Munculnya Kosmologi Sain

1. Munculnya Kosmologi Sain

2. DaftarIsi • Pendahuluan • AstronomiYunaniKuno • TeoriHeliosentrikCopernikus • Hukum-HukumKeppler • Teori Vision • Galileo • SaindanMitos

3. I.Pendahuluan • Kosmologi artinya ilmu tentang benda langit berasal dari “cosmos” yang berarti langit dan “logos” yang berarti ilmu. • Kosmologi sebagai cabang ilmu yang dipercaya menyimpan informasi tentang manusia dan alam semesta sudah menarik minat ilmuwan sejak dulu kala • Dari Kosmologi kemudian lahir Astronomi yang merupakan bagian penting dari Kosmologi Modern

4. Kosmologi sebelum Yunani Kuno

5. Yunani Kuno dan perbintangan Bintang-bintang berotasi pada bintang tetap di kutup utara Rotasi terhadap bintang tetap dibagi menjadi 12 rasi bintang

6. Kosmologi Yunani Kuno

7. “Teori” Kosmologi Teori kosmologi yang berkembang menyangkut hal sbb: • Ukuran : berhingga atau tak berhingga. • Dinamika: mengembang, tetap, atau osilasi • Bentuk: alam semesta bola atau yang lain • Pusat : di bumi atau di matahari. Oleh sebab itu muncul pemikiran tentang pengamatan dan atau pengukuran sebagai cara untuk membuktikan kebenaran Praktek/eksperimen teori kosmologi paling dekat adalah pengamatan peredaran planit

8. II. Astronomi Yunani Kuno • PandangankosmologiYunanikunosudahmengenalhal-halberikut • Adabintang yang disebut Polaris yang posisinyadidekatkutubutara yang bergeraklambatbiladiamatidikutubutara. (sekarangdiketahuiperiode Polaris mengitarikutubutarasekiatar 26000 tahun-grakpresesikutuputara) • Rasibintangmengitarimataharid an kembalikeposisisemulasetelah 3651/4. • Adanyagerakanmataharidariterbitketenggelam yang posisinyabergeserdariutarakeselatansehinggaadakeadaansianglebih lama darimalamdansebaliknya Easter day malam < siang malam = siang malam > siang

9. Bintang tetap Posisi konstelasi bintang nampak berubah-presesi equinox

10. Plato • WalaupunYunaniKunosudahtahukosmologisperikaldenganmengenalkanpusatjagadrayaberbentukapi (Pytagoras), namunkosmologinyalebihmengarahpadafilsafatpemikiran • Pertanyaan Plato • Bintang, sebagaibenda yang abadi,suci, dantakberubah, munculmengelilingibumidalamlintasan yang sempurna, lingkaran. Tetapi, adabeberapabintang yang nampakmelanglangmelintasilangitmelacakjejak yang tidakteraturdalamgeraktahunannya. Pastinyadiajugabergerak uniform melaluilingkaran. Bagaimanakitabisamengenalgeraknyadalamobservasidanmenyimpanpenampakkannya. • Ungkapan Plato mengandungIsyaratakanadanyaKaidahFisikaTeoritentang orbit lingkaranpadagerakbumidanplanitdanpengamatannya.

11. Astronomi Aristoteles Geocentric yaitu bumi pusat jagad raya yang statik. Benda angkasa mengitari bumi terdiri dari unsur api,tanah, air, dan udara. Alam semesta di luar benda angkasa terbuat dari eter sebagai unsur ke 5 yang bergerak melingkar. Alam semesta terdiri atas bintang bintang yang sperikal konsentrik yang bergerak secara berhingga makin jauh dari pusat maikn cepat geraknya Aristoteles bumi planit

12. Penjelasanhasilpengamatanbintangdanberubahnyaposisimatahariatauterjadinyamusimpada era Yunanikunodidominasiolehfilsafat Plato danAristoteles yang menggunakanpandangangeocentric, yaitubumisebagaipusatjagadraya yang berbentuk bola konsentrik. • Pengaruhinikuatkarena Plato danAristotelesmemilikikontribusi yang besarfilsafatdalamsemuacabangilmu. Erathosthenes dengan astronomi Aristoteles berhasil menentukan ukuran bumi berdasarkan pengukuran sudut sinar matahari jatuh ke bumi D/c=q/360 q= 7.2, D= 5000 stadia c= 250,000 stadia~25000 miles 1 stadia~0.1 mile

13. Astronomi Ptolemy • Modified geocentric: • Jawabanterhadappersoalan Plato • diterjemahkanoleh Ptolemy. • Bumipusatjagadraya yang tetap. • Jagadrayaberbentuk bola konsentrik • Gerakanmataharimengitaribumi • berpusatdiequantsehinggajarakmata • hariberubah-ubahterhadapbumiatau • bumimerupakantitikeksentrikrotasi • matahari • Planitmengitaribumidalamepicycle, diluar epicycle disebut deferent Ptolemy equant bumi Gerak eksentrik matahari

14. Hasil Dapatmemprediksilintasanplanit yang akandatang Dapatmenghitung radius matahari 1210 jari-jaribumi Dapatmenerangkanadanyagerakanretrogradedariplanit Mars walaupunbelumbetul, yaitubolakbaliknyaposisi Mars terhadapbintang yang tetapbiladiamatidaribumi

15. Model tatasurya Ptolemy dapatmenjelaskanpersoalan Plato yaitu mendeskripsikan mataharidanplanitmenggunakan orbit lingkaran dengan bumi sebagai pusat yang diam sementara selain bumi bergerak mengorbit bumi. • Model inisesuaidenganpandanganfilosofbesaryaitu Plato danAristoteles yang sangatdominanwaktuitukarenamerekamemilikikontribusi yang besardalamberbagaibidangilmusehinggapenggunaan model geosentrisdanorbit planitkonsentriklingkaranbertahanberabad-abadbahkantelahjadimitos dan dogma.

16. Model Ptolemy • Model inibertahan lama karenaolehsejalandenganFilsafatAristoteles • Model inibisamenjelaskanterjadinyakesamaanlajuplanitmengelilingibumi • Karenabentuk orbit lingkarandenganlajusama, makaposisibumimenjadieksentrikterhadaplingkaran. • Model inimenjelaskanbahwaparalakstidakterjadiketikamengamatigerakbintangtetapkarenabumitidakbergerak. • Model inididukungoleh data pengamatanwalaupunbelumakurat • Model inidiadopsiolehpenguasa (Gereja) untukmenentukankalender

17. Keberhasilan Ptolemy • Dapatmenghasilkan data yang cukupbaikuntukgerakplanit • Dapatmeramalkangerakplanit • Dapatmemberikanpandangansesuaidenganpengamatangerakpalnitsehari-hariyaitudenganpandanganbumitidakbergerak.

18. Model Ptolemy Model Ptolemy yang dikenalsebagai Almagest, dirumuskanoleh Astronomer muslim • Jagadberbentuk bola konsentrik yang berputar • Bumijugaberbentuk bola • Bumiterletakditengahtengahjagadsepertidipusatnya • Karenaalasanjarak yang tetapterhadapbintang, bumidalamhal bola jagadkonsentrikbumimemilikirelasidengansuatutitik (equant) • Bumitidakbergeraksamasekali

19. Kelemahan Model Ptolemy • Bumi, Merkuri, Mataharidan Venus satusumbusehinggabergerakdenganlajuyang sama. • Tidakdapatmenjelaskanperubahankuat terangnyaMars,Mercuridan Venus.

20. PersoalanHeliosentris • Aristarchussudahmenjelaskanadanyagerakheliosentristetapihanyakualitatifsehinggatidakdapatmenjelaskanmunculnyaparalaksseandainyamataharipadapusattatasuryadanbumimengorbitmatahari. • Bilabumimengitarimataharimakabintang yang diamatidaribumiakanbergeserposisiakibatgerakanorbitnya. Gejalainidisebutparalaks.

21. III. Teori Heliosentrik Copernicus • Copernicus sebagaiahliastronomidanmatematikmengarang, De revolutionibusorbiumcoelestium (On the Revolutions of the Celestial Spheres) diterbitkansebelumwafatnya tahun1543. Bukuinidianggapsebagaititikawalastronomi modern. • Copernicus melengkapi model heliosentris yang sebelumnyaoleh Aristarchus dan De Cusadenganperhitungan (geometri) yang rinci. • Copernicus berhasilmenjelaskanalasanbahwa Mercury and Venus orbitnyadekatdenganmataharidibandingbumi, adanya g Gerakan Mars terkadangmenjauhdanmendekatterhadapbumi (retrograde). • Perhitungan Copernicus sebenarnyatidaklebihsederhanadibandingkan Ptolemy tetapipenjelasannyalebihsederhanakarenatidakmemakaititikequant. • Copernicus mengenalkankonsepbumi yang berotasipadaporosnya.

22. Perhitungan Jarak BilaMBP adalahsudutterkaitdenganjarakterjauh planet (yang orbitnyalebihkecildaribumi)daribumi, maka sin( MBP) dapatdigunakanuntukmenghitungjarak planet terhadapmatahari. M matahari, B bumi, dan P planet.

23. Perhitungan Kalender • Sudahditetapkanoleh Julius Caesar (Roma) bahwsatutahunadalah (365+1/4) hariolehsebabitusetiap 4 thharusditambah 1 hariuntukmenjadi 366 hari, karena Easter telahditetapkansetelahwaktusiangharidanmalamharisamapanjang. Padakenyataannyaternyata 1 tahunadalah 365.2422 hari. Hari Easter yang ditetapkantanggal 21 Maretternyataadalahtanggal 11 Maret. • Walaupunpendapat Copernicus ditentanggerejatetapiperhitungannyatelahdigunakanolehPaus Gregory XII ditahun 1582 hinggasekarang.

24. Gerak Planit Copernicus gerakplanit Mars yang epicycle menyebabkanperubahankecepatanketikamendekatidanmenjauhimatahari Mars Matahari bumi Penjelasandengan model inimenyebabkanjarakbintangtetapke Mars berbeda 14~42% dengan data yang diamatiTychoBrahe. Tycho Brahe mengusulkanmodifikasi model

25. Argumentasi Copernicus • memberikanpenjelasanbahwapenemuannyamiripdengan Ptolemy • Menjelaskanbahwasistemtatasuryadanplanit-planitsatukesatuan • menyiapkanbahasan yang kuantitatifdengangeometriwalaupuntanpanotasimatematik • menjawabpersolaanbumi yang berputarpadaporosnya analog denganplanit yang berputarpada model Ptolemy • memberikanpenjelasangerak retrograde Mars samabaikdengan Ptolemy • Memberikanpenjelasanbahwaefekparalakskecilkarena radius orbit jauhlebihkecildarijarakbintang.

26. Hasil Copernicus • Copernicus dapatmenjelaskan orbit planitdengan model heliocentric denganperhitunganrinciwalaupunmasihmenggunakankonsep epicycle Ptolemy, danmeniadakankonsepequant. • Planitbergerakmengelilingimataharipadajaraktertentusehinggaperioderevolusinyaberbeda • Copernicus orangpertama yang menghitungjarakplanitwalaupunrelatipterhadapjarakbumiterhadapmatahari. • menjelaskangerakanplanitmengitarimataharimenggunakanasumsifisika, perhitunganmatematikadankosmologi. • Copernicus percayabahwateorinyaadalahmerupakanhukumalam. Tycho Brahe memodifikasi model Copernicus lebih sederhana berdasarkan data pengamatan bintang menggunakan alat astronomy non optik buatannya tetapi masih memakai konsep epicycle

27. Copernicus-Tycho Brahe Mars Bumi Mars Matahari Matahari bumi Copernicus Tycho Brahe Model Tycho Brahe lebih sederhana tetapi tidak dapat menjelaskan dengan baik gerak retrogade hasil pengamatannya yang dilakukan pada planit Mars

28. Kesamaan Model • Semua masih percaya orbit planit lingkaran • Semua menggunakan “epicycle” untuk menjelaskan adanya gerak retrograde dari planit Mars Mars Bumi matahari Mars Mars Bumi Ptolemy AD 90-168 Copernicus 1473-1543 Tycho Brahe 1546-1601 matahari Bumi matahari Filosofijagadrayaberbentukbola konsentrikdanmemilikipusat yang tetapmasihdominan

29. Gerak Retrograde Mars Copernicus Ptolemy

30. OposisiterhadapTeori Copernicus • Bumitetaptelahmenjadi dogma bahkankepercayaan • MerusakpahamAristotelesbahwabumiberatdandiluarbumimaterinyaringan • Tidakada data paralaks yang bisadigunakan • Tidakada data eksperimental yang secara fundamental berbedaatauakurasi yang lebihbaikdibandinghasildengansebelumnya

31. Sumbangan Copernicus • Walaupuntidakada yang barudidalam data eksperimen, bahkanpandangantentangteoritatasuryanyamirip, Copernicus menawarkansuatuteoriplanitdengan perspektif lain • Gerakorbit planitpadatatasuryaheliosentris merupakan satu kesatuan • Bumi tidak tetap tetapi berputarpada porosnya.

32. SifatTeoriSaintifik Maksuddarisuatuteoriadalah • Merangkaikankenyataanmenjadibentuksederhana yang sistematik yang dapatmenjelaskangejalasecaralebihumum Contoh: Ptolemy dan Copernicus merangkaigerakplanitmenjadigeosentrisdanheliosentris. • Initerkadangmemerlukanbeberapahipotesa. Contoh :Padateori Ptolemy perluequantdanepisikel. Padateori Copernicus perlumataharisebagaipusat, jarakplanitterhadapmatahariberbeda. • Menyarankanteoridanhipotesamemunculkanrelasi lain danhipotesa yang baru. Contoh: adanya bumiberputarpadaporosnya dan jarakantarplanitterhadapmatahari yang berbeda Kebenaranlebihmudahmunculdarikesalahandaripadalewatkebingungan (Francis Bacon)

33. Teoribisamemprediksipengamatan yang baru • Copernicus memprediksijarakplanit yang berbedaterhadapmatahari • Perkembangansaindenganmelihatcacatsuatuteoridanmemperbaikinyadenganteoribaruataumeruntuhkannyasamasekali. • Prinsip Popper: ilmuberkembangdenganasumsi and kemungkinan

34. TeoriPerubahandan Atom • Atomisme: yang takterbagi • Permenidesberpendapat yang dapat difikirkanhanya yang ada-Perubahantidakada. • Paradoks Zeno: perubahanmenujukeadaanberubahharusmelaluitengahannya. Dari titikawalharusmelaluiperempatnya, jadiakhirnyakeadaanawaltidakbisaberubahjadiakhir. • Achilesdankura-kura: Archilestidakpernahmelaluikura-kura • Democritus: keadaandapatdipecahpecahmenjadibanyakkeadaan yang tidakdapatdiubah yang disebut atom.

35. Contoh:TeoriPenglihatan • Teoriekstravison(Plato, Pythagorean): matamelihatkarenamengeluarkansesuatuuntukmenangkap yang dilihat • Teori intra vision (Aristoteles) matamelihatkarenamenerimasesuatudari yang dilihat. • Teoriextravisionlebihbersifatmatematik. Apakahsinar yang keluardarimatakontinueataudiskrit?

36. Teori Al Kindi (mendukungekstravision): • cakrambulatmenurutintrovisionharusterlihatsama, tetapimenurutekstravisonhanyabeberapabagian • Mendengaradalahintrovisionkalaupenglihatansepertiitumakamataakansepertitelinga • Bilamelihatintrovisionditepidanditengahsamaterang • Bilakitamelihathalamanhanyasebagian yang kitalihatitumenunjukkanekstravison Al Hazen • Benda memberikancahaya yang sampaidimatatanparefraksi • Gambardibentukdidalammata Bilainiditerimasesungguhnyapenggambaranbayangandenganintravisiondanekstravisionbisaditukararahsinarnya

37. SifatTeori Yang Bagus • Menghubungkankenyataanmenjadisuatu yang logisstrukturlogikanyabisadipahami. • Dari teoridapatditurunkansuatuprediksidanmendorongteoribaru • Dapatditurunkanmenjadihal yang dapatdiobservasiataudiujiterkaitdengan data lama ataubaru. • Sederhanadansedikithipotesanya • Asumsinyamemungkinkan • Teori yang suksesberkembangdengancukupfleksibeluntukmenjalanimodifikasi. Tetapisetelahhiduppenuhkemudiandiamatidenganpenuhelegan, meninggalkan era kehancurandansebuahketurunan(Planck).

38. ContohkomentarTeorist Galileo: “merekapikirsayagila, sayaakantunjukkanbahwasayabenar” Otto Hanzdan Fritz Strassmann(penemureaksiFisi): U ditembakinetronberakhirdengan Ca. “Sebagaiahlikimianuklir, yang dalambanyakhalberkaitandenganfisika, kitabelumbisamembuatlompatan yang kontradiskidenganpelajaran Fisika Nuklir. Barangkali, hasilkamiakanmenyebabkanmenyesatkankarenakejadianberantai yang aneh”. Max Planck: Sebuahpenemuansaintifik yang pentingjarangmembuatjalanmenujukemenanganberangsurdanmengubahlawannya. Jarangterjadi Saul menjadi Paul. Yang terjadiadalahlawannyamatidangenerasiberikutnyaterbiasakandenganidedariawal

39. Niels Bohr: hal yang paling bisadilakukansuatuteoriadalhmenjadialatuntukmenyarankandanpetunjukpengembanganbarudiluarlingkupawalnya. • SejarahmenunjukkanTeori Copernicus tidakbisaditerimakarenabelumadapengukuran yang menunjukkanadanyaparalaks. Namunsetelah Galileo, Newton, danadanya pengukuranparalaksoleh Bessel menjadisulit untuk kembalimenggunakanteorigeosentrik di dalam menjelaskan orbit planit

40. Sejarah Kepler • KeplerseorangJerman yang bergurukeTycho Brahe yang tidakyakindenganteoriheliosentris Copernicus. • Keplerdiserahi data yang jelekuntukdianalisayaitudata pengamatan Mars yang memilikijarak Mars yang berubah-ubahterhadapsuatubintangtetap yang tidakdapatdijelaskandenganteori yang ada. • Tetapikarenatugas yang sulititu, Keplerberhasilmenjelaskanpersoalan Mars danmenemukanbahwatatasuryaadalahsesuaidenganteori Copernicus dan Mars memilikilintasanelips (lingkarangepeng) terhadapmataharidenganmataharisebagaisalahsatufokusnya. Alat Tycho Brahe

41. IV.Hukum-hukum Kepler Kepler PengamatandanperhitunganKeplerselama 10 tahunpada data planit Mars yang diamatiolehTycho Brahe dituangkandalamAstronomia Nova menunjukkankesimpulanadanyaorbit planitberbentukelipdenganmataharisebagaipusatnya. Keplermenemukan orbit elipssetelahmenghitungperiode Mars dengan model Ptolemy yang dibandingkandengan data pengamatanTycho Brahe. Keplermenemukanjugabahwaluasan yang disapu orbit persatuanwaktutetap. Keplerjugamengamatibahwagerakplanit mengelilingimataharimemilikiharmonisasi yang akhirnyaditemukanbahwakwadratperiodeperiode planet mengelilingimatahari sebandingdenganjarakpangkat 3.perbandingan momentum sudut (Harmonics Mvndi) Brahe

42. PencerahanKepler • Berhasilmemecahkanpersoalaneksentrisitasdanlingkarankonsentrik yang telahdiilhamkanoleh Plato dengankonsep orbit elip. InilahHukum I Kepler. Tetapidimanaplanitberada? Keplertelahmengambilasumsisbb: • Adagayadarimatahari yang menolakplanit • Gaya initerdistribusiseragamsepanjangsekelilingjarak mataharibumi. • Lajuplanitsebandingdengangayaitusehinggaberbandingterbalikdenganjarak v~1/r • Jumlahjarak yang disapusaat mengorbit sebandingdenganluasnya,t~S • Orbit planitlingkaran Inilahhukum II- HukumKesamaanLuas Bagaimanamenghitungjarakplanit? Keplermengambilinspirasidariteorimusik. Hukum III dikenalsebagaihukumharmonikarenamenyajikanhubungan yang sederhanaantaraperiodeplanitdenganjaraksetelah 17 tahunbekerjadengan data Tycho Brahe..

43. Hukum Kepller I: Orbit Elips planit matahari p=a(1-e2) a(1-e) a(1+e) Hanya Mars, Mercuri dan Pluto yang menonjol sifat elipnya yang lain mendekati orbit lingkaran

44. Hukum Keppler II Luasan yang disapu oleh orbit planit per satuan waktu, misalnya a, b, c nilainya konstan

45. Hukum Keppler III • Kwadrat periode sebanding dengan pangkat tiga jarak. • T2 ~a3 atau a3/T2 =konstan • Periode (tahun)2 = Jarak (a.u)3

46. Kepler Meletakkan 3 hukumpertamadengandasar model heliosentris, fisikadanhasileksperimen • Mataharimerupakanpusat orbit planit yang berbentukelipsdenganmataharisebagaisalahsatutitikfokusnya. • Lajuluasan yang disapuolehplanitselamamengorbittetap • Jarakpangkattigaplanitterhadapmataharisebandingdengankwadratperiodenya

47. Sumbangan Kepler • MeletakkanbabakbaruAstronomi Modern atauKosmologiSain Modern yaitupentingnyamenggunakan data pengamatanuntukkonfirmasiperhitungansuatu model matematikastronomi. • Menemukanpandanganbarubahwaorbit lingkarankonsentrikdigantidenganorbitelipterhadapmataharisebagaisalahsatutitikfokusnya • Merumuskanhukumalamtentang orbit planit yang dicari Ptolemy, Tycho Brahe dan astronomer lainnya yang dapatdiverifikasidenganbaikmelalui data eksperimen. • Memberikan data eksperimen/teoriuntukverifikasipenerusnya • Mengenalkan konsep gaya dalam gerak planit

48. V. TeoriVision Kepler • Keplersetelahmempelajariterivision Al Hazen mengoreksibahwapentingmendapatkanhubungansatu-satuantaraobyekdengangambar. Inidiperolehdenganbentukanatomimata yang menghasilkangambar yang terbalik. Gambaran Kepler disajikan dalam bentuk gambar oleh Descartes. Barutahun 1896 gambarterbalikdi mata dapatdiubahdenganlensaolehG.M. Stratondanditunjukkanbahwakanankiriatasbawahhanyapersepsional.

49. VI. Galileo • Galileo mahasiswakedokterantertarikterhadapfisikakarenamelihatlampu yang gantung yang berayun. Dari pengamatanituakhirnyadiabuatbandulmatematiksebagaialatukurwaktu. DiamembacabukuEucliddanArchimedesdandikenalsebagaimahasiswapandaitapikemudiandiadropout. • Tahun 1590, diaeksperimententangjatuhbebasdi Pisa tentangbendadengankomposisi yang samajatuhbebasdenganlaju yang sama. Tetapikelajuannyamasihtergantungpada medium yang dilaluiketikabendajatuh. • EksperimeninimenjatuhkanpendapatAristotelesbahwabendadengankomposisisamatapi lebihberat yang akanjatuhlebihdulu. • Teoritentangjatuhbebasditulisditahun 1638.

50. Galileo mulaibekerjadenganastronomisejakdi Padua tahun 1597 danmenulissuratkepadaKeplerbahwadiamendukungteori Copernicus. • Praktisdibidangastronomi, Galileo hanyamendukungKepler melalui data eksperimen yautu dengan pengamatan planit dan bintang menggunakan teleskopoptik, khusunya untukplanitJupiter, Mercury, Venus, dan Mars