Isaac
Newton
Sir Isaac Newton FRS (lahir
di Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, 4 Januari 1643 – meninggal 31
Maret 1727 pada umur 84 tahun; KJ: 25 Desember 1642 – 20 Maret 1727) adalah
seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, alkimiawan, dan
teolog yang berasal dari Inggris. Ia merupakan pengikut aliran heliosentris dan
ilmuwan yang sangat berpengaruh sepanjang sejarah, bahkan dikatakan sebagai
bapak ilmu fisika klasik.
Karya bukunya Philosophiæ
Naturalis Principia Mathematica yang diterbitkan pada tahun 1687 dianggap
sebagai buku paling berpengaruh sepanjang sejarah sains. Buku ini meletakkan
dasar-dasar mekanika klasik. Dalam karyanya ini, Newton menjabarkan hukum
gravitasi dan tiga hukum gerak yang mendominasi pandangan sains mengenai alam
semesta selama tiga abad. Newton berhasil menunjukkan bahwa gerak benda di Bumi
dan benda-benda luar angkasa lainnya diatur oleh sekumpulan hukum-hukum alam
yang sama. Ia membuktikannya dengan menunjukkan konsistensi antara hukum gerak
planet Kepler dengan teori gravitasinya. Karyanya ini akhirnya menyirnakan
keraguan para ilmuwan akan heliosentrisme dan memajukan revolusi ilmiah.
Dalam bidang mekanika,
Newton mencetuskan adanya prinsip kekekalan momentum dan momentum sudut. Dalam
bidang optika, ia berhasil membangun teleskop refleksi yang pertama dan
mengembangkan teori warna berdasarkan pengamatan bahwa sebuah kaca prisma akan
membagi cahaya putih menjadi warna-warna lainnya. Ia juga merumuskan hukum
pendinginan dan mempelajari kecepatan suara.
Dalam bidang matematika
pula, bersama dengan karya Gottfried Leibniz yang dilakukan secara terpisah,
Newton mengembangkan kalkulus diferensial dan kalkulus integral. Ia juga
berhasil menjabarkan teori binomial, mengembangkan "metode Newton"
untuk melakukan pendekatan terhadap nilai nol suatu fungsi, dan berkontribusi
terhadap kajian deret pangkat.
Sampai sekarang pun Newton
masih sangat berpengaruh di kalangan ilmuwan. Sebuah survei tahun 2005 yang
menanyai para ilmuwan dan masyarakat umum di Royal Society mengenai siapakah
yang memberikan kontribusi lebih besar dalam sains, apakah Newton atau Albert
Einstein, menunjukkan bahwa Newton dianggap memberikan kontribusi yang lebih
besar.
Masa-masa
Awal
Isaac Newton dilahirkan pada
tanggal 4 Januari 1643 [KJ: 25 Desember 1642] di Woolsthorpe-by-Colsterworth,
sebuah hamlet (desa) di county Lincolnshire. Pada saat kelahirannya, Inggris
masih mengadopsi kalender Julian, sehingga hari kelahirannya dicatat sebagai 25
Desember 1642 pada hari Natal. Ayahnya yang juga bernama Isaac Newton meninggal
tiga bulan sebelum kelahiran Newton. Newton dilahirkan secara prematur;
dilaporkan pula ibunya, Hannah Ayscough, pernah berkata bahwa ia dapat muat ke
dalam sebuah cangkir (≈ 1,1 liter). Ketika Newton berumur tiga tahun, ibunya
menikah kembali dan meninggalkan Newton di bawah asuhan neneknya, Margery
Ayscough. Newton muda tidak menyukai ayah tirinya dan menyimpan rasa benci
terhadap ibunya karena menikahi pria tersebut, seperti yang tersingkap dalam
pengakuan dosanya: "Threatening my father and mother Smith to burn them
and the house over them.
Sejak usia 12 hingga 17
tahun, Newton mengenyam pendidikan di sekolah The King's School yang terletak
di Grantham (tanda tangannya masih terdapat di perpustakaan sekolah).
Keluarganya mengeluarkan Newton dari sekolah dengan alasan agar dia menjadi
petani saja, bagaimanapun Newton tidak menyukai pekerjaan barunya. Kepala
sekolah King's School kemudian meyakinkan ibunya untuk mengirim Newton kembali
ke sekolah sehingga ia dapat menamatkan pendidikannya. Newton dapat menamatkan
sekolah pada usia 18 tahun dengan nilai yang memuaskan.
Pada Juni 1661, Newton
diterima di Trinity College Universitas Cambridge sebagai seorang sizar
(mahasiswa yang belajar sambil bekerja). Pada saat itu, ajaran universitas didasarkan
pada ajaran Aristoteles, namun Newton lebih memilih untuk membaca
gagasan-gagasan filsuf modern yang lebih maju seperti Descartes dan astronom
seperti Copernicus, Galileo, dan Kepler. Pada tahun 1665, ia menemukan teorema
binomial umum dan mulai mengembangkan teori matematika yang pada akhirnya
berkembang menjadi kalkulus. Segera setelah Newton mendapatkan gelarnya pada
Agustus 1665, Universitas Cambridge ditutup oleh karena adanya Wabah Besar.
Walaupun dalam studinya di Cambridge biasa-biasa saja, studi privat yang
dilakukannya di rumahnya di Woolsthorpe selama dua tahun mendorongnya
mengembangkan teori kalkulus, optika, dan hukum gravitasi. Pada tahun 1667, ia
kembali ke Cambridge sebagai pengajar di Trinity.
Matematika
Kebanyakan ahli sejarah percaya
bahwa Newton dan Leibniz mengembangkan kalkulus secara terpisah. Keduanya pula
menggunakan notasi matematika yang berbeda pula. Menurut teman-teman dekat
Newton, Newton telah menyelesaikan karyanya bertahun-tahun sebelum Leibniz,
namun tidak mempublikasikannya sampai dengan tahun 1693. Ia pula baru
menjelaskannya secara penuh pada tahun 1704, manakala pada tahun 1684, Leibniz
sudah mulai mempublikasikan penjelasan penuh atas karyanya. Notasi dan
"metode diferensial" Leibniz secara universal diadopsi di Daratan
Eropa, sedangkan Kerajaan Britania baru mengadopsinya setelah tahun 1820.
Dalam buku catatan Leibniz,
dapat ditemukan adanya gagasan-gagasan sistematis yang memperlihatkan bagaimana
Leibniz mengembangkan kalkulusnya dari awal sampai akhir, manakala pada catatan
Newton hanya dapat ditemukan hasil akhirnya saja. Newton mengklaim bahwa ia
enggan mempublikasi kalkulusnya karena takut ditertawakan. Newton juga memiliki
hubungan dekat dengan matematikawan Swiss Nicolas Fatio de Duillier. Pada tahun
1691, Duillier merencanakan untuk mempersiapkan versi baru buku Philosophiae
Naturalis Principia Mathematica Newton, namun tidak pernah menyelesaikannya.
Pada tahun 1693 pula hubungan antara keduanya menjadi tidak sedekat sebelumnya.
Pada saat yang sama, Duillier saling bertukar surat dengan Leibniz.
Pada tahun 1699,
anggota-anggota Royal Society mulai menuduh Leibniz menjiplak karya Newton.
Perselisihan ini memuncak pada tahun 1711. Royal Society kemudian dalam suatu
kajian memutuskan bahwa Newtonlah penemu sebenarnya dan mencap Leibniz sebagai
penjiplak. Kajian ini kemudian diragukan karena setelahnya ditemukan bahwa
Newton sendiri yang menulis kata akhir kesimpulan laporan kajian ini. Sejak
itulah bermulainya perselisihan sengit antara Newton dengan Leibniz.
Perselisihan ini berakhir sepeninggal Leibniz pada tahun 1716.
Newton umumnya diakui
sebagai penemu teorema binomial umum yang berlaku untuk semua eksponen. Ia juga
menemukan identitas Newton, metode Newton, mengklasifikasikan kurva bidang
kubik, memberikan kontribusi yang substansial pada teori beda hingga, dan
merupakan yang pertama untuk menggunakan pangkat berpecahan serta menerapkan
geometri koordinat untuk menurunkan penyelesaian persamaan Diophantus.
Ia dipilih untuk menduduki
jabatan Lucasian Professor of Mathematics pada tahun 1669. Pada saat itu, para
pengajar Cambridge ataupun pengajar Oxford haruslah seorang pastor Anglikan
yang telah ditahbiskan. Namun, jabatan profesor Lucasian mengharuskan pula
pejabatnya tidak aktif dalam gereja. Oleh karena itu, Newton berargumen bahwa
ia seharusnyalah dibebaskan dari keharusan penahbisan. Raja Charles II menerima
argumen ini dan memberikan persetujuan, sehingga konflik antara pandangan
keagamaan Newton dengan gereja Anglikan dapat dihindari.
Optika
Dari tahun 1670 sampai
dengan 1672, Newton mengajar bidang optika. Semasa periode ini, ia
menginvestigasi refraksi cahaya, menunjukkan bahwa kaca prisma dapat
membagi-bagi cahaya putih menjadi berbagai spektrum warna, serta lensa dan
prisma keduanya akan menggabungkan kembali cahaya-cahaya tersebut menjadi
cahaya putih.
Dia juga menunjukkan bahwa
cahaya berwarna tidak mengubah sifat-sifatnya dengan memisahkan berkas berwarna
dan menyorotkannya ke berbagai objek. Newton mencatat bahwa tidak peduli apakah
berkas cahaya tersebut dipantulkan, dihamburkan atau ditransmisikan, warna
berkas cahaya tidak berubah. Dengan demikian dia mengamati bahwa warna adalah
interaksi objek dengan cahaya yang sudah berwarna, dan objek tidak menciptakan
warna itu sendiri. Ini dikenal sebagai teori warna Newton.
Dari usahanya ini dia
menyimpulkan bahwa lensa teleskop refraksi akan mengalami gangguan akibat
dispersi cahaya menjadi berbagai warna (aberasi kromatik). Sebagai bukti konsep
ini dia membangun teleskop menggunakan cermin sebagai objektif untuk mengakali
masalah tersebut. . Pengerjaan rancangan ini, teleskop refleksi fungsional
pertama yang dikenal, yang sekarang disebut sebagai teleskop Newton melibatkan
pemecahan masalah bagaimana menemukan bahan cermin yang cocok serta teknik
pembentukannya. Newton menggosok cerminny sendiri dari komposisi khusus logam
spekulum yang sangat reflektif, menggunakan cincin Newton untuk menilai mutu
optika teleskopnya. Pada akhir 1668[dia berhasil memproduksi teleskop pantul
pertamanya. Pada tahun 1671 Royal Society meminta demonstrasi teleskop
pantulnya. Minat mereka mendorongnya
untuk menerbitkan catatannya, On Colour (Tentang Warna), yang kemudian
dikembangkannya menjadi Opticks.
Ketika Robert Hooke
mengkritik beberapa gagasan Newton, dia begitu tersinggung sehingga dia menarik
diri dari depan publik. Newton dan Hooke berkomunikasi singkat pada tahun
1679-1680, ketika Hooke, yang ditunjuk untuk mengelola korespondensi Royal
Society, menulis surat yang dimaksudkan untuk memperoleh sumbangan dari Newton
untuk penerbitan Royal Society, yang mendorong Newton untuk menyelesaikan bukti
bahwa orbit elips planet merupakan hasil dari gaya sentripetal yang berbanding
terbalik dengan kuadrat vektor jari-jari (lihat hukum gravitasi Newton) dan De
motu corporum in gyrum). Namun hubungan kedua ilmuwan tersebut umumnya tetap
buruk sampai saat kematian Hooke.
Newton berargumen bahwa
cahaya terdiri dari partikel atau corpuscles, yang direfraksikan dengan
percepatan ke dalam medium yang lebih rapat. Dia condong kepada teori gelombang
seperti suara untuk menerangkan pola berulang pemantulan dan transmisi oleh
film tipis (Opticks Bk.II, Props. 12), tapi masih mempertahankan teori 'fits'
yang menentukan apakah corpusclesdipantulkan atau diteruskan. Para fisikawan
kemudian lebih menyukai teori gelombang murni untuk cahaya untu menjelaskan
pola interferensi, dan fenomena umum difraksi. Mekanika kuantum,foton, dan
dualisme gelombang-partikel dewasa ini hanya memiliki kemiripan sedikit saja
dengan pemahaman Newton terhadap cahaya.
Dalam Hypothesis of Light
yang terbit pada tahun 1675, Newton mendalilkan keberadaan eter untuk
menghantarkan gaya antarpartikel. Kontak dengan Henry More, seorang teosofis,
membangkitkan minatnya dalam alkimia. Dia mengganti eter dengan gaya gaib yang
didasarkan kepada gagasan hermetis tentang gaya tarik dan tolak antara
partikel. John Maynard Keynes, yang memperoleh banyak tulisan Newton tentang
alkimia, menyatakan bahwa "Newton bukanlah orang pertama dari Abad
Pencerahan (Age of Reason): beliau adalah ahli sihir terakhir."Minat
Newton dalam alkimia tidak dapat dipisahkan dari sumbangannya terhadap ilmu
pengetahuan; namun tampaknya dia memang meninggalkan penelitian alkimianya.
(Ini adalah ketika tidak ada perbedaan yang jelas antara alkimia dan sains).
Bila saja dia tidak mengandalkan gagasan gaib aksi pada suatu jarak, dalam
ruang hampa, dia mungkin tidak akan mengembangkan teori gravitasinya. (Lihat
pula studi ilmu gaib Isaac Newton).
Pada tahun 1704 Newton
menerbitkan Opticks, yang menguraikan secara terperinci teori korpuskular
tentang cahaya. Dia menganggap cahaya terbuat partikel-partikel (corpuscles)
yang sangat halus, bahwa materi biasa terdiri dari partikel yang lebih kasar,
dan berspekulasi bahwa melalui sejenis transmutasi alkimia "mungkinkah
benda kasar dan cahaya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, ...
dan mungkinkah benda-benda menerima aktivitasnya dari partikel cahaya yang
memasuki komposisinya?" ("Are not gross Bodies and Light convertible
into one another, ...and may not Bodies receive much of their Activity from the
Particles of Light which enter their Composition?" ( Newton juga membangun
bentuk primitif generator elektrostatik gesek, menggunakan bulatan gelas
(Optics, 8th Query).
Di dalam artikel berjudul
"Newton, prisms and the 'opticks' of tunable lasers diindikasikan bahwa
Newton dalam bukunya Opticks adalah yang pertama kali menunjukkan diagram
penggunaan prisma sebagai pengekspansi berkas cahaya. Dalam buku yang sama dia
memerikan, lewat diagram, penggunaan susunan prisma berganda. Sekitar 278 tahun
setelah diskusi oleh Newton, pengekspansi prisma berganda menjadi pokok dari
pengembangan laser tertalakan lebargaris sempit. Penggunaan prisma pengekspansi
berkas ini berakibat terhadap pengembangan teori dispersi prisma berganda.
Mekanika
dan gravitasi
Pada tahun 1679 Newton
kembali mengerjakan mekanika benda langit, yaitu gravitasi dan efeknya terhadap
orbit planet-planet, dengan rujukan terhadap hukum Kepler tentang gerak planet.
Ini dirangsang oleh pertukaran surat singkat pada masa 1679-80 dengan Hooke,
yang telah ditunjuk untuk mengelola korespondensi Royal Society, dan membuka
korespondensi yang dimaksudkan untuk meminta sumbangan dari Newton terhadap
jurnal ilmiah Royal Society. Bangkitnya kembali ketertarikan Newton terhadap
astronomi mendapatkan rangsangan lebih lanjut dengan munculnya komet pada musim
dingin 1680-1681,yang dibahasnya dalam korespondensi dengan John Flamsteed.
Setelah diskusi dengan Hooke, Newton menciptakan bukti bahwa bentuk elips orbit
planet akan berasal dari gaya sentripetal yang berbanding terbalik dengan
kuadrat vektor jari-jari. Newton mengirimkan hasil kerjanya ini ke Edmond
Halley dan ke Royal Society dalam De motu corporum in gyrum, sebuah risalah
yang ditulis dalam 9 halaman yang disalin ke dalam buku register Royal Society
pada Desember 1684 Risalah ini membentuk inti argumen yang kemudian akan
dikembangkan dalam Principia.
Principia dipublikasikan
pada 5 Juli 1687 dengan dukungan dan bantuan keuangan dari Edmond Halley. Dalam
karyanya ini Newton menyatakan hukum gerak Newton yang memungkinkan banyak
kemajuan dalam revolusi Industri yang kemudian terjadi. Hukum ini tidak
direvisi lagi dalam lebih dari 200 tahun kemudian, dan masih merupakan pondasi
dari teknologi non-relativistik dunia modern. Dia menggunakan kata Latin
gravitas (berat) untuk efek yang kemudian dinamakan sebagai gravitasi, dan
mendefinisikan hukum gravitasi universal.
Dalam karya yang sama,
Newton mempresentasikan metode analisis geometri yang mirip dengan kalkulus,
dengan 'nisbah pertama dan terakhir', dan menentukan analisis untuk menentukan
(berdasarkan hukum Boyle) laju bunyi di udara, menentukan kepepatan bentuk
sferoid Bumi, memperhitungkan presesi ekuinoks akibat tarikan gravitasi bulan
pada kepepatan Bumi, memulai studi gravitasi ketidakteraturan gerak Bulan,
memberikan teori penentuan orbit komet, dan masih banyak lagi.
Newton memperjelas pandangan
heliosentrisnya tentang tata surya, yang dikembangkan dalam bentuk lebih
modern, karena pada pertengahan 1680-an dia sudah mengakui Matahari tidak tepat
berada di pusat gravitasi tata surya Bagi Newton, titik pusat Matahari atau
benda langit lainnya tidak dapat dianggap diam, namun seharusnya "titik
pusat gravitasi bersama Bumi, Matahari dan Planet-planetlah yang harus disebut
sebagai Pusat Dunia", dan pusat gravitasi ini "diam atau bergerak
beraturan dalam garis lurus".(Newton mengadopsi pandangan alternatif
"tidak bergerak" dengan memperhatikan pandangan umum bahwa pusatnya,
di manapun itu, tidak bergerak.
Postulat Newton
aksi-pada-suatu-jarak yang tidak terlihat menyebabkan dirinya dikritik karena
memperkenalkan "perantara gaib" ke dalam ilmu pengetahuan. Dalam
edisi kedua Principia (1713) Newton tegas menolak kritik tersebut dalam bagian
General Scholium di akhir buku. Dia menulis bahwa cukup menyimpulkan bahwa
fenomena tersebut menyiratkan tarikan gravitasi, namun hal tersebut tidak
menunjukkan sebabnya. Tidak perlu dan tidak layak merumuskan hipotesis hal-hal
yang tidak tersirat oleh fenomena itu. Di sini Newton menggunakan ungkapannya
yang kemudian terkenal, Hypotheses non fingo.
Berkat Principia, Newton
diakui dunia internasional Dia mendapatkan lingkaran pengagum, termasuk
matematikawan kelahiran Swiss Nicolas Fatio de Duillier, yang menjalin hubungan
yang intens dengannya sampai 1693, saat hubungan tersebut mendadak berakhir.
Pada saat bersamaan Newton menderita gangguan saraf.
Daftar
karya Newton
o Method of
Fluxions (1671)
o De Motu
Corporum (1684)
o Philosophiæ
Naturalis Principia Mathematica (1687)
o Opticks
(1704)
o Reports
as Master of the Mint (1701-1725)
o Arithmetica
Universalis (1707)
o An
Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture(1754)
