Kisah Galileo dan Penemuan Pendulum Waktu

Surabayastory.com – Cerita ini mengenai sejarah kuno dan juga ilmu pengetahuan modern. Meskipun subjeknya bukan mitologi Yunani, sasarannya dapat dengan bebas diartikan sebagai penggambaran pengaruh kuat Terpsichore, Dewi tarian dan irama, terhadap hidup kita, dan bagaimana ilmu pengetahuan, melalui pendulum Galileo, berhasil menjinakkan apa yang oleh Euripides disebut “tak dapat diukur dan liar”—waktu.

Gerakan periodik dari beban yang berayun itu mendesakkan sebuah pengaruh yang luar biasa dalam pengembangan ilmu pengetahuan modern dan matematika. Pengaruh ini pada akhirnya memperluas tidak hanya pengertian kita mengenai semua fenomena alam yang bervariasi bersama waktu namun bahkan cara ilmu pengetahuan memandang eksistensi dunia materi—partikel-partikel yang membentuk objek-objek yang kita sentuh seperti halnya cahaya dan suara yang dengannya kita merasakan lingkungan kita. Dengan demikian mitologi Yunani dapat dianggap lengkap ketika Terpsichore, dengan bantuan ilmu pengetahuan, akhirnya menghancurkan ayahnya, Zeus yang perkasa, penguasa alam semesta.

***

Ketika usianya tujuh belas dan ia bosan mendengarkan Misa yang sedang diselenggarakan di katedral Pisa. Sementara mencari-cari suatu objek yang bisa menarik perhatiannya, siswa kedokteran yang muda itu mulai memusatkan diri pada sebuah kandelar yang berada tinggi di atas kepalanya, tergantung pada rantai yang panjang dan tipis, berayun dengan pelan ke kiri dan ke kanan dalam angin sepoi musim semi. Berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh osilasi (goyangan) itu sendiri untuk berulang, ia bertanya-tanya, sambil mengukur goyangan itu dengan detak nadinya.

Dengan keheranan ia mendapati bahwa lampu itu memerlukan banyak detakan nadi untuk menyelesaikan sebuah ayunan ketika benda itu hampir tidak bergerak sama sekali sementara angin membuatnya berayun lebih lebar. Nama pemuda itu, yang ditakdirkan untuk menciptakan penemuan-penemuan ilmiah lain yang penting, adalah Galileo Galilei.

Legenda mengenai bagaimana Galileo menemukan isokronisme pendulum sederhana, seperti yang dikisahkan oleh penulis biografinya Vincenzio Viviani, diragukan kebenarannya. Namun yang tidak bisa disangkal adalah kenyataan bahwa ia menemukannya dan pengaruhnya yang mendalam terhadap peradaban kita dalam abad-abad berikutnya. Buku ini adalah mengenai irama waktu, bagaimana irama itu pada akhirnya diatur oleh pendulum Galileo, pengaruh yang kuat dari osilasi pendulum terhadap persepsi kita mengenai irama itu, dan bagaimana osilasi ini kemudian didapati memanifestasikan dirinya sendiri dalam banyak fenomena alam lainnya.

Di bagian awal mengatur panggungnya, menggambarkan irama waktu sebagai tercatat sebelum kedatangan yang membuat stabil ayunan pendulum: penanaman rangkaian siang dan malam terhadap organisme hidup, sejarah kalender, yang ditandai oleh pergulatan peradaban untuk mengakurkan siklus lunar (bulan) dan solar (matahari), dan memperhitungkan interval waktu yang lebih pendek sampai Abad Pertengahan. Baik mekanisme biologi  yang dilakukan oleh alam untuk menanamkan irama dalam makhluk hidup maupun metoda yang dikembangkan oleh kebudayaan manusia untuk melacak periode-periode yang dipaksakan terhadap kita oleh alam tidak ada yang stabil maupun akurat.

Namun mekanisme biologi memberikan keuntungan adaptif yang cukup untuk menjadikannya ciri-ciri kehidupan yang ada di mana-mana, dan selama beribu-ribu tahun yang terakhir memenuhi kebutuhan manusia dengan memadai.

Setelah Renaissance, bagaimanapun, kemajuan-kemajuan komersial dan ilmiah memaksakan sebuah tekanan yang penting untuk mengukur waktu dengan lebih akurat, dan kemajuan yang lebih jauh dari peradaban Barat telah dengan kerasnya dihambat tanpa penemuan jam yang stabil dan mantap. Navigasi maritim skala-besar seperti juga halnya ilmu pengetahuan modern bergantung kepadanya. Pendulum, dan kemudian mekanisme fisika yang sejenis lainnya, memenuhi tujuan ini dengan luar biasa.

Mengejutkan, ilmu fisika pada osilator harmonik—yaitu, pendulum Galileo—yang membuatnya mungkin untuk mengatur aliran waktu, memimpin jauh daripada hanya sebagai alat untuk membuat jam-jam yang akurat. Osilator ini telah didapati menjadi dasar tidak hanya mengenai apa yang kita dengar sebagai suara musik dan lihat sebagai warna cahaya, namun, melalui teori kuantum, juga mengenai apa yang kita mengerti sebagai struktur alam semesta.

Tanpa osilator, tidak akan ada partikel: tidak ada udara untuk bernafas, tidak ada cairan untuk menopang kehidupan, dan tidak ada materi padat untuk membentuk bumi. Ini adalah sejarah mengenai sistem fisika dalam alam yang paling sederhana namun paling fundamental dan bagaimana itu menyatukan irama waktu dan eksistensi material kita.

Dari sinilah kemudian mulai berkembang penelitian dan pemahaman tentang waktu. Galileo memberikan tonggak awal tentang waktu, ritme, dan jeda. Pendulum yang berayun telah menuntun kita melalui jalan yang panjang dan berliku-liku, yang dimulai dengan pengaturan waktu dengan menggunakan jam yang stabil dan bisa diandalkan, membawa ketertiban kepada irama kehidupan sehari-hari.

Kita sudah bergerak ke getaran senar dan membran, seruling dan pipa organ, yang menghasilkan harmoni musik, kemudian ke gelombang cahaya dengan rumbai interferens. Akhirnya, melalui foton Einstein dan elektron Dirac, kita sampai pada penyebab semua unsur pokok alam semesta. Meskipun alam tampak kompleks dan penuh tabu, kepercayaan yang menuntun sebagian besar ilmuwan adalah bahwa alam pada akhirnya akan mengungkapkan dirinya sendiri sebagai masuk akal dan sederhana; kalau tidak kita akan memiliki sedikit kesempatan untuk menguraikan kekusutan rahasianya. Galileo hanya sedikit menyadari bahwa osilator harmonik, yang isokronismenya ia temukan pada masa mudanya, akan menjadi sistem fisika, yang paling dasar dan menyerap ke dalam segalanya, di dunia ini dan blok bangunan yang sangat penting bagi pemahaman kita mengenai alam. –sa