(Segala penulisan dalam entri ini kredit kepada penulis asal)
PERKEMBANGAN FIZIK MODEN DAN FALSAFAHNYA
OLEH: AHMAD KAMAL YAHAYA
Fizik berperanan membentuk konsep-konsep dan hukum-hukum untuk membantu manusia memahami alam maya ini dengan lebih jelas lagi. Hukum-hukum fizik adalah hasil ciptaan fikiran manusia dan justeru itu ia tertakluk kepada batas-batas kefahaman manusia. Ia juga tidak terlepas daripada mengalami perubahan-perubahan dan alam maya tidak mesti mematuhinya.
Sesuatu hukum fizik selalunya merupakan satu kejadian dalam bahasa matematik mengenai hubungan dan diperhatikan berulang bagi sekumpulan kuantiti fizikal dan ia menggambarkan keseragaman dunia fizikal. Hukum atau teori fizik seharusnya dapat secara tepat menerangkan hasil eksperimen dalam domain operasinya yang sudah teruji. Dengan melakukan ujian bagi suatu hukum yang melewati batas-hatas domain yang telah teruji, mungkin menghasilkan keputusan-keputusan yang tidak konsisten dengan eksperimen-eksperimen kemudian hari.
Sudah menjadi adat dalam 'dunia' fizik bahawa teori-teori dan hukum-hukum yang lebih awal menunggu masa sahaja untuk digantikan atau dilengkapi dengan teori-teori baru yang lebih umum dan syumul serta dapat menerangkan sesuatu fenomena dengan lebih jelas dan dalam domain yang lebih luas.
Antara prinsip yang lebih penting dalam fizik ialah prinsip kesepadanan yang menyatakan bahawa apabila semua parameter bagi teori-teori baru dan lama itu sepadan, ramalan bagi kedua-duanya juga seharusnya sepadan. Ini menandakan bahawa suatu teori baru yang lebih umum akan menjurus kepada teori lama yang terhad apabila digunakan pada satu domain operasi yang menghampiri domain operasi teori lama. Mana-mana teori baru yang gagal mewujudkan hubungan ini adalah dianggap bercanggah secara asas dan tidak dapat diterima dalam fizik.
Ilmu fizik kini terbahagi secara umumnya kepada empat bahagian, iaitu fizik klasik, fizik relativiti, fizik kuantum dan fizik kuantum relativiti. Fizik klasik merangkumi mekanik Newton dan elektromagnetik dan khas untuk objek-objek bersaiz biasa yang bergerak pada halaju rendah. Domain fizik relativiti pula meliputi objek-objek yang bergerak dalam lingkungan halaju cahaya. Teori fizik kuantum ialah untuk objek berdimensi 10^-10 meter. Fizik kuantum relativiti pula mempunyai domain yang merangkumi zarah-zarah subatom yang bergerak hampir dengan halaju cahaya.
Jadi bagi objek-objek berdimensi biasa dan halaju rendah, semua hukum fizik klasik boleh digunakan. Tetapi sekiranya halaju objek itu meningkat sehingga menghampiri halaju cahaya, teori fizik klasik 'runtuh' (breakdown) dan teori fizik relativiti perlu digunakan.
Teori fizik klasik juga 'runtuh' bagi objek-objek yang berdimensi terlalu kecil dan dalam domain fizik kuantum menggantikan ketiga-tiga teori fizik yang disebutkan di atas. Walaupun begitu, teori ini tidak mampu bertahan untuk domain dimensi subatom yang berkelajuan tinggi dan ia digantikan oleh teori fizik kuantum relativiti. Sempadan pemisah antara keempat-empat bahagian besar dalam fizik ini tidak jelas malah kerapkali bertindih. Untuk dimensi 10-15 meter ke bawah, berbagai-bagai fenomena yang pelik berlaku dan ianya masih pada tahap perbincangan dan belum difahami sepenuhnya oleh ahli sains.
Fizik klasik lahir pada abad ke-19 dan hukum gerakan Newton merupakan hukum yang amat berpengaruh dalam fizik klasik. Ia adalah hasil daripada persamaan kebezaan peringkat kedua. Ia seolah-olah mengatakan bahawa jika kita mengetahui parameter awal sesuatu jasad dengan tepat, kita dapat meramalkan keadaan jasad tersebut bila-bila masa sahaja secara tepat dan pasti. Intipati daripada andaian ini, fizik klasik mengandungi teori-teori yang berbicara dengan penuh kepastian. Bahasa kebarangkalian tidak digunakan. Segala-galanya berlaku dengan penuh kepastian dan boleh ditentukan sama ada di bumi dan mahupun di pergerakan planet-planet di langit.
Justeru itu ramai ahli fizik yang terpengaruh dengan slogan 'dunia kebolehtentuan' berpendapat bahawa alam maya ini hanyalah satu mesin raksasa yang bergerak mengikut hukum mekanik dan mengenepikan kewujudan Tuhan semesta alam. Mereka menyangka bahawa kesemua bidang, walaupun yang belum diterokai oleh fizik ketika itu, dapat diterangkan dengan formula-formula mekanik yang pasti seperti hukum Newton. Anggapan ini tidak dapat diterima apabila timbulnya fizik kuantum yang menunjukkan bahawa alam ini sebenarnya lebih indah dan lebih seni daripada hanya satu dunia mekanikal fizik klasik.
Teori kerelatifan khas diutarakan oleh Einstein pada tahun 1905 dan merupakan suatu pencapaian yang tiada tolok bandingnya dalam sejarah tamadun manusia. Teori ini lahir daripada dua postulat iaitu prinsip kerelatifan dan ketepatan halaju cahaya. Perlu diingatkan bahawa teori ini bukan lagi suatu yang hipotetikal malah dibuktikan melalui pelbagai kajian dan penyelidikan. Berlawanan dengan fizik klasik, fizik kerelatifan menyatakan bahawa ruang dan masa bukanlah sesuatu yang mutlak malah ianya relatif. Begitu juga kuantiti momentum dan tenaga. Dalam fizik ldasik, panjang sesuatu objek adalah sama bagi semua pemerhati walau apa pun halaju pemerhati relatif kepada objek itu. Tetapi kerelatifan menyatakan bahawa jika halaju itu tinggi, panjang objek akan memendek mengikut satu persamaan yang bergantung kepada halaju objek tersebut. Masa juga menjadi perlahan. Fenomena ini telah dibuktikan melalui kajian muon-muon yang bergerak pada halaju tinggi.
Penulisan Asal:
Tiada ulasan:
Catat Ulasan