10 Hukum dan Teori Dasar Dalam Sains Yang Perlu Kita Ketahui

Mungkin kita pernah berpikir bagaimana roket bisa meluncur ke angkasa, atau adanya planet lain diluar bumi atau pengaruh apa saja dari planet planet lain terhadap kehidupan di bumi, semua tidak lain adalah jasa para ilmuwan yang telah mencetuskan teori dan hukum sains dasar yang menjadi dasar ilmu sains yang aplikatif

Para ilmuwan memiliki banyak alat dan teori untuk mereka ketika mencoba untuk menjelaskan bagaimana alam semesta yang besar ini bekerja. Pada umumnya para ilmuwan ini melakukan teori dahulu kemudian baru membuktikan dengan percobaan yang empiris untuk membuktikan kebenaran teori yang mereka buat, dan penulisanya menggunakan bahasa matematika sehingga mudah di pahami  oleh setiap orang di dunia, misalnya pada persamaan energi, E = mc ²; itu pernyataan tertentu berdasarkan data empiris hasil percobaan , dan kebenarannya umumnya terbatas pada satu kondisi tertentu, dalam hal ini rumus  E = mc ², c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

Sebuah teori ilmiah sering berusaha untuk menjelaskan dengan bukti atau dengan pengamatan terhadap fenomena tertentu. Kedua hukum dan teori ilmiah tergantung pada elemen dasar dari metode ilmiah, seperti menghasilkan hipotesis, pengujian premis, menemukan (atau tidak menemukan) bukti empiris dan hasil akhir yaitu kesimpulan. dan para ilmuwan lain harus mampu meniru hasil jika percobaan tersebut jika terbukti dan bisa digunakan dasar bagi ilmuwan-ilmuwan lain

Berikut ini adalah 10 hukum dan teori ilmiah yang menjadi dasar dalam mempelajari gejala-gejala atau keteraturan yang ada dialam

1. TEORI BIG BANG

Teori big bang atau teori ledakan dasyat merupakan teori tebentuknya alam semesta. menurut teori ini bahwa alam semesta terbentuk karena adanya ledakan benda besar yang dasyat pada mulany suhu dari planet yang terbentuk dari ledakan tersebut sangat panas kemudian dingin hingga sampai sekarang. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Edwin Hubble, Georges Lemaitre dan Albert Einstein, antara lain, teori big bang mendalilkan bahwa alam semesta dimulai hampir 14 miliar tahun lalu dengan acara ekspansi besar-besaran. Pada saat itu, alam semesta itu terbatas pada satu titik, meliputi semua materi alam semesta. Gerakan asli berlanjut hingga hari ini, karena alam semesta terus berkembang. Teori big bang mendapat dukungan luas di komunitas ilmiah setelah Arno Penzias dan Robert Wilson menemukan radiasi latar belakang gelombang mikro pada tahun 1965. Menggunakan teleskop radio, dua astronom mendeteksi suara kosmik, atau statis, yang tidak menghilang dari waktu ke waktu. Berkolaborasi dengan peneliti Princeton Robert Dicke, pasangan mengkonfirmasi hipotesis Dicke bahwa para big bang asli tertinggal radiasi tingkat rendah terdeteksi di seluruh alam semesta

2.HUKUM EKSPANSI KOSMIK HUBBLE

 Hubble dan hukum terkenalnya (Hubble’s Law) membantu untuk mengukur pergerakan galaksi alam semesta. Hukum ini menyatakan bahwa pergeseran merah dari cahaya yang datang dari galaksi yang jauh adalah sebanding dengan jaraknya. Hukum ini pertama kali dirumuskan oleh Edwin Hubble pada tahun 1929. Kita sudah pernah belajar tentang efek pergeseran Doppler, dimana kenyataan bahwa galaksi-galaksi bergerak saling menjauh memberikan sebuah gambaran tentang alam semesta yang mengembang yang apabila diekstrapolasikan ke waktu lampau akan berpangkal pada peristiwa sebuah dentuman besar (big bang) yang menandai terbentuknya alam semesta. Hubble membandingkan jarak ke galaksi dekat dengan pergeseran merah mereka, dan menemukan hubungan yang linear. Perkiraannya tentang suatu konstanta perbandingan ini dikenal dengan nama konstanta Hubble (dan sekarang juga dikenal sebagai “parameter Hubble” karena ternyata hal ini bukanlah sekedar konstanta, melainkan suatu parameter yang tergantung pada waktu yang menandakan perluasan alam semesta yang dipercepat).

Untuk mengukur kecepatan gerakan galaksi ini, Hubble diusulkan Hukum Hubble Ekspansi Cosmic, alias Hukum Hubble, persamaan yang menyatakan: kecepatan (Vo) = Ho × jarak. Velocity merupakan kecepatan recessional galaksi; H0 adalah konstanta Hubble, atau parameter yang menunjukkan tingkat di mana alam semesta adalah berkembang; anddistance jarak galaksi dari satu dengan yang sedang dibandingkan.

Konstanta Hubble  telah dihitung pada nilai yang berbeda dari waktu ke waktu, tetapi nilai yang diterima saat ini adalah 70 kilometer / detik per megaparsec, yang terakhir menjadi satuan jarak dalam ruang intergalaksi. Untuk tujuan kita, itu tidak begitu penting. Yang paling penting adalah bahwa hukum Hubble menyediakan metode ringkas untuk mengukur kecepatan galaksi dalam kaitannya dengan kita sendiri. Dan mungkin yang paling signifikan, hukum menetapkan bahwa alam semesta terdiri dari banyak galaksi, yang gerakan melacak kembali ke big bang.

3. HUKUM KEPPLER

 Selama berabad-abad, para ilmuwan berjuang dengan satu sama lain dan dengan para pemimpin agama tentang orbit planet, terutama tentang apakah mereka mengorbit matahari kita. Pada abad ke-16, Copernicus mengajukan konsep kontroversial dari tata surya yaitu teori heliosentris, di mana planet-planet berputar mengelilingi matahari - dan bukan matahari yang mengelilingi umi. Hal ini yang melandasi Johannes Kepler, bekerja sama  Tyco Brahe dan lain-lain, untuk membangun landasan ilmiah yang jelas untuk gerakan planet-planet 

.

Hukum Kepler Tiga  tentang gerak planet yang diciptakan  pada awal abad ke-17 menjelaskan bagaimana planet mengorbit matahari. Hukum pertama, yang disebut juga hukum orbit, menyatakan bahwa planet-planet mengorbit matahari berbentuk elips. Hukum kedua, atau hukum Area, menyatakan bahwa garis yang menghubungkan planet ke matahari meliputi wilayah yang sama selama periode waktu yang sama. Dengan kata lain, jika kita mengukur daerah dibuat dengan menggambar garis dari Bumi ke matahari dan melacak gerakan bumi lebih dari 30 hari, daerah akan sama tidak peduli di mana Bumi berada di orbit ketika pengukuran dimulai.

Yang ketiga, hukum periode, memungkinkan kita untuk membangun hubungan yang jelas antara periode orbit planet dan jaraknya dari matahari. Berkat hukum ini, kita tahu bahwa sebuah planet yang relatif dekat dengan matahari, seperti Venus, memiliki periode orbit yang jauh lebih singkat daripada planet yang jauh, seperti Neptunus.

4. HUKUM GRAVITASI UMUM

Kita mungkin menerima begitu saja sekarang, tapi lebih dari 300 tahun yang lalu Sir Isaac Newton mengusulkan ide revolusioner: bahwa setiap dua benda, tidak peduli massa mereka, mengerahkan gaya gravitasi terhadap satu sama lain. Hukum ini diwakili oleh persamaan bahwa banyak sekolah dasar tinggi temui di kelas fisika. yaitu persamaan sebagai berikut

F = G x [(m1m2) / R²]

F adalah gaya gravitasi antara dua benda, diukur dalam Newton. M1 dan m2 adalah massa dari dua benda, sedangkan r adalah jarak antara mereka. G adalah konstanta gravitasi, sejumlah saat dihitung menjadi 6,672 × 10-11 N m² kg-2 

Manfaat dari hukum universal gravitasi yang memungkinkan kita untuk menghitung tarikan gravitasi antara dua benda. Kemampuan ini sangat berguna ketika ilmuwan, misalnya, berencana untuk menempatkan satelit di orbit atau memetakan jalannya bulan.

5. HUKUM GERAK NEWTON

Selama kita sedang berbicara tentang salah satu ilmuwan terbesar yang pernah hidup, mari kita beralih ke hukum terkenal lainnya Newton. Tiga hukum gerak merupakan komponen penting dari fisika modern. Dan seperti banyak hukum ilmiah, mereka lebih elegan dalam kesederhanaannya.

Yang pertama dari tiga hukum menyatakan obyek bergerak tetap bergerak kecuali ditindaklanjuti oleh kekuatan luar. Untuk bola menggelinding di lantai, yang kekuatan luar bisa menjadi gesekan antara bola dan lantai, atau bisa juga balita yang menendang bola ke arah lain.

Hukum kedua menetapkan hubungan antara massa benda (m) dan percepatan (a), dalam bentuk persamaan F = m × a. F merupakan kekuatan, diukur dalam Newton. Ini juga vektor, yang berarti memiliki komponen terarah. Karena percepatan, yaitu bola menggelinding di lantai memiliki particular vector (besaran vektor), arah di mana itu bepergian, dan itu diperhitungkan dalam menghitung kekuatannya.

Hukum ketiga merupakan hukum yang lebih terkenal atau yang terkenal dengan hukum aksi reaksi. Untuk setiap aksi ada reaksi sama dan berlawanan. Artinya, untuk setiap gaya yang diberikan ke suatu objek atau permukaan benda, maka benda tersebut akan mendorong kembali dengan kekuatan yang sama. 

6. HUKUM TERMODINAMIKA

Fisikawan Inggris dan novelis C.P.Snow pernah berkata bahwa nonscientist atau bukan ilmuwan yang tidak tahu hukum kedua termodinamika adalah seperti seorang ilmuwan yang tidak pernah membaca Shakespeare. Pernyataan sekarang terkenal dari Snow dimaksudkan untuk menekankan kedua pentingnya termodinamika dan perlunya nonscientists untuk belajar tentang hal itu.

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari bagaimana energi bekerja dalam sistem, apakah itu mesin atau inti bumi. seperti yamg kita ketahui bahwa materi dan energi yang kekal, kita tidak bisa mendapatkan satu tanpa menyerahkan beberapa yang lain (yaitu, E = mc ²). Ini juga berarti bahwa untuk mesin untuk menghasilkan usaha,kita harus menyediakan panas, meskipun dalam apa pun selain sistem sempurna tertutup, beberapa panas pasti hilang ke dunia luar, yang kemudian mengarah ke hukum kedua.

Hukum Thermodinamika II menyatakan bahwa semakin meningkat entropi, kita tidak dapat kembali ke keadaan energi yang sama. Energi terkonsentrasi di satu tempat akan selalu mengalir ke tempat-tempat konsentrasi yang lebih rendah.

Dan Hukum thermodinamika yang III menyatakan Ketika sistem mencapai nol mutlak  mengacu pada nol mutlak, suhu terendah teoritis mungkin, diukur pada nol Kelvin atau (minus 273,15 derajat Celsius atau minus 459,67 derajat Fahrenheit) , molekul menghentikan semua gerakan, yang berarti bahwa tidak ada energi kinetik, dan entropi akan mencapai nilai terendah mungkin. Tapi di dunia nyata, mencapai benar-benar nol tsangat sulit dan tidak mungkin dan kita hanya bisa mendapatkan nilai  yang mendekati itu dengan itu.

7.HUKUM ARCHIMEDES

Setelah ia menemukan prinsipnya daya apung, sarjana Yunani kuno Archimedes diduga berteriak "Eureka!" dan berlari telanjang melalui kota Syracuse. Penemuan itu yang penting karena akhirnya dia mendapatkan ide terhadap permasalahan yang dialaminya yaitu diberi tugas raja mengetahui kemurnian dari mahkota raja, apakah terbuat dari emas murni atau ada campuran logam lain. Archimedes menemukan ide besar ketika ia melihat kenaikan air saat ia masuk ke bak mandi.

Menurut prinsip daya apung Archimedes, gaya yang bekerja padapermukaan benda yang terendam atau sebagian terendam sama dengan berat cairan yang objek menggantikan.Atau suatu benda apabila dicelupkan kedalam suatu zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya keatas (F apung) sebesar berat zat cair yang dipindahkan. Ini semacam prinsip memiliki berbagai besar aplikasi dan sangat penting untuk perhitungan kepadatan, serta merancang kapal selam dan kapal laut dan lain sebagainya.

8.TEORI EVOLUSI DAN SELEKSI ALAM

Dari uraian-uraian diatas telah dibahas tentang beberapa konsep dasar tentang bagaimana alam semesta kita dimulai dan bagaimana fisika bermain keluar dalam kehidupan kita sehari-hari, sekarang kita ke ilmu biologi dan bagaimana kita harus menjadi cara kita. Menurut sebagian ilmuwan, semua kehidupan di Bumi memiliki nenek moyang yang sama. Tetapi untuk menghasilkan jumlah besar perbedaan antara semua organisme hidup, orang-orang tertentu harus berkembang menjadi spesies yang berbeda. Dalam arti dasar, diferensiasi ini terjadi melalui evolusi, melalui keturunan dengan modifikasi.

Populations organisme mengembangkan sifat-sifat yang berbeda, melalui mekanisme seperti mutasi. Mereka yang memiliki sifat-sifat yang lebih menguntungkan bagi kelangsungan hidup seperti, katak yang mewarnai coklat memungkinkan itu untuk disamarkan dalam rawa, secara alami dipilih untuk bertahan hidup; maka istilah seleksi alam. Ini mungkin untuk memperluas kedua teori ini panjang lebar, tapi ini adalah dasar, dan inovasi dari penemuan Darwin yang dibuat pada abad ke-19 yaitu evolusi melalui seleksi alam yang menghasilkan  keragaman yang luar biasa dari kehidupan di Bumi.

9. TEORI RELATIVITAS UMUM

Teori Albert Einstein tentang relativitas umum tetap merupakan penemuan penting dan penting karena secara permanen mengubah kita bagaimana melihat alam semesta. Terobosan besar yang dilakukan Einstein adalah mengatakan bahwa ruang dan waktu yang adalah tidak mutlak dan gravitasi yang tidak hanya gaya yang diberikan ke suatu obyek atau massa. Tetapi, gravitasi terkait dengan kurva massa yang sangat luas dan waktu (sering disebut ruang-waktu) di sekitarnya.

Untuk konsep ini, kita bayangkan jika kita bepergian di seluruh bumi dalam garis lurus, menuju ke timur, mulai di suatu tempat di belahan bumi utara. Setelah beberapa saat, jika ada orang yang menentukan posisi kita di peta, kita akan benar-benar menjadi baik timur dan selatan jauh dari posisi asli Anda. Itu karena bumi melengkung. Untuk perjalanan langsung ke timur, Anda harus memperhitungkan bentuk Bumi dan sudut sendiri sedikit utara. (kita pikirkan tentang perbedaan antara peta kertas datar dan dunia bola.)

Ruang adalah hampir sama. Misalnya, untuk penghuni pesawat ulang-alik yang mengorbit bumi, dapat terlihat seperti mereka sedang bepergian pada garis lurus melalui ruang. Pada kenyataannya, ruang-waktu di sekitar mereka sedang melengkung oleh gravitasi bumi (seperti itu akan dengan benda besar dengan gravitasi yang sangat besar seperti planet atau lubang hitam), menyebabkan mereka berdua bergerak maju dan tampil untuk mengorbit Bumi.

Teori Einstein memiliki implikasi yang luar biasa bagi masa depan astrofisika dan kosmologi. Ini menjelaskan sedikit anomali tak terduga di orbit Merkurius, menunjukkan  bagaimana tikungan cahaya dan meletakkan dasar-dasar teoritis untuk lubang hitam.

10. PRINSIP KETIDAKPASTIAN HEISENBERG

Teori Einstein lebih luas relativitas mengatakan kepada kami tentang bagaimana alam semesta bekerja dan membantu meletakkan dasar untuk fisika kuantum, tetapi juga memperkenalkan lebih banyak kebingungan dalam ilmu teoritis. Pada tahun 1927, hal ini bahwa hukum alam semesta, dalam beberapa konteks, fleksibel, menyebabkan penemuan inovatif oleh ilmuwan Jerman Werner Heisenberg.Dalam mendalilkan Prinsip Ketidakpastian itu, Heisenberg menyadari bahwa tidak mungkin untuk secara bersamaan tahu, dengan tingkat presisi yang tinggi, dua sifat partikel. Dengan kata lain, Anda dapat mengetahui posisi sebuah elektron dengan tingkat kepastian yang tinggi, tetapi tidak momentum dan sebaliknya.

Niels Bohr kemudian membuat penemuan yang membantu untuk menjelaskan prinsip Heisenberg. Bohr menemukan bahwa sebuah elektron memiliki kualitas baik partikel dan gelombang, konsep yang dikenal dualisme partikel-gelombang, yang telah menjadi landasan fisika kuantum. Jadi ketika kita mengukur posisi elektron itu, kita memperlakukannya sebagai partikel pada titik tertentu dalam ruang, dengan panjang gelombang pasti. Ketika kita mengukur momentum, kita memperlakukannya sebagai gelombang, artinya kita dapat mengetahui amplitudo gelombang tetapi tidak lokasinya