 |
| Ilustrasi/labsatu.com |
Werner Karl Heisenberg (1901–1976) adalah seorang fisikawan teoretis asal Jerman yang diakui secara luas sebagai salah satu kontributor terbesar bagi ilmu fisika abad ke-20. Teorinya tentang dunia kuantum, yang berurusan dengan partikel atom dan subatom, telah mengubah pemahaman mendasar kita tentang alam semesta. Puncak karier ilmiahnya adalah penemuan mekanika kuantum, yang memberinya Penghargaan Nobel Fisika pada tahun 1932, dan perumusan Prinsip Ketidakpastian yang terkenal.
Masa Muda dan Pendidikan Awal
Werner Heisenberg lahir pada 5 Desember 1901, di Würzburg, Jerman. Ayahnya, Dr. August Heisenberg, adalah seorang guru dan pengajar bahasa Yunani di Universitas Munich. Sejak belia, Heisenberg sudah menunjukkan kecerdasan luar biasa, khususnya di bidang matematika, bahkan mempelajari kalkulus secara mandiri di usia remajanya dan mencoba membuktikan Teorema Terakhir Fermat.
Masa sekolah menengahnya di Maximilians-Gymnasium sempat terputus oleh Perang Dunia I, di mana ia harus meninggalkan sekolah untuk membantu memanen tanaman di Bavaria. Setelah perang, ia menjadi sukarelawan pembawa pesan untuk pasukan sosialis demokrat dan aktif dalam kelompok pemuda seperti "Pramuka Baru," yang berusaha membangun kembali masyarakat Jerman pasca-Perang Dunia I melalui pengalaman langsung dengan alam, puisi Romantis, musik, dan pemikiran.
Pada tahun 1920, Heisenberg memasuki Universitas Munich dengan niat awal mengambil jurusan matematika. Namun, setelah ditolak masuk seminar lanjutan oleh seorang profesor matematika, ia beralih ke fisika. Di sana, ia segera tertarik pada fisika teoretis dan bertemu dengan banyak ilmuwan hebat seperti Niels Bohr, Wolfgang Pauli, Max Born, dan Enrico Fermi. Salah satu fokus utamanya adalah memecahkan masalah yang berkaitan dengan model atom Bohr-Rutherford. Ia menerima gelar doktornya pada tahun 1923, meskipun hampir gagal karena mengabaikan pekerjaan laboratorium. Berkat pembelaan penasihatnya, ia dianugerahi gelar tersebut dan pada usia 22 tahun, ia menjadi profesor di Universitas Göttingen.
Penemuan Mekanika Kuantum
Kariernya semakin menanjak setelah mendapat beasiswa untuk bekerja dengan Niels Bohr di Universitas Kopenhagen dari tahun 1924 hingga 1925. Selama periode ini, karena menderita alergi musiman yang parah, ia pergi ke pulau Heligoland di Laut Utara. Dalam isolasi ini, ia memiliki waktu untuk merenung dan berhasil merumuskan solusi untuk model atom.
Heisenberg menyadari keterbatasan model visual dan mengusulkan untuk bekerja secara ketat menggunakan data eksperimental dan hasil matematika. Untuk mencapai ini, ia menerapkan sistem matematika pada fisika atom yang dikenal sebagai mekanika matriks. Teori ini menjadi titik balik bagi fisika, meskipun banyak yang tidak menyukainya karena tidak menawarkan model fisik untuk direlasikan. Ketika Erwin Schrödinger merumuskan mekanika gelombang sekitar setahun kemudian, banyak yang beralih ke teori Schrödinger. Namun, perdebatan itu berakhir ketika Schrödinger membuktikan bahwa kedua teori tersebut, pada kenyataannya, adalah identik secara matematis. Makalah Heisenberg tahun 1925 tentang reorientasi kuantum-teoretis hubungan kinematika dan mekanik dianggap sebagai dokumen dasar mekanika kuantum modern.
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Pada tahun 1926, Heisenberg bergabung dengan Bohr di Institut Fisika Teori di Kopenhagen, menandai salah satu periode paling produktif dalam hidupnya. Pada tahun 1927, ia sibuk memecahkan sifat-sifat kuantum dasar elektron. Ia menyimpulkan bahwa tindakan mengukur sifat elektron, misalnya dengan menabraknya menggunakan sinar gamma, secara inheren akan mengubah perilaku elektron itu.
Dari kesimpulan ini, ia merumuskan Prinsip Ketidakpastian, yang menyatakan bahwa semakin tepat seseorang mengukur posisi suatu partikel subatom, semakin tidak tepat pengukuran momentumnya, dan sebaliknya. Ia merangkum prinsip ini dalam sebuah persamaan yang melibatkan tetapan Planck. Teori ini menimbulkan perubahan filosofis yang mendalam dalam ilmu pengetahuan, memaksanya untuk menjauhi gagasan sebab-akibat deterministik dalam fisika klasik. Meskipun ditentang oleh beberapa ilmuwan terkemuka seperti Albert Einstein, Prinsip Ketidakpastian akhirnya diterima sebagai hukum fundamental alam.
Prinsip Ketidakpastian ini tidak hanya berdampak teoretis; penerapan ilmu mekanika kuantum yang ia pelopori sangat vital bagi teknologi modern, termasuk mikroskop elektron, laser, transistor listrik, dan teknologi nuklir. Atas karyanya yang fundamental dalam teori mekanika kuantum dan aplikasinya yang mengarah pada penemuan bentuk alotropi hidrogen, Heisenberg dianugerahi Hadiah Nobel Fisika untuk tahun 1932.
Peran Kontroversial di Era Nazi
Setelah menerima jabatan profesor penuh termuda di Jerman pada tahun 1927 di Leipzig, kegiatan ilmiah Heisenberg menurun karena tugas mengajar dan administrasi. Kehidupannya semakin rumit setelah kebangkitan politik Partai Nazi. Meskipun terjadi eksodus massal ilmuwan Jerman pada tahun 1930-an, Heisenberg, bersama Max Planck, memilih untuk tetap tinggal, berharap dapat melestarikan tradisi ilmiah Jerman.
Posisi Heisenberg goyah karena Nazi mencurigai fisika teoretis sebagai "Yahudi". Ia diserang secara ideologis, bahkan disebut sebagai "Yahudi Putih" oleh pemimpin gerakan "Deutsche Physik" (Fisika Jerman). Namun, seiring dimulainya Perang Dunia II, pemerintah Nazi mengakui pentingnya pengetahuannya dan merekrutnya. Ia diangkat menjadi direktur proyek bom atom Jerman (Uranverein) dan bekerja di sana selama lima tahun.
Peran Heisenberg dalam proyek atom Jerman sangat kontroversial. Ia dan timnya gagal memproduksi reaktor atau bom atom. Beberapa pihak menganggap kegagalan ini disebabkan oleh ketidakmampuan, sementara yang lain berspekulasi bahwa Heisenberg sengaja memperlambat atau menyabotase proyek tersebut atas dasar moral. Kontroversi ini memuncak ketika ia ditangkap Sekutu di akhir perang. Ia ditahan di Inggris selama enam bulan, di mana percakapannya direkam. Transkrip Farm Hall menunjukkan bahwa ia awalnya tidak memiliki pemahaman yang jelas tentang massa kritis yang dibutuhkan untuk bom atom, tetapi dengan cepat memecahkan masalah tersebut dalam beberapa hari.
Karir Pasca Perang dan Warisan
Setelah dibebaskan pada Januari 1946, Heisenberg kembali ke Jerman. Ia mendirikan kembali Kaiser Wilhelm Institute for Physics dan menamainya Max Planck Institute, sebagai penghormatan kepada kolega dan temannya.
Ia memainkan peran kepemimpinan dalam mempromosikan ilmu pengetahuan Jerman Barat di kancah internasional. Ia menjabat sebagai presiden pertama Dewan Penelitian Jerman dan instrumental dalam pendirian Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir (CERN) pada tahun 1952, di mana ia menjadi ketua komite kebijakan ilmiahnya. Pada tahun 1953, ia menjadi presiden Alexander von Humboldt Foundation.
Pada tahun 1957, bersama 17 ilmuwan nuklir Jerman lainnya, ia menandatangani Gottingen Manifest, memprotes keras rencana persenjataan nuklir Angkatan Bersenjata Jerman, menunjukkan komitmennya terhadap penggunaan energi nuklir secara damai.
Heisenberg pensiun dari jabatan direkturnya pada tahun 1970 dan meninggal pada 1 Februari 1976, karena kanker ginjal. Ia meninggalkan istrinya, Elisabeth Schumacher, yang dinikahinya pada tahun 1937, dan tujuh orang anak.
Ia juga dikenal karena pandangan filosofisnya. Salah satu kutipannya yang paling terkenal merangkum pandangannya tentang fisika modern: “Ilmu alam tidak sekadar menggambarkan dan menjelaskan alam; itu adalah bagian dari interaksi antara alam dan diri kita sendiri; ia menggambarkan alam sebagaimana yang dihadapkan pada metode pertanyaan kita.” Filsafatnya menemukan kesejajaran dengan filsafat Timur, dan ia memandang fisika sebagai refleksi ide-ide ilahi tentang Penciptaan.
