Sumbangan Bidang Fizik Kepada Manusia

Berikut adalah beberapa penemuan utama dalam bidang fizik dan bagaimana ianya memberi manfaat kepada manusia.

1896-1898: Penemuan radioaktif.

Pada tahun 1896, ahli fizik Perancis Antoine Henri Becquerel telah menemui bahawa uranium memancarkan radiasi yang boleh menembusi. Dua tahun kemudian, rakan-rakannya marrie dan Pierre Curie pula menemui dua lagi unsur-unsur radioaktif, yang mereka namakan radium dan polonium. Pelepasan radioaktif, positif (alfa), negatif (beta) dan neutral (gamma) telah berjaya diasingkan daripada radium.

1897: Penemuan elektron.

Penyelidik British Joseph John Thomson menemui kehadiran zarah yang bercas negatif yang dipanggil elektron dalam tiub yang dipindahkan dibawah voltan tinggi. Elektron ini adalah penemuan pertama zarah yang benar-benar boleh dibahagikan.

1901: Gelombang elektromagnet merentasi Lautan Atlantik.

Seorang jurutera elektrik Itali, Guglielmo Marconi dengan gelombang radas 'wireless' menghasilkan radio yang dikesan merentasi Lautan Atlantik. Dalam masa beberapa tahun, radio telah digunakan secara meluas oleh kapal-kapal yang belayar di laut.

1903: Wright bersaudara telah membina dan berjaya menerbangkan kapal terbang berkuasa enjin yang pertama.

1905: Teori relativiti.

Albert Einstein menerbitkan teori khas berkenaan relativiti pada satu postulat bahawa kelajuan cahaya adalah bebas (independent) daripada usul sumbernya dan gerakan pemerhati. Tiada apa jua yang boleh bergerak lebih pantas dari cahaya. Einstein juga menunjukkan bahawa kuantiti fizik bagi masa dan ruang tidak mutlak. Hubungan jisim-tenaga, E = mc² diterbitkan bagi menunjukkan bahawa jirim dan tenaga adalah bersamaan.

1911: Nukleus atom ditemui.

Untuk menerangkan serakan zarah alfa oleh kerajang emas nipis, ahli fizik New Zealand kelahiran British, Ernest Rutherford mencadangkan bahawa binaan atom adalah sama seperti sistem solar. Zarah yang berat dan bercas positif, dikenali sebagai nukleus, adalah pusat (centre) bagi setiap atom. Manakala, zarah yang bercas negatif, dikenali sebagai elektron, membentuk bahagian luarnya, yang kebanyakannya terdiri daripada ruang kosong.

1926-1928: Televisyen telah dibangunkan.

Imej objek bergerak televisyen yang pertama telah dihantar (transmitted) oleh jurutera elektrik British, John Baird.

1930: Jurutera aeronautikal British, Frank Whittle telah membangunkan konsep enjin turbojet.

1937: Radar (Radio Detection and Ranging), sistem elektronik yang digunakan untuk mengesan objek yang berada di luar julat penglihatan dibangunkan dengan meluas dan digunakan oleh sistem pertahanan udara British.

1939: Stesen radio FM (frequency modulation) yang pertama telah dibina dan beroperasi seperti yang dijadualkan oleh kelab radio di Universiti Columbia.

1939: Helikopter komersil yang pertama dibina dan berjaya diterbangkan oleh Igor Sikorsky, seorang jurutera penerbangan Rusia.

1942: Mikroskop elektron pertama yang dicipta oleh jurutera elektrik Jerman Ernst Ruska telah digunakan untuk memeriksa virus.

1947: Ahli fizik Amerika, John Bardeen, William Shockley dan Walter Brattain, telah mencipta transistor, penguat elektronik yang diperbuat dari kepingan kecil bahan semi konduktor. Ianya menjadi pelopor kepada litar bersepadu (integrated circuits) dan cip memori (memory chips) yang ada didalam peralatan elektrik moden hari ini.

1951: Komputer elektronik komersial yang pertama telah diperkenalkan.

1954: Sel solar photovoltaic telah dicipta oleh ahli-ahli sains di 'Bell Telephone Company'. Ianya menggunakan cahaya matahari untuk menjana arus elektrik.

1954-1956: Gentian optik telah dibangunkan.

Gentian optik adalah sangat nipis, mempunyai rod yang fleksibel yang diperbuat daripada kaca khas atau plastik telus (transparent). Gentian optik digunakan dalam sistem komunikasi untuk menghantar alur cahaya termodulat yang boleh membawa lebih banyak maklumat kerana frekuensi gelombang cahaya yang tinggi. Gentian optik juga digunakan dalam bidang perubatan.

1957: Sputnik I, satelit pertama mengorbit ke bumi, telah dilancarkan oleh USSR. Pencapaian besar ini mencetuskan revolusi dalam penerokaan angkasa di dunia barat.

1960: Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) pembedahan yang pertama telah dibina oleh ahli fizik Amerika Theodore Maiman. Pembangunan laser adalah berdasarkan Teori Kuantum dan ianya mempunyai banyak kepentingan aplikasi dalam pembedahan dan perubatan.

1969: Manusia mendarat di bulan. Angkasawan Amerika, Neil Armstrong menjadi manusia pertama yang menjejakkan kaki di bulan.

1989-1991: World-Wide Web (dikenali sebagai 'www') telah dilancarkan.

Jurutera British Tim Berners-Lee dan rakan-rakannya telah mencipta Hypertext Transfer Protocol (http), mod standard komunikasi bagi rangkaian komputer yang memudahkan perkongsian maklumat melalui komputer dengan menggunakan 'internet'.

Kepentingan Fizik

Pengetahuan yang diperolehi daripada kajian fizik adalah juga amat penting dalam bidang sains yang lain, termasuk astronomi, biologi, kimia dan geologi.

Terdapat hubung kait yang amat rapat antara bidang fizik dan pembangunan praktikal dalam bidang kejuruteraan, perubatan dan teknologi. Sebagai contoh, jurutera mereka-bentuk kereta dan mesin dengan mengambil kira dan mempertimbangkan konsep dan teori dalam bidang fizik.

Kajian bidang fizik adalah berkembang pesat, dimana ianya membawa kepada kemajuan dalam bidang teknologi yang juga memberi banyak manfaat dalam kehidupan seharian manusia.

Applikasi hukum-hukum / prinsip-prinsip dan teori-teori asas inilah (dalam bidang fizik), yang telah membolehkan para jurutera dan saintis untuk menghantar dan meletakkan satelit ke orbit, menerima maklumat dari ruang angkasa lepas, serta memperbaiki dan membangunkan teknologi telekomunikasi.

Bidang Kajian Dalam Fizik

Secara umumnya, bidang fizik adalah berkenaan dengan kajian tenaga (energy) dan jirim (matter).

Bidang pengajian dalam fizik adalah terbahagi kepada fizik (klasik) dan fizik moden.

Fizik (klasik) mengkhusus kepada persoalan-persoalan berkenaan pergerakan dan tenaga (motion and energy). Ia meliputi lima bidang kajian penting iaitu, mekanik (daya dan pergerakan), haba (heat), bunyi (sound), elektrik dan kemagnetan (electricity and magnetism), dan cahaya (light).

Fizik moden pula lebih menumpukan kepada kepercayaan saintifik (scientific beliefs) tentang struktur asas bahan. Bidang kajian utamanya adalah termasuk fizik atom (atomic), fizik molekul dan elektron (molecule and electron), fizik nuklear (nuclear), fizik zarah (particle), relativiti (relativity), asal-usul alam semesta, dan astrofizik (astrophysics).

Penyelidikan dalam fizik moden adalah melibatkan pemerhatian terhadap sekecil-kecil zarah seperti proton dan neutron dalam atom, sehinggalah kepada objek besar seperti bintang dan planet di alam semesta.

Apa itu Fizik?

Perkataan fizik (physics) berasal dari perkataan Greek 'physikos' yang bermakna 'pengetahuan tentang alam semula jadi'.

Tujuan pembelajaran fizik adalah untuk menjelaskan sifat asas alam semesta dengan menggunakan penjelasan yang paling mudah.

Secara umum, fizik membantu kita untuk mencari jawapan kepada persoalan 'mengapa (why)?' dan 'bagaimana (how)?' berhubung dengan misteri-misteri alam semesta.

Soalan 'mengapa?' memerlukan satu alasan atau sebab untuk diberikan. Soalan yang berbunyi 'mengapa air mengalir?' adalah lebih sukar untuk dijawab berbandingdengan soalan 'bagaimana air mengalir?'. 

Jawapan kepada soalan 'mengapa?' selalunya bermula dengan perkataan 'kerana (cause)', atau 'disebabkan oleh (due to)'.

Soalan 'bagaimana?' memerlukan penjelasan cara fenomena itu berlaku. Sebagai contoh, 'bagaimana komputer berfungsi?' dan 'bagaimana televisyen menghasilkan imej bergerak?'.

Manusia selalunya tidak sabar-sabar dalam memahami sesebuah fenomena semulajadi. Semenjak awal lagi, manusia mempunyai minat yang mendalam terhadap  keajaiban alam sekitar. Keadaan ini menerangkan tentang  kepentingan manusia dalam memahami bagaimana suatu perkakas (appliance) itu beroperasi.

Kebanyakan fenomena semula jadi boleh diterangkan dengan menggunakan prinsip-prinsip fizik. Sebagai contoh:

• Kita tidak boleh melihat sesuatu objek di sebalik dinding kerana cahaya bergerak dalam garis lurus.
• Rumput kelihatan hijau kerana daun rumput menyerap semua spektrum (spectrum) warna kecuali warna hijau. Cahaya hijau dibalikkan, oleh itu rumput kelihatan hijau.