Mengenal Sejarah Atom: Dari Yunani Kuno Sampai Ilmuwan Modern

Pada tanggal 5 September 1906 seorang ilmuwan gantung diri di sebuah hotel namanya Ludwig Boltzman. Ironinya dia bunuh diri bukan karena masalah pribadi atau masalah ekonomi. Dia bunuh diri karena percaya pada satu konsep, yang pada waktu itu tidak diterima kebanyakan ilmuan yaitu atom. Ya atom yang sering kita bicarakan dalam fisika, dulu adalah sesuatu yang kontroversial bahkan mempercayainya di anggap sama dengan percaya tahayul.

Hal ini karena atom tidak bisa dilihat, walaupun hari ini ada mikroskop khusus yang bisa mendeteksi atom. Tapi bayangkan hidup 100 sampai 200 tahun yang lalu, di mana teknologi belum secanggih sekarang. Kemudian ada orang percayai atom, objek yang kecilnya keterlaluan sampai rambut pun harus dibelah 1 juta kali untuk mendapatkan atom.

Itulah yang dialami Ludwig Boltzman, Boltzman sangat percaya atom itu ada bahkan ia sampai dibully oleh ilmuwan lainnya. Keyakinan Boltzman ini bukan tanpa alasan, karena teori atomnya bisa menjelaskan banyak fenomena seperti suhu dan tekanan. Sampai Boltzman menemukan satu rumus yang terkenal sampai sekarang yaitu rumus Entropi. Sayangnya, Boltzman tidak kuat mental menghadapi tantangan ilmuwan lainnya untuk membuktikan keberadaan atom sehingga dia depresi dan akhirnya bunuh diri.

tripadvisor.co.id

Di Batu nisannya tertulis rumus yang terkenal yaitu rumus entropi ( S = k log W), di mana k adalah konstanta boltzman. Ironinya ketika Boltzman bunuh diri di tahun 1906, dia tidak sadar bahwa teorinya terbukti benar. Karena sebelum dia meninggal seorang ilmuwan muda menerbitkan sebuah makalah yang tidak bisa dibantah bahwa atom itu memang nyata, orang itu adalah Albert Einstein.

Jadi, sebelum Einstein terkenal dengan teori relativitasnya, ia memulai karirnya dengan membuktikan keberadaan atom. Hebatnya, Einstein berhasil membuktikan atom tanpa harus melihatnya langsung. Jadi, bagaimana Einstein membuktikan sesuatu yang tak terlihat? Mari kita simak cerita menarik tentang atom yang mungkin belum pernah kalian dengar.

Sejarah Awal Atom

Mungkin kalian perlu tahu bahwa dulu orang percaya alam ini tersusun dari empat elemen yaitu air, tanah, api, dan udara. Sama seperti yang ada di cerita Avatar. Hanya saja dalam versi sebenarnya, ini bukan tentang kesaktian seseorang tapi ini tentang bagaimana alam semesta ini tersusun.

Jadi sekitar 2500 tahun yang lalu para filsuf Yunani sudah bertanya dari unsur atau elemen apa alam ini tersusun. Thales (624-546 SM) berpikir bahwa elemen paling dasar adalah air karena tidak ada yang bisa hidup tanpa air. Anaximenes (585-525 SM) berpikir berbeda, menurutnya elemen paling dasar adalah udara karena air sendiri menurutnya perasan dari udara, terbukti air turun dari langit ketika hujan turun. Heraclitus (535-475 SM) berpikir lain lagi, menurutnya elemen paling dasar adalah api. Karena api bisa mengubah segala sesuatu, api bisa mengubah kayu jadi abu, api bisa mengubah air jadi udara dan seterusnya.

Nah ketiga argumen tersebut dibenarkan oleh Empedocles (490-430 SM) tapi dia menambahkan tanah karena tanahlah yang membuat sesuatu jadi solid. Tanahlah yang membuat segala sesuatu punya bentuk. Aristoteles (384-322 SM) kemudian menyempurnakan konsep keempat elemen ini dengan menambahkan bahwa bahwa keempat elemen itu punya sifat.

Rumah editor

Air itu dingin dan basah, tanah itu dingin dan kering, udara itu panas dan basah, api itu panas dan kering. Aristoteles juga menambahkan bahwa keempat elemen ini tidak statis tapi bisa berubah-ubah. Air misalnya ketika dipanaskan akan berubah jadi uap dan ketika didinginkan jadi es. Nah konsep empat elemen Aristoteles inilah yang menjadi rujukan semua filosuf pada saat itu.

Tapi ada satu filsuf yang agak lain yaitu Democritus (460-370 SM) dia bertentangan dengan Aristoteles. Dia berpikir bahwa kalau alam ini adalah alam materi, maka seharusnya dia tersusun dari sesuatu yang tidak berubah dan tidak mungkin sesuatu tidak ada batasnya. Kalau sebuah objek di zoom terus-terusan tidak mungkin tidak ada ujungnya dia pasti berhenti pada satu elemen yang tidak bisa lagi dipecah. Itulah elemen paling dasar dan Democritus menyebutnya atom dari kata atomus ( a= tidak, thomus = dibelah) yang artinya tidak bisa di di belah.

Sayangnya konsep atom Democritus ini dianggap tidak masuk akal. Siapa juga yang mau percaya pada sesuatu yang tidak bisa dilihat. Konsepnya Aristoteles lebih masuk akal, sehingga konsep empat elemen ini bertahan selama berabad-abad sampai ditemukannya Al-Kimia.

Al-Kimia adalah cikal bakalnya kimia yang kita pelajari sekarang. Disebut Al-kimia karena merupakan serapan dari bahasa Arab yang dipopulerkan oleh ilmuwan-ilmuwan muslim di abad ke-10 dan 11an. Mereka menemukan teknik-teknik bagaimana mengubah sebuah zat jadi zat lain. 

Dengan cepat ilmu ini berkembang di seluruh dunia termasuk di Eropa. Bahkan banyak orang Eropa yang terobsesi menjadi seorang Alkemis. Hal ini karena pada waktu itu beredar sebuah legenda tentang adanya sebuah batu yang bisa merubah sesuatu jadi emas yang disebut Philosopher Stone. Tapi poin utamanya adalah ilmu Al-kimia ini dapat membuktikan bahwa ternyata Aristoteles salah.

Di abad 18 Joseph Priestley (1773-1804) seorang ahli Al-kimia dari Inggris membuktikan bahwa udara bukanlah unsur utama melainkan campuran dari unsur-unsur lain. Dia melakukan percobaan yang mungkin di antara kalian pernah mencobanya. Dia menempatkan lilin menyala di dalam toples tertutup, ternyata apinya lama-lama mati. Lalu dia memasukkan tikus di dalamnya bersama lilin, tikus itu pun mati hampir bersamaan dengan matinya lilin.

aquascapedecor

Di situlah Priestley menduga bahwa pasti ada unsur yang diambil dari udara dan itu dibutuhkan oleh tikus dan lilin untuk hidup. Berikutnya dia menempatkan tanaman di dalamnya dan ternyata tikus dan lilin bisa bertahan hidup. Hal ini berarti unsur itu bisa diproduksi oleh tanaman, unsur atau elemen yang ditemukan oleh Priestley ini yang hari ini kita sebut oksigen.

Di tempat tempat lain Henry Cavendish (1731-1810) membuktikan bahwa air juga bukanlah unsur utama. Dia mereaksikan logam dengan asam, hasilnya adalah sebuah gas yang mudah terbakar. Ketika dia membakar gas di dalam tabung, gas itu menghasilkan air yang menempel di dinding-dinding tabung. Artinya air bukanlah unsur utama melainkan hasil reaksi dari gas tadi dengan api. Nah gas itulah yang hari ini kita sebut hidrogen.

Percobaan-percobaan seperti ini terus dikembangkan oleh ahli-ahli kimia lainnya sehingga ditemukan lebih banyak lagi unsur-unsur lain. Sehingga gugurlah sudah konsep empat elemennya Aristoteles tergantikan oleh unsur-unsur ini.

Lalu muncul seorang ahli Al-kimia yang punya pemikiran revolusioner namanya John Dalton (1766-1844). Di awal abad ke-19 menemukan fakta menarik bahwa unsur-unsur tadi bisa bergabung membentuk senyawa dengan rasio yang selalu tetap. Misalnya Air selalu terbentuk dari gas hidrogen dan gas oksigen dengan rasio 2 banding 1.

Maka dia pun berpikir kalau rasionya selalu sama, maka sekecil apa pun jumlah air rasionya selalu hidrogen 2 oksigen 1.  Dalton pun berpikir, jangan-jangan Democritus benar bahwa sebenarnya air itu tersusun dari atom-atom di mana unit terkecilnya adalah dua atom hidrogen dan satu atom oksigen sehingga itulah yang dinamakan H2O.

John Dalton pun kembali menghidupkan konsep atomnya Democritus yang sudah lama terkubur. Dalam bukunya John Dalton membuat daftar unsur, lengkap dengan gambaran atom-atomnya dan bagaimana atom-atom itu bergabung menjadi senyawa. Hanya saja pada saat itu, Dalton tidak tahu seperti apa bentuk atom sehingga dia menggambarnya dalam bentuk bulatan-bulatan kecil yang bervariasi. Variasi itu untuk membedakan atom dari unsur yang satu dengan atom dari unsur yang lain.

Rumah editor

Walaupun atomnya Dalton bisa dibilang masih primitif, tapi setidaknya dialah yang pertama mempelopori teori atom dan sejak saat itu perdebatan tentang atom pun dimulai. Lalu apakah atom itu nyata atau tidak???

Penelitian-Penelitian Tentang Atom

Nah untuk menjawab Apakah atom itu nyata atau tidak kita harus membahas satu persoalan penting dalam fisika yaitu energi. Tentu kita pernah mendengar hukum kekekalan energi yaitu “energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan, tapi energi bisa diubah ke bentuk lain”. Contohnya panas, panas adalah salah satu bentuk energi dan bisa diubah menjadi energi lain yaitu gerak. Itu yang terjadi pada mesin uap, mesin tersebut mengubah panas jadi gerak.

Tapi pada waktu itu ada seorang ilmuwan yang berpikir agak lain yaitu Ludwig Boltzman. Boltzman berpikir tidak mungkin panas begitu saja berubah menjadi gerak karena gerak hanya bisa dihasilkan dari gerak lainnya. Simpelnya seperti bola biliar, bola biliar yang diam hanya bisa bergerak kalau dia ditumbuk oleh bola biliar yang lain.

Maka Boltzman pun mengembangkan sebuah teori yang disebut teori kinetik gas. Bahwa gas atau udara pada dasarnya adalah kumpulan partikel-partikel kecil yang tak terlihat. Partikel-partikel ini bergerak secara acak menumbuk ke sana kemari seperti bola biliar. Nah ketika kecepatan partikel-partikel ini saling bertumbukan, itulah yang kita rasakan sebagai panas.

Semakin kencang partikel-partikelnya bertumbukan semakin panas yang kita rasakan. Karena dia menumbuk lingkungan sekitarnya juga, maka semakin kencang partikelnya semakin tinggi Pula tekanannya. Hal ini pun bisa menjawab fenomena dalam mesin uap atau yang paling gampang dalam mesin kendaraan.

Mengapa bensin bisa menggerakkan roda, karena bensin dibakar di dalam silinder yang menyebabkan udara di dalamnya sangat panas. Dalam kondisi panas itulah, partikel-partikel bergerak sangat kencang menumbuk dinding silinder dan piston ,sehingga piston pun terdorong dan pada akhirnya menggerakkan roda. Jadi sama seperti Dalton, Boltzman pun berpikir bahwa pasti segala sesuatu tersusun dari atom-atom. 

"boltzman Mengerti bahwa semua objek termasuk anda, saya, udara, dan ruangan anda tersusun dari unsur-unsur yang sangat kecil. Pada dasarnya yang kita lihat adalah susunan-susunan bertriliun-triliun atom atau molekul"

Sayangnya boltzman mendapat pertentangan dari fisikawan lainnya, termasuk rekan-rekannya sendiri ya. Hal ini karena atom itu tidak bisa dilihat, bagaimana membuktikan sesuatu yang tak terlihat.

"They argu that No atoms don't Exist their names labels convenient fictions calculating devices They Don't Really Exist we can't observe them No one's ever seen one and for that Reason so bolman's critics said he was a fantasist"

Sayangnya lagi boltzman ini punya masalah mental dia sangat mudah stres. Bahkan dia mengundurkan diri dari kampus tempatnya mengajar demi menghindari orang-orang yang menentangnya. Beberapa tahun kemudian boltzman pun didiagnosa punya penyakit bipolar sampai dokternya menyarankan dia berhenti dari aktivitas saintifiknya.

Pada tahun 1906 Ludwig Boltzman pun akhirnya bunuh diri karena depresi. Ironinya ketika dia bunuh diri, dia tidak tahu bahwa sebetulnya setahun sebelumnya seseorang telah berhasil membuktikan atom berdasarkan teorinya dan orang itu adalah Albert Einstein di tahun 1905.

Penemuan Atom Oleh Albert Einstein

Awalnya Einstein Bukan siapa-siapa, dia hanya seorang karyawan di kantor paten. Tapi tiba-tiba dia dianggap jenius karena menerbitkan empat makalah fisika sekaligus hanya dalam waktu 1 tahun dan keempat makalahnya merevolusi fisika. Pada waktu itu tidak ada yang bisa melakukannya kecuali dia orang jenius. Maka di tahun itu pun Einstein mendapat gelar Anus Mirabilis gelar yang sama yang diberikan kepada Newton yang artinya tahun keajaiban.

Dua di antara empat makalahnya mungkin sudah kita ketahui yaitu tentang teori relativitas khusus dan rumus E = MC kuadrat. Tapi ada satu makalahnya yang jarang dikenal yaitu tentang Brownian Motion. Brownian Motion inilah yang membuktikan bahwa atom itu ada, Lalu apa itu brownian motion??? Brownian motion adalah Gerak acak benda kecil di dalam air fenomena ini ditemukan pertama kali oleh Robert Brown di tahun 1827.

Robert Brown bukan orang fisika, tapi dia ahli tanaman. Ketika dia menaburkan serbuk sari di atas air dan memperhatikannya menggunakan mikroskop dia melihat sesuatu yang aneh. Butiran serbuk sari itu bergerak-gerak seolah-olah mereka hidup, awalnya dia mengira serbuk sari itu memang hidup tapi setelah diperhatikan makhluk hidup tidak bergerak seperti itu pasti ada sebab lain yang menyebabkannya bergerak.

Fenomena aneh ini tidak bisa terjawab selama 80 tahun sampai Einstein membuat makalah ini. Menurut Einstein dalam makalahnya, Brownian Motion tidak mungkin terjadi kecuali air itu sendiri adalah partikel-partikel yang lebih kecil dari butiran serbuk sari. Analoginya seperti kapas yang berada di atas butiran bola kecil yang bergerak. Kapas putih itu bergerak karena dia dikepung oleh bola-bola kecil yang bergetar dan jumlahnya sangat banyak.

Nah kalau bola-bola kecilnya disembunyikan maka kalian akan melihat seolah-olah bola putihnya bergerak sendiri, itulah yang terjadi pada serbuk sari. Jadi pada dasarnya Einstein menggunakan teori kinetiknya Boltzman untuk memecahkan fenomena "Brownian Motion" sekaligus membuktikan bahwa atom- atom molekul itu memang ada.

Perlu diketahui juga bahwa argumen Einstein ini tidak sekedar asumsi, dia membuktikannya secara matematis bahkan dengan rumusannya. Dia bisa menghitung berapa ukuran atom sekaligus berat atomnya.

Walaupun argumennya Einstein pada saat itu sebatas teori, tapi pada tahun 1980an teori Einstein ini terbukti lewat eksperimen oleh John Parin. Eksperimen tersebut membuat John parin mendapatkan hadiah nobel dan konsep atom pun akhirnya diterima.

Kesimpulan

Nah itulah sedikit cerita tentang atom guys. Tentu ceritanya akan lebih panjang jika kita membahas tentang struktur atom yang mana terdiri dari elektron, proton dan neutron. Tapi setidaknya dari tulisan ini, kita bisa tahu dari mana konsep atom itu muncul dan bagaimana konsep atom itu akhirnya di terima dan dipelajari di sekolah-sekolah.

Dari sejarah atom ini juga kita belajar, bahwa tidak selamanya sebuah akibat itu disebabkan oleh sesuatu yang terlihat. Tapi, akibat juga bisa disebabkan oleh sesuatu yang tak terlihat atau kasat mata.

 

Sumber lengkap: https://youtu.be/BDE2IVi9fyA?si=6D7VTA7A4t74c3_a

Share this post