Berkenalan Dengan Fisika Kuantum

Salah satu cabang bergensi dari disiplin ilmu Fisika yakni Fisika Kuantum(Quantum Physics). Sejak awal abad ke-20, fisika kuantum mulai berkembang sebagai cabang baru dalam teori fisika dan digunakan untuk memahami rahasia interaksi antara materi dan radiasi. Ketidakmampuan mekanika klasik dan teori elektromagnetisme dalam menjelaskan efek tertentu dari radiasi membuat para fisikawan merasa perlu untuk mengembangkan kerangka teori yang baru. Fisikawan dibingungkan oleh sifat cahaya yang tersusun atas garis-garis spektrum, seperti yang telah ditemukan sebelumnya oleh Joseph Von Fraunhover (1787-1826). Garis-garis spektrum ini kemudian diketahui sebagai ciri khusus dan berbeda pada masing-masing zat. Namun, saat itu tidak ada yang mampu menjelaskan fenomena ini, sampai kemudian butuh waktu sekitar 100 tahun untuk menunggu lahirnya teori kuantum.

Dalam banyak hal, teori kuantum berbeda dengan teori relativitas einstein, meskipun keduanya sama-sama dianggap sebagai tonggak ilmu fisika modern. Teori Relativitas einstein lebih memfokuskan diri pada kajian makrokosmos, sebaliknya teori kuantum lebih membidangi masalah partikel subatomik. Hal lainnya adalah, perbedaan dengan Relativitas, teori kuantum bukanlah pekerjaan satu orang, namun merupakan usaha kolaboratif dari beberapa fisikawan cemerlang. Dirintis oleh Niels Bohr, terus berlanjut ke Erwin Schrodinger, Wolfgang Pauli, dan Max Born, serta dua nama yang paling menonjol dari semuanya, yakni Max Planck dan Werner Heisenberg. Bahkan, Planck diakui sebagai pencetus teori kuantum, sedangkan Heisenberg sangat berjasa karena berhasil merumuskan salah satu hukum fundamental dalam teori kuantum, yakni Prinsip Ketidakpastian.

Max Planck, sekitar tahun 1900,  melakukan pengamatan terhadap radiasi yang dipancarkan oleh benda yang dipanaskan. Berdasarkan data pengamatan tersebut, ia mengembangkan formulasi baru yang menjelaskan fenomena spektrum radiasi. Hasilnya adalah, Planck mensyaratkan bahwa energi ketika dipancarkan atau diserap, haruslah dalam bentuk diskrit, atau sering populer disebut dengan kuanta. Hukum dasar yang  juga berhasil ditemukan Planck yakni; energi dari masing-masing kuanta sama dengan frekuensi radiasinya dikalikan dengan sebuah konstanta Planck. Penemuan ini jelas menggemparkan, karena bertentangan dengan teori yang telah mapan pada waktu itu (teori gelombang/elektromagnetik).

Bahkan, pada awalnya Planck sendiri kurang yakin dengan penemuannya, begitu juga dengan keraguan yang datang dari kebanyakan fisikawan saat itu. Tetapi, satu per satu bukti tentang penemuan Planck mulai terlihat. Diantaranya yang paling populer adalah seperti yang berhasil ditunjukkan oleh Fisikawan Albert Einstein melalui efek Fotolistriknya. Melalui penemuan ini pula, Einstein berhasil meraih Nobel dalam bidang Fisika.

Meskipun teori Fisika Kuantum sebagian besarnya mempelajari bagian terkecil penyusun semesta (mikrokosmos) tetapi hasilnya akan berdampak luas untuk menjelaskan hal-hal yang berhubungan dengan cara kerja dari semesta kita (makrokosmos). Pengetahuan tentang semesta bahwa ia tersusun dari sejumlah besar materi dan energi, membuat teori kuantum merasa perlu untuk ambil bagian dalam usaha untuk menjelaskan struktur dari alam semesta. Bahkan. teori ini telah sangat berani untuk memberikan gambaran mengenai cara alam semesta kita bermula.