Bab Kedua The Grand Design, The Rule of Law (Versi Penuh)

Hukum ilmiah bukanlah hukum ilmiah jika hanya berlaku saat Sang Supranatural memutuskan tidak ikut campur. Ketika membaca ini, Napoleon disebut pernah bertanya kepada Laplace bagaimana memasukkan Tuhan dalam gambaran ini. Laplace menjawab: ”Tuanku, saya belum memerlukan hipotesa itu.”

Skoll  Si Serigala yang akan menakut-nakuti Sang Bulan

Hingga dia terbang menuju Wood-of-Woe:

Hati Si Serigala, keturunan Hridvitni,

Yang akan mengejar sang surya

— “GRIMNISMAL,” The Elder Edda

Dalam mitologi Viking, Skoll dan Hati mengejar bulan dan surya. Saat serigala-serigala itu menangkap salah satunya, terjadilah gerhana. Ketika ini terjadi, orang-orang di bumi bergegas menyelamatkan surya atau bulan dengan membuat kegaduhan sebising-bisingnya berharap menakut-nakuti kedua serigala itu. Ada mitos-mitos serupa pada budaya lain. Namun beberapa waktu kemudian orang-orang memperhatikan bahwa surya dan bulan segera muncul dari gerhana tidak perduli apakah mereka berlarian berteriak-teriak dan menabuh apapun atau tidak sama sekali. Setelah beberapa waktu mereka juga pasti memperhatikan bahwa gerhana tidak terjadi secara acak: Gerhana terjadi dengan pola yang teratur yang berulang sendiri. Pola ini lebih mudah pada gerhana bulan sehingga orang Babilonia kuno dapat meramalkan gerhana bulan dengan cukup akurat meskipun mereka tidak menyadari bahwa itu disebabkan bumi yang menghalangi sinar surya. Gerhana surya lebih sulit untuk diramalkan karena hanya terlihat pada selasar sepanjang 48 kilometer. Meskipun demikian, setelah polanya diketahui, jelas bahwa gerhana surya tidak tergantung dari keinginan sembarang dzat yang adialami (supernatural), namun terikat oleh hukum.

Gerhana

Terlepas dari keberhasilan meramalkan gerakan benda-benda langit, sebagian besar kejadian alam terlihat oleh nenek moyang kita sebagai hal yang mustahil diramalkan. Letusan gunung, gempa bumi, badai, wabah dan kuku kaki yang menusuk ke dalam semuanya kelihatannya terjadi tanpa penyebab atau pola yang jelas. Pada jaman kuno, mudah menganggap tindakan ganas dari alam sebagai perbuatan tuhan atau dewa yang sedang marah. Bencana alam sering dianggap sebagai tanda bahwa kita entah bagaimana menentang tuhan-tuhan. Contohnya, sekitar tahun 5600 sebelum Masehi, gunung berapi Mazama di Oregon meletus, menyebabkan hujan batu dan debu panas selama bertahun-tahun, dan hujan air bertahun-tahun yang akhirnya memenuhi kawah gunung yang sekarang disebut Danau Kawah. Suku Indian Klamath dari Oregon mempunyai legenda yang benar-benar cocok dengan tiap detil geologis pada kejadian tersebut namun menambahkan sedikit drama dengan menganggap manusia sebagai penyebab bencana. Kemampuan manusia untuk berbuat salah begitu besarnya sehingga orang-orang selalu mencari cara untuk menyalahkan diri sendiri. Sebagaimana kata legenda, Llao, pemimpin Dunia Bawah, jatuh cinta dengan anak gadis jelita putri dari pemimpin Suku Klamath. Gadis itu menolak mentah-mentah. Llao membalas dendam dengan berusaha membakar suku Klamath. Untungnya, menurut legenda, Skell, pemimpin Dunia Atas, merasa kasihan pada manusia dan bertarung dengan temannya dari dunia bawah. Akhirnya, Llao terluka, jatuh kembali ke dalam Gunung Mazama meninggalkan lubang besar, kawah yang akhirnya dipenuhi air.

Ketidaktahuan mengenai bagaimana alam bekerja menyebabkan orang-orang kuno menciptakan dewa-dewa untuk disembah pada tiap bidang kehidupan. Ada dewa cinta dan perang; dewa surya, bumi dan langit; dewa lautan dan sungai; dewa hujan dan badai; bahkan ada dewa gempabumi dan gunung berapi. Jika dewa-dewa disenangkan, manusia akan dikaruniai cuaca yang baik, kedamaian dan terbebas dari bencana alam dan wabah. Jika dewa-dewa dikecewakan, maka akan timbul perang, penyakit dan wabah. Karena hubungan antara sebab dan akibat di alam tidak terlihat di mata orang-orang kuno, dewa-dewa ini tampak gaib dan nasib orang-orang tergantung belas-kasih mereka. Tetapi sejak Thales dari Miletus (624 – 546 SM) 2600 tahun yang lalu,pandangan ini mulai berubah. Ide baru muncul bahwa alam mengikuti prinsip-prinsipyang konsisten yang dapat diramalkan. Maka mulailah proses panjang penggantian gagasan kekuasaan dewa dengan konsep bahwa alam semesta diatur oleh hukum alam, dan tercipta menurut sebuah cetak biru yang suatu hari dapat kita pahami.

Menengok sejarah manusia, penelitian ilmiah merupakan terobosan yang amat baru. Spesies kita, Homo sapiens, bermula di sub-Sahara Afrika sekitar 200.000 SM. Bahasa tulisan baru dapat ditelusur pada 7000 SM, produk budaya masyarakat yang masih bercocok tanam. (Beberapa tulisan tertua mengenai jatah harian bir yang diijinkan untuk tiap warga negara.) Catatan tulisan tertua dari Peradaban Besar Yunani kuno ditelusur pada abad kesembilan SM, namun kejayaan peradaban itu, “periode klasik”, baru datang beberapa ratus tahun kemudian, mendekati tahun 500 SM. Menurut Aristoteles (384 – 322 SM), tahun itu adalah kisaran waktu di mana Thales menemukan gagasan bahwa dunia dapat dipahami, bahwa kejadian-kejadian rumit di sekitar kita dapat disederhanakan dalam prinsip-prinsip yang lebih mudah dan dapat dijelaskan tanpa mengacu pada penjelasan mistik atau ketuhanan.

Thales dikenal atas ramalannya akan gerhana surya pada tahun 585 SM, meskipun ramalan hebat itu mungkin hanya tebakan untung-untungan. Dia merupakan tokoh misterius yang tidak meninggalkan tulisan-tulisan tentang dirinya sendiri. Kampung halamannya merupakan pusat cendekiawan pada daerah yang disebut Ionia, yang kemudian dijajah oleh bangsa Yunani dan pengaruhnya meluas dari Turki ke barat hingga Italia. Sains Ionia dikenal dengan perhatian yang kuat dalam menggali hukum-hukum dasar untuk menjelaskan fenomena alam, sebuah batu loncatan mengagumkan dalam sejarah gagasan manusia. Pendekatan mereka rasional dan dalam banyak hal mengarah pada kesimpulan mengejutkan yang serupa dengan kesimpulan yang didapat metode canggih yang kita percayai hari ini. Ini menunjukkan awal yang besar. Namun selama berabad-abad kemudian, sebagian besar sains Ionia akan dilupakan – hanya ditemukan atau diciptakan ulang, kadang-kadang lebih dari sekali.

Menurut legenda, rumus matematika pertama yang mungkin hari ini kita sebut hukum alam dapat ditelusur kembali ke seorang Ionia yang bernama Pythagoras (580-490 BC), yang terkenal dengan teoremanya: bahwa kuadrat dari hipotenusa (sisi terpanjang) dari segitiga siku-siku sama dengan jumlah kuadrat dua sisi yang lain. Diceritakan pula bahwa Pythagoras menemukan hubungan angka-angka antara senar-senar yang dipakai dalam instrumen musik dan kombinasi harmonik dari suara instrumen itu. Hari ini kita menggambarkan hubungan itu dengan mengatakan bahwa frekuensi – jumlah getaran per detik – dari sebuah senar yang bergetar dalam tegangan tetap adalah berbanding terbalik dengan panjang senar itu. Dari pandangan praktis, hal ini menjelaskan mengapa gitar bass lebih panjang dari gitar biasa. Pythagoras mungkin tidak benar-benar menemukannya – mungkin juga tidak menemukan teorema yang melambungkan namanya – namun ada bukti bahwa hubungan antara panjang senar dan nada dikenal pada masanya. Jika memang demikian, seseorang dapat menamakan rumus matematika sederhana adalah hal pertama yang sekarang kita ketahui sebagai fisika  teori.

Ionia

Di luar hukum senar Pythagoras, satu-satunya hukum fisika yang tepat pada jaman kuno adalah tiga hukum yang dirumuskan oleh Archimedes (287-212 SM), seorang fisikawan agung pada jaman kuno. Menurut terminologi hari ini, hukum pengungkit menjelaskan bahwa sedikit gaya dapat mengangkat beban berat karena pengungkit menggandakan gaya menurut perbandingan jarak dari titik tumpu pengungkit. Hukum Benda Apung menyatakan bahwa sembarang benda yang tercelup ke dalam sebuah cairan akan mengalami gaya tekan ke atas yang sama besar dengan berat cairan yang dipindahkan. Dan hukum pemantulan menegaskan bahwa sudut antara berkas cahaya dan cermin sama dengan sudut antara cermin dan berkas cahaya yang terpantul. Tetapi Archimedes tidak menyebutnya sebagai hukum, tidak jua menjelaskannya dengan acuan pengamatan dan pengukuran. Alih-alih, dia menganggapnya seperti teorema matematis murni, dalam sebuah sistem aksioma yang mirip sekali seperti sistem yang diciptakan Euclid untuk geometri.

Ketika pengaruh bangsa Ionia menyebar, terdapat orang-orang lain yang melihat alam semesta memiliki keteraturan internal, keteraturan yang dapat dipahami lewat pengamatan dan pemikiran. Anaximander (610 – 546 SM), teman dan mungkin murid dari Thales, berpendapat bahwa karena bayi manusia tak berdaya saat lahir, jika manusia pertama entah bagaimana muncul di bumi sebagai bayi, maka manusia tidak akan bertahan hidup. Mungkin saja ini merupakan sindiran pertama manusia terhadap evolusi: orang-orang, menurut Anaximander, maka harus telah berevolusi dari binatang lain yang saat bayi bertubuh kuat. Di Sisilia, Empedocles (490 – 430 SM) mengamati pemakaian alat yang disebut clepsydra. Kadangkala dipakai sebagai sendok, alat ini berbentuk bola dengan leher terbuka dan lubang-lubang kecil di bagian bawah. Jika tercelup dalam air alat ini akan terisi, dan jika leher terbuka itu ditutup, clepsydra ini bisa diangkat keluar tanpa membuat air di dalamnya menetes melewati lubang-lubang. Empedocles memperhatikan bila anda menutup leher clepsydra sebelum mencelupkannya, clepsydra tidak bisa terisi. Dia berpendapat bahwa ada sesuatu yang tak terlihat yang menghalangi air memasuki bola itu melalui lubang-lubang – dia telah menemukan substansi material yang kita sebut udara.

Sekitar waktu yang sama Democritus (460-370 SM), dari koloni ionia di Yunani Utara, mengamati apa yang terjadi jika anda memecah atau memotong benda menjadi bagian-bagian kecil. Dia berpendapat bahwa anda tidak dapat melanjutkan pekerjaan ini terus menerus. Alih-alih, dia merumuskan bahwa segalanya, termasuk makhluk hidup, terbuat dari partikel dasar yang tak dapat dipotong atau dipecah menjadi bagian-bagian. Dia menyebut partikel pamungkas ini atom, dari kata sifat bahasa Yunani yang berarti “tak dapat dipotong.” Democritus meyakini bahwa setiap fenomena benda merupakan hasil benturan atom-atom. Dalam pandangannya, dijuluki atomisme, semua atom bergerak di sekitar ruang kosong, dan, jika tak ada gangguan, terus bergerak maju tanpa henti. Hari ini kita menyebut gagasan ini sebagai hukum kelembaman.

Ide revolusioner bahwa kita hanyalah penghuni biasa alam semesta, bukan makhluk khusus yang berbeda karena berada di pusat alam semesta, diungkapkan pertama kali oleh Aristarchus (310-230 SM), salah satu ilmuwan terakhir Ionia. Hanya satu perhitungannya yang bertahan, analisa geometri rumit dari pengamatan yang teliti mengenai ukuran bayangan bumi pada bulan selama gerhana bulan. Dia menyimpulkan dari datanya bahwa surya pasti jauh lebih besar dari bumi. Mungkin terinspirasi bahwa benda mungil akan mengorbit pada benda yang jauh lebih besar dan bukan sebaliknya, dia menjadi orang pertama yang berpendapat bahwa bumi bukanlah pusat dari sistem tata surya kita, melainkan bumi dan planet lain mengorbit pada matahari yang jauh lebih besar. Ini  merupakan tahapan kecil dari kesadaran bahwa bumi adalah salah satu planet menuju gagasan bahwa surya bukanlah benda khusus juga. Aristarchus menduga inilah yang benar dan meyakini bahwa bintang-bintang yang kita lihat di langit malam tak lebih dari surya yang amat jauh.

Bangsa Ionia hanyalah salah satu dari masyarakat filsafat Yunani kuno, masing-masing dengan budaya yang berbeda bahkan berlawanan.  Sayangnya, pandangan alam semesta bangsa  Ionia – yang dapat dijelaskan melalui hukum umum dan disederhanakan menjadi serangkaian prinsip sederhana – berpengaruh kuat hanya beberapa abad. Salah satunya karena teori Ionia terlihat tidak memberi tempat pada gagasan kehendak bebas, atau konsep bahwa Tuhan ikut campur dalam bekerjanya dunia. Gagasan menghilangkan peran tuhan atau kehendak bebas ini belum dapat diterima oleh banyak pemikir Yunani sebagaimana gagasan serupa bagi banyak orang hari ini. Filosof Epicurus (341-270 SM), misalnya, menentang atomisme dengan alasan “lebih baik mengikuti mitos dewa-dewa daripada menjadi ‘budak’ takdir para filosof alam.” Aristoteles juga menolak konsep atom karena dia tak dapat menerima bahwa manusia terdiri dari benda-benda yang tak berjiwa. Ide Ionia bahwa alam semesta bukanlah berpusat pada manusia sebenarnya merupakan batu loncatan bagi kita untuk memahami kosmos, tetapi gagasan itu akan dijatuhkan dan tidak diambil lagi, atau diterima secara luas, hingga Galileo, hampir duapuluh abad kemudian.

Meski spekulasi mereka mengenai alam ini sangat mencerahkan, sebagian besar ide orang Yunani kuno tak akan dapat lulus sebagai sains yang valid pada jaman modern. Salah satunya, karena bangsa Yunani belum menemukan metode ilmiah, teori mereka tidak dikembangkan dengan tujuan dapat diverifikasi melalui penelitian. Maka jika seorang ilmuwan berpendapat sebuah atom bergerak dalam garis lurus hingga membentur dengan atom kedua dan ilmuwan lain berpendapat bahwa atom bergerak dalam garis lurus hingga menyentuh benda besar, tidak ada cara yang obyektif untuk menetapkan pendapat itu. Dan juga, tidak ada pembedaan yang jelas antara hukum fisika dan hukum manusia. Pada abad kelima SM, misalnya, Anaximander menulis bahwa semua benda timbul dari substansi primer, dan kembali ke substansi primer itu, supaya mereka tidak “membayar denda dan dihukum atas ketidakadilan mereka.” Dan menurut filsuf Ionia bernama Heraclitus (535 – 475 SM), surya bergerak sedemikian agar dewa keadilan tidak memburunya. Beberapa ratus tahun kemudian Stoics, sekolah para filsuf Yunani yang berdiri sekitar abad ketiga SM, benar-benar membedakan hukum manusia dan hukum alam, namun mereka memasukkan aturan perilaku manusia yang mereka anggap universal – misalnya menyembah Tuhan dan mematuhi orangtua – termasuk dalam hukum alam. Sebaliknya, mereka sering mendefinisikan proses fisika dalam istilah-istilah legal dan meyakini bahwa proses ini butuh pemaksaan, meskipun obyek yang harus “mematuhi” hukum ini sebenarnya tak berjiwa. Jika anda mengira sangat sulit menyuruh manusia untuk mematuhi aturan lalu lintas, maka bayangkan meyakinkan asteroid untuk bergerak di sepanjang kurva lonjong.

Budaya ini terus mempengaruhi para pemikir yang hidup setelah bangsa Yunani selama berabad-abad kemudian. Pada abad ketigabelas filsuf awal Kristen Thomas Aquinas (1225 – 1274) meniru pandangan ini dan memakainya untuk berpendapat tentang keberadaan Tuhan, dia menulis,”Jelas bahwa (benda tak berjiwa) berakhir bukan karena kebetulan tetapi kesengajaan…Karena itu ada dzat maha cerdas yang mengatur segala sesuatu di alam akan berakhir.” Bahkan pada akhir abad keenambelas, ahli astronomi Jerman Johannes Kepler (1571 – 1630) meyakini bahwa planet-planet memiliki persepsi dan secara sadar mematuhi hukum gerakan yang diilhamkan pada “pikiran” mereka.

Gagasan bahwa hukum alam harusnya patuh dengan sengaja mencerminkan keyakinan kuno mengenai mengapa alam berlaku demikian, bukannya mengenai bagaimana alam berlaku. Aristoteles merupakan salah satu pendukung pendekatan kuno ini dengan menolak ide ilmiah yang secara prinsip berdasarkan pengamatan. Pengukuran yang akurat dan hitungan matematis dalam segala hal menyulitkan pada jaman kuno. Notasi sepuluh angka dasar yang sangat nyaman untuk aritmetika baru ditemukan sekitar 700 M saat kaum Hindu mengambil lompatan besar pertama dengan membuat pelajaran aritmetika sebagai alat yang berguna. Tanda plus dan minus baru ditemukan pada abad kelimabelas. Tanda sama dengan atau jam yang dapat mengukur waktu belum ada sebelum abad keenambelas.

Namun, Aristoteles sebenarnya tidak menganggap pengukuran dan hitungan sebagai halangan untuk mengembangkan ilmu fisikan yang dapat menghasilkan prediksi yang kuantitatif. Cuma, dia tidak membutuhkan keduanya. Alih-alih, Aristoteles membangun fisikanya sendiri berdasarkan prinsip-prinsip yang menarik secara intelektual baginya. Dia mengenyampingkan fakta-fakta yang dia temukan tidak menarik dan berfokus pada usahanya mencari sebab-sebab sesuatu terjadi. Dia tidak bersusah-susah mencari detil apa yang sedang terjadi. Aristoteles memang meralat kesimpulannya bila jelas-jelas tidak cocok dengan pengamatan. Namun ralat-ralat ini seringkali berupa penjelasan sementara yang sedikit lebih baik daripada sebuah kontradiksi. Dengan demikian, sejauh apapun menyimpang teorinya dari kenyataan, dia selalu dapat memelintirnya sehingga terkesan tidak ada masalah. Contohnya, teori gerakannya yang menyatakan bahwa benda berat jatuh dengan kecepatan konstan yang proporsional dengan berat benda itu. Untuk menjelaskan fakta bahwa benda jelas-jelas bertambah cepat ketika jatuh, dia menciptakan prinsip baru – benda itu menjadi sangat gembira sehingga bertambah cepat, ketika semakin dekat dengan tempatnya beristirahat. Orang jaman sekarang menganggap Aristoteles menggambarkan benda seperti orang tertentu daripada sesuatu yang tak berjiwa. Meskipun teori-teori Ariistoteles hanya memiliki nilai prediksi yang rendah, pendekatannya terhadap ilmu telah mendominasi pemikiran Barat selama hampir dua ribu tahun.

Penerus kaum Kristen Yunani menolak gagasan bahwa alam semesta diatur oleh hukum alam yang remeh. Mereka juga menolak gagasan bahwa manusia tidak menempati posisi istimewa di alam semesta. Dan meskipun abad pertengahan tidak memiliki sistem filsafat yang tunggal, tema utamanya adalah bahwa alam semesta merupakan rumah boneka Tuhan dan agama merupakan hal yang jauh lebih berharga daripada fenomena alam. Bahkan, pada tahun 1277 Bishop Tempier dari Paris, sebagai pelaksana titah Paus John XXI, menerbitkan sebuah daftar berisi 219 kesalahan bid’ah yang terkutuk. Di antara bid’ah itu adalah gagasan bahwa alam bekerja menurut hukum tertentu, karena ini bertentangan dengan kekuasaan Tuhan. Menariknya, Paus John meninggal karena pengaruh hukum gravitasi beberapa bulan kemudian ketika atap istananya jatuh mengenainya.

long reign

Konsep modern mengenai hukum alam muncul pada abad ketujuhbelas. Mungkin Kepler adalah ilmuwan pertama yang memahami konsep ini dalam sistem sains modern, meskipun seperti kami sebutkan di atas, dia mempertahankan pandangan animismenya mengenai benda fisik. Galileo (1564 – 1642) tidak memakai istilah “hukum” dalam sebagian besar karya ilmiahnya (meskipun kata ini tampak dalam beberapa terjemahan karyanya). Namun, dia pakai istilah itu atau tidak, Galileo sungguh menemukan sangat banyak hukum, dan mendukung prinsip utama bahwa pengamatan adalah dasar sains dan tujuan sains adalah untuk menyelidiki hubungan kuantitatif yang ada antara fenomena fisik. Tetapi orang pertama yang secara terbuka dan tegas merumuskan konsep hukum alam sebagaimana kita memahaminya adalah Rene Descartes (1596 – 1650).

Descartes yakin bahwa semua fenomena fisik harus dijelaskan dalam kaitannya dengan benturan massa yang bergerak, yang diatur oleh tiga hukum – dirintis oleh hukum gerakan Newton yang terkenal. Dia menegaskan bahwa hukum-hukum alam itu berlaku di semua ruang dan waktu, menegaskan dengan terbuka bahwa kepatuhan terhadap hukum-hukum ini berarti bahwa benda-benda bergerak memiliki pikiran. Descartes juga memahami pentingnya apa yang hari ini kita sebut “kondisi awal.” Maksudnya kondisi sistem pada permulaan sembarang waktu di mana seseorang meneliti untuk membuat prediksi. Bila rangkaian kondisi awal diketahui, hukum alam akan menentukan bagaimana sebuah sistem akan berevolusi terhadap waktu, namun tanpa rangkaian kondisi awal yang tertentu, evolusi tak dapat ditetapkan. Contohnya, jika pada waktu nol merpati tepat di atas kepala kita menjatuhkan sesuatu, lintasan benda jatuh dapat ditentukan dengan hukum Newton. Tetapi hasilnya akan sangat berbeda bergantung apakah, saat waktu nol, merpati masih bertengger di atas kabel telepon atau terbang dengan kecepatan 32 kilometer per jam. Untuk menerapkan hukum fisika, seseorang harus tahu bagaimana sebuah sistem dimulai, atau setidaknya kondisinya dalam waktu tertentu. (seseorang juga bisa memakai hukum untuk menelusur sistem ke belakang dalam waktu.)

Dengan keyakinan baru mengenai keberadaan hukum alam muncullah upaya-upaya untuk mendamaikan hukum-hukum itu dengan konsep Tuhan. Menurut Descartes, Tuhan bisa mengubah-ubah dalil etika atau teorema matematika, tetapi tidak mengubah alam. Dia meyakini bahwa Tuhan menetapkan hukum alam tetapi tidak punya pilihan lain dalam hukum itu; dia memilih hukum-hukum itu sebab hukum yang kita alami adalah satu-satunya hukum yang mungkin. Tampaknya ini berbenturan dengan kewenangan Tuhan, tetapi Descartes meluruskannya dengan menyatakan bahwa hukum itu tak dapat berubah karena merupakan pencerminan dari sifat bawaan Tuhan sendiri. Jika ini benar, seseorang mungkin berpikir bahwa Tuhan masih mempunyai pilihan untuk menciptakan beragam dunia yang berbeda, setiap dunia memiliki serangkaian kondisi awal yang berbeda, namun Descartes juga menolak hal ini. Apapun penyusunan materi pada permulaan alam semesta, menurutnya, terhadap waktu sebuah dunia yang identik dengan dunia kita  akan berevolusi. Apalagi, menurut Descartes, setelah Tuhan selesai mengatur dunia ini berjalan, dia meninggalkannya sendirian.

Pendapat yang serupa (dengan beberapa perkecualian) juga dikemukakan oleh Isaac Newton (1643-1727). Newton adalah seseorang yang mendapat pengakuan luas mengenai konsep modern hukum ilmiah tentang tiga hukum gerakan dan hukum gravitasi, yang berlaku untuk orbit bumi, bulan dan planet-planet, dan menjelaskan fenomena seperti laut pasang. Persamaan matematika yang sarat manfaat, dan kerangka kerja matematika yang kita punya sekarang berasal darinya, masih diajarkan sampai hari ini, dan berguna kapanpun saat seorang arsitek merancang sebuah gedung, seorang insinyur merancang sebuah mobil, atau seorang fisikawan menghitung bagaimana mendaratkan roket ke Mars. Seperti kata pujangga Alexander Pope:

Alam dan Hukum Alam bersembunyi di malam yang gelap:

Tuhan berkata, Jadilah Newton! Dan semuanya gemerlap.

Hari ini para ilmuwan akan berkata bahwa hukum alam adalah sebuah aturan yang berdasarkan kebiasaan yang diamati dan menghasilkan prediksi-prediksi yang melampaui kondisi saat kejadian itu berlangsung. Contohnya, mungkin kita memperhatikan bahwa matahari telah terbit di timur tiap pagi dalam kehidupan kita, dan kita menyimpulkan hukum “Matahari selalu terbit di timur.” Ini merupakan generalisasi yang melampaui pengamatan terbatas kita mengenai terbitnya matahari dan membuat prediksi yang dapat diuji mengenai masa depan. Pada sisi lain, pernyataan seperti “ Komputer pada kantor ini berwarna hitam” bukanlah hukum alam karena ini hanya berkaitan dengan komputer-komputer di kantor dan tidak membuat prediksi seperti “Jika kantor saya membeli komputer baru maka pasti warnanya hitam.”

Pemahaman kita terkini mengenai istilah “hukum alam” merupakan bahan perdebatan para  filsuf sejak lama, dan hal ini masih gelap untuk seseorang yang pertama memikirkannya. Contohnya, filsuf John W. Carroll membandingkan pernyataan “Semua bola emas diameternya kurang dari 1,6 kilometer” dengan pernyataan “Semua bola uranium-235 diameternya kurang dari 1,6 kilometer.” Pengamatan kita akan menyimpulkan bahwa tidak ada bola emas yang diameternya lebih besar dari 1,6 kilometer, dan kita merasa pasti bahwa emas demikian ini tidak akan ada. Namun, kita tidak punya alasan untuk mempercayai bahwa hal ini tidak akan ada, maka pernyataan ini tidak dianggap sebagai hukum. Sedangkan pernyataan “Semua bola uranium-235 diameternya kurang dari 1,6 kilometer” dapat dipertimbangkan sebagai hukum alam sebab, menurut apa yang kita ketahui mengenai fisika nuklir, segera setelah uranium-235 diameternya membesar lebih dari kira-kira enam inci, dia akan menghancurkan dirinya sendiri dalam sebuah ledakan nuklir. Maka kita menjadi yakin bahwa bola demikian tidak ada. (Atau bukanlah ide yang baik untuk membuatnya!) Perbedaan kedua pernyataan di atas benar-benar penting karena menunjukkan bahwa tidak semua generalisasi yang kita amati dapat dipertimbangkan sebagai hukum alam, dan sebagian besar hukum alam merupakan bagian dari sistem hukum lebih besar yang saling berhubungan.

Dalam sains modern, hukum alam biasanya dituliskan dalam matematika. Hukum alam bisa sesuatu yang pasti atau perkiraan, namun hukum alam harus telah diamati tetap berlaku tanpa perkecualian – jika tidak universal, maka setidaknya berlaku dalam serangkaian kondisi tertentu. Contohnya, sekarang kita tahu bahwa hukum Newton harus diperbaiki bila benda bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Namun kita masih menganggap hukum Newton sebagai hukum sebab hukum Newton masih berlaku, setidaknya perkiraannya sangat bagus, untuk kondisi-kondisi keseharian, di mana kecepatan yang kita catat masih jauh di bawah kecepatan cahaya.

Jika alam dikendalikan oleh hukum, tiga pertanyaan muncul:

  1. Darimana hukum berasal?
  2. Apakah ada perkecualian pada hukum, misalnya, mu’jizat?
  3. Apakah hanya ada satu serangkaian hukum yang mungkin?

Pertanyaan-pertanyaan ini telah dijawab dengan beragam cara oleh para ilmuwan, filsuf dan agamawan. Jawaban secara tradisional untuk pertanyaan pertama – jawaban dari Kepler, Galileo, Descartes, dan Newton – adalahasil hukum merupakan hasil karya Tuhan. Namun, pengertian tentang Tuhan tak lebih dari sekedar pengatur hukum alam. Kecuali seseorang mencoba memperjelas definisi Tuhan dengan sifat-sifat lain, seperti Tuhan dalam Perjanjian Lama, memakai Tuhan sebagai jawaban atas pertanyaan pertama hanyalah sekedar mengganti satu misteri dengan misteri lainnya. Maka jika kita melibatkan Tuhan sebagai jawaban dalam pertanyaan pertama, terjadi benturan seiring pertanyaan kedua: apakah mu’jizat-mu’jizat ini merupakan perkecualian pada hukum alam?

Pendapat-pendapat mengenai jawaban pertanyaan kedua terbagi tajam. Plato dan Aristoteles, penulis Yunani kuno yang sangat berpengaruh, menegaskan bahwa tak ada perkecualian dalam hukum. Namun bila seseorang mengambil pendapat dari Injil, maka Tuhan tak hanya menciptakan hukum tetapi dapat mengabulkan doa hamba-Nya untuk membuat perkecualian – menyembuhkan penyakit parah, menghentikan tiba-tiba paceklik, atau memasukkan croquet sebagai cabang olahraga dalam olimpiade. Belawanan dengan pendapat Descartes, hampir semua pemikir Kristen menegaskan bahwa Tuhan dapat membekukan hukum untuk melakukan mu’jizat. Bahkan Newton sekalipun meyakini mu’jizat yang demikian. Dia berpendapat bahwa orbit planet-planet akan tidak stabil karena gaya tarik gravitasi antar planet akan mengganggu orbit-orbit itu. Gangguan ini makin lama makin membesar sehingga lambat laun planet-planet akan terjatuh ke dalam matahari atau keluar dari tata surya. Tuhan pasti terus-menerus mengeset ulang orbit-orbit, menurutnya, atau “jaga bintang-bintang agar tidak jatuh.” Tetapi, Pierre-Simon, marquis de Laplace (1749-1827), terkenal sebagai Laplace, berpendapat bahwa gangguan ini sifatnya berkala, yang ditandai dengan siklus yang berulang, bukannya kumulatif. Maka tata surya akan mengeset ulang dirinya sendiri, dan tidak perlu adanya intervensi spiritual untuk menjelaskan mengapa tata surya tetap bertahan hingga hari ini.

Laplace-lah yang biasanya dianggap orang pertama yang secara jelas merumuskan determinisme ilmiah: berikan data kondisi alam semesta pada satu waktu, maka serangkaian hukum alam lengkap akan dapat menentukan masa depan ataupun masa lalu. Teori ini jelas mementahkan kemungkinan adanya mu’jizat atau peran aktif Tuhan. Determinisme ilmiah yang dirumuskan oleh Laplace merupakan jawaban ilmuwan modern untuk pertanyaan kedua. Pada kenyataannya inilah dasar semua sains modern, dan sebuah prinsip yang penting dalam keseluruhan buku ini. Hukum ilmiah bukanlah hukum ilmiah jika hanya berlaku saat Sang Supranatural memutuskan tidak ikut campur. Ketika membaca ini, Napoleon disebut pernah bertanya kepada Laplace bagaimana memasukkan Tuhan dalam gambaran ini. Laplace menjawab: ”Tuanku, saya belum memerlukan hipotesa itu.”

Karena manusia hidup di alam semesta dan berinteraksi dengan benda lain di dalamnya, maka determinisme ilmiah harus berlaku bagi manusia juga. Namun, banyak orang ketika mengakui bahwa determinisme ilmiah mengatur proses-proses fisik, mengecualikan perilaku manusia sebab mereka yakin kita mempunyai kehendak-bebas. Misalnya, Descartes, untuk mempertahankan ide kehendak bebas, menegaskan bahwa pikiran manusia adalah sesuatu yang berbeda dengan dunia fisik sehingga tidak mengikuti hukum ini. Descartes berpandangan bahwa manusia terdiri dari dua bahan, badan dan jiwa. Badan hanyalah mesin biasa, sedangkan jiwa tidak mengikuti hukum ilmiah. Descartes sangat tertarik pada anatomi dan fisiologi dan mengamati organ mungil di pusat otak, disebut kelenjar pineal, sebagai tempat utama jiwa. Dia meyakini bahwa kelenjar itu sebagai tempat di mana semua ide dibentuk, sumber bagi jiwa kita.

Mu'jizat

Apakah manusia punya kehendak bebas? Jika kita punya kehendak bebas, di mana anugrah ini berkembang pada pohon evolusi? Apakah ganggang biru-hijau atau bakteri punya kehendak bebas, atau apakah tindakan mereka otomatis dan dalam lingkup hukum ilmiah? Apakah hanya organisme multisel yang punya kehendak bebas, atau hanya mamalia? Mungkin kita berpikir bahwa simpanse melatih kehendak bebas saat memilih pisang, atau saat seekor kucing merobek-robek sofa anda, namun bagaimana dengan cacing gelang yang disebut Caenorhabditis elegans – makhluk sederhana yang hanya terdiri dari 959 sel? Mungkin dia tak pernah berpikir,”Itu bakteri busuk yang lezat untuk makan malamku di belakang sana.” Namun dia juga punya preferensi makanan yang jelas dan akan menerima makanan yang tidak menarik atau tetap mencari yang lebih lezat, bergantung pada pengalaman terkini. Apakah ini merupakan latihan kehendak bebas?

Meskipun kita merasa bahwa kita memilih apa yang kita lakukan, pemahaman kita mengenai dasar molekul biologi menunjukkan bahwa proses biologi dikendalikan oleh hukum fisika dan kimia sehingga dapat ditentukan sebagaimana orbit planet. Penelitian terkini dalam ilmu saraf mendukung bahwa otak kita mengikuti hukum alam yang lazim, yang menentukan tindakan kita, dan bukannya sesuatu perantara yang berada di luar hukum-hukum itu. Contohnya, sebuah studi tentang pasien yang tetap terjaga saat pembedahan otak, menemukan dengan cara rangsangan listrik, daerah-derah yang cocok pada otak, yang dapat menciptakan kehendak pada pasien untuk menggerakkan tangan, lengan atau kaki atau untuk menggerakkan bibir atau berbicara. Sulit untuk membayangkan bagaimana kehendak bebas bekerja bila tindakan kita ditentukan oleh hukum fisik. Maka tampaknya kita sekedar sebuah mesin biologi dan bahwa kehendak bebas hanyalah ilusi.

Saat mengakui bahwa tindakan manusia jelas-jelas ditentukan oleh hukum alam, tampaknya masuk akal untuk menyimpulkan bahwa hasil tindakan itu ditentukan melalui cara yang sedemikian rumit dan dengan begitu banyak peubah yang secara praktis mustahil diramalkan. Seseorang perlu pengetahuan mengenai kondisi awal dari tiap ribuan-triliunan molekul dalam tubuh manusia dan menyelesaikannya dengan banyak persamaan matematika. Tentu proses ini membutuhkan beberapa milyar tahun, sehingga terlambat untuk menganalisa saat manusia bersangkutan ingin meniup.

Karena tidak praktis memakai hukum fisika untuk meramalkan tindakan manusia, kami memakai apa yang disebut teori efektif (effective theory). Pada ilmu fisika, teori efektif adalah sebuah kerangka kerja yang diciptakan untuk memodelkan fenomena teramati tertentu tanpa menjabarkannya secara rinci seluruh proses-proses yang mendasarinya. Contohnya, kami tidak dapat menyelesaikan dengan tepat persamaan yang mengatur interaksi gravitasi pada tiap atom di dalam tubuh manusia dengan tiap atom di bumi. Namun untuk tujuan praktis, gaya gravitasi antara seseorang dengan bumi dapat dijabarkan hanya dengan beberapa angka, misalnya massa total seseorang. Demikian pula kami tidak dapat menyelesaikan persamaan yang mengatur perilaku atom-atom dan molekul yang rumit, namun kami telah mengembangkan teori efektif yang disebut kimia yang menyediakan penjelasan memadai tentang bagaimana atom-atom dan molekul-molekul bertindak dalam reaksi kimia tanpa mempertimbangkan tiap detil interaksi-interaksinya. Pada kasus manusia, karena kami tidak dapat menyelesaikan persamaan yang menentukan tindakan kita, kami memakai teori efektif bahwa manusia punya kehendak bebas. Penelitian mengenai kehendak kita, dan tindakan yang timbul darinya, merupakan ilmu psikologi. Ekonomi juga merupakan teori efektif, berdasarkan gagasan kehendak bebas ditambah asumsi bahwa manusia mengevaluasi peluang-peluang tujuan tindakan dan memilih yang terbaik. Teori efektif hanya berhasil sedang-sedang saja dalam menduga berdasarkan perilaku manusia sebab, sebagaimana kita tahu, putusan-putusan seringkali tidak rasional atau berdasarkan analisa akibat pilihan yang keliru.

Pertanyaan ketiga mengenai apakah hukum alam yang mengatur alam semesta dan perilaku manusia adalah unik. Jika jawaban anda untuk pertanyaan pertama adalah Tuhan yang menciptakan hukum, maka pertanyaan ini berbunyi, apakah Tuhan bebas memilihnya? Baik Aristoteles  maupun Plato meyakini, seperti Descartes dan lalu Einstein, bahwa prinsip-prinsip alam adalah sesuatu yang “niscaya”, karena hanya aturan-aturan itu yang masuk akal. Karena keyakinannya bahwa asal-usul hukum alam adalah logis, Aristoteles dan pengikutnya merasa bahwa seseorang dapat “menurunkan” hukum-hukum itu tanpa memperhatikan bagaimana alam sebenarnya bertindak. Karena fokusnya pada mengapa benda mengikuti aturan bukannya secara spesifik berfokus pada apakah hukum-hukum itu, hal itu mengarahkannya pada hukum kualitatif utama yang sering salah dan dalam sembarang kasus tidak terbukti bermanfaat, bahkan meskipun mereka memang mendominasi pemikiran ilmiah selama berabad-abad. Hanya baru-baru ini saja orang-orang seperti Galileo berani menantang wewenang Aristoteles dan mengamati bahwa alam memang hanya sekedar bekerja, bukannya “alasan” murni bahwa alam harus bekerja.

Buku ini berakar pada konsep determinisme ilmiah, yang berarti bahwa jawaban atas pertanyaan kedua adalah tidak ada mu’jizat, atau perkecualian pada hukum alam. Namun, kami akan kembali membahas lebih dalam pertanyaan pertama dan ketiga, mengenai bagaimana hukum timbul dan apakah hanya ada satu hukum yang mungkin. Namun pada bab selanjutnya kami akan membahas dulu apakah yang hukum alam jabarkan. Sebagian besar ilmuwan akan berkata bahwa itu hanya cerminan matematis dari realitas eksternal yang keberadaannya mandiri dari pengamat yang melihatnya. Namun saat kita merenungi tujuan di dalam apa yang kita amati dan membentuk konsep-konsep tentang apa yang ada di sekeliling kita, kita akan membentur ke satu pertanyaan, apakah kita benar-benar punya alasan untuk meyakini bahwa apakah realitas tujuan benar-benar ada?

SumberThe Grand Design karya Stephen Hawking & Leonard Mlodinow

Bacalah terjemahan bab lain dari the Grand Design  dengan klik link berikut:

1. The Mystery of Being

2. What is Reality?

3 Tanggapan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: