6 Alasan untuk Berterima Kasih pada Einstein

Pada Hari Thanksgiving tahun 1915, seorang fisikawan berusia 36 tahun menyerahkan makalahnya ke Proceedings of the Prussian Academy of Sciences di Berlin. Makalah itu berjudul 'Die Feldgleichungen der Gravitation' atau 'Persamaan Medan Gravitasi', yaitu blockbuster ilmiah, mengungkap persamaan yang mengatur alam semesta. Ilmuwan tersebut bernama Albert Einstein.

Einstein sedang berada di Jerman pada saat itu, jadi hari libur Thanksgiving di AS mungkin bukan yang terpenting baginya. Dia juga mungkin sedikit sibuk merevolusi fisika dan astronomi modern. Namun, meskipun Einstein tidak memikirkan Thanksgiving pada hari yang menentukan itu, Thanksgiving adalah salah satu dari banyak momen dalam hidupnya yang akan menginspirasi rasa terima kasih dari orang-orang di sekitar dunia, bahkan seabad kemudian.

Dapat dimengerti bahwa fisikawan dan astronom berterima kasih atas karya Einstein, seperti banyak ilmuwan lain yang kariernya bergantung pada persamaan yang mengubah permainannya. Tapi Einstein bukan hanya pahlawan esoterik bagi para sarjana, dia salah satu ilmuwan paling terkenal sepanjang masa. Einstein adalah ikon global dan sinonim untuk kecerdikan.

Einstein mungkin tidak menemukan laser atau ponsel sekalipun, tetapi dia memberikan dasar-dasar penting untuk pengetahuan dan teknologi yang sekarang digunakan dalam berbagai disiplin mulai dari sains, kedokteran, telekomunikasi hingga elektronik konsumen.

Jadi, ada beberapa alasan singkat untuk menghargai Einstein yaitu :

1. Navigasi Satelit

Makalah tahun 1915 itu menguraikan teori relativitas umum Einstein. "Ini adalah salah satu pencapaian fisika abad ke-20 yang menjulang tinggi," tulis astrofisikawan Universitas Oxford, Pedro Ferreria. Hal ini lantaran karena dia mengungkapkan bahwa gravitasi adalah kelengkungan ruang waktu yang disebabkan oleh materi. Ini dibangun di atas teori relativitas milik Einstein, dan keduanya secara kolektif membentuk penjelasan menyeluruh tentang cara kerja alam semesta.

Relativitas Einstein tidak hanya menarik, tetapi juga memiliki implikasi besar bagi para ilmuwan, seperti astronom yang merencanakan misi luar angkasa, mengukur massa bintang, atau mempelajari gelombang gravitasi. Dan meskipun mungkin tampak cukup abstrak dan misterius bagi kita semua, relativitas mempengaruhi kehidupan sehari-hari lebih dari yang kita sadari.

Ini masalah besar untuk sistem navigasi satelit, misalnya, seperti Sistem Penentuan Posisi Global (GPS) AS. Itu karena GPS dan unit serupa menunjukkan lokasinya di Bumi dengan berkomunikasi dengan berbagai satelit, yang bergerak melalui orbit menengah Bumi dengan kecepatan sekitar 14.000 kph (8.700 mph). Karena itu lebih cepat dari kecepatan kita di darat, relativitas khusus memberi tahu kita bahwa satelit akan mengalami perjalanan waktu yang lebih lambat daripada yang kita lakukan. Dikenal sebagai pelebaran waktu, ini seharusnya menyebabkan jam satelit berada di belakang jam duniawi sekitar 7 mikrodetik per hari.

Di sisi lain, relativitas umum memprediksikan bahwa waktu akan tampak melambat di dekat benda-benda masif seperti Bumi, karena peningkatan kelengkungan ruang dan waktu. Dan karena satelit GPS terletak sekitar 20.000 kilometer (12.000 mil) di atas permukaan planet di mana ruang waktu tidak terlalu melengkung - ini secara efektif mempercepat jam mereka. Seperti yang dijelaskan oleh astronom Universitas Negeri Ohio Richard Pogge, kombinasi dari dua efek relativistik ini berarti bahwa jam atom pada satelit GPS harus melebihi jam yang sama di Bumi sekitar 38 mikrodetik per hari.

Kedengarannya tidak banyak, tetapi jika sistem navigasi satelit tidak memperhitungkan efek ini, kesalahan penentuan posisi global akan terakumulasi dengan kecepatan sekitar 10 km (6,2 mil) per hari. Untungnya, teori relativitas Einstein meramalkan masalah potensial ini, jadi sistem satnav kita dirancang untuk mengimbanginya.

2. Molekul dan Investasi Saham

1905 adalah tahun yang besar bagi Einstein, yang menyelesaikan Ph.D. tesis, menerbitkan teori relativitas khusus dan menggambarkan bagaimana cahaya ada dalam paket energi, sebuah ide yang akhirnya memenangkan Hadiah Nobel. Dia juga melakukan prestasi yang kurang terkenal, seperti penjelasannya untuk fenomena yang disebut 'gerak Brown.'

Dijelaskan pada tahun 1820 oleh ahli botani Robert Brown, gerakan Brown adalah gerakan gelisah dari partikel kecil yang dapat diamati yang tersuspensi dalam suatu cairan. Efek ini telah lama menentang penjelasan, tetapi pada tahun 1905, Einstein menggunakan statistik untuk memberikan jawaban. Molekul dalam cairan harus mengalami fluktuasi kecil, di mana molekul acak terkadang menyimpang dari perilaku rata-rata mereka. Sekelompok molekul dalam cairan akan bergerak bersama sebentar ke arah yang sama, menyebabkan partikel yang lebih besar dan dapat diamati dalam cairan bergerak sedikit bersama mereka. Kelompok molekul lain kemudian akan mendorong ke arah yang berbeda, menghasilkan zig-zag.

Einstein bahkan menghitung jarak horizontal rata-rata sebuah partikel akan bergerak dalam cairan dalam jangka waktu tertentu. Selain menjelaskan gerak Brown, ini menawarkan cetak biru yang pada akhirnya memverifikasi keberadaan molekul. Dan itulah yang dilakukan ilmuwan Prancis Jean Perrin pada tahun 1908, berdasarkan perkiraan Einstein dalam penelitian yang kemudian memenangkan Hadiah Nobel Perrin. Tapi di atas menjelaskan molekul, karya Einstein juga membantu menetapkan peran probabilitas dalam fisika. "Momen yang menentukan dalam filsafat sains," ujar fisikawan Cormac O'Raifeartaigh.

"Saat ini, gagasan Einstein tentang fluktuasi statistik telah diterapkan di seluruh sains," tulis O'Raifeartaigh, dosen di Institut Teknologi Waterford di Irlandia. "Dari studi tentang membran sel hingga pandangan kami tentang evolusi, dari analisis sistem cuaca hingga studi pasar saham, itu mendukung pemahaman kami tentang semua sistem yang kompleks."

3. Ponsel dan Sel Surya

Ketika Einstein memenangkan Hadiah Nobel dalam fisika, penghargaan itu dimaksudkan untuk menghormati jasanya pada fisika teoretis, dan terutama untuk penemuannya tentang hukum efek fotolistrik. Itu mengacu pada fenomena di mana cahaya, ketika disinari dengan energi yang cukup pada bahan tertentu, memicu emisi elektron. Para ilmuwan telah mengetahui tentang efek fotolistrik selama bertahun-tahun, tetapi seperti yang ditulis oleh astrofisikawan Sabrina Stierwalt, hal itu tidak dapat dijelaskan di bawah konsep tradisional cahaya sebagai gelombang.

Bagaimanapun, ini bisa dijelaskan dengan memikirkan cahaya sebagai aliran partikel, atau 'kuanta'. Itulah yang dilakukan Einstein pada tahun 1905, menunjukkan bahwa kuanta cahaya ini (sekarang disebut foton) dapat mentransfer energi yang cukup ke permukaan logam untuk menghasilkan efek fotolistrik yang sebelumnya tidak dapat dijelaskan. Prinsip ini adalah kunci untuk sel surya, tetapi juga penting untuk berbagai elektronik modern yang sangat luas.

Seperti yang dicatat oleh NBC News pada tahun 2005 untuk peringatan 100 tahun tonggak sejarah ini, "Identifikasi foton Einstein mendasari perkembangan banyak penemuan elektronik canggih abad ke-20. Itu adalah pernyataan efek kuantum, tanpanya kita tidak akan memiliki seluler. telepon atau detektor asap atau alarm pencuri atau pintu yang terbuka secara otomatis di supermarket atau di lift. "

4. Laser

Dalam makalah tahun 1917, Einstein membuka jalan bagi laser dengan memperkenalkan kemungkinan proses yang disebut emisi terstimulasi. "Cahaya indah menyadarkan saya tentang penyerapan dan emisi radiasi," tulisnya dalam surat kepada temannya beberapa bulan sebelumnya

Ketika sebuah atom berada dalam keadaan 'tereksitasi', yang berarti ia memiliki energi yang lebih tinggi dari pada keadaan dasarnya, dia dapat secara spontan turun ke tingkat energi yang lebih rendah, melepaskan foton dalam proses yang dikenal sebagai emisi spontan. Seperti yang dikemukakan Einstein, proses ini juga dapat distimulasi oleh foton yang masuk, yang menyebabkan foton yang dipancarkan bergerak ke arah yang sama dengan cahaya yang masuk (bukan secara acak), secara efektif memperkuat radiasi yang masuk untuk menciptakan berkas cahaya koheren yang terfokus dan sempit.

Puluhan tahun kemudian, proses emisi yang dirangsang Einstein memungkinkan ilmuwan lain untuk mengembangkan laser pertama (nama yang berasal dari singkatan Amplifikasi Cahaya oleh Emisi Radiasi Stimulasi).

5. Lamunan dan Gangguan

Rahasia di balik banyak terobosan ilmiah Einstein adalah kemampuannya yang luar biasa untuk melamun. Itu terkenal membuatnya bermasalah di sekolah saat kecil, meskipun dia kemudian mendaftar di sekolah desa Swiss yang mendorong imajinasi visual dari para siswa. Di situlah dia mencoba membayangkan dirinya bepergian cukup cepat untuk mengejar seberkas cahaya, lamunan yang akhirnya membawanya untuk mengembangkan teori relativitas khusus transformatifnya. Teori relativitas umumnya, yang muncul satu dekade kemudian, juga tumbuh dari benih lamunan tentang seseorang yang terjun bebas.

Dia menyebutnya "Pikiran paling bahagia dalam hidup saya," kata penulis biografi Walter Isaacson. "Einstein menyukai apa yang dia sebut Gedankenexperimente, ide-ide yang dia putar di dalam kepalanya dari pada di laboratorium," tulis Isaacson pada tahun 2015.

"Seperti yang diingatkan oleh eksperimen pemikiran ini, kreativitas didasarkan pada imajinasi. Jika kita berharap dapat menginspirasi anak-anak untuk mencintai sains, kita perlu melakukan lebih dari sekadar melatih mereka dalam matematika dan rumus hafalan. Kita harus merangsang mata pikiran mereka juga. Bahkan biarkan mereka melamun,".

Penelitian sejak itu memvalidasi pendekatan Einstein, menunjukkan bahwa melamun dapat menawarkan banyak manfaat, seperti meningkatkan kinerja mental pada tugas-tugas kompleks, meningkatkan kreativitas, mendorong pencerahan, mengurangi stres, dan memperkuat ingatan. Itulah alasan besar mengapa ia menjadi panutan yang menonjol tidak hanya bagi calon fisikawan, tetapi bagi hampir semua orang yang dapat menghargai kekuatan sebuah gagasan. Einstein membuktikan bahwa kebijaksanaan konvensional tidak selalu sebijaksana kelihatannya, dan bahwa lamunan belum tentu merupakan pelarian yang memanjakan.

Seperti yang pernah dikatakan oleh Einstein sendiri. "Imajinasi lebih penting daripada pengetahuan."

6. Imajinasi dan Keajaiban

Einstein hidup pada masa yang sangat penting bagi sains, dan selain dari banyak penemuannya, dia membantu orang membayangkan kembali bagaimana penampilan dan tindakan seorang jenius. Dia adalah ilmuwan selebriti jenis baru, dengan gaya tidak sopan serta ketidaksukaannya pada kesesuaian dilambangkan dengan rambutnya yang terkenal liar, seperti yang ditulis filsuf Steven Gimbel pada 2015.

"Di satu sisi, Einstein adalah ikon jenius, seseorang yang kecerdasan bawaan membuatnya sangat berbeda dengan massa. Tetapi dengan membiarkan rambutnya menjadi tontonan, dia menjadi simbol yang mengatakan bahwa orang-orang istimewa dapat berasal dari di mana saja, bisa tampil seperti siapa saja," tulis Gimbel. 

"Einstein, dengan rambutnya yang liar, mengisyaratkan bahwa kemajuan manusia tidak berasal dari kesesuaian yang diminta pihak berwenang, tetapi dari perbedaan."

Einstein tidak hanya membantu memulihkan kepercayaan publik pada kekuatan nalar dan intelek, tetapi dia menunjukkan bahwa ilmuwan yang brilian tidak harus bodoh, baik dalam hal gaya maupun substansi. "Penting untuk kebaikan bersama untuk memupuk individualitas: karena hanya individu yang dapat menghasilkan ide-ide baru yang dibutuhkan komunitas untuk perbaikan dan persyaratannya yang berkelanjutan," kata Einstein saat makan malam pada tahun 1952.

Tentu saja, sebagian besar warisan Einstein berasal dari terobosannya di bidang fisika, yang telah memungkinkan atau meningkatkan beragam teknologi modern. Ada lebih banyak alasan untuk berterima kasih kepada Einstein dari pada yang tercantum di sini, tetapi salah satu hadiah terbesarnya untuk masyarakat adalah caranya menginspirasi kita untuk merangkul rasa ingin tahu dan kagum.

"Hal paling adil yang bisa kita alami adalah yang misterius," tulis Einstein dalam 'The World As I See It' pada tahun 1949. "Itu adalah emosi fundamental yang berdiri di tempat lahir seni sejati dan sains sejati. Dia yang tidak mengetahuinya dan tidak lagi bertanya-tanya, tidak lagi merasa heran, sama saja seperti mati, lilin yang padam."