TRUST ME, SCIENCE IS FUN

Barangkali kamu heran, mengapa sudut bukan termasuk kelompok besaran pokok? Jika panjang termasuk besaran pokok, mengapa sudut tidak? Apakah sudut itu besaran turunan? Jika ya, bagaimana besaran sudut itu diturunkan? Bagi siswa kelas tujuh memang sulit untuk memberikan jawab terhadap pertanyaan di atas, tetapi siswa kelas sembilan ke atas seharusnya sudah bisa menjawab & memberikan alasannya. Sudut bukan besaran pokok, tetapi besaran turunan. Ia diturunkan dari besaran panjang . Ingat, bagaimana menyatakan sudut dalam satuan radian. Besar sudut dinyatakan sebagai perbandingan panjang busur lingkaran terhadap panjang jari-jarinya. Jadi, tampak jelas bahwa sudut adalah besaran turunan dari besaran panjang . Sudut juga bisa dinyatakan dalam nilai perbandingan panjang dua sisi pada sebuah segitiga siku-siku. Yaitu nilai sinus, cosinus, & tangent. Di sini pun masih terlihat bahwa sudut adalah turunan dari besaran panjang.

Di laut daerah kutub Selatan, Antartika, hidup spesies ikan es (Champsocephalus gunnari) yang tak punya sel darah merah, padahal sel darah merah mengandung hemoglobin yang diperlukan untuk mengikat oksigen guna diteruskan ke seluruh jaringan tubuh. Bagaimana mereka ber-evolusi sampai menjadi seperti sekarang? Bagaimana ikan itu bisa hidup? Pemeriksaan gen & DNA menunjukkan bahwa ikan es itu ber-evolusi dari leluhur yang masih memiliki sel darah merah. Sebuah gen yang diperlukan untuk pembentukan globin-bagian hemoglobin-telah punah. Satu gen globin yang lain masih ada sebagai "fosil" yang tak berfungsi, tetapi masih mendekam dalam DNA ikan es itu. Gen itu pun juga sedang menuju kepunahan. Jadi, ikan es adalah hasil evolusi melalui mutasi DNA pada leluhur purba ikan itu yang masih memiliki sel darah merah. Air yang sangat dingin biasanya mengandung kadar oksigen yang tinggi dibandingkan air yang lebih hangat. Umumnya, berbagai spesies ikan yang hidup di air dingin, kadar

Dua kekeliruan umum dalam menerapkan perspektif Hukum Newton tentang penyebab astronot & satelit bisa melayang mengorbit bumi: 1. Gaya gravitasi & percepatan gravitasi di ketinggian orbit dianggap nol atau sangat kecil. 2. Gaya sentrifugal dianggap mengimbangi gaya gravitasi (gaya sentipetal) sehingga resultan gayanya menjadi nol. Dua anggapan keliru di atas sering kita dengar & baca. Bahkan, kekeliruan di atas malah dilakukan oleh beberapa ensiklopedia sains yang cukup populer. Misal, Usborne Science Encyclopedia (diterjemahkan oleh Bhuana Ilmu Populer) yang keliru menjelaskan penyebab melayangnya astronot itu. Tetapi, Usborne Illustrated Dictionary of Physics (diterjemahkan oleh Penerbit Erlangga) sudah benar menjelaskan alasannya. Kekeliruan penjelasan perihal astronot melayang itu juga dilakukan oleh buku Sains itu Asyik (Media Indonesia Publishing). Walaupun penjelasan awalnya sudah benar, tetapi buku itu tergoda untuk menambahkan konsep gaya sentrifugal yang tak di

Fosil adalah sisa tulang belulang atau bagian makhluk zaman purba yang telah membatu & terkubur di bawah lapisan tanah. Fosil bisa berupa cetakan daun di atas lumpur, serangga yang terperangkap dalam getah yang membeku, atau bisa berupa cangkang, tempurung, & tulang. Fosil hanya terbentuk jika proses sedimentasi terjadi sebelum sisa atau bagian makhluk yang mati itu mengalami pengikisan (erosi). Sedimentasi adalah proses di mana lumpur atau pasir segera menimbun sisa atau bagian makhluk yang mati itu. Sisa atau bagian asli makhluk itu perlahan-lahan digantikan oleh butiran pasir, lumpur, atau mineral yang masuk ke rongga tempat makhluk itu terbenam dalam sedimen, sehingga sebagian fosil tidak lagi mengandung unsur asli makhluk itu. Fosil yang terbentuk adalah rongga terisi yang telah menjadi mirip dengan bentuk sisa makhluk itu. Misalnya hal itu terjadi pada fosil tumbuhan, atau hewan bertubuh lunak. Jenis fosil lain adalah fosil yang masih mengandung unsur asli dari makhlukn

Istilah "missing link" menunjuk ke fosil peralihan, saat fosil masih dijadikan bukti utama kebenaran evolusi. Fosil tak mudah terbentuk di alam. Sebab itu, akan selalu ada 'missing link'. Kini di abad 21, pembuktian utama kebenaran evolusi adalah melalui DNA, bukan lagi melalui 'missing link' fosil.  Walaupun begitu, koleksi fosil peralihan bertambah terus, & cukup untuk mendukung kebenaran hukum evolusi secara umum.

EVOLUSI SUDAH MENJADI HUKUM, TETAPI MENGAPA MASIH DISEBUT SEBAGAI "TEORI EVOLUSI"? Berbeda dengan percakapan awam sehari-hari, dalam sains, istilah "teori" adalah penjelasan ilmiah terhadap fakta-fakta. Bukan sesuatu yang dipertentangkan dengan fakta. TEORI RELATIVITAS dari Einstein jelas sudah menjadi 'hukum', tetapi masih disebut sebagai "Teori Relativitas" sampai kini. Mengapa? Karena istilah "Teori Relativitas" sudah sangat populer & terkenal, sehingga buku-buku & karya tulis enggan mengganti istilah itu. Demikian juga dengan istilah "Teori Evolusi". HUKUM NEWTON malah sudah turun status karena gagal meramalkan gerakan planet Merkurius. Hukum Newton tak mampu menjelaskan gerakan planet itu . Kini Hukum Newton hanya dianggap sekadar "pendekatan praktis" untuk Teori Relativitas Einstein. Tetapi toh sampai kini buku-buku & karya tulis tetap memakai istilah "Hukum Newton". Perubahan dari teori

Evolusi dari makhluk hidup sederhana menjadi makhluk yang lebih beragam & lebih kompleks, tidakkah itu bertentangan Hukum Kedua Termodinamika? Tidak! Hukum fisika itu sering disalahgunakan atau disalahmengerti untuk membantah hukum evolusi. Ada beberapa cara mendefinisikan atau membunyikan Hukum Kedua Termodinamika itu. Salah satu definisi yang mudah dipahami oleh orang awam adalah sebagai berikut: "Dalam suatu sistem yang terisolasi, tidak mungkin derajat ketidakberaturan (entropy) totalnya berkurang seiring berjalannya waktu". Bumi bukanlah sistem yang terisolasi atau tertutup. Bumi menerima energi dari sinar matahari. Bumi juga menerima hantaman massa dari luar angkasa, seperti meteor, asteroid, & lainnya. Jadi, sangat mungkin di bumi terjadi evolusi makhluk hidup dari bentuk  sederhana menjadi bentuk yang lebih beragam atau lebih kompleks. Bahkan pada sebuah sistem terisolasi pun, bukan tidak mungkin ada bagian dari sistem itu yang derajat ketidakberaturannya

MATA BIRU Mata berpigmen biru-seperti pada kebanyakan orang Eropa-sebenarnya muncul terkemudian, hasil mutasi gen dari orang dengan mata berpigmen gelap. Hal ini diungkap oleh ilmuwan Hans Eiberg & rekan-rekannya di Kobenhavns Universitet pada awal 2008. Dengan membandingkan DNA orang Denmark dengan DNA penduduk Turki & Yordania, Eiberg menghitung bahwa mutasi ini baru terjadi sekitar 6.000-10.000 tahun yang lalu pada orang-orang tertentu di sekitar Laut Hitam. Keragaman & variasi spesies terjadi melalui mutasi DNA & gen. Mutasi adalah suatu keniscayaan yang terjadi sedikit demi sedikit. Seleksi alam akan meneruskan mutasi yang netral atau menguntungkan. Kepustakaan: Sean B. Carrol, The Making of the Fittest: DNA & the ultimate forensic record of evolution (W. W. Norton & Company, 2006). National Geographic Indonesia, Februari 2009.

AWAL ALAM SEMESTA Mengagumkan & tampak tak masuk akal, jika dikatakan bahwa alam semesta kita beserta segala isinya ini awalnya berukuran lebih kecil daripada sebutir pasir. Menurut majalah National Geographic, alam semesta awalnya bahkan lebih kecil daripada atom, sangat panas & sangat padat. Begitulah teori yang diterima luas saat ini oleh para ilmuwan. Setelah puluhan tahun meneliti dengan teleskop, detektor cahaya, & perangkat komputer yang lebih baik, para ilmuwan sekarang menyatakan bahwa alam semesta lahir sekitar 13 miliar 820 juta tahun yang lalu. Peristiwa lahirnya itu dikenal dengan sebutan "big bang" (dentuman besar). Kepustakaan: National Geographic Indonesia, Januari 2015. Fred Adams & Greg Laughlin, The Five Ages of the Universe (Free Press, 1999).

BILANGAN NOL Bilangan "nol" tampaknya sepele, tetapi penemuannya adalah sangat penting, karena membuat proses berhitung & penulisan angka menjadi mudah & praktis. Bandingkan dengan angka Romawi yang tidak punya bilangan nol. Bilangan nol diciptakan & digunakan oleh orang India kuno, lalu diterima oleh orang Arab. Melalui orang Arab ini, bilangan nol itu dikenal oleh orang Eropa. Di India kuno, bilangan nol disebut "sunya" yang berarti "kosong". Sunya itu kemudian diterima oleh Arab yang menamakannya "sifr" yang berarti "tempat kosong". Lalu "sifr" itulah yang masuk ke Eropa lama untuk menjadi kata "zephirum" atau "cephirum" serta bentuk kata ubahan lainnya. Kepustakaan: Dali S. Naga, Berhitung: Sejarah & Pengembangannya (Gramedia, 1980). Jung Hae-Yung, Shin Yong-Hee, Sejarah Sains 2 (Gramedia Pustaka Utama, 2015).

LAPIS LANGIT Konsep "langit berlapis-lapis" atau "langit tujuh lapis" berasal dari masyarakat kuno yang masih mudah melihat tujuh benda langit tertentu dengan mata telanjang. Tujuh benda langit itu adalah Bulan, Matahari, & lima planet yaitu Mars, Venus, Merkurius, Jupiter, & Saturnus, yang tampak bergerak sendiri-sendiri dalam "lintasan" (orbit) masing-masing, sementara semua "bintang" lain yang jauh tampak bergerak bersama. Orbit/lintasan tujuh benda langit itulah yang menjadi penanda adanya lapis/tingkat langit. Kepustakaan: David Kelley & Eugene Milone, Exploring Ancient Skies (Springer, 2011)

Balon karet mainan/hiasan yang telah ditiup, akan menyusut setelah beberapa hari. Ke manakah udara atau gas di dalamnya? Keliru jika beranggapan udara di dalam balon keluar perlahan melalui pori-pori karet. Selama balon karet tidak bocor, udara atau gas di dalamnya masih tetap ada dalam balon. Balon karet itu menyusut karena molekul-molekul udara/gas di dalamnya berangsur-angsur kehilangan energi kinetiknya . Akibatnya, molekul gas/udara di dalam balon kehilangan kecepatan tumbukan terhadap dinding balon. Udara/gas di dalam balon tak mampu lagi mengimbagi gaya elastis karet & gaya tekan udara luar, sehingga balon karet itu akhirnya menyusut. Selama balon tidak bocor massa udara/gas di dalam balon adalah tetap besarnya, walaupun balon menyusut drastis.

BAGAIMANA AIR SABUN BISA MEMBERSIHKAN KAIN? Molekul sabun berbentuk batang. Ujung molekul yang satu menangkap molekul lemak/kotoran, sedangkan ujung yang lainnya menangkap molekul air. Dengan demikian maka kotoran akan mudah terbawa oleh air. Sabun juga melemahkan 'tegangan permukaan' (surface tension) air. Air menjadi lebih mudah menerobos celah-celah sempit di serat kain. Jadi, kain menjadi lebih mudah dibersihkan.

Jika manusia & simpanze  berkerabat karena ber-evolusi dari nenek moyang yang sama, mengapa jumlah kromosom mereka berbeda? Kromosom pada manusia ada 23 pasang, sedangkan pada simpanze ada 24 pasang. Ilmuwan berhasil menjawabnya. Lihat gambar kromosom manusia & simpanze yang disajikan dalam perbandingan ukuran yang poporsional. Pada manusia, sebuah kromosomnya adalah hasil evolusi dari dua kromosom yang menyatu (lihat foto). Pemeriksaan DNA di bagian penyatuan itu membenarkannya, tepat seperti prediksi teori evolusi. Kepustakaan: Francis S. Collins, The Language of God (Freepress, 2006).

APAKAH "FOSIL HIDUP" MEMBANTAH TEORI EVOLUSI? "Fosil hidup" adalah istilah populer yang menunjuk ke  mahluk hidup masa kini yang tampak luarnya hampir tak mengalami perubahan berarti dibandingkan nenek moyangnya jutaan tahun lalu. Jadi, bentuk luarnya tak mengalami perubahan yang drastis. Bukan berarti makhluk itu berhenti ber-evolusi. Bukan pula berarti makhluk itu identik dengan nenek moyangnya. Hal di atas itu tidak membantah teori evolusi. Fosil hidup itu mengalami tipe seleksi alam yang disebut "stabilizing selection". Ada tiga tipe 'seleksi alam', yaitu: stabilizing selection (seleksi yang menstabilkan), directional selection (seleksi yang mengarahkan), & diversifying selection (seleksi yang menganekaragamkan). Kepustakaan: Stanley A. Rice, Encyclopedia of Evolution (2007)

CAMBRIAN EXPLOSION. Ledakan Kambrium (Cambrian Explosion) adalah kemunculan terkesan "mendadak" di catatan koleksi FOSIL pada keanekaragaman hewan laut -termasuk yang bertubuh keras/bercangkang- di zaman Kambrium yang berawal sekitar 542 juta tahun yang lalu. Zaman sebelum Kambrium, keanekaragaman fosil sangat sedikit, & didominasi mahluk bertubuh lunak yang sulit menjadi fosil. Kesan mendadak itu karena evolusi berlangsung "cepat" di awal zaman Kambrium itu dibandingkan dengan di zaman-zaman lain. Jadi, aneka spesies bertubuh keras/bercangkang terbentuk dalam rentang waktu yang relatif pendek. Rentang waktu yang hanya 'beberapa juta atau puluhan juta' tahun terlihat "mendadak" dalam rentang waktu geologis, & terhadap 3 milyar lebih tahun evolusi kehidupan. Ledakan Kambrium sering disalahgunakan sebagai bukti bahwa evolusi makro tidak terjadi. Faktanya, catatan "ledakan" fosil seperti itu bukan kemunculan yang terus menerus ter

"Tetapi menurut nalar saya, jika dapat dibuktikan adanya banyak gradasi dari mata yang rumit & sempurna ke mata yang sederhana & sangat tidak sempurna, dengan setiap gradasi bermanfaat bagi pemiliknya ... maka tidak sulit lagi meyakini, bahwa mata yang rumit & sempurna bisa dibentuk oleh seleksi alam, meski tak terjangkau imajinasi kita".             -Charles Darwin (The Origin of Species, 1859). Variasi mata sangat beragam di dunia hewan. Ada yang hanya melihat hitam-putih. Ada yang bisa melihat warna-warni pelangi. Bahkan, ada yang bisa melihat sinar yang tak bisa dilihat oleh mata manusia. Ada pula yang tidak bisa menentukan arah cahaya yang datang. Juga ada yang dapat melihat mangsa berkilometer jauhnya. Untuk memahami cara mata hewan berevolusi, ilmuwan tak bisa hanya menelaah strukturnya. Mereka harus memahami cara hewan menggunakan matanya. Evolusi mata dimulai dari melakukan beberapa tugas sederhana ke melakukan banyak tugas rumit. Perjalanan evolusi ma

JIKA MANUSIA BER-EVOLUSI DARI KERA, MENGAPA SEKARANG MASIH ADA KERA? Manusia tidak ber-evolusi dari kera masa kini. Manusia dengan kera masa kini adalah "sepupu" (kerabat) karena sama-sama ber-evolusi dari mahluk nenek moyang yang sama jutaan tahun yang lalu. Terbukti melalui analisis DNA. Garis evolusi bukan garis tunggal tetapi garis bercabang-cabang. Tak semua garis cabang menjadi manusia, ada yang menjadi gorila, orangutan, simpanze, & primata lain. Kekerabatan manusia dengan simpanze & bonobo lebih dekat daripada kekerabatan manusia dengan orangutan & gorilla. Kekerabatan berjenjang tersebut bisa diketahui dengan pemeriksaan DNA. "DNA tak hanya membenarkan keberadaan evolusi, tetapi juga pada tingkat yang paling dasar, memperlihatkan bagaimana DNA mengubah bentuk mahluk hidup." (National Geographic Indonesia, Februari 2009).

PERNYATAAN "ANEH" HUKUM KETIGA NEWTON DALAM KESEHARIAN ■ "Saat si pedagang bakso sedang mendorong gerobaknya, maka saat itu juga gerobaknya mendorong si pedagang dengan kekuatan yang sama besar tetapi berlawanan arah". Itu contoh konsep Hukum Ketiga Newton dalam keseharian kita. Lho, bagaimana mungkin bisa? Bukankah saling dorong dengan kekuatan yang sama tapi berlawanan arah akan mengakibatkan "sama kuat" atau saling meniadakan, sehingga si pedagang & gerobaknya akan diam? Tidak begitu. Dorongan atau gaya dorong ("aksi") dari si pedagang bekerja di gerobaknya, sedangkan gaya dorong ("reaksi") dari gerobak bekerja pada si pedagang. Jadi gaya "aksi"  & "reaksi" itu masing-masing bekerja pada benda yang berbeda, sehingga tidak saling meniadakan. ■ "Kendaraan roda empat bisa bergerak maju karena didorong oleh muka jalan, sebagai reaksi terhadap aksi roda mendorong muka jalan". Kendaraan roda empat

BAGAIMANA PEMUTIH PAKAIAN MEMBUAT PAKAIAN PUTIH MENJADI LEBIH PUTIH? Cairan pemutih (laundry bleach) yang biasa dipakai untuk merawat pakaian putih, sebenarnya tidak mengangkat noda. Pemutih itu hanya melumpuhkan noda atau partikel warna supaya tidak bisa memantulkan gelombang cahaya warna kuning atau warna lain dari noda. Sehingga mata kita menganggap kain menjadi lebih putih. Nodanya mungkin tetap ada di kain. Siswa SMP cukup menjawab sampai di sini. Lebih lanjut untuk siswa SMA. Molekul-molekul zat pemutih melahap elektron-elektron di kulit level energi rendah. Sehingga tak ada lagi elektron-elektron noda di kulit energi rendah yang bisa bergerak bolak-balik ke kulit energi lebih tinggi sambil menyerap & memancarkan gelombang cahaya. Molekul-molekul noda kehilangan kemampuan memancarkan gelombang cahaya yang menunjukkan warnanya. Kepustakaan: Robert L. Wolke, What Einstein Didn't Know (1997).

MENGAPA PENAMPANG JALAN LAYANG BERONGGA? Rongga besar pada penampang jalan layang utamanya dimaksudkan untuk mengurangi berat & bahan. Prinsipnya adalah menghasilkan jalan layang yang cukup lebar, kuat, kaku, & ringan, dengan pemakaian bahan sesedikit mungkin. Dalam bahasa fisika atau teknik adalah, menghasilkan penampang dengan 'momen inersia' yang besar dengan sedikit bahan. Demikian pula prinsip yang sama pada balok baja profil yang penampangnya berbentuk H.

MENGAPA PEMAKAI KACAMATA MINUS TAK MERASA BENDA YANG DILIHATNYA MENGECIL? Setiap siswa SMP pernah tahu bahwa sifat bayangan benda nyata yang dibentuk oleh lensa cekung (lensa minus/negatif) adalah: maya, searah, & diperkecil. Bahkan siswa pun bisa menghitung pengecilannya. Tetapi mengapa pemakai kacamata berlensa minus (penyandang rabun jauh) tidak merasa benda sekitar yang dilihatnya mengecil? Jawabnya adalah, walaupun bayangan benda yang dilihat melalui kacamata berlensa minus itu mengecil drastis, tetapi bayangan itu jatuh mendekat ke  kacamata. Alhasil, bayangan maya yang kecil itu akan terlihat "besar" karena mata memandang bayangan itu dengan 'sudut pandang' yang lebih besar. Cobalah lepaskan kacamata berlensa minus milik kamu atau temanmu, lalu jauhkan dari mata. Terawangi benda sekitar melalui kacamata itu, maka akan terlihat bahwa bayangan benda sekitarnya mengecil. Lalu dekatkanlah mata kamu perlahan ke kacamata itu, maka bayangan akan terlihat membes

MENGAPA PEMAIN SIRKUS MEMBAWA GALAH PANJANG YANG CUKUP BERAT SAAT MENITI TALI? Umumnya orang akan menjawab, "untuk menjaga keseimbangan". Tetapi, bagaimana prosesnya supaya "keseimbangan" itu bisa tetap terjaga? Galah yang panjang & cukup berat akan membuat tubuh menjadi lebih lamban untuk mulai terjungkal (terguling) ke samping. Si pemain sirkus akan punya 'cukup waktu' untuk senantiasa memperbaiki sikap tubuhnya sehingga keseimbangan tetap terjaga. Untuk siswa SD & SMP cukup menjawab sampai di sini. Lebih lanjut, dalam bahasa fisika SMA, galah yang panjang & berat akan memperbesar 'momen inersia' dari kesatuan tubuh & galah. Hal itu menyebabkan 'percepatan sudut' yang akan muncul menjadi lebih kecil, sehingga tubuh menjadi lebih lamban untuk mulai terjungkal. Si pemain sirkus akan punya cukup waktu untuk senantiasa menggeser-geser titik berat tubuhnya.