Membaca Kompleksitas Alam


Penulis: Husin Alatas Guru Besar Fisika Teori FMIPA Institut Pertanian Bogor - 14 June 2018, 06:00 WIB
img

TIDAK terasa sebentar lagi Ramadan 1439 Hijriah segera berakhir dengan ditandai mulainya fase bulan baru, yakni Syawal. Sebuah fenomena alam terkait pergerakan bulan sebagai benda langit. Selama berabad-abad, perkembangan sains, khususnya fisika, dipicu oleh keinginan orang untuk memahami bagaimana alam ini bekerja, termasuk memahami bagaimana benda-benda langit bergerak.  

Rasanya sulit untuk dimungkiri bahwa fisika ialah salah satu disiplin ilmu pengetahuan modern yang paling signifikan berkontribusi bagi kemajuan peradaban saat ini. Memiliki rentang kajian teramat luas, mulai partikel terkecil pembentuk materi bernama kuark dan elektron dengan ukuran kurang dari 1 meter dibagi sepuluh ribu triliun. Hingga alam semesta yang dapat diamati dengan diameter seratus triliun-triliun meter, fisika telah terbukti mampu dalam batas tertentu memberi pemahaman dan prediksi atas berbagai fenomena alam serta pemanfaatannya.

Fisika dalam bentuk yang dikenal saat ini, setidaknya telah dimulai satu milenium lalu, dengan diawali oleh kerja al-Haytham pada abad ke-10 Masehi, yang memperkenalkan metode saintifik serta menginisiasi pemanfaatan matematika dalam mengkaji dan menjelaskan fenomena alam.

Setelah era Isaac Newton di abad ke-17, beberapa pemahaman terkait fenomena alam lahir dalam bentuk yang kini dikenal sebagai fisika klasik. Namun, pada peng­hujung abad ke-19, para ilmuwan fisika dihadapkan pada beberapa fenomena baru, seperti cahaya yang tidak membutuhkan medium untuk merambat dan tidak dapat dijelaskan berdasarkan pengetahuan saat itu.

Fenomena-fenome­na tersebut telah me­micu lahirnya tiga revo­lusi besar dalam fisika yaitu teori kuantum, teori relativitas serta teori nonlinier dan kompleksitas. Khusus untuk teori nonlinier dan kompleksitas, kelahirannya terjadi setelah era kemunculan kompu­ter di perte­ngahan abad ke-20. Dan sejati­nya diformulasikan untuk memahami dinamika sistem yang kompleks akibat adanya interaksi antar subsistem pembentuknya.

Saat ini telah dipahami dengan baik bahwa dinamika alam semesta memiliki beberapa kaidah mendasar antara lain stabilitasnya tunduk pada kaidah energi minimum dan dikendalikan oleh hukum yang relatif sederhana.

Salah satu kelebihan utama disiplin fisika ialah kemampuannya membuat prediksi dalam batas tertentu atas dinamika sebuah sistem melalui model matematika yang dibangun berdasarkan kaidah tersebut. Dimulai oleh Newton, pemahaman atas kaidah alam selama ini utamanya diperoleh melalui paradigma reduksionisme, yang mengasumsikan sifat sebuah sistem terwakili oleh sifat semua subsistem pembentuknya.

Paradigma reduksionisme tersebut kini terbukti tidak sepenuhnya bisa menangani sistem-sistem kompleks di alam yang menunjukkan fenomena baru yang tidak dimiliki oleh semua subsistem pembentuknya. Sebuah fenomena yang lazim diistilahkan sebagai fenomena emergence.      

Dinamika sistem terkait secara keseluruhan tidak dapat dipahami dan diprediksi secara pasti dengan semata melihat dinamika masing-masing subsistem secara terpisah, sementara kehadiran subsistem lain diabaikan atau dianggap hanya merupakan gangguan kecil yang tidak berdampak besar.

Untuk memahami kehadiran fenomena emergence tersebut, para ilmuwan memandang perlu untuk mengembangkan sebuah paradigma kompleksitas yang bersifat holistik, yang memandang sistem sebagai satu kesatuan dan sama sekali tidak dapat dipilah-pilah. Paradigma tersebut merupakan dasar utama teori nonlinier dan kompleksitas.  

Salah satu fenomena emergence yang diketahui dapat diperlihatkan oleh sistem kompleks ialah fenomena yang sekarang diistilahkan dengan kata chaos, yang secara harfiah berarti kacau. Kehadiran fenomena chaos pada sebuah sistem kompleks dengan banyak benda yang bergerak dan saling berinteraksi satu sama lain ditandai oleh sejumlah ciri, dan paling tidak terdapat dua yang terpenting. Ciri terpenting pertama ialah kecenderungan dinamika lintasan benda yang tidak dapat diprediksi secara pasti dalam jangka waktu yang panjang. Meski dapat saja diprediksi untuk jangka waktu yang relatif pendek.

Ciri terpenting kedua ialah adanya kepekaan sistem terhadap gangguan kecil yang berakibat pada perubahan lintasan semua benda secara signifikan. Berdasarkan uraian di atas, maka jelas bahwa sistem tiga benda langit seperti matahari, bumi, dan bulan di bawah pengaruh gaya gravitasi sejatinya merupakan sebuah sistem kompleks. Apalagi bila diperhitungkan pula di dalamnya efek kehadiran planet-planet lain di tata surya.

Mari kembali kepada fenomena fase bulan baru yang menandai ber­akhirnya Ramadan. Untuk membuat prediksi bagi dinamika perge­rakan bulan menggunakan model matematika, kehadiran matahari dengan massa yang sedemikian besar, dan mungkin juga planet-planet lain, tentunya tidak bisa begitu saja diabaikan. Oleh karena itu, prediksi gerak dan posisi bulan secara akurat di masa mendatang tidak dapat dilakukan.

Dan dapat dipahami bahwa penentuan kapan fase baru bulan dimulai sejatinya bukanlah sebuah persoalan sederhana.

Tidak ada model yang dapat secara tepat menentukan posisi bulan dalam jangka panjang dengan keakurasian yang tinggi. Bahkan, besar kemungkinan dalam periode waktu yang relatif panjang tersebut fenomena chaos mendominasi gerak benda-benda langit penghuni tata-surya sehingga prediksi posisi bulan untuk jangka waktu lama sejatinya memang tidak pernah dapat dibuat. Meskipun demikian, prediksi dalam jangka waktu pendek tetap dapat dilakukan walau memiliki keakurasian yang relatif rendah.

Mengacu pada kenyataan tersebut, penentuan fase awal bulan melalui cara obervasi berdasarkan metode rukyat tampaknya dapat dipandang sebagai suatu cara yang paling tepat untuk menentukan posisi bulan. Akan tetapi, tentu cara perhitungan berdasarkan metode hisab yang bersifat prediksi jangka pendek juga tidak bisa dikesam­pingkan begitu saja. Sintesis dari kedua metode tersebut mungkin merupakan sebuah hal yang perlu diupayakan.

Namun di atas itu semua, melihat dan memahami langit, seperti penentuan posisi bulan baru, ialah cikal bakal upaya manusia sejak dulu yang mengantarkan pada terwujudnya peradaban modern saat ini. Sebagaimana sejarah telah merekamnya. Selamat Idul Fitri bagi yang merayakan. Selamat terlahir kembali dan menjadi insan baru yang menyadari kebesaran Tuhan Yang Maha Esa dengan membaca kompleksitas alam. 

BERITA TERKAIT