Fisika (
bahasa Yunani:
φυσικός (
fysikós), "alamiah", dan
φύσις (
fýsis), "alam") adalah sains atau ilmu tentang
alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau
materi dalam lingkup
ruang dan
waktu. Para
fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan
kosmos.
Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum
kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai
hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (
biologi,
kimia,
geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang
molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti
mekanika kuantum,
termodinamika, dan
elektromagnetika.
Fisika juga berkaitan erat dengan
matematika.
Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.
Sekilas tentang riset Fisika
Fisika teoretis dan eksperimenta
Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan
teori dan
eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam
fisika teoretis atau
fisika eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.
Gampangnya, teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan dari teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah
teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.
Teori fisika utama
Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya.
Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai
teori chaos ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh
Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.
Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi.
Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti
benda padat dan
cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari
atom.
Ada banyak area riset yang mencampur fisika dengan bidang lainnya. Contohnya, bidang biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika dalam sistem biologi, dan bidangkimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum mekanik memberi peningkatan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul. Beberapa didata di bawah:
Bidang yang berhubunga
Teori palsu
Sejarah
Sejak zaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari
benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa
material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari
jagad raya, seperti bentuk
Bumi dan sifat dari objek celestial seperti
Matahari dan
Bulan.
Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari istilah
filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer sekarang ini. Ada pengecualian dan
anakronisme: contohnya, pemikir
Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif yang benar dari
mekanik dan
hidrostatik.
Pada awal
abad 17,
Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari
metode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil mengetes beberapa hasil dari
dinamika mekanik, terutama Hukum
Inert.
Arah masa depan
Riset fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan masih akan tetap begitu jauh di masa depan.
Dalam
fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar
Model Standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan bahwa
neutrinomemiliki
massa bukan-nol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah menyelesaikan
masalah solar neutrino yang telah berdiri-lama dalam fisika matahari.
Fisika neutrino besar merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan,
pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan
TeV, yang di mana para eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk
Higgs boson dan
partikel supersimetri.
Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut
sistem kompleks,
chaos, atau
turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam air "trickling",
teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan.
| “ | Saya sudah tua sekarang, dan ketika saya meninggal dan pergi ke surga ada dua hal yang saya harap dapat diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi adalah gerakan turbulens dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama. |