Fisika Kuantum pada Fotosintesis

Berikut ini adalah saduran saya dari artikel situs BBC yang berjudul Organisms might be quantum machines. Karena artikel asli panjang, versi saduran ini saya bagi menjadi tiga bagian. Bagian pertama adalah Fisika Kuantum pada Fotosintesis. Bagian kedua adalah Fisika Kuantum pada Migrasi Burung. Dan, bagian ketiga adalah Fisika Kuantum pada Penciuman.

Saduran bagian pertama di mulai dari sini.

Sedikit di antara kita yang paham dunia aneh fisika kuantum — tapi tubuh kita boleh telah memanfaatkan sifat-sifat kuantum untuk dapat bekerja dengan benar.

Oleh Martha Henriques, 18 Juli 2016

Proses fotosintesis terlihat terlalu mudah jika ditinjau dari fisik klasik. Dapatkah fisika kuantum menjelaskan dengan utuh?

Jika ada pokok pembicaraan yang secara sempurna memberi argumen bahwa sains memang sulit dipahami, pokok pembicaraan itu adalah fisika kuantum. Para ilmuwan menjelaskan kepada kita bahwa penghuni ranah kuantum berperilaku yang tidak dapat dicerna akal sehat kita: mereka dapat hadir di dua tempat bersamaan, atau mereka menghilang dari suatu tempat dan muncul di tempat lain seketika itu juga.

Satu hal yang patut kita syukuri adalah perilaku-perilaku aneh di ranah kuantum ini sepertinya tidak berdampak berarti di dunia makroskoopik. Dunia makroskoopik adalah dunia kasat mata yang kita kenal sehari-hari, dunia yang kita pahami diatur oleh fisik “klasik”.

Setidak-tidaknya itulah yang diyakini para ilmuwan sampai beberapa tahun yang lalu.

Continue reading “Fisika Kuantum pada Fotosintesis”

Apakah bulan masih di sana saat kita tidak melihatnya?

rusydi-course-2015-fit301-1-mind-mappingItulah pertanyaan Einstein kepada David Mermin yang kemudian dipublikasikan oleh Mermin di majalah Physics Today, April 1985, halaman 38–47.

Is the moon there when nobody looks?

Seperti pertanyaan mengada-ngada, tapi itulah ilustrasi paling tepat menggambarkan kondisi teori kuantum.

Teori kuantum dibangun berdasarkan hipotesis bahwa partikel memiliki identitas gelombang dan sebaliknya gelombang memiliki identitas partikel. Hipotesis ini bukannya tanpa argumen ilmiah, justru hanya dengan hipotesis ini sejumlah fenomena seperti radiasi benda hitam, efek fotolistrik, dan spektrum atom hidrogen dapat dijelaskan dengan utuh.

Tapi, dibalik kedahsyatannya, teori kuantum masih menyimpan banyak persoalan — terutama pada level filosofi. Teori kuantum tidak memberi kepastian, dia cuma menghitung kemungkinan.

Bahwa bulan itu mungkin ada di sana pada waktu t dan posisi x dengan tingkat kepastian sekian persen.

Continue reading “Apakah bulan masih di sana saat kita tidak melihatnya?”

Lima Konsep Dasar Termodinamika dari Gas Ideal

rusydi-course-2015-fit204-1-cover

Setelah membaca tiga bab pertama buku Physical Chemical (edisi ke-9) karya Peter Atkins yang tersohor itu, serta menyimak catatan kuliah dan video kuliah Thermodynamics and Kinetic dari MIT Open Course Wire, saya menyimpulan bahwa saya butuh lima konsep dasar termodinamika untuk kelas yang sedang saya ajar sekarang ini.

Kelima konsep dasar itu adalah (1) pendefinisian sistem dan lingkungan, (2) persamaan keadaan untuk mendeskripsikan sistem, (3) kesetimbangan mekanik, (4) kesetimbangan termal, dan terakhir (5) lintasan perubahan keadaan.

Kelima konsep ini saya gunakan pada gas ideal untuk memberikan ilustrasi bagaimana konsep-konsep dasar tersebut terpakai dalam termodinamika.

Continue reading “Lima Konsep Dasar Termodinamika dari Gas Ideal”

Pengantar kuliah Termodinamika 2015

rusydi-course-2015-fit204-0-cover

 

Pertama kali saya berkenalan dengan ilmu termodinamika ini adalah pada saat saya tahun kedua kuliah di Fisika Teknik ITB. Mata kuliah Termodinamika termasuk momok karena gaya mengajar Pak Wasigaren, dosen termodinamika, unik dan mencekam, dua kombinasi gaya yang menjadi tantangan tersendiri bagi para mahasiswa.

Begitu Pak Wasi masuk, beliau langsung menyodokkan tangannya kepada kami, dengan gerakan benar-benar seperti orang menyodokkan pisau ke hulu hati, dan bertanya “Kenapa begini” atau “bagaimana caranya…” (merujuk pada PR yang beliau berikan pada pertemuan sebelumnya).

Karena suasana yang mencekam itulah saya jadi penasaran untuk membaca dan mengerjakan soal-soal buku “Thermodynamics: engineering approach” karya Yunus Cengel, buku pegangan kami saat itu.

Continue reading “Pengantar kuliah Termodinamika 2015”

Pengantar kuliah Listrik dan Magnet 2015

rusydi-course-2015-fit303-0-cover

Jika ada bagian fisika yang menggetarkan jiwa saya, itu adalah teori elektrodinamika.

Gara-gara elektrodinamika inilah saya memutuskan untuk berhenti di dunia industri dan kembali ke bangku kuliah.

Saat itu seorang teman memberikan hadiah ulang tahun ke-24 untuk saya sebuah buku berjudul “Surely You Are Joking, Mr. Feynman”, sebuah buku biografi tidak resmi dari Richard Feynman, genius fisika paling cool sedunia.

Buku “Surely You Are Joking, Mr. Feynman” mengantarkan saya pada buku fisika dasar dari kuliah Feynman di Caltech, “Feynman Lecture on Physics“. Inilah pertama kali saya membaca buku fisika yang aneh, tidak biasanya, selama hidup saya saat itu. Bayangkan, bab pertama buku ini adalah tentang teori atom.

Setelah itu, saya pun membeli sejumlah buku-buku lain hasil karya pemikiran Feynman. Buku Feynman yang paling fundamental bagi saya adalah QED: The Strange Theory of Light and Matter. Buku ini berdasarkan teks kuliah umum Feynman di University of Auckland, Selandia Baru, dengan audien bukan ilmuwan. Penjelasannya menakjubkan, menggetarkan jiwa.

Feynman adalah orang yang memberi sentuhan terakhir pada teori elektrodinamika, menjadi sebuah teori dalam ranah kuantum dan menjadi satu-satunya teori yang paling utuh kita pahami sebagai manusia.

Di Fisika Unair, teori elektrodinamika diajarkan dalam mata kuliah Listrik dan Magnet. Mata kuliah ini berbeban empat sks dan tersedia bagi mereka yang sudah memasuki semester 5.

Pada pertemuan pertama, saya memperkenalkan posisi teori elektrodinamika di antara teori-teori fisika yang lain. Misi pada pertemuan ini hanya satu, memberi tahu peserta kuliah bahwa nyaris semua fenomena dalam kehidupan sehari-hari kita terjadi karena elektron dan cahaya dan dapat dijelaskan oleh teori elektrodinamika.

Bagi para peserta kuliah Listrik dan Magnet 2015: selamat datang di kelas yang akan membahas satu-satunya teori buatan manusia yang paling sempurna saat ini.

Slide presentasi pertemuan pertama dapat diunduh dari taut berikut ini.

Continue reading “Pengantar kuliah Listrik dan Magnet 2015”