Memukul Buku: Bagaimana sains abad ke-20 membongkar alam semesta Newton

Sains adalah alasan Anda tidak membaca ini dengan cahaya api yang terletak dengan nyaman di bawah batu di suatu tempat, namun praktiknya secara signifikan mendahului formalisasi oleh Galileo pada abad ke-16. Di antara penganutnya yang paling awal — bahkan sebelum upaya perintis Aristoteles — adalah Animaxander, filsuf Yunani yang pertama kali berargumen bahwa Bumi ada dalam kehampaan, bukan di atas cangkang kura-kura raksasa. Gagasan revolusionernya yang lain termasuk, “hei, mungkinkah hewan berevolusi dari hewan lain yang lebih awal?” dan “para dewa tidak marah, itu hanya guntur.”

Sementara Animaxander tidak sering disebutkan di samping filsafat Yunani yang hebat, pengaruhnya terhadap metode ilmiah tidak dapat disangkal, kata penulis buku laris NYT, Carlo Rovelli, dalam buku terbarunya, Animaxander and the Birth of Science, sekarang dari Riverhead Books . Di dalam, Rovelli merayakan Animaxander, tidak harus karena ketajaman ilmiahnya tetapi karena pemikiran ilmiahnya yang radikal — khususnya bakatnya untuk mengabaikan gagasan konvensional untuk melihat sekilas dasar-dasar fisik dunia alami. Dalam kutipan di bawah ini, Rovelli, yang akan diingat oleh pembaca yang cerdik dari There Are Places in the World Where Rules Are Less Important than Kindness, mengilustrasikan bagaimana bahkan karya-karya raksasa intelektual seperti Einstein dan Heisenberg dapat dan pasti ditemukan kurang dalam penjelasannya. fenomena alam – dengan cara yang sama seperti karya-karya itu sendiri menghancurkan pemahaman kolektif tentang hukum kosmologis di bawah fisika Newton abad ke-19.

Buku Ujung Sungai

Dikutip dari Animaxander dan Birth of Science. Hak Cipta © 2023 oleh Carlo Rovelli. Dikutip atas izin Riverhead, percetakan dan divisi Penguin Random House LLC, New York. Seluruh hak cipta. Tidak ada bagian dari kutipan ini yang boleh direproduksi atau dicetak ulang tanpa izin tertulis dari penerbit.

Apakah sains dimulai dengan Anaximander? Pertanyaannya diajukan dengan buruk. Itu tergantung pada apa yang kita maksud dengan “sains”, istilah umum. Bergantung pada apakah kita mengartikannya luas atau sempit, kita dapat mengatakan bahwa sains dimulai dengan Newton, Galileo, Archimedes, Hipparchus, Hippocrates, Pythagoras, atau Anaximander — atau dengan seorang astronom di Babilonia yang namanya tidak kita ketahui, atau dengan primata pertama yang berhasil mengajari keturunannya apa yang telah dia pelajari sendiri, atau dengan Hawa, seperti dalam kutipan yang membuka bab ini. Secara historis atau simbolis, setiap momen ini menandai perolehan umat manusia atas alat baru yang penting untuk pertumbuhan pengetahuan.

Jika yang kami maksud dengan “sains” adalah penelitian berdasarkan kegiatan eksperimen sistematis, maka itu dimulai kurang lebih dengan Galileo. Jika yang kami maksud adalah kumpulan pengamatan kuantitatif dan model teoretis/matematis yang dapat menyusun pengamatan ini dan memberikan prediksi yang akurat, maka astronomi Hipparchus dan Ptolemeus adalah sains. Menekankan satu titik awal tertentu, seperti yang telah saya lakukan dengan Anaximander, berarti berfokus pada aspek tertentu dari cara kita memperoleh pengetahuan. Ini berarti menyoroti karakteristik khusus sains dan dengan demikian, secara implisit, merefleksikan apa itu sains, apa pencarian pengetahuan itu, dan bagaimana cara kerjanya.

Apa itu pemikiran ilmiah? Apa batasannya? Apa alasan kekuatannya? Apa yang sebenarnya diajarkan kepada kita? Apa karakteristiknya, dan bagaimana perbandingannya dengan bentuk pengetahuan lainnya?

Pertanyaan-pertanyaan ini membentuk refleksi saya tentang Anaximander di bab-bab sebelumnya. Dalam membahas bagaimana Anaximander membuka jalan bagi pengetahuan ilmiah, saya menyoroti sejumlah aspek sains itu sendiri. Sekarang saya akan membuat pengamatan ini lebih eksplisit.

Runtuhnya Ilusi Abad Kesembilan Belas

Perdebatan yang hidup tentang sifat pengetahuan ilmiah telah terjadi selama abad terakhir. Karya filsuf sains seperti Carnap dan Bachelard, Popper dan Kuhn, Feyerabend, Lakatos, Quine, van Fraassen, dan banyak lainnya telah mengubah pemahaman kita tentang apa yang dimaksud dengan aktivitas ilmiah. Sampai batas tertentu, refleksi ini merupakan reaksi terhadap kejutan: keruntuhan tak terduga fisika Newton pada awal abad ke-20.

Pada abad ke-19, lelucon umum adalah bahwa Isaac Newton tidak hanya salah satu orang paling cerdas dalam sejarah manusia, tetapi juga yang paling beruntung, karena hanya ada satu kumpulan hukum alam fundamental, dan Newton memiliki yang baik. beruntung menjadi orang yang menemukannya. Hari ini kita tidak bisa tidak tersenyum pada gagasan ini, karena mengungkapkan kesalahan epistemologis yang serius di pihak para pemikir abad kesembilan belas: gagasan bahwa teori ilmiah yang baik adalah pasti dan tetap berlaku sampai akhir zaman.

Abad ke-20 menyapu ilusi halus ini. Eksperimen yang sangat akurat menunjukkan bahwa teori Newton keliru dalam arti yang sangat tepat. Planet Merkurius, misalnya, tidak bergerak mengikuti hukum Newton. Albert Einstein, Werner Heisenberg, dan rekan mereka menemukan sekumpulan hukum fundamental baru — relativitas umum dan mekanika kuantum — yang menggantikan hukum Newton dan bekerja dengan baik di bidang di mana teori Newton gagal, seperti perhitungan orbit Merkurius, atau perilaku elektron dalam atom.

Sekali dibakar, dua kali malu: sedikit orang saat ini yang percaya bahwa kita sekarang memiliki hukum ilmiah yang pasti. Secara umum diharapkan bahwa suatu hari hukum Einstein dan Heisenberg akan menunjukkan batasnya juga, dan akan digantikan oleh yang lebih baik. Faktanya, batasan teori Einstein dan Heisenberg sudah muncul. Ada ketidakcocokan halus antara teori Einstein dan teori Heisenberg, yang membuatnya tidak masuk akal untuk menganggap bahwa kita telah mengidentifikasi hukum alam semesta yang final dan pasti. Akibatnya, penelitian terus berjalan. Pekerjaan saya sendiri dalam fisika teoretis tepatnya adalah pencarian hukum yang mungkin menggabungkan kedua teori ini.

Nah, poin penting di sini adalah bahwa teori Einstein dan Heisenberg bukanlah koreksi kecil terhadap teori Newton. Perbedaannya jauh melampaui persamaan yang disesuaikan, penataan, penambahan atau penggantian formula. Sebaliknya, teori-teori baru ini merupakan pemikiran ulang yang radikal tentang dunia. Newton melihat dunia sebagai ruang kosong yang luas di mana “partikel” bergerak seperti kerikil. Einstein memahami bahwa ruang yang dianggap kosong itu sebenarnya adalah sejenis laut yang dilanda badai. Ia dapat melipat dirinya sendiri, melengkung, dan bahkan (dalam kasus lubang hitam) pecah. Tidak ada yang serius merenungkan kemungkinan ini sebelumnya. Sementara itu, Heisenberg memahami bahwa “partikel” Newton bukanlah partikel sama sekali, melainkan campuran aneh partikel dan gelombang yang melintasi jaringan garis Faraday. Singkatnya, selama abad ke-20, dunia ternyata sangat berbeda dari cara yang dibayangkan Newton.

Di satu sisi, penemuan ini menegaskan kekuatan kognitif sains. Seperti teori Newton dan Maxwell pada zamannya, penemuan-penemuan ini dengan cepat mengarah pada perkembangan teknologi baru yang mencengangkan yang sekali lagi secara radikal mengubah masyarakat manusia. Wawasan Faraday dan Maxwell menghasilkan radio dan teknologi komunikasi. Einstein dan Heisenberg mengarah ke komputer, teknologi informasi, energi atom, dan kemajuan teknologi lainnya yang tak terhitung jumlahnya yang telah mengubah hidup kita.

Namun di sisi lain, kesadaran bahwa gambaran Newton tentang dunia itu salah sungguh membingungkan. Setelah Newton, kami pikir kami telah memahami sekali dan untuk semua struktur dasar dan fungsi dunia fisik. Kami salah. Teori Einstein dan Heisenberg sendiri suatu hari nanti kemungkinan besar akan terbukti salah. Apakah ini berarti pemahaman tentang dunia yang ditawarkan oleh sains tidak dapat dipercaya, bahkan untuk sains terbaik kita? Lalu, apa yang sebenarnya kita ketahui tentang dunia? Apa yang sains ajarkan kepada kita tentang dunia?

Semua produk yang direkomendasikan oleh Engadget dipilih oleh tim editorial kami, terlepas dari perusahaan induk kami. Beberapa cerita kami menyertakan tautan afiliasi. Jika Anda membeli sesuatu melalui salah satu tautan ini, kami dapat memperoleh komisi afiliasi. Semua harga adalah benar pada saat penerbitan.