ZENOSPHERE

science, philosophy, and cultural menagerie

Category Archives: Science

Astronomi Open Source Lewat Stellarium

Waktu saya masih SD dulu, ada sebuah alat peraga IPA yang menarik, yang sering ada kalau kita main ke perpustakaan. Fungsinya menunjukkan pergerakan matahari dan planet — bentuknya seperti di bawah ini.

[img] Orrery

(image credit: Wikimedia Commons)

Mengapa menarik? Sebab, kalau kita menggerakkan satu planet, maka planet yang lain akan ikut bergerak juga. Itu karena di dalamnya terhubung dengan roda gigi. Sebagaimana tata surya aslinya bergerak teratur, begitu pula versi maketnya. Keteraturan itu diaproksimasi secara mekanik.

Tentunya bisa dibayangkan bagaimana rumitnya membuat alat seperti itu. Berapa pula harganya kalau dijual? 😐 Meskipun demikian kita cukup beruntung.

Seiring kemajuan teknologi, di masa kini simulasi astronomi tidak lagi harus mekanik, melainkan bisa secara digital. Tentu saja di baliknya ada perhitungan matematika. Asalkan mempunyai komputer — atau bahkan ponsel — kita bisa bermain dengan “miniatur alam semesta”. 😀

Nah, salah satu simulator astronomi yang cukup bagus adalah Stellarium. Aplikasi ini bersifat open source dan tersedia untuk Windows, Linux, dan Mac.

Stellarium screenshot

 

    Website: Stellarium.org
    Spesifikasi Minimum:

  • Windows XP / OS X 10.7.4 / Linux
  • 3D graphics card with OpenGL 2.1
  • 256 MB RAM
  • 150 MB disk space

Klik untuk melanjutkan »

Fun with Math: Ubin dan Bidang Berulang

Dalam tulisan beberapa waktu lalu, kita sedikit mengulas teknik pengubinan geometri Islam, atau lebih tepatnya, yang berasal dari Iran/Persia. Dengan menggunakan satu set ubin pola yang rumit dapat dibuat. Pola itu lalu diteruskan sehingga dapat memenuhi ruang.

[img] Girih comparison

Madrasah Al-Mustansiriyya di Baghdad

(gambar oleh Lu & Steinhardt, 2007)

Biarpun sekilas rumit tetapi bisa dipecah jadi komponen-komponen sederhana. There’s something intriguing about that.

Soal pengubinan sendiri tak lepas dari matematika. Ahli matematika Keith Devlin pernah menulis bahwa “Mathematics is the science of patterns”. Maksudnya matematika bisa dipakai menjelaskan pola apapun di alam. Mulai dari pola geometri, pola statistik, hingga yang rada abstrak seperti pola pikir bisa dimodelkan dengannya. Kemudian tentu kita bertanya, karena pengubinan juga mempunyai pola, dapatkah dijelaskan dengan matematika?

Jawabannya… ya, bisa. 😆 Malah lebih hebat lagi. Percaya tidak percaya, ada satu area matematika yang khusus membahas pengubinan, yaitu teselasi.

Layaknya bidang ilmu, teselasi mempunyai istilah dan aturan main tersendiri. Sebagian akan kita singgung di tulisan ini. Meskipun begitu, harus diingat bahwa tulisan ini bersifat pengenalan, populer, dan tidak membahas dalam-dalam — atau dengan kata lain cuma sekilas info. 😛 Ya iyalah. Kalau mau komplit harus baca buku

Sekarang saya mau masuk ke pokok bahasan.

Biasanya, kalau menyebut ubin, yang terlintas adalah bentuk. Sering ada ubin segitiga atau segiempat; seorang tukang lalu mengombinasikan keduanya. Meskipun demikian ada juga cara pandang lain. Tidak hanya fokus pada bentuk, ahli matematika juga bisa menganalisis lewat titik temu antar-ubin. Atau dalam bahasa teknisnya disebut vertex.

Eh tapi tunggu dulu. Sebenarnya, apa itu vertex?

Klik untuk melanjutkan »

Membundel, Memilah, dan Menguraikan Warna

Sewaktu masih sekolah dulu, kita belajar tentang proses terbentuknya pelangi. Seberkas sinar matahari melewati butiran air di udara; sinar itu lalu dibiaskan dan terurai jadi warna-warni yang menarik.

[img] rainbow at Falera

Contoh penampakan pelangi seusai hujan

(photo credit: Wikimedia Commons)

Peristiwa itu tak lepas dari sifat dasar sinar matahari, di mana di dalamnya terdapat seluruh frekuensi cahaya tampak. Mulai dari merah, jingga, kuning, hingga biru dan ungu. Berbagai frekuensi itu saling menjumlahkan — sedemikian hingga sinar matahari yang kita lihat berwarna putih. Well, sebenarnya putih kekuning-kuningan, tapi itu kita bahas nanti. 😛

Sekarang saya mau cerita dulu tentang asal-mula sinar matahari.

Kita tahu bahwa matahari itu termasuk keluarga bintang. Adapun namanya bintang, warnanya bermacam-macam. Ada bintang merah, bintang biru; ada juga bintang coklat dan kuning. Otomatis timbul pertanyaan: mengapa sinar matahari harus berwarna putih?

Sebenarnya hal itu berhubungan dengan temperatur. Penjelasannya sendiri yang agak panjang — namun pada intinya, proses terbentuknya pelangi tak lepas dari temperatur matahari tersebut.

Klik untuk melanjutkan »

Fun with Math: Lingkaran dalam Lingkaran

Waktu saya masih SD dulu, ada sebuah mainan yang cukup populer, melibatkan penggaris berlubang dan roda gigi. Namanya adalah spirograf, dan fotonya bisa dilihat di bawah ini.

[img] Spirograf

Penampakan sebuah spirograf. Ada yang ingat?

(image credit: Wikimedia Commons)

Adapun cara mainnya cukup sederhana. Ujung pensil dimasukkan ke roda gigi, lalu roda gigi diputar-putar mengikuti bentuk lingkaran. Torehan pensil menggambarkan pola pergerakan di atas kertas. Dari situ terbentuk pola ornamen yang rumit.

[img] Pola spirograf

Contoh pola yang dihasilkan spirograf

(image credit: Wikimedia Commons)

Nah, proses kerja spirograf itu mempunyai padanan di dunia matematika. Sebuah lingkaran berputar dalam lingkaran, maka dia menghasilkan pola baru yang menarik. Pola itu kemudian diwujudkan berbentuk grafik.

Menariknya, semua berawal dari peristiwa yang umum: sebuah lingkaran menggelinding di garis lurus.

Klik untuk melanjutkan »

Mesin Kalor dari Alexandria

Di dunia sehari-sehari, kita terbiasa melihat mesin. Mulai dari mobil, motor, hingga yang berskala besar seperti pabrik. Namanya mesin tentu bisa bergerak dengan sendirinya. Ada yang menggunakan tenaga bensin, tenaga solar, hingga yang agak lawas seperti tenaga uap.

Nah, dalam dunia fisika, berbagai mesin di atas termasuk dalam keluarga mesin kalor. Mesin kalor adalah mesin yang bekerja dengan prinsip pemanasan dan pembakaran. Apabila mesinnya menyala, suhunya akan meningkat, lalu suhu yang tinggi itu dikonversi menjadi energi gerak.

Sebagai contoh mesin motor dua tak. Mesin ini bergerak dengan tenaga bensin. Sebuah kompartemen akan dipenuhi uap bensin, lalu uap itu dipantik menggunakan busi. Dalam sekejap timbul letupan: uap bensinnya terbakar, suhunya jadi meningkat, kemudian udara dalam mesin memuai dengan cepat. Pemuaian-mendadak ini menghasilkan energi berupa tekanan; tekanan itu lalu dipakai untuk menggerakkan mesin.

[animasi mesin 2-tak]

Animasi mesin dua tak. Di bagian atas busi memantik uap, memicu pergerakan mesin.

(image credit: Wikimedia Commons)

Nah, kira-kira demikian contoh penerapan mesin kalor. Mesin kalor adalah mesin yang mengubah energi panas menjadi gerak. Tidak peduli bahan bakarnya uap, bensin, atau solar — asalkan memakai pemanasan dan pemuaian, maka termasuk mesin kalor.

Biasanya, kalau kita mendengar istilah “mesin”, yang terbayang adalah kesan modern. Seolah-olah cuma ada di abad perindustrian. Meskipun demikian mesin kalor sebenarnya sudah sangat tua. Prinsipnya sudah diketahui jauh sebelum Revolusi Industri. Seberapa jauhnya? Well…

Sebagian pembaca mungkin akan terkejut, akan tetapi mesin kalor sudah ada di Yunani abad pertama Masehi. Atau dalam istilah sejarahnya, Periode Hellenistik.

Mengenai mesinnya sendiri cukup banyak dan bervariasi. Salah satu di antaranya, yang cukup fenomenal, adalah mesin uap sederhana buatan Heron dari Alexandria. Dapat dibilang bahwa peradaban Yunani zaman itu telah memahami dasar-dasar keteknikan.

Klik untuk melanjutkan »

Fun with Math: Berkenalan dengan Fraktal

Sambil memulai tulisan ini, mari kita gambar sebuah segitiga.

[fracdraw-1]

(Wikimedia Commons)

Lalu di setiap sisi segitiga itu, kita tambahkan bentuk segitiga yang sama. (Ukuran dibuat lebih kecil)

[fracdraw-2]

(Wikimedia Commons)

Proses ini terus kita ulangi. Di setiap sisi kita tambahkan segitiga lagi…

[fracdraw-3]

(Wikimedia Commons)

…dan lagi…

[fracdraw-4]

(Wikimedia Commons)

…dan lagi. Hasil akhirnya akan jadi seperti berikut:

[fracdraw-5]

(Wikimedia Commons)

Dari yang tadinya cuma segitiga, kini jadi bentuk yang kompleks. Bentuk ini seolah mirip bunga salju yang mendetail. Hebat bukan? 😀

Nah, yang baru kita gambar di atas itu disebut sebagai fraktal. Fraktal adalah bentuk geometri yang dibangun lewat instruksi sederhana tapi berulang. Semakin banyak perulangan maka semakin detail gambar yang dihasilkan.

Klik untuk melanjutkan »

Jejak Langkah Prometheus Amerika

Alamogordo, terletak di negara bagian New Mexico, Amerika Serikat, bukan sebuah kota besar. Meskipun demikian itu tidak membuatnya gagal terlibat dalam sejarah.

Pada tanggal 12 Juli 1945, sebuah gurun di wilayah itu terpilih jadi situs uji ledak bom atom pertama di dunia. Ujicoba itu diberi nama “Trinity“. Detik-detik yang menentukan terjadi menjelang subuh: hampir saja acara dibatalkan, sebab badai petir tak kunjung usai. Meskipun begitu cuaca akhirnya kondusif, dan percobaan jalan terus.

Tepat pukul 5:30 pagi, seberkas kilat muncul di cakrawala, terlihat hingga 200 kilometer jauhnya. Cahaya putih memenuhi langit. Udara mendidih. Pasir melepuh berubah menjadi kuarsa. Satu menit kemudian: bunyi ledakan maha dahsyat menyebar, bersama dengannya membawa debu, tanah, dan berbagai serpihan hewan dan tumbuhan. Udara terionisasi membentuk awan ungu. Petir terlontar susul-menyusul. Letusan bom atom pertama sudah terjadi — dan begitu mengerikan.

Inilah ujicoba Trinity, buah dari megaproyek milyaran dolar bernama “Proyek Manhattan“. Sepanjang periode 1942-1945, ribuan personel sipil dan militer berkejaran dengan waktu, berharap agar mereka tidak kalah cepat dari Nazi Jerman. Sebagaimana dicatat sejarah, mereka berhasil. Kesuksesan Trinity sekaligus menandai dimulainya era energi nuklir.

Reaksi yang sebelumnya hanya ada di matahari dan bintang kini terwujud di bumi. Manusia telah mampu mengolah energi atom.

Trinity Test Explosion

Bola api Trinity, 0.05 detik sesudah ledakan

(photo credit: Atomic Archive)

Meskipun demikian, layaknya penemuan besar, Trinity tidak datang — dan pergi — tanpa kontroversi. Dia dilahirkan oleh para pemikir paling cemerlang semasa Perang Dunia II. Ironisnya adalah bahwa banyak di antara mereka, para ilmuwan itu, justru kecewa dan menolak berurusan dengannya. Termasuk di antaranya sosok yang akan jadi tema tulisan kali ini.

Ibaratnya Trinity seperti bayi terlahir sungsang. Dia dibutuhkan sebagai senjata perang, akan tetapi, dia sulit mendapat tempat di dunia yang damai. Mengenai hal ini akan kita lihat di bagian selanjutnya.

Klik untuk melanjutkan »

Di Tengah Samudra Bintang

Pada tahun 1584, seorang pastor pengembara bernama Giordano Bruno mengumumkan sebuah ide spektakuler, kalau tidak boleh dibilang amat-sangat radikal. Baru empat dekade lewat sejak Nicolaus Copernicus menerbitkan gagasan bumi bergerak mengelilingi matahari, menimbulkan perdebatan intelektual di seluruh Eropa. Meskipun demikian Bruno melangkah lebih jauh: meneruskan pendapat bahwa Planet Bumi tidak istimewa, melainkan sekadar satelit mengelilingi matahari, Bruno menyatakan bahwa terdapat milyaran bintang mirip-matahari di alam semesta, dan masing-masing mempunyai planet yang mengitarinya.

Ide itu dipaparkan dalam buku berbahasa Italia, De l’infinito universo et mondi, dalam bahasa Inggris diterjemahkan menjadi On the Infinite Universe and Worlds.

Thus is the excellence of God magnified and the greatness of his kingdom made manifest; he is glorified not in one, but in countless suns; not in a single earth, a single world, but in a thousand thousand, I say in an infinity of worlds.

 
(Waller, 1950; cetak tebal ditambahkan)

Sebagaimana bisa dilihat gagasan Bruno amat melampaui zaman. Belum lama Copernicus menyatakan matahari sebagai pusat, kemudian muncul pendapat bahwa tatasurya ada banyak. Lebih jauh lagi hal itu dihubungkan dengan kebesaran Tuhan. Otomatis, sepak-terjang Bruno menimbulkan kontroversi.

Siapa itu Bruno, dan mengapa ia begitu berani?

Giordano Bruno - statue

Giordano Bruno (1548-1600)

(gambar diolah dari Wikipedia)

Klik untuk melanjutkan »

Tentang Alkimia dan Bapak Jabir

Semenanjung Arabia, abad kedelapan Masehi, boleh dibilang tempat dan waktu yang menarik. Pada masa ini Kekaisaran Romawi mulai lemah dan runtuh, kekuasaannya tinggal bersisa di wilayah Timur. Sementara di Asia Barat Islam sedang tumbuh pesat. Sambil lalu pun sudah terlihat bahwa ini masa transisi geopolitik. Meskipun demikian, untuk tulisan kali ini, kita akan fokus pada dampaknya yang terkait ilmiah.

Sebagaimana umum diketahui, tidak ada negara adidaya yang tidak didukung ilmu pengetahuan. Begitu juga halnya dengan Romawi. Selama berabad-abad Romawi telah menampung ilmu pengetahuan Yunani dan Mesir Kuno, sedemikian hingga mereka mempunyai kemajuan teknik yang mumpuni. Mulai dari arsitektur, pembuatan saluran air, hingga larutan semen dan gelas kaca sudah mereka kuasai. Semua pengetahuan itu kemudian tercermin lewat peninggalan arkeologi. (Taylor, 1957)

botol kaca romawi, courtesy metmuseum

Contoh kemajuan teknologi Romawi: Botol kaca, dari abad ketiga Masehi

(courtesy Metropolitan Museum of Art)

Klik untuk melanjutkan »

The Wibbly-wobbly Tapestry of Being Human

— Tulisan bersifat umum untuk menandai kembali ngeblog

 
Ada sebuah buku yang, kalau saya boleh jujur, berperan sangat besar membentuk diri saya yang sekarang. Bukunya sendiri terbitan tahun 1983, jadi secara umur, masih lebih tua daripada saya. Membayangkannya saja membuat saya rikuh — jadi merasa kecil di tengah perjalanan waktu, begitu. But I digress.

Anyway, yang saya maksud di sini adalah sebuah pengantar filsafat, yang sampulnya bisa Anda lihat di bawah ini.

manusia-multi-dimensional-cover

“Manusia Multi Dimensional”, kumpulan esai terbitan Unika Atmajaya

Klik untuk melanjutkan »