Isaac Newton
Sir Isaac Newton FRS (lahir di
Woolsthorpe-by-Colsterworth,
Lincolnshire,
4 Januari 1643 – meninggal
31 Maret 1727 pada umur 84 tahun;
KJ: 25 Desember 1642 – 20 Maret 1727) adalah seorang
fisikawan,
matematikawan, ahli
astronomi, filsuf alam, alkimiawan, dan
teolog yang berasal dari
Inggris.
Ia merupakan pengikut aliran heliosentris dan ilmuwan yang sangat
berpengaruh sepanjang sejarah, bahkan dikatakan sebagai bapak ilmu
fisika klasik.
[7]
Karya bukunya
Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica
yang diterbitkan pada tahun 1687 dianggap sebagai buku paling
berpengaruh sepanjang sejarah sains. Buku ini meletakkan dasar-dasar
mekanika klasik.
Dalam karyanya ini, Newton menjabarkan hukum gravitasi dan tiga hukum
gerak yang mendominasi pandangan sains mengenai alam semesta selama tiga
abad. Newton berhasil menunjukkan bahwa gerak benda di
Bumi
dan benda-benda luar angkasa lainnya diatur oleh sekumpulan hukum-hukum
alam yang sama. Ia membuktikannya dengan menunjukkan konsistensi antara
hukum gerak planet Kepler dengan teori gravitasinya. Karyanya ini
akhirnya menyirnakan keraguan para ilmuwan akan
heliosentrisme dan memajukan
revolusi ilmiah.
Dalam bidang
mekanika, Newton mencetuskan adanya prinsip kekekalan
momentum dan
momentum sudut. Dalam bidang
optika, ia berhasil membangun
teleskop refleksi yang pertama
[8] dan mengembangkan teori
warna
berdasarkan pengamatan bahwa sebuah kaca prisma akan membagi cahaya
putih menjadi warna-warna lainnya. Ia juga merumuskan hukum pendinginan
dan mempelajari
kecepatan suara.
Dalam bidang matematika pula, bersama dengan karya
Gottfried Leibniz yang dilakukan secara terpisah, Newton mengembangkan
kalkulus
diferensial dan kalkulus integral. Ia juga berhasil menjabarkan teori
binomial, mengembangkan "metode Newton" untuk melakukan pendekatan
terhadap nilai nol suatu fungsi, dan berkontribusi terhadap kajian
deret pangkat.
Sampai sekarang pun Newton masih sangat berpengaruh di kalangan
ilmuwan. Sebuah survei tahun 2005 yang menanyai para ilmuwan dan
masyarakat umum di
Royal Society mengenai siapakah yang memberikan kontribusi lebih besar dalam sains, apakah Newton atau
Albert Einstein, menunjukkan bahwa Newton dianggap memberikan kontribusi yang lebih besar.
[9]
Biografi
Masa-masa Awal
Rumah Keluarga Newton di mana Lahirnya Isacc Newton
Isaac Newton dilahirkan pada tanggal 4 Januari 1643
[KJ: 25 Desember 1642] di
Woolsthorpe-by-Colsterworth, sebuah
hamlet (desa) di
county Lincolnshire. Pada saat kelahirannya, Inggris masih mengadopsi
kalender Julian,
sehingga hari kelahirannya dicatat sebagai 25 Desember 1642 pada hari
Natal. Ayahnya yang juga bernama Isaac Newton meninggal tiga bulan
sebelum kelahiran Newton. Newton dilahirkan secara prematur; dilaporkan
pula ibunya,
Hannah Ayscough,
pernah berkata bahwa ia dapat muat ke dalam sebuah cangkir (≈ 1,1
liter). Ketika Newton berumur tiga tahun, ibunya menikah kembali dan
meninggalkan Newton di bawah asuhan neneknya, Margery Ayscough. Newton
muda tidak menyukai ayah tirinya dan menyimpan rasa benci terhadap
ibunya karena menikahi pria tersebut, seperti yang tersingkap dalam
pengakuan dosanya: "Threatening my father and mother Smith to burn them
and the house over them."
[10]
Isaac Newton (
Bolton, Sarah K. Famous Men of Science. NY: Thomas Y. Crowell & Co., 1889)
Berdasarkan pernyataan E.T. Bell (1937, Simon and Schuster) dan H. Eves:
| “ |
Newton memulai sekolah
saat tinggal bersama neneknya di desa dan kemudian dikirimkan ke sekolah
bahasa di daerah Grantham dimana dia akhirnya menjadi anak terpandai di
sekolahnya. Saat bersekolah di Grantham dia tinggal di-kost milik
apoteker lokal yang bernama William Clarke. Sebelum meneruskan kuliah di
Universitas Cambridge pada usia 19, Newton sempat menjalin kasih dengan
adik angkat William Clarke, Anne Storer. Saat Newton memfokuskan
dirinya pada pelajaran, kisah cintanya dengan menjadi semakin tidak
menentu dan akhirnya Storer menikahi orang lain. Banyak yang menegatakan
bahwa dia, Newton, selalu mengenang kisah cintanya walaupun selanjutnya
tidak pernah disebutkan Newton memiliki seorang kekasih dan bahkan
pernah menikah. |
” |
Sejak usia 12 hingga 17 tahun, Newton mengenyam pendidikan di sekolah
The King's School
yang terletak di Grantham (tanda tangannya masih terdapat di
perpustakaan sekolah). Keluarganya mengeluarkan Newton dari sekolah
dengan alasan agar dia menjadi petani saja, bagaimanapun Newton tidak
menyukai pekerjaan barunya
[11].
Kepala sekolah King's School kemudian meyakinkan ibunya untuk mengirim
Newton kembali ke sekolah sehingga ia dapat menamatkan pendidikannya.
Newton dapat menamatkan sekolah pada usia 18 tahun dengan nilai yang
memuaskan.
Pada Juni 1661, Newton diterima di
Trinity College Universitas Cambridge sebagai seorang
sizar (mahasiswa yang belajar sambil bekerja).
[12] Pada saat itu, ajaran universitas didasarkan pada ajaran
Aristoteles, namun Newton lebih memilih untuk membaca gagasan-gagasan filsuf modern yang lebih maju seperti
Descartes dan
astronom seperti
Copernicus,
Galileo, dan
Kepler.
Pada tahun 1665, ia menemukan teorema binomial umum dan mulai
mengembangkan teori matematika yang pada akhirnya berkembang menjadi
kalkulus. Segera setelah Newton mendapatkan gelarnya pada Agustus 1665, Universitas Cambridge ditutup oleh karena adanya
Wabah Besar.
Walaupun dalam studinya di Cambridge biasa-biasa saja, studi privat
yang dilakukannya di rumahnya di Woolsthorpe selama dua tahun
mendorongnya mengembangkan teori
kalkulus,
optika, dan
hukum gravitasi. Pada tahun 1667, ia kembali ke Cambridge sebagai pengajar di Trinity.
[13]
Masa Dewasa
Matematika
Kebanyakan ahli sejarah percaya bahwa Newton dan
Leibniz mengembangkan
kalkulus
secara terpisah. Keduanya pula menggunakan notasi matematika yang
berbeda pula. Menurut teman-teman dekat Newton, Newton telah
menyelesaikan karyanya bertahun-tahun sebelum Leibniz, namun tidak
mempublikasikannya sampai dengan tahun 1693. Ia pula baru menjelaskannya
secara penuh pada tahun 1704, manakala pada tahun 1684, Leibniz sudah
mulai mempublikasikan penjelasan penuh atas karyanya. Notasi dan "metode
diferensial" Leibniz secara universal diadopsi di
Daratan Eropa, sedangkan
Kerajaan Britania baru mengadopsinya setelah tahun 1820.
Dalam buku catatan Leibniz, dapat ditemukan adanya gagasan-gagasan
sistematis yang memperlihatkan bagaimana Leibniz mengembangkan
kalkulusnya dari awal sampai akhir, manakala pada catatan Newton hanya
dapat ditemukan hasil akhirnya saja. Newton mengklaim bahwa ia enggan
mempublikasi kalkulusnya karena takut ditertawakan. Newton juga memiliki
hubungan dekat dengan matematikawan Swiss
Nicolas Fatio de Duillier. Pada tahun 1691, Duillier merencanakan untuk mempersiapkan versi baru buku
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica
Newton, namun tidak pernah menyelesaikannya. Pada tahun 1693 pula
hubungan antara keduanya menjadi tidak sedekat sebelumnya. Pada saat
yang sama, Duillier saling bertukar surat dengan Leibniz.
[14]
Pada tahun 1699, anggota-anggota
Royal Society
mulai menuduh Leibniz menjiplak karya Newton. Perselisihan ini memuncak
pada tahun 1711. Royal Society kemudian dalam suatu kajian memutuskan
bahwa Newtonlah penemu sebenarnya dan mencap Leibniz sebagai penjiplak.
Kajian ini kemudian diragukan karena setelahnya ditemukan bahwa Newton
sendiri yang menulis kata akhir kesimpulan laporan kajian ini. Sejak
itulah bermulainya perselisihan sengit antara Newton dengan Leibniz.
Perselisihan ini berakhir sepeninggal Leibniz pada tahun 1716.
[15]
Newton umumnya diakui sebagai penemu
teorema binomial umum yang berlaku untuk semua eksponen. Ia juga menemukan
identitas Newton,
metode Newton, mengklasifikasikan kurva bidang kubik, memberikan kontribusi yang substansial pada teori
beda hingga, dan merupakan yang pertama untuk menggunakan pangkat berpecahan serta menerapkan
geometri koordinat untuk menurunkan penyelesaian
persamaan Diophantus.
Ia dipilih untuk menduduki jabatan
Lucasian Professor of Mathematics pada tahun 1669. Pada saat itu, para pengajar Cambridge ataupun pengajar
Oxford haruslah seorang pastor
Anglikan
yang telah ditahbiskan. Namun, jabatan profesor Lucasian mengharuskan
pula pejabatnya tidak aktif dalam gereja. Oleh karena itu, Newton
berargumen bahwa ia seharusnyalah dibebaskan dari keharusan penahbisan.
Raja
Charles II
menerima argumen ini dan memberikan persetujuan, sehingga konflik
antara pandangan keagamaan Newton dengan gereja Anglikan dapat
dihindari.
[16]
Optika
Replika teleskop refleksi kedua Newton yang ia presentasikan ke
Royal Society pada tahun 1672
[17]
Dari tahun 1670 sampai dengan 1672, Newton mengajar bidang optika. Semasa periode ini, ia menginvestigasi
refraksi cahaya, menunjukkan bahwa kaca
prisma dapat membagi-bagi cahaya putih menjadi berbagai spektrum warna, serta
lensa dan prisma keduanya akan menggabungkan kembali cahaya-cahaya tersebut menjadi cahaya putih.
[18]
Dia juga menunjukkan bahwa cahaya berwarna tidak mengubah
sifat-sifatnya dengan memisahkan berkas berwarna dan menyorotkannya ke
berbagai objek. Newton mencatat bahwa tidak peduli apakah berkas cahaya
tersebut dipantulkan, dihamburkan atau ditransmisikan, warna berkas
cahaya tidak berubah. Dengan demikian dia mengamati bahwa warna adalah
interaksi objek dengan cahaya yang sudah berwarna, dan objek tidak
menciptakan warna itu sendiri. Ini dikenal sebagai teori warna Newton
[19]
Dari usahanya ini dia menyimpulkan bahwa lensa teleskop refraksi akan mengalami gangguan akibat
dispersi cahaya menjadi berbagai warna (
aberasi kromatik). Sebagai bukti konsep ini dia membangun teleskop menggunakan cermin sebagai objektif untuk mengakali masalah tersebut. .
[20] Pengerjaan rancangan ini, teleskop refleksi fungsional pertama yang dikenal, yang sekarang disebut sebagai
teleskop Newton[20]
melibatkan pemecahan masalah bagaimana menemukan bahan cermin yang
cocok serta teknik pembentukannya. Newton menggosok cerminny sendiri
dari komposisi khusus logam spekulum yang sangat reflektif, menggunakan
cincin Newton untuk menilai mutu optika teleskopnya. Pada akhir 1668[
[21] dia berhasil memproduksi teleskop pantul pertamanya. Pada tahun 1671 Royal Society meminta demonstrasi teleskop pantulnya.
[22] Minat mereka mendorongnya untuk menerbitkan catatannya,
On Colour (
Tentang Warna), yang kemudian dikembangkannya menjadi
Opticks.
Ketika
Robert Hooke
mengkritik beberapa gagasan Newton, dia begitu tersinggung sehingga dia
menarik diri dari depan publik. Newton dan Hooke berkomunikasi singkat
pada tahun 1679-1680, ketika Hooke, yang ditunjuk untuk mengelola
korespondensi Royal Society, menulis surat yang dimaksudkan untuk
memperoleh sumbangan dari Newton untuk penerbitan Royal Society,
[23],
yang mendorong Newton untuk menyelesaikan bukti bahwa orbit elips
planet merupakan hasil dari gaya sentripetal yang berbanding terbalik
dengan kuadrat vektor jari-jari (lihat hukum gravitasi Newton) dan
De motu corporum in gyrum). Namun hubungan kedua ilmuwan tersebut umumnya tetap buruk sampai saat kematian Hooke.
[24]
Newton berargumen bahwa cahaya terdiri dari partikel atau
corpuscles,
yang direfraksikan dengan percepatan ke dalam medium yang lebih rapat.
Dia condong kepada teori gelombang seperti suara untuk menerangkan pola
berulang pemantulan dan transmisi oleh film tipis (Opticks Bk.II, Props.
12), tapi masih mempertahankan teori 'fits' yang menentukan apakah
corpuscles
dipantulkan atau diteruskan. Para fisikawan kemudian lebih menyukai
teori gelombang murni untuk cahaya untu menjelaskan pola interferensi,
dan fenomena umum
difraksi.
Mekanika kuantum,
foton, dan
dualisme gelombang-partikel dewasa ini hanya memiliki kemiripan sedikit saja dengan pemahaman Newton terhadap cahaya.
Dalam
Hypothesis of Light yang terbit pada tahun 1675, Newton mendalilkan keberadaan
eter untuk menghantarkan gaya antarpartikel. Kontak dengan
Henry More, seorang
teosofis, membangkitkan minatnya dalam alkimia. Dia mengganti eter dengan gaya gaib yang didasarkan kepada gagasan
hermetis tentang gaya tarik dan tolak antara partikel.
John Maynard Keynes, yang memperoleh banyak tulisan Newton tentang alkimia, menyatakan bahwa "Newton bukanlah orang pertama dari Abad Pencerahan (
Age of Reason): beliau adalah ahli sihir terakhir."
[25]
Minat Newton dalam alkimia tidak dapat dipisahkan dari sumbangannya
terhadap ilmu pengetahuan; namun tampaknya dia memang meninggalkan
penelitian alkimianya..
[4] (Ini adalah ketika tidak ada perbedaan yang jelas antara alkimia dan sains). Bila saja dia tidak mengandalkan gagasan gaib
aksi pada suatu jarak, dalam ruang hampa, dia mungkin tidak akan mengembangkan teori gravitasinya. (Lihat pula
studi ilmu gaib Isaac Newton).
Pada tahun 1704 Newton menerbitkan
Opticks, yang menguraikan secara terperinci teori korpuskular tentang cahaya. Dia menganggap cahaya terbuat partikel-partikel (
corpuscles)
yang sangat halus, bahwa materi biasa terdiri dari partikel yang lebih
kasar, dan berspekulasi bahwa melalui sejenis transmutasi alkimia
"mungkinkah benda kasar dan cahaya dapat berubah dari satu bentuk ke
bentuk yang lain, ... dan mungkinkah benda-benda menerima aktivitasnya
dari partikel cahaya yang memasuki komposisinya?" ("Are not gross Bodies
and Light convertible into one another, ...and may not Bodies receive
much of their Activity from the Particles of Light which enter their
Composition?" (
[26] Newton juga membangun bentuk primitif generator elektrostatik gesek, menggunakan bulatan gelas (Optics, 8th Query).
Di dalam artikel berjudul "Newton, prisms and the 'opticks' of tunable lasers
[27] diindikasikan bahwa Newton dalam bukunya
Opticks
adalah yang pertama kali menunjukkan diagram penggunaan prisma sebagai
pengekspansi berkas cahaya. Dalam buku yang sama dia memerikan, lewat
diagram, penggunaan susunan prisma berganda. Sekitar 278 tahun setelah
diskusi oleh Newton, pengekspansi prisma berganda menjadi pokok dari
pengembangan
laser tertalakan lebargaris sempit. Penggunaan prisma pengekspansi berkas ini berakibat terhadap pengembangan
teori dispersi prisma berganda.
[27]
Mekanika dan gravitasi
Salinan buku
Principia milik Newton sendiri, dengan koreksi tulisan tangan untuk edisi kedua
Pada tahun 1679 Newton kembali mengerjakan
mekanika benda langit, yaitu
gravitasi dan efeknya terhadap orbit
planet-planet, dengan rujukan terhadap
hukum Kepler
tentang gerak planet. Ini dirangsang oleh pertukaran surat singkat pada
masa 1679-80 dengan Hooke, yang telah ditunjuk untuk mengelola
korespondensi
Royal Society, dan membuka korespondensi yang dimaksudkan untuk meminta sumbangan dari Newton terhadap jurnal ilmiah Royal Society.
[23]
Bangkitnya kembali ketertarikan Newton terhadap astronomi mendapatkan
rangsangan lebih lanjut dengan munculnya komet pada musim dingin
1680-1681,yang dibahasnya dalam korespondensi dengan
John Flamsteed.
[28]
Setelah diskusi dengan Hooke, Newton menciptakan bukti bahwa bentuk
elips orbit planet akan berasal dari gaya sentripetal yang berbanding
terbalik dengan kuadrat vektor jari-jari. Newton mengirimkan hasil
kerjanya ini ke
Edmond Halley dan ke Royal Society dalam
De motu corporum in gyrum, sebuah risalah yang ditulis dalam 9 halaman yang disalin ke dalam buku register Royal Society pada Desember 1684
[29] Risalah ini membentuk inti argumen yang kemudian akan dikembangkan dalam
Principia.
Principia dipublikasikan pada
5 Juli 1687 dengan dukungan dan bantuan keuangan dari
Edmond Halley. Dalam karyanya ini Newton menyatakan
hukum gerak Newton yang memungkinkan banyak kemajuan dalam
revolusi Industri
yang kemudian terjadi. Hukum ini tidak direvisi lagi dalam lebih dari
200 tahun kemudian, dan masih merupakan pondasi dari teknologi
non-relativistik dunia modern. Dia menggunakan kata
Latin gravitas (berat) untuk efek yang kemudian dinamakan sebagai
gravitasi, dan mendefinisikan hukum gravitasi universal.
Dalam karya yang sama, Newton mempresentasikan metode analisis
geometri yang mirip dengan kalkulus, dengan 'nisbah pertama dan
terakhir', dan menentukan analisis untuk menentukan (berdasarkan
hukum Boyle)
laju bunyi di udara, menentukan kepepatan bentuk sferoid Bumi,
memperhitungkan presesi ekuinoks akibat tarikan gravitasi bulan pada
kepepatan Bumi, memulai studi gravitasi ketidakteraturan gerak Bulan,
memberikan teori penentuan orbit komet, dan masih banyak lagi.
Newton memperjelas pandangan
heliosentrisnya tentang
tata surya,
yang dikembangkan dalam bentuk lebih modern, karena pada pertengahan
1680-an dia sudah mengakui Matahari tidak tepat berada di pusat
gravitasi tata surya
[30]
Bagi Newton, titik pusat Matahari atau benda langit lainnya tidak dapat
dianggap diam, namun seharusnya "titik pusat gravitasi bersama Bumi,
Matahari dan Planet-planetlah yang harus disebut sebagai Pusat Dunia",
dan pusat gravitasi ini "diam atau bergerak beraturan dalam garis
lurus".(Newton mengadopsi pandangan alternatif "tidak bergerak" dengan
memperhatikan pandangan umum bahwa pusatnya, di manapun itu, tidak
bergerak.
[31]
Postulat Newton aksi-pada-suatu-jarak yang tidak terlihat menyebabkan
dirinya dikritik karena memperkenalkan "perantara gaib" ke dalam ilmu
pengetahuan.
[32] Dalam edisi kedua
Principia (1713) Newton tegas menolak kritik tersebut dalam bagian
General Scholium
di akhir buku. Dia menulis bahwa cukup menyimpulkan bahwa fenomena
tersebut menyiratkan tarikan gravitasi, namun hal tersebut tidak
menunjukkan sebabnya. Tidak perlu dan tidak layak merumuskan hipotesis
hal-hal yang tidak tersirat oleh fenomena itu. Di sini Newton
menggunakan ungkapannya yang kemudian terkenal,
Hypotheses non fingo.
Berkat
Principia, Newton diakui dunia internasional
[33] Dia mendapatkan lingkaran pengagum, termasuk matematikawan kelahiran
Swiss Nicolas Fatio de Duillier,
yang menjalin hubungan yang intens dengannya sampai 1693, saat hubungan
tersebut mendadak berakhir. Pada saat bersamaan Newton menderita
gangguan saraf.
[34]
menunjukan orde bilangan.
