Stefan Hell and microscope revolution

Stefan W. Hell is a Romanian-born German physicist who won a Nobel Prize in Chemistry in 2014 for his contribution to the development of microscope with super-resolution. His work, with two other scientists, Eric Betzig and William Moerner, helped scientists around the world to see tiny structure with much more detail than before. For more than a century the ability of a light microscope to discriminate two or more objects was limited to several hundreds of nanometer. Meaning that no mater how hard you try you will never be able to see a very small object with size of less than several hundreds of nanometer using your regular light microscope. The limitation was known for more than a century as Abbe’s diffraction limit. Ernst Abbe the German physicist formulated this law in 1873. This law was absolutely a limit to our understanding of many processes happened in very tiny object like biological cell.

Ernst-Abbe-Denkmal_Jena_Fürstengraben_-_20140802_125709
Abbe’s diffraction law is sculptured on Ernst Abbe memorial at Friedrich Schiller Universitat Jena. (By Daniel Mietchen (Own work) [CC0], via Wikimedia Commons)
Continue reading “Stefan Hell and microscope revolution”

Momentum sudut kuantum

Spun
“Spun”, oleh: Randen Pederson

Setiap benda yang berotasi memiliki sebuah kuantitas yang dinamakan memomentum sudut. Momentum sudut menentukan seberapa cepat perputaran sebuah benda  pada satu poros. Momentum sudut adalah besaran vektor yang mengarah sepanjang poros perputaran benda. Kita bisa gunakan tangan kanan kita untuk menentukan vektor momentum sudut. Empat jari yang membentuk tabung adalah arah rotasi, sedang ibu jari kita yang menunjuk ke arah luar tutup tabung adalah vektor momentum sudut. Continue reading “Momentum sudut kuantum”

Batas realitas kuantum dan realitas klasik

zurekcartoon
Pos perbatasan wilayah kuantum dan wilayah klasik yang dijaga Bohr [1]
Saya suka sekali dengan kartun dalam artikel yang ditulis Wojciech Zurek, penggagas konsep dekoherensi kuantum, tentang transisi dari kuantum ke klasik di atas. Ilustrasi di atas menggambarkan dua wilayah yang berbeda tempat realistas berperilaku sangat kontras, wilayah kuantum yang probabilistik tempat kucing Schroedinger hidup dan mati di waktu yang bersamaan (superposisi) dan wilayah klasik yang deterministik yang dapat diamati serta diprediksi dengan hukum Newton. Continue reading “Batas realitas kuantum dan realitas klasik”

Paradigma pemikiran manusia dalam memperoleh dan memanfaatkan pengetahuan

The Thinker (image credit: wikimedia commons)
The Thinker (image credit: wikimedia commons)

Pada dasarnya manusia adalah makhluk yang berpikir, setiap saat sejak dilahirkan sampai hembusan nafas terakhir manusia senantiasa berpikir. Berpikir merupakan sebuah proses yang menghasilkan pengetahuan, melalui serangkaian proses berpikir pada akhirnya akan sampai pada kesimpulan berupa pengetahuan. Dengan pengetahuan manusia dapat memecahkan permasalahan-permasalahan yang dihadapi dan dialaminya selama hidup sehingga mampu meningkatakan kualitas hidupnya. Dan melalui pengetahuan inilah muncul apa yang dinamakan peradaban manusia. Pada dasarnya, dalam memperoleh pengetahuan, manusia mendasarkan diri pada tiga pokok pertanyaan, yaitu: Apakah yang ingin kita ketahui? Bagaiman cara kita memperoleh pengetahuan? Dan apakah nilai pengetahuan tersebut bagi kita? Ketiga pertanyaan ini mewujud dalam tiga paradigma pemikiran, yaitu: Continue reading “Paradigma pemikiran manusia dalam memperoleh dan memanfaatkan pengetahuan”

Superconductivity

In the year of 1890 Heike Kemmerlingh Onnes in Leiden pioneered low temperature physics with his invention on the technique to liquefy Hydrogen and in 1906 to liquefy Helium. Initiated by this works, in 1911 he performed a study to observe the resistance of pure metals i.e. mercury at very low temperature (cryogenic). At that time, many believed that electrons flowing through a conductor would be completely halt at absolute zero temperature, or in other words the resistivity become infinitely large. The Result of Kammerlingh Onnes study stated that at the temperature of 4.2 K, the resistance of mercury is abruptly disappeared. He realized that there was a phase transition occurred and then he referred this phenomenon as “supraconductivity”, later adopted as “superconductivity.” We can safely describe superconductivity as a phenomenon where resistivity of several metals or alloys is disappeared at certain Temperature.

Fig. 0.1: Critical temperature of superconductor compared to normal metal

Numerous effort has been done to explain the phenomenon of superconductivity after its first discovery in 1911. From phenomenological macroscopic explanation to the microscopic explanation of BCS theory. Superconductor has several unique properties, that is; Magnetic field effect, Meissner effect, isotope effect. The Magnetic field effect can be described as disappearance of superconductivity under influence of magnetic field, there is critical value of magnetic field Hc in which above certain value superconductivity disappear. Superconductivity can be classified into two types based on its critical magnetic field; type I where there is only one critical field and type II where there are two critical field, the upper critical field Hc2 which separates normal phase from superconducting phase and the lower critical field Hc1 which separates superconducting mixed phase from the meissner phase, which is the same as the superconducting phase of type I. Continue reading “Superconductivity”

Metode ilmiah; antara kemajuan Eropa dan budaya Islam

Jika menilik kemajuan Eropa dalam bidang keilmuan dan teknologi di dunia moderen, hal ini tidak lepas dari munculnya metode-metode ilmiah keilmuan dan inspirasi-inspirasi filsafat alam yang didapat dari alam pikiran budaya Yunani pada masa ‘pencerahan’ atau renaissance. Selama ini, jamak pendapat bahwa ilmuwan Eropa memperoleh dasar dari metode ilmiah dari filsuf-filsuf Yunani. Roger Bacon yang disebut-sebut sebagai advokat bagi metode ilmiah moderen di Eropa dikatakan terinspirasi oleh Aristoteles dan Plato. Akan tetapi patut diketahui bahwa sifat dan semangat dari folosofi alam Yunani adalah bersifat spekulatif, lebih mengutamakan teori dan tidak mengindahkan kenyataan atau pengalaman konkret. Ilmu pengetahuan moderen amat mengedepankan aspek pengamatan langung dan bukan sekedar teori belaka yang bersifat spekulatif. Hal ini terutama terlihat dalam ilmu-ilmu alam fisik seperti fisika, dimana suatu teori harus mendapatkan konfirmasi melalui eksperimen untuk membuktikan kebenarannya. Kebudayaan Yunani tidak mengenal penyelidikan dan pengumpulan secara sabar terhadap pengetahuan, serta metode-metode keilmuan yang begitu cermat, dan observasi serta penyelidikan eksperimantal yang rinci dan panjang. Roger Bacon sendiri sebenarnya mempelajari metode ilmiah dari Universitas Islam Spanyol. Karyanya Opus Majus yang berisi penjelasan ilmiah tentang matematika, optik, kimia, dan mekanika sebenarnya berisi metode-metode yang berasal dari ilmuwan-ilmuwan muslim seperti Al-Kindi dan Ibn Al-Haytham. Antropolog Robert Briffault dalam bukunya’The Making of Humanity’ menuliskan;

Baik Roger Bacon maupun kawan sejawatnya yang kemudian, tidak berhak disebut sebagai orang yang telah memperkenalkan metode eksperimen. Roger Bacon tak lebih hanya salah seorang utusan saja dari ilmu pengetahuan dan metode Islam kepada dunia Kristen di Eropa, dan dia pun tak kenal letih mengumumkan, bahwa pengetahuan bahasa dan ilmu pengetahuan Arab bagi mereka yang sezaman adalah satu-satunya jalan ke arah pengetahuan yang sebenarnya. Perdebatan-perdebatan seperti misalnya tentang siapa pencipta pertama metode eksperimen ialah sebagian dari penafsiran yang besar sekali tentang asal-usul peradaban Eropa. Metode eksperimen Islam itu pada masa Bacon secara luas dan bersungguh-sungguh disebarkan ke seluruh Eropa. (hal. 202) Continue reading “Metode ilmiah; antara kemajuan Eropa dan budaya Islam”