersekolah.

Apakah sekolah justru terlalu formal, kaku, terlalu sistematik sehingga akhirnya justru malah menghabisi kesenangan belajar seseorang?

“Knowledge which is acquired under compulsion has no hold on the mind“

~ Plato~

Sekolah sebagai salah satu institusi pendidikan yang secara langsung bertanggung jawab penuh terhadap kinerja pendidikan yang berkualitas harus mampu membenahi segala aspek yang menjadi wewenang dalam pelaksanaan manajemen sekolah. 

Diantaranya adalah peningkatan proses pembelajaran agar menjadi lebih bermutu sehingga mampu menghasilkan output yang diharapkan.

Proses pembelajaran yang diterapkan harus memperlihatkan spesifikasi dari karakterisrik mata pelajaran serta perkembangan peserta didik sehingga tercipta suasana kelas yang kondusif dan nampak semangat mereka dalam mengikuti pembelajaran.

Kegiatan pembelajaran yang seperti inilah yang semestinya mendapat perhatian lebih dari pihak sekolah melalui program-program yang dirancang sistematis dan berkesinambungan. Pada lingkup pembelajaran berbasis IPA karakteristik yang paling menonjol yaitu adanya pengaitan konsep dengan kehidupan nyata melalui pengamatan atau percobaan di laboratorium. 

Bahkan pada kasus tertentu tujuan pembelajaran tidak dapat dicapai jika tidak mengadakan eksperimen dalam pembelajarannya,  disamping untuk mencapai tujuan pembelajaran metode ini memberikan kesan yang mendalam dan lebih bermakna bagi peserta didik sehingga menumbuhkan sikap positif bagi proses dan hasil belajarnya. 

Dari sini timbul perilaku antusias yang besar dalam diri tiap peserta didik mengikuti pembelajaran IPA yang selama ini seakan menjadi ‘hantu’ karena lebih banyak dicekoki konsep abstrak yang seharusnya mampu mereka bangun melalui aktivitas di laboratorium.

Para pelajar sedang melakukan aktifitas pembelajaran di Ruang Laboratorium Sekolah

MASALAH DI MASYARAKAT

Apakah masyarakat kita justru terlalu sinis, kaku, tak menghargai suatu karya, terlalu saling curiga dan saling iri dengki sehingga akhirnya justru malah menghabisi kesenangan belajar dan kreatifitas seseorang?

MASALAH DI PEMERINTAHAN

Kemdikbud sedang uji publik kurikulum baru.  

Hasil evaluasi TIMSS (Trends in Student Achievement in Mathematics and Science) 2011 untuk matematika kelas VIII, Indonesia pada posisi 5 besar dari bawah (bersama Syria, Moroko, oman, Ghana). Peringkat Indonesia (36/40 dengan nilai 386) mengalami penurunan dari TIMSS 2007 (peringkat 35/49 dengan nilai 397). Tertinggi diraih oleh Korea (nilai 613) disusul Singapore (nilai 611). Nilai rata-rata 500.

Untuk sains/IPA kelas VIII, Indonesia juga menempati posisi 5 besar dari bawah (bersama Macedonia, Lebanon, Moroko, Ghana). Peringkat Indonesia (39/42 dengan nilai 406) berada di bawah Palestina, Malaysia, Thailand dsb. Singapore peringkat pertama (nilai 590). Nilai yang diperoleh Indonesia juga menurun dibandingkan hasil tahun 2007 (peringkat 36/49 dengan nilai 427). Nilai rata-rata 500.

Saya tidak bisa membayangkan apa jadinya kalau kurikulum 2013 diberlakukan dengan kondisi IPA diintegrasikan kedalam bahasa Indonesia dimana sekitar 70 % materi IPA terpangkas.

Ide kurikulum baru ini tidaklah jelek. Ada beberapa sisi positifnya yaitu diharapkan pembelajaran lebih menyenangkan. Namun ada bagian yang sangat mengganjal saya yaitu tentang pemangkasan dan pendangkalan materi IPA dalam kurikulum baru ini.

Kalau kita bandingkan KD (kompetensi dasar) kurikulum baru dengan KTSP, terlihat bahwa materi IPA terpangkas lebih 60-70% . Silakan lihat materi apa saja yang terpangkas di :

http://www.yohanessurya.com/download/PerbandinganKurikulumIPA.pdf

Pemangkasan ini terjadi akibat pengintegrasian IPA dengan bahasa Indonesia. Ini sangat mengkhawatirkan.

Pemangkasan ini dapat mengakibatkan PEMBODOHAN BANGSA.

Hal kedua yang perlu diperhatikan adalah training/persiapan guru untuk mengajar dengan kurikulum baru ini. Kalau training/persiapan kurang baik, maka target yang disasar oleh kurikulum baru ini sulit tercapai, pembelajaran akan tetap membosankan.

Diharapkan masyarakat dapat ikut menganalisa KD (kompetensi dasar) SD bahasa Indonesia ini yang bisa diperoleh dari internet dan bisa memberikan masukan bagi pemerintah/kemendikbud.

Tentu kita semua tidak ingin anak-anak kita semakin tertinggal dalam bidang sains dan teknologi, bukan?


Membangun Sekolah Unggul

Harris & Bennett dalam karyanya “School Effectiveness Research: META ANALISIS” mengemukakan karakteristik-karakteristik sekolah unggul, yaitu sebagai berikut :

1.KEPEMIMPINAN YANG PROFESIONAL (Professional Leadership) 

2.VISI DAN TUJUAN BERSAMA (Shared Vision and Goals) 

3.LINGKUNGAN BELAJAR (a Learning Environment) 

4.KONSENTRASI PADA BELAJAR-MENGAJAR (Concentration on Learning and Teaching) 

5.HARAPAN YANG TINGGI (High Expectation) 

6. PENGUATAN/PENGAYAAN/PEMANTAPAN YANG POSITIF (Positive Reinforcement) 

7. PEMANTAUAN KEMAJUAN (Monitoring Progress) 

8. HAK DAN TANGGUNG JAWAB PESERTA DIDIK (Pupil Rights and Responsibility) 

9. PENGAJARAN YANG PENUH MAKNA (Purposeful Teaching) 

10. ORGANISASI PEMBELAJAR (a Learning Organization) 

11. KEMITRAAN KELUARGA-SEKOLAH (Home-School Partnership).

Membuat Alat Peraga Pembelajaran Fisika yang Sederhana

Roket dari Korek Api:

Oleh: Yudhi (Siswa Kelompok Ilmiah Remaja)

Walaupun percobaan ini tidak sebagus roket air, tapi menarik untuk kita buat karena alat dan bahan yang diperlukan banyak kita temui di rumah dan warung terdekat.

Selamat mencoba ya. 

Alat dan bahan :

• Alumunium foil
• Kotak korek api + batang korek api
• Penjepit kertas (paper clip)
•Jarum atau segala apapun yang lurus pokoknya.
• Gunting

Langkah percobaan :

•Gunting alumunium foil dengan lebar 8 cm x 3 cm.
•Potong bagian kepala dari batang korek api dan letakkan di atas alumunium foil. 

Lihat gambar!

 






•Gulung bagian ujung kiri alumunium foil sehingga membentuk tabung dengan bagian kepala korek api di tengahnya. Ingat membentuk tabung, jangan ditekan alumunium foilnya.

•Ambil dan luruskan paper clip. Kemudian ujung paper clip tersebut masukkan ke dalam lubang tabung alumunium foil tadi sehingga menyentuh kepala batang korek api. Ingat jangan menyentuh alumunium tapi kepala korek api ya.

•Nah sekarang baru tekan si alumunium sampai rapat.

•Gulung lagi alumunium foil 2-3 kali, kemudian sobek sisanya. 

Lihat gambar!

 




 


•Si ujung alumunium yang dekat paper clip diputar sampai erat, dan si ujung alumunium yang dekat korek api diputar kemudian digunting.

•Lepaskan paper clip terus masukkan jarum pada lubang bekas paper clip tadi.

•Selesai deh roket sederhananya, yang kita perlukan sekarang ialah landasannya.

•Landasannya bisa dari bungkus korek api atau sisa alumunium foil.

•Usahakan agar si roket membentuk sudut 45 derajat.

Ayo kenapa?

Lihat gambar!

 












•Akhirnya ayo kita nyalakan roketnya!














•Maka terbanglah si roket mini ke angkasa.

(Ga juga sih palingan cuma 8-10 meter dah turun lagi)


Konsep Fisika:

Korek api itu (kepalanya) merupakan bahan bakar yang baik untuk roket mini ini. Ketika roket mini ini dinyalakan, maka si kepala korek api ini akan terbakar dan menimbulkan panas dan gas. Karena gas tersebut dikelilingi oleh tembok alumunium foil, maka terjadi pengumpulan gas yang sangat tinggi di dalam roket. Dan akhirnya si roket terbang karena dorongan dari gas tersebut.

Mari Melahirkan Orang-orang Genius

“It is almost a miracle that modern teaching methods have not yet entirely strangled the holy curiosity of inquiry; for what this delicate little plant needs more than anything, besides stimulation, is freedom.”
~Albert Einstein~

Kita harus membentuk manusia yang haus ingin tahu akan ilmu dan penelitian. Selama ini sekolah kita hanya berorientasi pada isi bukan kapasitas siswa. Lihat saja banyak mata pelajaran dipaksajejalkan di jenjang pendidikan yang masih rendah. Tanpa diasah seberapa dalam kapasitasnya.

Kapasitas disini adalah rasa ingin tahu, semangat mengeksplorasi, tak kenal menyerah, gila baca dan lain-lain. Bukan banyaknya berapa istilah ilmu yang dihafal tanpa tahu benar apa maksudnya.

Bahwa selama ini kita menyampaikan IPS, IPA dan Matematika hanya sebagai mata pelajaran saja. Bukan sebagai suatu ilmu yang menyatu dengan kehidupan ini. Terlihat dengan topik pembicaraan pada bidang tersebut dilepaskan dengan kehidupan nyata. Untuk IPA. Hakikatnya, jika berbicara IPA itu mencakup 4 hal yang tidak akan terlepas satu dengan yang lain. Fakta Sains, Sikap Sains, Proses Sains dan Produk Sains. Kebanyakan yang terjadi hanya fakta sains yang dijadikan sebagai obyek pembelajaran.

Kembali lagi siswa dijadikan sebagai mesin penghafal fakta-fakta Sains. Padahal perkembangan Sains sangatlah pesat. Sudah tentu fakta-fakta itu dengan cepatnya akan usang. Selain itu anak juga harus mempunyai sikap Sains, ingin tahu eksplorasi, tidak cepat puas. dari belajar Sains anak sangat sayang lingkungan dan makhluk lainnya. Menciptakan kelestarian bukan eksploitasi tanpa batas.

Untuk Matematika.

Matematika adalah merupakan bahasa praktis pemecahan masalah kehidupan.

Bayangkan jika beli 18 apel ditambah 17 mangga, cukup ringkasnya ditulis dengan 18 + 17 = 35.

Sehingga pembelajaran Matematika harus menyatu dengan persoalan kehidupan.

Jika menghitung luas, langsung menghitung kamar, kain atau lapangan.

Tidak semata yang ada di gambar saja.

Ternyata untuk Matematika itu tidak mengenal usia.

Artinya di usia manapun orang akan mampu menguasainya.

Sebagai contoh, Gauss menemukan deret aritmetikanya saat usia 7 tahun, usia yang sangat muda.

Newton menemukan Kalkulus di saat ia butuh alat persaman untuk menguak hukum-hukum gravitasi dan gerak di alam.

Einstein belajar Matematika di saat ia butuh alat persamaan untuk menguak keingintahuannya.

Janganlah membunuh rasa ingin tahun anak dengan memarahi dan mencemooh mereka yang sering bertanya mengenai segala macam hal, arahkan mereka, bina mereka, didik mereka, jadikan anak-anak tersebut para pengubah dunia.

Sungguh sangat rugi jika kita mempunyai anak yang jenius “hanya” semata ingin melakukan rutinitas seperti kebanyakan orang, padahal mungkin jika lebih diasah dan dimotivasi bisa menjadi orang yang memberikan manfaat yang besar untuk kehidupan manusia di dunia ini. 

Ya Rabbana Jadikanlah Kami, Keluarga dan sahabat-sahabat kami serta masyarakat bangsa ini menjadi orang-orang yang pandai bersyukur serta selalu dinaungi kasih sayang-Mu. 

Terimakasih saya ucapkan kepada guru-guru di masa lalu, sahabat-sahabat yang telah menjadi sumber inspirasi yang telah mampu memantik semangat pada diri saya, dan mampu mendorong saya untuk memiliki passion serta kebanggaan dengan hal-hal yang saya miliki.

 

Jika kita lihat binar mata mereka, canda tawa mereka
Jika kita lihat senyum kecil mereka, ingatlah mimpi mereka
Tunjukkan pada dunia, mereka bisa
Tunjukkan pada semua, mereka bisa mengubah dunia

Menjadi Pengajar dan pendidik bukan tentang dirimu, 

Tapi tentang mereka: 

Para anak bangsa yang berhak dapatkan pendidikan berkualitas dan guru terbaik.
Yang dapat menunjukkan kepada dunia,

Bahwa mereka bisa.

Semangat!

Semangat dan Maju Terus Pendidikan Indonesia

Amin.

Wallohualam Bissawab. 

Dari Berbagai Sumber.

Mengungkap Rahasia dan Misteri Angka-Angka dari Sudut Pandang Sains II

Astrofisika dan Desain Presisi Agung Penciptaan Alam Semesta

Fisika adalah ilmu yang mempelajari materi, energi dan interaksinya. Fisika terbagi menjadi dua jenis berdasarkan sifatnya, fisika teoritis dan fisika eksperimental. Kedua bidang ini saling berkaitan erat. Sebagai contoh, fisika teoritis menganalisa peristiwa pada saat big bang, fisika eksperimen akan merancang sebuah percobaan untuk meniru big bang seperti yang dilakukan di CERN dengan Large Hadron Collider. LHC berusaha mendekati saat-saat big bang dengan menabrakkan dua proton dari arah berlawanan sehingga kita dapat melihat apa yang muncul dari peristiwa yang secara alami, hanya terjadi sesaat setelah big bang terjadi.

Berdasarkan apa yang dipelajari, fisika terbagi atas begitu banyak cabang:

Kosmologi adalah fisika yang mempelajari asal usul alam semesta.
Astrofisika adalah fisika yang mempelajari bintang.
Meteorologi adalah fisika yang mempelajari cuaca dan iklim.
Termodinamika adalah fisika yang mempelajari energi panas.
Optik adalah fisika yang mempelajari cahaya dan warna
Fisika nuklir mempelajari materi atomik dan yang lebih kecil
Akustik mempelajari suara
Geofisika mempelajari material bumi
Statika mempelajari kesetimbangan massa
Dinamika mempelajari gaya-gaya yang berhubungan dengan gerak
Kinematika mempelajari gerak tanpa memandang gaya
Mekanika kuantum mempelajari fisika pada skala submikroskopis

Mekanika kuantum misalnya terdengar seperti sains fiksi. Perilaku alam semesta pada skala mikroskopis sungguh aneh dan sepenuhnya tidak sesuai dengan intuisi. Namun mekanika kuantum adalah teori paling teliti yang pernah dikembangkan dalam sains, karena mampu membuat prediksi dengan derajat ketepatan yang tidak pernah dibayangkan dalam sejarah manusia sebelumnya. 

Kadang kebenaran lebih aneh dari fiksi.

Fisikawan di dunia tidak puas hanya dengan asumsi sederhana agama mengenai mengapa alam semesta ada.?

Tapi, mereka mengabdikan miliaran dollar untuk mencari sebuah penjelasan rasional dan ilmiah. Mereka mungkin akan atau tidak akan pernah menemukannya. Namun kita telah menemukan penjelasan ilmiah mengenai moralitas dan kerumitan alam. 

Kita tidak mendapat apa-apa dari pernyataan kalau sesuatu itu ada diluar jangkauan fisika. Kita sungguh tidak tahu apakah jangkauan itu terbatas atau tidak.

Reduksionisme, Prinsip Antropik, dan Sains yang Relijius

 

Di hadapan saya terhampar dua artikel ilmiah populer tulisan dua peraih Nobel fisika terkenal, Steven Weinberg dan Frank Wilczek. 

Dengan menggunakan perumpamaan: 

“Apa yang  akan terjadi seandainya  muatan elektron sedikit lebih kecil dari nilai semestinya.?”

Dalam hati Saya jawab: 

"Sangat dramatis, tidak akan ada atom, molekul, kehidupan, bahkan planet dan galaksi seperti yang kita kenal saat ini."

Kedua fisikawan besar ini membahas kemandegan pengembangan teori superstring, teori yang dipercaya banyak ilmuwan sebagai kandidat Teori Segalanya (Theory of Everything atau TOE). Weinberg adalah salah seorang peraih Nobel untuk perumusan Model Standar (bersama Abdus Salam  dan  Sheldon  Glashow),  suatu  model  yang  menghimpun  sekumpulan  persamaan matematis yang menjelaskan semua gaya yang dikenal manusia, kecuali gaya gravitasi.

Frank Wilczek memperoleh Nobel fisika tahun 2004 untuk jasanya memecahkan masalah pelik dalam teori Kromodinamika Kuantum, teori yang menjelaskan mengapa zarah terkecil yang diesbut quark tidak pernah lepas dari proton atau netron.

Dari  pengalamannya,  Weinberg  merasa  perkembangan  fisika  saat  ini  sedang  mengalami semacam titik balik (turning point) karena kemandegan yang terjadi telah memberi angin segar pada  Prinsip  Antropik  sebagai  alternatif  penjelasan  hakiki  fenomena  alam  dari  skala femtoskopik (ukuran zarah 10^-15 m) hingga makroskopik (ukuran jagat raya). 

Berbeda dengan tradisi yang  selama  ini  berlaku  di  ranah  fisika  teori,  Prinsip  Antropik  sangat  mengedepankan pengamat,  dalam  hal  ini  agen  intelektual,  sebagai  agen  penting  yang  menentukan  proses sekaligus hasil akhir dari fenomena fisika.

Sementara itu, Frank Wilczek menggaris bawahi beberapa faktor yang menumbuhkan keraguan pada fisikawan tentang keberadaan garis finish dari upaya ratusan tahun pencarian persamaan matematika terakhir yang dapat menjelaskan segalanya.

Pada dasarnya faktor-faktor tersebut muncul  secara  alami  sebagai  konsekuensi  pengembangan  teori  fisika  yang  selalu  bersifat parsial.  Titik-titik  keberhasilan  menyebar  di  beberapa  tempat,  namun  upaya  untuk menghubungkan titik-titik tersebut menjadi kesuksesan akbar tampaknya mustahil dilakukan saat ini.

Wilczek  menganggap  bahwa Prinsip Antropik yang  berbau relijius tersebut relatif alami.

Baik Wilczek maupun Weinberg sepakat untuk tetap “membuka hati” terhadap prinsip ini sebagai salah satu alternatif jalan keluar kemandegan, meski mereka memiliki cara pandang berbeda.

Reduksionisme dan Teori Superstring

Reduksionisme merupakan aliran yang memandang bahwa sistem kompleks di alam ini dapat direduksi menjadi  sistem-sistem yang  lebih  sederhana atau  malahan  menjadi  sistem paling fundamental. Ide ini pertamakali diperkenalkan oleh Descartes di awal abad ke 17 dan telah menjadi bagian integral dari prinsip pengembangan sains selama hampir empat abad. Meski saat itu  Descartes  menempatkan  manusia  pada  posisi  holistik,  ide  reduksionisme  kini  telah berkembang jauh dan bahkan telah menampik campur tangan supranatural dalam penjelasan fenomena-fenomena alamiah.

Reduksionisme  dianggap  sebagian  ilmuwan  dapat  menyatukan  semua  sisi  sains.  Secara sederhana dapat dikatakan bahwa fenomena kimia dapat dijelaskan oleh hukum-hukum fisika, fenomena di bidang biologi dijelaskan oleh reaksi-reaksi kimia, psikologi dapat dijabarkan oleh biologi, sosiologi didasarkan pada psikologi, dan seterusnya.

Di dalam fisika, pertanyaan paling hakiki yang ingin dijawab adalah: seperti apa bahan dasar (building block) penyusun jagat raya ini, serta bagaimana cara mereka berinteraksi. Selama ratusan tahun pertanyaan ini telah dicoba untuk dijawab.

Semula diduga bahwa elektron, proton, dan netron merupakan zarah-zarah terkecil yang dicari ilmuwan. Namun, dengan ditemukannya akselerator-akselerator modern, diperoleh ratusan zarah yang jelas menunjukkan bahwa mereka bukanlah bahan dasar yang dicari. Pada tahun 60an diperkenalkan zarah hipotetik (semata-mata hipotesis) yang disebut  quark.

Melalui konsep ini jumlah zarah dapat direduksi secara dramatis menjadi enam quark serta beberapa lepton dan zarah-zarah tera.  Tentu saja pencapaian ini belum memuaskan hati para ilmuwan.

Di sektor  interaksi  antar  zarah,  gaya  listrik  dan  magnet  telah  lebih  dahulu  direduksi  oleh Maxwell menjadi gaya elektromagnetik. Salam dan Weinberg selanjutnya menggabungkan gaya ini dengan gaya nuklir lemah menjadi apa yang disebut sebagai gaya elektrolemah. Selanjutnya, dalam Model Standar gaya nuklir kuat dapat juga diperhitungkan.

Tinggalah gaya gravitasi yang masih sulit untuk dijelaskan, meski gaya ini sangat dikenal dalam kehidupan sehari-hari. Pada era 70an teori supergravity diduga dapat menyelesaikan masalah ini. Namun ide ini segera tergantikan oleh ide superstring yang dipopulerkan oleh fisikawan John Schwarz dan Michael Green.

Formulasi  matematikanya  yang  sangat rumit  diselesaikan  oleh  fisikawan  matematis Edward Witten dari Universitas Princeton.

Sekitar tahun 1984 konfirmasi besar-besaran terhadap kesuksesan teori ini berdatangan. Ide ini dengan cepat merambat ke seluruh dunia karena isu yang menyertainya tidak lain adalah Teori Segalanya. Bahkan para pendukung teori ini memperkenalkan kalender baru; tahun 1984 adalah tahun ke nol, tahun penemuan terpenting setelah mekanika kuantum.

Teori superstring merupakan sebuah proposal yang mendasarkan fisika pada kawat (string) dua dimensi yang bergetar pada ruang-waktu berdimensi sepuluh. Keenam dimensinya melengkung dan kemungkinan berukuran sangat kecil sehingga kita hanya dapat merasakan empat dimensi ruang-waktu. Mode-mode getaran kawat ini menghasilkan semua zarah yang teramati dalam eksperimen.  Selain itu, teori ini berhasil menyatukan keempat gaya di dalam alam, karena medan gravitasi secara alami muncul di dalam teori tersebut.  

Kritik Terhadap Teori Superstring 

Dibalik semua kesuksesannya, teori  superstring mengalami masalah serius. Teori ini belum dapat dianggap sebagai teori ilmiah jika kita menggunakan standar Karl Popper!  Pertama,  teori  ini  melibatkan  persamaan-persamaan  matematika  yang  sangat  kompleks, sehingga  solusi  realistik  sangat  sulit  diperoleh.  Kedua,  energi  yang  diperlukan  untuk membuktikan kebenaran teori ini terlalu tinggi, jauh di luar kemampuan ummat manusia saat ini dan kemungkinan besar juga di masa mendatang. Ketiga, baru-baru ini ditemukan bahwa teori superstring dapat memiliki solusi luar biasa banyak.  Diperkirakan  jumlahnya  berorde 10^100 (sepuluh  pangkat  seratus)  hingga  10^500  (sepuluh  pangkat  lima  ratus).  

Leonard  Susskind menyebut solusi ini sebagai bentangan string (string landscape). Solusi yang berbeda dapat menghasilkan jagat raya berbeda, sehingga muncul kemungkinan multi jagat raya (multiverse). Keempat, karena teori ini (jika benar ada) secara virtual dapat menjelaskan “segalanya”, teori superstring tidak dapat difalsifikasi, salah satu kriteria dasar teori ilmiah yang pernah diajukan Popper dan masih dianut hingga kini.

Dalam buku terbarunya yang berjudul The Trouble with Physics: the Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next, fisikawan Lee Smolin dengan keras mengkritik teori superstring sebagai teori yang telah gagal menghasilkan ramalan-ramalan yang dapat diperiksa oleh  eksperimen.  Bahkan,  beberapa  pendukung  teori  ini  telah  berusaha  untuk  mengubah paradigma yang berlaku di dalam sains dengan menganggap bahwa teori ini tidak perlu melalui pengujian ilmiah.  

Smolin mencatat, problem utama teori  superstring adalah kenyataan bahwa teori ini belum tergolong  teori  yang  baik,  bahkan  semata-mata  merupakan  program  penelitian  bercakupan lebar. Akibatnya, apa yang dihasilkan tidak lain adalah aproksimasi serta dugaan (konjektur). Bagi Smolin, selama belum terbukti, penyatuan gravitasi dengan ketiga gaya lainnya merupakan dugaan semata. 

Yang  paling  parah  adalah  propaganda  para  teoretikus  superstring yang  menganggap  studi alternatif terhadap teori ini tidak berguna dan secara arogan menggunakan istilah “Popperazzi” pada siapa saja yang kritis terhadap superstring. Dengan asumsi bahwa teori ini selalu benar, superstring telah mendominasi penerimaan staf akademis di banyak institusi selama lebih dari 30  tahun,  meski  selama  itu  ia  tidak  mampu  menghadirkan  sekeping  prediksi  yang  dapat diperiksa oleh eksperimen. 

Prinsip Antropik

Di dalam kosmologi prinsip antropik pertama kali dipakai oleh Brandon Carter pada simposium bertema  “Konfrontasi  Teori-teori  Kosmologi  dengan  Data  Pengamatan”  pada  tahun  1973. Meski ada beberapa varian, secara umum prinsip ini menyatakan bahwa nilai-nilai parameter fisika  dan  kosmologi  yang  teramati  dibatasi  oleh  kebutuhan  bagi  eksistensi  si  pengamat.

Dengan  kata  lain,  jagat  raya  harus  memiliki  kondisi  yang  memungkinkan  berkembangnya kesadaran intelektual yang dapat mengamatinya.  Prinsip antropik  telah  dicoba  diterapkan  pada beberapa bidang  yang  masih  menjadi  bahan perdebatan seperti mekanika kuantum, teori inflasi Big Bang, dan teori  superstring.

Karena sifat  inherennya,  prinsip  antropik  membutuhkan  “variasi”  disekitar  apa  yang  “teramati”. Akibatnya, prinsip ini melahirkan konsep-konsep spektakuler yang lebih dekat dengan fiksi ketimbang ilmiah, misalnya konsep multi jagat raya.

Namun karena konsep ini juga muncul pada teori  superstring dan mekanika kuantum, prinsip antropik menjadi bahan perdebatan di komunitas  ilmiah,  meski  jurnal-jurnal  ilmiah  ternama  seperti  Astrophysics  Journal semula menolak menerbitkan riset di bidang ini.

Kegagalan Reduksionisme dan Kemenangan Prinsip Antropik

Selain  kelemahan  teori  superstring,  Wilczek  juga  mencatat  beberapa  hal  yang  menambah keraguan fisikawan terhadap eksistensi Teori Segalanya. Hukum-hukum fisika dikenal bersifat universal, tidak dibatasi oleh ruang dan waktu. Jadi, jika teori tersebut benar-benar ada, maka ia akan berlaku kapan dan di mana saja.

Namun beberapa fakta berikut sangat mengganggu: Pertama,  medium  kosmik  kebanyakan  diisi  oleh  ruang  hampa  (vacuum). 

Namun  vacuum sendiri bukanlah tempat yang sunyi dari hingar-bingarnya proses fisika. Sejak ditemukannya antizarah, vacuum dikenal sebagai medium yang dinamis, penuh dengan kesibukan penciptaan dan  pemusnahan  pasangan  zarah-antizarah,  medan-medan  symmetry-breaking,  serta  zarah virtual lainnya. Medium material yang kita kenal sehari-hari dalam fisika zat padat memiliki fase berbeda-beda serta mengandung cacat dan inhomogenitas. Mengapa hal ini tidak mungkin terjadi pada medium kosmik?

Kedua, dalam mekanika kuantum fungsi gelombang suatu objek umumnya menggambarkan beberapa sifat berbeda dengan peluang berhingga. Mengapa hal ini tidak mungkin untuk fungsi gelombang jagat raya? Ketiga, dalam teori Big Bang jagat raya diawali oleh ledakan tunggal singular (singular di sini berarti bahwa, kecuali ukuran spasial, semua kuantitas menuju tak berhingga pada saat ledakan) yang sifat-sifat alaminya tidak begitu diketahui.

Mengapa ledakan ini tidak mungkin terjadi berkali-kali dan dalam bentuk berbeda-beda?

Jika  diamati  secara  seksama,  terungkap  bahwa  parameter-parameter  fisika  fundamental memiliki nilai yang rumit. Contohnya, muatan elektron yang bernilai –1,602176462 x 10^-19 Coulomb  atau  massa  elektron  yang  nilainya  9,10938188  x  10^-31  kilogram.  Rasanya  sangat mustahil  jika  semua  nilai-nilai  semacam  ini  dapat  dihasilkan  dari  satu  teori  tunggal  yang sederhana.

Namun yang paling mengganggu adalah fakta bahwa nilai-nilai parameter tersebut seolah-olah ditala secara halus (fine-tuned) pada nilai-nilai tertentu yang memungkinkan berkembangnya kehidupan  diiringi  kesadaran  intelektual  yang  pada  akhirnya  dapat  menyadari  eksistensi parameter tersebut.

Seandainya saja  elektron sedikit lebih ringan, maka elektron dan proton dalam atom akan bergabung menjadi netron (plus neutrino).

Alam semesta yang melulu berisi netron tentu saja tidak dapat menyangga reaksi kimia yang mendukung kehidupan. Sebaliknya jika massa netron sedikit lebih ringan, deuterium tidak akan terbentuk, reaksi fusi pada bintang tidak akan menghasilkan energi pendukung kehidupan yang kita kenal saat ini.

Penalaan-halus (fine-tuning) nilai-nilai parameter fisika merupakan salah satu argumen teologi dari kekuatan supranatural pencipta jagat raya. Menurut argumen ini pencipta jagat raya menala secara hati-hati nilai-nilai parameter yang dibutuhkan oleh hukum alam, atau, hukum alam didisain  secara hati-hati untuk  memiliki  solusi unik dengan  nilai-nilai parameter  yang  kini teramati oleh ummat manusia.

Dalam biologi, argumen analog adalah seleksi alamiah dalam teori evolusi Darwin. Semua kehidupan di atas bumi berusaha untuk beradaptasi dengan nilai-nilai parameter yang sudah ditentukan. Hanya mereka yang mampu beradaptasi akan tetap survive.  Dalam bidang kimia, pertanyaan paling fundamental, yaitu mengapa keberadaan atom-atom tertentu seperti Hidrogen begitu berlimpah di jagat raya ini dibandingkan dengan atom-atom lain, jelas dapat dengan mudah dijawab oleh prinsip penalaan-halus ini.

Problem bentangan string (String Landscape) juga dapat diselesaikan. Melalui seleksi alamiah hanya satu dari 10^500  solusi yang mampu untuk memunculkan pengamat yang dapat menyadari problem ini. Dengan kata lain, dari  10^500  jagat raya yang mungkin, hanya satu yang akhirnya muncul dengan kesadaran intelektual yang diperlukan.

Penalaan-halus yang dijelaskan di atas tentu saja merupakan konsep prinsip antropik. Meski demikian, perdebatan yang dipicu oleh konsep ini tidak seindah dan semudah itu.

Peraih Nobel fisika David Gross, misalnya,  menyatakan membenci prinsip ini. Baginya,  prinsip antropik merupakan  kemunduran  dalam sains, sementara  pendukungnya  ia anggap  sebagai ilmuwan yang terlalu cepat menyerah dalam mengejar cita-cita awal sains.

Cukup banyak ilmuwan yang menganggap prinsip antropik jauh dari sains karena tidak dapat difalsifikasi. Steven Weinberg menampik relasi antara prinsip antropik dengan keyakinan relijius. Baginya sudah jelas bahwa adaptasi mahluk hidup dengan lingkungannya merupakan satu proses yang sangat alamiah. Analog untuk seleksi terhadap bentangan string.

Dibalik ini semua, debat tentang eksistensi multi jagat raya (yang merupakan konsekuensi alami problem bentangan string) mungkin yang paling menarik. Jika terbukti eksis, maka menurut Weinberg ada empat penjelasan mengapa jagat-jagat raya lainnya  belum atau bahkan tidak dapat diamati, yaitu mungkin jagat-jagat raya tersebut terletak di lokasi yang berbeda, di erayang berbeda, di ruang-waktu (empat dimensi) yang berbeda, atau di ruang Hilbert (kuantum) yang berbeda. Keyakinan fisikawan juga bervariasi, bahkan ada beberapa yang sangat fanatik.

Ambil contoh Martin Rees dan Andrei Linde yang terkenal kontribusinya dalam teori inflasi jagat  raya.  Bagi  Rees,  ia  sangat  yakin  adanya  multi  jagat  raya.  Untuk  itu,  ia  berani mempertaruhkan  anjing  kesayangannya.  Andrei Linde lebih  ekstrim lagi.  Ia bahkan  berani mempertaruhkan seluruh hidupnya untuk keyakinan ini.

Sementara, bagi Weinberg, keyakinan terhadap multi jagat raya membuatnya hanya berani mempertaruhkan kehidupan Linde dan anjing kesayangan Rees saja!

Walohualambissawab.


Dari Berbagai Sumber.

Penulis, Ilmuwan muda dan Kang Iqbal Robiyana, S.Pd. mengikuti kuliah umum CERN and its Particle Physics Programme dengan Narasumber Kak Suharyo, Ph.D. Satu-satunya Ilmuwan Indonesia yang bekerja di CERN  dan Professor Emmanuel Tsesmelis currently heads the CERN Directorate Office, which plays a key advisory and support role for the Director-General and Senior Management and Professor of Physics at The University of Oxford.


Ucapan Terima Kasih Kepada:

Kak Handhika Satrio Ramadhan, M.Sc., Ph.D. Ahli Kosmologi termuda di Indonesia lulusan Tufts University, USA., Kang Anton Timur J., S.Si., Mahasiswa Pascasarjana S2 di Jurusan Astronomi ITB Konsetrasi Kosmologi, Kang Iqbal Robiyana, S.Pd. Pendidikan Fisika FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia dan Guru Fisika di Darul Qur'an International School.
 

Juga kepada:

Prof. Dr. rer. nat. Terry Mart,

is a member of the teaching and research staff at Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia, since 1990. He was born in Palembang on March 3, 1965. He received his sarjana degree from Universitas Indonesia in 1988 with cum-laude.

In 1996 he received Doctor rerum naturalium (Doctor of sciences) from Universitaet Mainz, Germany, also with cum-laude. Between 1997 and 2000 he spent his post doctoral research time mostly at the Departement of Physics, the George Washington University, Washington DC, USA, Department of Physics and Science Simulation Center, the Okayama University of Sciences, Okayama, Japan, and the Institut fur Kernphysik, University of Mainz, Germany.

His current research interests are electromagnetic production of strangeness on nucleons and nuclei, properties of nucleon resonances, production of hypertriton and heavier hypernuclei, and properties of the neutron star matter.


Semoga Bermanfaat dan Tetap Semangat

Keindahan Prinsip Simetri dalam Fisika

Malam ini salah satu dosen dan guru yang penulis kagumi Dr. rer. nat. Muhammad Farchani Rosyid, M.Sc. seorang pakar fisika matematika di Indonesia menautkan sebuah video lagu yang berjudul Titip Rindu Buat Ayah karya Ebiet G. Ade, juga seorang palantun lagu yang disukai oleh ayah saya. 

Bahasa Langit:
Salah satu bait sya'ir-nya:

"Ayah, dalam hening sepi kurindu 
untuk menuai padi milik kita 
Tapi kerinduan tinggal hanya kerinduan 
Anakmu sekarang banyak menanggung beban"

"Namun semangat tak pernah pudar 
meski langkahmu kadang gemetar
kau tetap setia"

Ingat keluarga, ingat kampung halaman, dan ingat salah satu materi dalam sebuah seminar yaitu:
Prinsip Simetri, semoga menjadi obat kerinduan untuk mu ayah dan ibuku.
 
Memahami keindahan pola penciptaan Alam Raya 

Apakah arti "simetri"? 

In physics, symmetry includes all features of a physical system that exhibit the property of symmetry—that is, under certain transformations, aspects of these systems are "unchanged", according to a particular observation. A symmetry of a physical system is a physical or mathematical feature of the system (observed or intrinsic) that is "preserved" under some change.

A family of particular transformations may be continuous (such as rotation of a circle) or discrete (e.g., reflection of a bilaterally symmetric figure, or rotation of a regular polygon). Continuous and discrete transformations give rise to corresponding types of symmetries. Continuous symmetries can be described by Lie groups while discrete symmetries are described by finite groups (see Symmetry group). Symmetries are frequently amenable to mathematical formulations such as group representations and can be exploited to simplify many problems.

An important example of such symmetry is the invariance of the form of physical laws under arbitrary differentiable coordinate transformations.

Simetri dalam Fisika

Secara formal, walaupun mungkin agak kabur, kita dapat mengatakan bahwa sejenis simetri tertentu ada jika terdapat operasi matematis tertentu yang tidak mengubahnya. Seorang wanita yang anggun memiliki simetri terhadap sumbu vertikal, karena bila wanita yang anggun itu diputar terhadap suatu sumbu, hal itu tak akan mengubah rupa dan keistimewaanya. 

Ada beberapa simetri utama yang membiarkan hukum fisika tak berubah terhadap setiap situasi, seolah memperlihatkan keajegannya dan kekokohan prinsip ini. Operasi simetri yang paling sederhana ialah translasi dalam ruang, ini berarti hukum fisika tidak bergantung terhadap tempat pemilihan titik asal sistem koordinat yang dipakai. 

Dengan metode yang lebih lanjut dari pada apa yang kita pelajari saat ini, kita bisa membuktikan bahwa invariansi pemerian alam semesta raya terhadap translasi dalam ruang yang mengakibatkan kelestarian suatu momentum linear. 

Operasi simetri sederhana lainnya ialah translasi dalam waktu; ini berarti hukum fisika tak bergantung dari orientasi sistem koordinat tempat hukum itu dinyatakan. 

Kelestarian muatan listrik misalnya berhubungan dengan transformasi gauge yang menggeser titik-nol potensial elektromagnetik skalar dan vektor V dan A. 

(Seperti dibahas lebih mendalam pada teori elektromagnetik, dimana medan elektromagnetik dapat diperiksa dalam potensial V dan A, alih-alih dalam E dan B, yang mana kedua pemerian itu berhubungan melalui rumus kalkulus vektor E = - div V dan B = div x A). 

Transformasi gauge memberikan E dan B tidak terpengaruh karena kuantitas itu diperoleh dengan mendiferensiasi potensial, dan invariansi ini mengakibatkan kelestarian muatan listrik. 

Supersymmetry

In particle physics, supersymmetry (often abbreviated SUSY) is a symmetry that relates elementary particles of one spin to other particles that differ by half a unit of spin and are known as superpartner. In a theory with unbroken supersymmetry, for every type of boson there exists a corresponding type of fermion with the same mass and internal quantum numbers (other than spin), and vice-versa.

There is no direct evidence for the existence of supersymmetry. It is motivated by possible solutions to several theoretical problems. Since the superpartners of the Standard Model particles have not been observed, supersymmetry must be a broken symmetry if it is a true symmetry of nature. This would allow the superparticles to be heavier than the corresponding Standard Model particles.

If supersymmetry exists close to the TeV energy scale, it allows for a solution of the hierarchy problem of the Standard Model, i.e., the fact that the Higgs boson mass is subject to quantum corrections which — barring extremely fine-tuned cancellations among independent contributions — would make it so large as to undermine the internal consistency of the theory. 

In supersymmetric theories, on the other hand, the contributions to the quantum corrections coming from Standard Model are naturally canceled by the contributions of the corresponding superpartners. Other attractive features of TeV-scale supersymmetry are the fact that it allows for the high-energy unification of the weak interactions, the strong interactions and electromagnetism, and the fact that it provides a candidate for dark matter and a natural mechanism for electroweak symmetry breaking. Therefore, scenarios where supersymmetric partners appear with masses not much greater than 1 TeV are considered the most well-motivated by theorists.

These scenarios would imply that experimental traces of the superpartners should begin to emerge in high-energy collisions at the LHC relatively soon. As of September 2011, no meaningful signs of the superpartners have been observed,which is beginning to significantly constrain the most popular incarnations of supersymmetry. However, the total parameter space of consistent supersymmetric extensions of the Standard Model is extremely diverse and can not be definitively ruled out at the LHC.

Another theoretically appealing property of supersymmetry is that it offers the only "loophole" to the Coleman–Mandula theorem, which prohibits spacetime and internal symmetries from being combined in any nontrivial way, for quantum field theories like the Standard Model under very general assumptions. The Haag-Lopuszanski-Sohnius theorem demonstrates that supersymmetry is the only way spacetime and internal symmetries can be consistently combined.

In general, supersymmetric quantum field theory is often much easier to work with, as many more problems become exactly solvable. Supersymmetry is also a feature of most versions of string theory, though it may exist in nature even if string theories are not experimentally detected.

The Minimal Supersymmetric Standard Model is one of the best studied candidates for physics beyond the Standard Model. Theories of gravity that are also invariant under supersymmetry are known as supergravity theories.

Alam Semesta dan Simetri

Apakah alam semesta raya ini pun mempunyai keindahan simetri karena penciptaanya, ataukah terlahir hanya karena dampak dari fluktuasi-fluktuasi quantum yang acak tanpa adanya grand design? 

Atau Apakah alam raya ini pada hakikatnya simetri sehingga mempunyai tujuan dibalik kelahirannya? 

Wallohualam Bissawab. 

  Presentasi dari Prof. Satoshi Iso, Ph.D., mengenai Implikasi dari penemuan partikel Higgs

dalam Conference on Theoretical Physics and Nonlinear Phenomena

Sources: 

1. Modern Physics 

By: Prof. Arthur Beiser & Prof. Houw Liong Thee 

2. http://en.wikipedia.org/wiki/Symmetry_in_physics 

References:

General readers

• Leon Lederman and Christopher T. Hill (2005) Symmetry and the Beautiful Universe. Amherst NY: Prometheus Books.
• Schumm, Bruce (2004) Deep Down Things. Johns Hopkins Univ. Press.
• Victor J. Stenger (2000) Timeless Reality: Symmetry, Simplicity, and Multiple Universes. Buffalo NY: Prometheus Books. Chpt. 12 is a gentle introduction to symmetry, invariance, and conservation laws.
• Anthony Zee (2007) Fearful Symmetry: The search for beauty in modern physics, 2nd ed. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-00946-9. 1986 1st ed. published by Macmillan.

Technical

• Brading, K., and Castellani, E., eds. (2003) Symmetries in Physics: Philosophical Reflections. Cambridge Univ. Press.
• -------- (2007) "Symmetries and Invariances in Classical Physics" in Butterfield, J., and John Earman, eds., Philosophy of Physic Part B. North Holland: 1331-68.
• Debs, T. and Redhead, M. (2007) Objectivity, Invariance, and Convention: Symmetry in Physical Science. Harvard Univ. Press.
• John Earman (2002) "Laws, Symmetry, and Symmetry Breaking: Invariance, Conservations Principles, and Objectivity." Address to the 2002 meeting of the Philosophy of Science Association.
• Mainzer, K. (1996) Symmetries of nature. Berlin: De Gruyter.
• Thompson, William J. (1994) Angular Momentum: An Illustrated Guide to Rotational Symmetries for Physical Systems. Wiley. ISBN 0-471-55264.
• Bas Van Fraassen (1989) Laws and symmetry. Oxford Univ. Press.
• Eugene Wigner (1967) Symmetries and Reflections. Indiana Univ. Press.

Thanks to: 

1. Mr. Iqbal Robiyana, S.Pd. 

Department of Physics Education, Indonesia University of Education and

Darul Qur'an International School 

2. Mr. Mirza Satriawan, M.Sc., Ph.D.
Doctor in Theoretical Physics, University of Illinois at Chicago. USA.

and to all my lovely friends
 

Oleh-oleh dari  Conference on Theoretical Physics and Nonlinear Phenomena