Biografi Sir Isaac Newton (1643 - 1727)

Sir Isaac Newton (1643 - 1727)
Isaac Newton mungkin adalah fisikawan terhebat yang pernah hidup dan memberikan kontribusi besar terhadap ilmu pengetahuan. Dia dan Albert Einstein merupakan kandidat yang sangat berpengaruh terhadap perkembangan ilmu pengetahuan yang membuka cakrawala berpikir kita tentang peristiwa alam baik itu klasik maupun modern.

Masing-masing ilmuwan hebat ini menghasilkan transformasi dramatis dan mengejutkan dalam hukum-hukum fisika yang berkaitan dengan peristiwa di alam semesta, mengubah cara pandang kita dalam memahami dan berhubungan dengan dunia di sekitar kita.

Kehidupan Awal dan Pendidikan
Isaac Newton lahir pada tanggal 4 januari 1643 di sebuah perkampungan kecil Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, Inggris. Ayahnya, yang juga bernama Isaac Newton, adalah seorang petani yang meninggal sebelum Isaac Junior lahir. Meski berkecukupan secara finansial, ayahnya tidak bisa membaca atau menulis. Dikabarkan Newton lahir secara prematur sesuai yang dilaporkan oleh Ibunya Hannah Asycough mengatakan bahwa Newton hanya muat dalam cangkir dengan kapasitas ≈ 1,1 Liter. Ketika berumur 3 tahun, Ibunya menikah kembali dengan seorang anggota gereja. Newton tidak menyukai suami baru ibunya dan tidak ingin bergabung dengan rumah tangga mereka, melainkan lebih memilih tinggal bersama neneknya, Margery Ayscough. Kebenciannya terhadap kehidupan baru ibu dan ayah tirinya tidak surut seiring waktu; sebagai seorang remaja ia mengancam akan membakar rumah mereka!

Dimulai pada usia 12 tahun, Newton diterima di The King's School, Grantham, di mana ia diajari tentang pengetahuan yang bersifat klasik, tetapi bukan yang berkaitan dengan sains ataupun matematika. Ketika dia berusia 17 tahun, ibunya memberhentikan sekolahnya dan lebih memilih agar Newton fokus saja menjadi petani. Kepala sekolah King's School kemudian meyakinkan ibunya untuk mengirim Newton kembali ke sekolah melihat Newton juga tidak mempunyai bakat dalam bertani sehingga ibunya mengizinkannya untuk kembali ke sekolah. Newton pun dapat menamatkan pendidikannya pada usia 18 tahun dengan nilai yang memuaskan da tercatat sebagai siswa berprestasi.

Di Masa Menjadi Mahasiswa
Pada Juni 1661 di usia 18 tahun, Newton diterima di Trinity College Universitas Cambridge sebagai seorang sizar (mahasiswa yang belajar sambil bekerja). Pada saat ia menjadi mahasiswa, ia menghabiskan banyak waktunya untuk belajar matematika dan filsafat alam (hari ini kita menyebutnya fisika). Dia juga terpesona oleh alkimia, yang sekarang dikategorikan sebagai ilmu pseudoscience. 

Dosen filsafat alamnya mendasarkan pelajaran mereka pada ide-ide Aristoteles yang terbukti salah dari zaman Yunani Kuno. Ini terlepas dari kenyataan bahwa 25 tahun sebelumnya, pada 1638, Galileo Galilei telah membentuk dasar ilmiah baru untuk fisika klasik (dinamika gerak partikel) dengan karya besarnya Two New Sciences. Newton pun mulai mengabaikan materi yang diajarkan di kampusnya, dan lebih menyukai pelajaran karya-karya Galileo, Boyle, Descartes, dan Kepler yang terbaru (yang lebih benar secara ilmiah). Dia pun menulis:
"Plato is my friend, Aristotle is my friend, but my greatest friend is truth"
Isaac Newton
Mathematician and Physicist
Membaca karya para ilmuwan hebat ini, Newton menjadi lebih ambisius dalam membuat penemuannya sendiri. Saat masih bekerja paruh waktu sebagai pelayan, ia menulis catatan untuk dirinya sendiri. Di dalamnya ia mengajukan pertanyaan yang belum dijawab oleh sains dan pertanyaan tersebut termasuk pertanyaan tentang gravitasi, sifat cahaya, sifat warna dan penglihatan, dan atom. Setelah tiga tahun di Cambridge, ia memenangkan beasiswa empat tahun. Hal ini memungkinkan Newton untuk berhenti bekerja sebagai pelayan dan sepenuhnya dapat fokus untuk studi akademik.

A Mind on Fire
Pada tahun 1665, di usia 22, setahun setelah memulai beasiswa empat tahun yang diperolehnya, Newton membuat penemuan besar pertamanya dalam bidang matematika, di mana ia menemukan teorema binomial umum. Ia dianugerahi gelar B.A. di tahun yang sama. Sekarang pikirannya sudah berkobar dengan ide-ide baru. Dia mulai membuat kemajuan yang signifikan dalam tiga bidang yang berbeda dimana dia akan membuat beberapa penemuannya yang paling mendalam di bidang ini:
1. Kalkulus
2. Gravitasi
3. Optik dan perilaku cahaya
Dia melakukan banyak pekerjaannya tentang topik-topik tersebut di kampung halamannya Woolsthorpe-by-Colsterworth.

Rekan dam Profesor Matematika Lucasian
Pada usia 24, pada 1667, Newton kembali ke Cambridge, di mana berbagai peristiwa bergerak dengan cepat. Pertama dia terpilih sebagai anggota Trinity College. Setahun kemudian, pada 1668, ia dianugerahi gelar M.A. Setahun setelah itu, Profesor Lucasian Matematika di Trinity College, Isaac Barrow, mengundurkan diri dan Newton diangkat sebagai penggantinya; dia baru berusia 26 tahun pada saat itu. Barrow, yang telah merekomendasikan Newton untuk menggantikannya, mengatakan tentang dia:
“Mr Newton, a fellow of our College, and very young, being but the second year master of arts; but of an extraordinary genius and proficiency.”
Isaac Barrow
Mathematician

Pencapaian dan Penemuan Ilmiah Isaac Newton
Prestasi dan penemuan singkat yang telah dicapai Isaac Newton dalam bidang fisika dan matematika yang merupakan sebagian besar usahanya sendiri adalah sebagai berikut:
  1. Menggeneralisasi teorema binomial
  2. Menunjukkan bahwa sinar matahari terdiri dari semua warna pelangi. Dia menggunakan satu prisma kaca untuk membagi seberkas sinar matahari menjadi warna-warna yang terpisah, kemudian prisma lain untuk menggabungkan kembali warna pelangi untuk membuat seberkas cahaya putih lagi.
  3. Membangun teleskop pemantul kerja pertama di dunia.
  4. Menemukan kalkulus, matematika perubahan, yang tanpanya kita tidak bisa memahami perilaku objek sekecil elektron atau sebesar galaksi.
  5. Menulis buku Principia, salah satu buku ilmiah paling penting yang pernah ditulis; di dalamnya ia menggunakan matematika untuk menjelaskan gravitasi dan gerak.
  6. Menemukan hukum gravitasi universal, membuktikan bahwa gaya yang menahan bulan di orbit di sekitar bumi adalah gaya yang sama yang menyebabkan sebuah apel jatuh dari pohon.
  7. Merumuskan tiga hukum geraknya - Hukum Newton - yang terletak di jantung ilmu tentang gerak.
  8. Menunjukkan bahwa hukum gerakan planet Kepler adalah kasus khusus gravitasi universal Newton.
  9. Membuktikan bahwa semua benda yang bergerak melalui ruang di bawah pengaruh gravitasi harus mengikuti jalur yang dibentuk seperti salah satu bagian kerucut, antara lain lingkaran, elips, atau parabola, karenanya menjelaskan jalur yang diikuti semua planet dan komet.
  10. Menunjukkan bahwa pasang surut disebabkan oleh interaksi gravitasi antara bumi, bulan, dan matahari.
  11. Meramalkan, dengan benar, bahwa bumi tidak bulat sempurna tetapi seperti terjepit ke dalam bola bulat oblate, lebih besar di sekitar khatulistiwa daripada di sekitar kutub.
  12. Matematika yang digunakan untuk memodelkan pergerakan fluida dan dari mana konsep fluida Newtonian berasal.
  13. Merancang Metode Newton untuk menemukan akar fungsi matematika.
“A cylinder of air reaching to the top of the atmosphere is of equal weight with a cylinder of water about 33 feet high”
ISAAC NEWTON
Mathematician and Physicist


Beberapa Rincian tentang Penemuan Newton

Newton mengungkapkan hukum gerak dan gravitasinya dalam bukunya Principia. Sama seperti beberapa orang pada awalnya yang dapat memahami teori relativitas umum Albert Einstein, sedikit orang yang memahami Principia.

Ide-ide Newton disebarkan oleh sejumlah kecil orang yang memahami Principia, dan yang mampu mengembangkan dan menyampaikan pesannya dengan cara yang lebih mudah dipahami: orang-orang tersebut adalah Colin Maclaurin, Leonhard Euler, Joseph Louis Lagrange, Pierre Simon de Laplace, Willem Jacob's Gravesande , William Whiston, John Theophilus Desaguliers, dan David Gregory.


Calculus

Newton adalah orang pertama yang sepenuhnya mengembangkan kalkulus. Kalkulus adalah matematika perubahan. Fisika modern dan kimia fisika tidak akan mungkin ada tanpa kalkulus. Disiplin akademis lain seperti biologi dan ekonomi juga sangat bergantung pada kalkulus untuk keperluan analisis untuk pemecahan masalahnya.

Dalam perkembangan kalkulus Newton dipengaruhi oleh Pierre de Fermat, yang telah menunjukkan contoh spesifik di mana metode seperti kalkulus dapat digunakan. Newton dapat membangun karya Fermat dan menggeneralisasi kalkulus. Newton menulis bahwa dia telah dibimbing oleh:
"Monsieur Fermat's methode of drawing tangents"
Isaac Newton
Mathematician and Physicist

Dari pemikiran yang luar biasa dari Newton, muncullah ide-ide yang sekarang kita sebut kalkulus diferensial, kalkulus integral, dan persamaan diferensial. Sesaat setelah Newton menggeneralisasikan kalkulus, Gottfried Leibniz mencapai hasil yang sama. Saat ini, sebagian besar ahli matematika memberikan penghargaan yang sama kepada Newton dan Leibniz untuk penemuan kalkulus

Gravitasi Universal dan Buah Apel
Apel terkenal Newton, yang ia lihat jatuh dari pohon di taman rumah keluarganya di Woolsthorpe-by-Colsterworth, bukanlah mitos. Dia mengatakan kepada orang-orang bahwa ketika melihat jatuhnya apel membuatnya heran mengapa jatuh dalam garis lurus ke pusat planet kita daripada bergerak ke atas atau ke samping. 

Pada akhirnya, ia menyadari dan membuktikan bahwa kekuatan di balik jatuhnya apel sama halnya yang terjadi pada bulan mengorbit bumi, serta bumi dan planet lain yang mengorbit matahari. Gaya itu terasa di seluruh alam semesta, sehingga Newton menyebutnya Gravitasi Universal. Singkatnya, dikatakan bahwa massa menarik massa. 

Newton menemukan persamaan yang memungkinkan kita menghitung gaya gravitasi antara dua benda. Adapun persamaan yang telah di temukan untuk menjelaskan gravitasi universal ini adalah sebagai berikut:
Persamaan Newton mengatakan bahwa Anda dapat menghitung gaya gravitasi yang menarik satu objek ke objek lain dengan mengalikan massa dua objek dengan konstanta gravitasi dan membaginya dengan kuadrat jarak antara pusat-pusat objek.

Membaginya dengan kuadrat jarak berarti Hukum Newton adalah hukum kuadrat terbalik. Newton membuktikan secara matematis bahwa benda apa pun yang bergerak di ruang angkasa yang dipengaruhi oleh hukum kuadrat terbalik akan mengikuti jalur dalam bentuk salah satu bagian kerucut. Sebagai contoh, planet mengikuti jalur elips; sementara komet mengikuti jalur elips, parabola atau hiperbolik.

Hukum Newton tentang Gerak
Tiga hukum gerak Newton masih berada di jantung mekanika. Berkat hukum-hukum yang dikemukanan ini sehingga kita lebih tau karakteristik suatu benda yang bergerak mulai dari kasus sederhana hingga lebih kompleks.

Hukum pertama: Objek akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali diberikan oleh pengaruh eksternal. Hukum ini sebenarnya pertama kali dinyatakan oleh Galileo, yang pengaruhnya, Newton sebutkan beberapa kali di buku Principia.

Hukum kedua: Total gaya F pada objek sama dengan massanya m dikalikan dengan akselerasinya a: F = ma.

Hukum ketiga: Ketika satu objek memberikan gaya pada objek kedua, objek kedua memberikan gaya yang sama dan berlawanan arah pada objek pertama.

Dengan kalkulus, gravitasi universal, dan hukum gerak Newton, Anda memiliki pengetahuan yang cukup bagi Anda untuk merencanakan jalur untuk pesawat ruang angkasa ke planet mana pun di tata surya kita atau bahkan tata surya lain! Dan Isaac Newton menemukan semuanya sekitar 300 tahun sebelum kita benar-benar bisa mengirim pesawat ruang angkasa ke planet-planet.

Perlu diingat
Hukum Newton menjadi semakin tidak akurat ketika kecepatan mencapai fraksi substansial dari kecepatan cahaya, atau ketika gaya gravitasi sangat besar. Persamaan Einstein kemudian diperlukan untuk menghasilkan hasil yang lebih akurat.

Cahaya dan Optik
Newton tidak hanya pandai dengan pikirannya. Dia juga terampil dalam metode eksperimental dan bekerja melalui peralatan yang dirancangnya. Dia kemudian membangun teleskop pemantul pertama di dunia. Teleskop ini memfokuskan cahaya dari cermin yang melengkung. Teleskop refleksi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan teleskop sebelumnya termasuk:
  1. Teleskop tersebut lebih murah untuk dibuat.
  2. Lebih mudah dibuat dalam ukuran besar, mengumpulkan lebih banyak cahaya, memungkinkan pembesaran yang lebih tinggi
  3. Tidak mengalami masalah pemfokusan yang terkait dengan lensa yang disebut chromatic aberration.
Newton juga menggunakan prisma kaca untuk menetapkan bahwa cahaya putih bukanlah fenomena sederhana. Dia membuktikan bahwa cahaya tersebut terdiri dari semua warna pelangi, yang dapat bergabung kembali untuk membentuk cahaya putih lagi.
Eksperimen penting Newton Pada tahun 1672 dengan menggunakan dua buah prisma

Percobaan di atas telah membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari beberapa warna dimana cahaya monokromatik (cahaya putih) tersebut di urai menjadi cahaya polikromatik (warna pelangi) ketika melewati sisi prisma kemudian di satukan kembali menjadi warna putih.

Alkimia, Perselisihan, Agama, dan Planet yang Mengorbit Bintang Jauh
Meskipun ia adalah salah satu ilmuwan terhebat dalam sejarah, makalah-makalah laboratorium Newton menunjukkan bahwa ia mungkin mencurahkan lebih banyak waktunya untuk alkimia daripada apa pun yang kita kenal sebagai sains.

The Alchemist oleh Joseph Wright menggambarkan penemuan fosfor Hennig Brand. Brand sebenarnya berusaha menemukan Batu Philosophers. Newton tampaknya telah memasukkan lebih banyak waktunya ke dalam alkimia daripada matematika dan fisika.

Terlepas dari kecemerlangannya, Newton adalah orang yang sangat tidak aman: kebanyakan sejarawan melacak ini kembali ke kesulitan keluarga masa kecilnya. Newton menerbitkan sangat sedikit karya sampai tahun-tahun terakhirnya, karena pada tahun-tahun awalnya sebagai ilmuwan, Robert Hooke sangat tidak setuju dengan makalah ilmiah yang diterbitkan Newton. Newton menerima kritik atas pekerjaannya dengan cara yang sangat pribadi dan menaruh kebencian bagi Robert Hooke.

Kurangnya pekerjaan yang diterbitkan juga menyebabkan masalah besar ketika Gottfried Leibniz mulai menerbitkan kalkulus versinya sendiri. Newton yang telah menjadi master di bidang matematika, tetapi justru menerbitkan karya yang sangat sedikit. Hal inilah yang membuat Newton marah dan menuduh Leibniz mencuri karyanya. Pro dan kontra dari kasus masing-masing kedua ilmuwan ini telah lama diperdebatkan oleh para sejarawan. Namun, kebanyakan ahli matematika menganggap bahwa Newton dan Leibniz sama-sama berkontribusi dalam perkembangan ilmu kalkulus.

Newton adalah orang yang sangat religius dengan pandangan Kristen Protestan yang tidak ortodoks. Dia menghabiskan banyak waktu dan menulis banyak karya pribadi yang berkaitan dengan teologi dan interpretasinya terhadap Alkitab. Karya ilmiahnya telah mengungkapkan alam semesta yang mematuhi hukum matematika logis. Dia juga telah menemukan bahwa cahaya bintang dan sinar matahari adalah sama, dan dia berspekulasi bahwa bintang-bintang dapat memiliki sistem planet sendiri yang mengorbit mereka. Dia percaya sistem seperti itu hanya bisa dibuat oleh Tuhan.
“This most beautiful system of the sun, planets and comets could only proceed from the counsel and dominion of an intelligent and powerful Being. And if the fixed stars are the centers of other like systems, these, being formed by the like wise counsel, must be all subject to the dominion of One; especially since the light of the fixed stars is of the same nature with the light of the sun.”
Isaac Newton
Mathematician and Physicist

Pada 1696, Newton diangkat sebagai pengawas Royal Mint. Pada 1700, ia menjadi Master of the Mint, meninggalkan Cambridge ke London, dan kurang lebih mengakhiri karya penemuan ilmiahnya. Dia mengambil peran barunya dengan sangat serius, pergi ke kedai-kedai London dengan menyamar mengumpulkan bukti melawan pemalsuan. Pada 1703, ia terpilih sebagai Presiden Royal Society. Pada 1705, ia dianugerahi gelar bangsawan, menjadi Sir Isaac Newton.
“Nature to Newton was an open book, whose letters he could read without effort.”
Albert Einstein
Theoretical Physicist

Akhir Hayat
Isaac Newton meninggal pada tanggal 31 Maret 1727, di usia 84 tahun. Dia belum pernah menikah dan tidak punya anak. Dia dimakamkan di Westminster Abbey, London.