Peranan IPA dan Teknologinya Pada Abad Ke 20

A. Atom dan Tenaga Atom

     Suatu ciri khas dari abad ke-20 adalah ditemukannya tenaga atom. Dimulai sejak ditemukannya gejala radioaktivitas hasil peluruhan zat radioaktif oleh suami istri Polandia Piere Curie (1859 - 1906) dan Marie Curie (1867 - 1934). Mereka menemukan gejala radioaktivitas dari uranium dan ditemukan pula unsur-unsur baru yaitu polonium dan radium.

    Rutherford (1871 – 1937) melanjutkan penelitian terhadap gejala radioaktifitas dan menemukan bahwa unsur-unsur radioaktif 

mengeluarkan tiga jenis sinar yang berbeda sifat-sifatnya. Sinar-sinar itu adalah sinar yang merupakan partikel helium, sinar , dan sinar γ. Rutherford dengan bekerja sama dengan Moseley dan Niels Bohr berhasil mengungkapkan teori atom Rutherford-Bohr, yaitu bahwa atom itu terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh kulit atom yang terdiri dari elektron-elektron.

     Pada tahun 1915 Albert Einstein mengemukakan teori relativitasnya yang dapat menggambarkan secara matematis hubungan antara energi dengan massa suatu zat, dengan rumus yang sangat terkenal:

E = mc²

E   =   energi

m  =   massa

c   =   kecepatan cahaya

Ini berarti benda itu dapat dipandang sebagai suatu bentuk dari tenaga. Berikut akan dijelaskan contoh dari pemanfaatan tenaga atom. 

a) Atom Sebagai Sumber Tenaga

     Meskipun orang telah dapat membuat berbagai reaksi untuk memecah inti atom  tetapi untuk tujuan pengambilan tenaga atom biasanya digunakan unsur uranium dengan isotop 235 yang ditembak dengan netron. Panas yang timbul sebagai hasil reaksi inti yang sangat besar itu dalam reaktor atom tidak langsung dapat digunakan tetapi diubah bentuknya menjadi tenaga mekanik dengan cara memanaskan air sedemikian rupa sehingga uap air yang terbentuk itulah yang akan menggerakkan turbin pemutar generator listrik.

b) Atom Untuk Peningkatan Kesejahteraan Manusia

     Seperti yang telah diuraikan terdahulu, unsur-unsur radio aktif meluruh dengan mengeluarkan sinar-sinar alfa, beta, dan gamma. Sinar-sinar tersebut mempunyai pengaruh-pengaruh tertentu terhadap jasad hidup. Yang sering dimanfaatkan orang adalah sinar gamma yang mempunyai sifat mematikan pada suatu dosis yang tinggi, menghambat pertumbuhan pada suatu dosis yang rendah, serta dapat pula mengubah sifat-sifat genetika dari suatu makhluk hidup.

     Sifatnya yang mematikan dapat digunakan untuk mematikan hama. Bakteri-bakteri pembusuk juga dapat dimatikan. Dalam hal ini sangat penting untuk pengawetan makanan juga dapat digunakan untuk sterilisasi. Keuntungan lainnya adalah tidak perlu suhu yang tinggi maupun penggunaan bahan-bahan kimia.

     Sifatnya yang menghambat pertumbuhan dapat digunakan untuk mengawetkan kentang maupun umbi-umbian yang lain. Sifatnya yang dapat mengubah sifat-sifat yang menurun yang disebabkan oleh adanya mutasi dari gen, dapat digunakan untuk mencari bibit-bibit unggul.

     Sifat unsur radioaktif dapat juga digunakan dalam industri maupun kedokteran. Dalam bidang industri misalnya untuk pengawetan kayu, membuat serat sintetik yang mempunyai sifat menguntungkan bagi manusia misalnya dapat menyerap air dan tidak panas; proses penyamakan kulit dan sebagainya. Dalam bidang kedokteran dapat digunakan untuk menetapkan lokasi tumor pada otak, kanker, atau adanya kelainan-kelainan pada paru-paru, kelenjar gondok, ginjal, dan lain-lain.

B. Bidang Kelistrikan

     Sederetan nama-nama besar di bidang kelistrikan telah muncul pada abad ke-19, antara lain: Ampere, A.m (1775 c 1836) penemu hukum-hukum elektronika. Kemudian, Faraday, M (1791 – 1867) seorang ahli fisika yang juga meneliti pengaruh listrik terhadap perubahan zat (kimia), penemu hukum-hukum kimia listrik juga terkenal dengan teori medannya. Maxwell, J.C. (1831 – 1879), terkenal dengan teori medan listriknya. Dia pula yang mengaitkan kelistrikan dengan cahaya. Ohm, G.S (1789 – 1854), dialah yang pertama kali dapat menurunkan tegangan listrik dengan memberikan suatu tahanan. Hertz, H.R. (1857 – 1894), dialah yang pertama membuktikan bahwa gelombang elektro itu sama sifatnya dengan gelombang cahaya biasa, hanya berbeda frekuensinya.

     Berikut adalah beberapa cuplikan perkembangan elektronika pada abad ke-20. Guglielmo Marconi (1874 – 1937) menemukan radio-telegrafi. Radio-telegrafi ini oleh orang Inggris disebut ‘wireless’ atau ‘tanpa kawat’. Thomas A. Edison (1874 – 1931), hak ciptanya yang penting adalah lampu listrik, dan gambar hidup. Watson dan Watt (1935) menemukan layar radar. Ide untuk mentransmisikan gambar telah direalisasi oleh Alexander Bain (1842) orang Skotlandia.

     Orang yang juga patut disebut namanya adalah C.R. Carey (1875), dialah yang menemukan prinsip transmisi suatu objek yang masih digunakan sampai sekarang yaitu bahwa gambar itu dipecah menjadi titik-titik sinyal listrik; masing-masing sinyal itu dipancarkan lalu ditangkap dan dibentuk kembali menjadi gambar semula. Paul Nipkow dari Jerman (1884) juga merupakan salah seorang pelopor. Ia menciptakan cara mentransmisikan gambar melalui sebuah piringan yang berlubang-lubang melingkar mendekati pusatnya. Piringan itu berputar sehingga semua bagian dalam gambar akan sempat diintai melalui lubang itu lalu ditangkap dan ditransmisikan oleh foto sel.

     Suatu tabung TV yang disebut “ICONOSCOP” yaitu tabung sekaligus layar TV diciptakan oleh Vladimir K. Zwory Kim (1923). Bentuk yang lebih sempurna dari Iconoscop ialah Kinoscope yaitu tabung sekaligus layar TV yang terdapat dalam setiap pesawat terdapat dalam setiap pesawat TV sekarang ini. Satu lagi alat elektronika yang sangat mempengaruhi kehidupan manusia adalah komputer. Komputer adalah alat yang menggunakan perangkat elektronika dan berfungsi sebagai alat penyimpan data maupun informasi.

C. Bidang Biologi

Berikut ini adalah beberapa cuplikan yang penting artinya bagi perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam maupun bagi peningkatan kesejahteraan manusia.

• Pertama-tama adalah vitamin, zat yang vital bagi tubuh, artinya bila tubuh kita tidak diberi zat itu secara cukup, akan terjadi kelainan atau sakit dalam tubuh kita. Jumlah penelitiannya banyak, namun yang menonjol adalah Frederick Gowland Hopkin (1861 – 1947).
• Temuan lain adalah hormon. Orang yang berjasa dalam hal ini adalah E.H. Starling (1866 – 1927). Berbeda dengan vitamin, hormon dapat diproduksi sendiri oleh tubuh, yang dikeluarkan oleh kelenjar-kelenjar tertentu.
• Virus, makhluk yang misterius ini terungkap dengan jelas atas jasa ilmuwan Rusia bernama Ivanovsky (1892).
• Penicilin, yaitu suatu zat antibiotik. Penicilin berasal dari jamur Penicillium. Jamur itu sendiri sebenarnya telah lama dikenal orang, tetapi baru setelah hasil percobaan Fleming (1881 – 1955) pada tahun 1929 yang menemukan bahwa zat yang dihasilkan oleh jamur itu dapat membunuh bakteri tanpa meracuni bahwa zat yang dihasilkan oleh jamur itu dapat membunuh bakteri tanpa meracuni makhluk hidup di mana bakteri itu tinggal.
• Ilmu keturunan dan rekayasa genetika. Perintis utama dari ilmu ini adalah seorang biarawan bangsa Austria pada abad 19 yaitu Gregor Mendel (1822 – 1844).