"Apa lagi yang bisa membedakan magnetisme, listrik, dan cahaya? Pada abad 19, James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gejala ini hanyalah wujud yang berbeda dari hukum-hukum dasar yang sama. Semua ini -- termasuk gelombang radio, radar, dan pancaran panas -- dia jelaskan dengan satu sistem persamaan yang unik dan apik."
S. L. Glashow

Masa Muda

James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell lahir di Edinburgh, Skotlandia, tanggal 13 Juni 1831. Dia anak tunggal dari John Clerk, seorang pengacara. Tidak lama setelah James lahir, keluarga John Clerk pindah ke tanah warisan nenek moyang Maxwell, di Glenlair, pinggiran kota Edinburgh. Pada waktu itulah John Clerk mengambil nama keluarga tambahan, yaitu Maxwell. Keluarga ini hidup bahagia sebagai warga kelas menengah. Pendidikan awal James diberikan oleh ibunya, seorang Kristen yang taat. Ibunya juga memberi pelajaran Alkitab. Daya ingat James yang luar biasa tampak ketika dia mampu menghafal 176 ayat dari Mazmur 119. Pada usia 8 tahun, James telah bosan dengan mainannya. Dia lebih suka menggunakan keingintahuannya untuk melakukan penelitian sederhana. Umpamanya, dia memakai lempeng timah untuk memantulkan cahaya matahari dan dia pun mengamati siklus hidup katak. Ibunya membimbing untuk melihat tangan Tuhan dalam keindahan alam. Keyakinan Maxwell bahwa terdapat keserasian yang sempurna antara penelitian ilmiah dan ajaran Tuhan dalam Alkitab sangat memengaruhi hidup dan pekerjaannya. Namun, menyedihkan sekali, ibunya meninggal ketika James baru berusia 8 tahun. Karena hal tersebut, ayahnya membayar guru pribadi bagi James. Tahun 1841 James mulai belajar di Akademi Edinburgh. Kesehatannya yang kurang baik membuatnya sering absen, tetapi prestasi akademiknya selalu bagus. Karya tulisnya yang pertama -- sebuah analisis matematika tentang gerhana -- terbit ketika dia berumur 15 tahun.

Penghargaan untuk Penelitian

Tahun 1847 James masuk Universitas Edinburgh dan tidak lama kemudian menerbitkan dua karya ilmiah. Tahun 1850 dia masuk Universitas Cambridge dan 4 tahun kemudian James lulus dalam bidang matematika dengan pujian tertinggi. Dia juga mendapat hadiah prestisius untuk karya penelitian asli, tentang analisis matematika mengenai kestabilan cincin di sekitar Saturnus. Maxwell menyimpulkan bahwa cincin Saturnus tidak mungkin padat sama sekali atau fluida sama sekali; cincin itu pasti terdiri atas partikel-partikel kecil padat, terpisah (lebih dari 100 tahun kemudian, kesimpulan ini dibenarkan melalui penjelajahan pertama pesawat angkasa Voyager ke Saturnus). Ketika masih mahasiswa, Maxwell sudah berhasil melakukan penelitian yang bisa bertahan menghadapi ujian waktu. Setelah lulus, Maxwell diangkat menjadi dosen di Universitas Cambridge. Dia memberi kuliah optika dan hidrostatika serta melakukan penelitian dalam bidang-bidang tersebut.

Guru Besar Ilmu Fisika

Tahun 1856, Maxwell meninggalkan Cambridge dan kembali ke Skotlandia untuk merawat ayahnya yang mulai memburuk kesehatannya, tetapi ayahnya meninggal sebelum dia sampai. Maxwell kemudian memutuskan untuk menetap di Skotlandia dan memulai pekerjaan baru sebagai profesor bidang fisika di Marischal College, di Aberdeen. Dua tahun kemudian Maxwell menikah dengan Katherine Mary Dewar. Ayah Mary adalah dekan Marischal College. Pernikahan James dan Katherine Maxwell bahagia, tetapi tidak dikaruniai anak. Ketika Marischal College bergabung dengan King's College dan menjadi Universitas Aberdeen, Maxwell kehilangan pekerjaannya. Tahun 1860, Maxwell menjadi profesor fisika dan astronomi di King's College, London. Di sini dia menjadi penyelia pengukuran dan standardisasi satuan listrik untuk The British Association for the Advancement of Science, tahun 1863. Pada tahun 1865, dia meninggalkan London dan pindah ke rumah warisan ayahnya di Skotlandia. Di sini dia mengabdikan diri pada penelitian dan penulisan mengenai listrik dan magnetisme.

Teori Elektromagnetik

"Ya, Tuhan Allah Yang Mahakuasa, ajarilah kami untuk mempelajari karya-Mu, supaya kami dapat mengolah bumi demi keperluan kami dan melayani-Mu."

Pada tahun kelahiran Maxwell (1831), ahli fisika Inggris Michael Faraday menemukan generator listrik, yang menggunakan magnet, yang digerakkan untuk menghasilkan tenaga listrik. Dia juga menunjukkan bahwa arus listrik menghasilkan magnet. Faraday yakin bahwa kekuatan elektromagnetik meluas ke sekeliling ruang di sekitar konduktor, tetapi dia tidak dapat menuntaskan pekerjaannya di bidang ini. Namun, gagasan Faraday mengenai medan gaya di sekitar ruang menjadi awal bagi generalisasi yang lebih luas, yang kemudian dikenal sebagai teori medan. Tujuan utama Maxwell meneliti listrik dan magnet adalah untuk menghasilkan kerangka matematika yang mendasari hasil eksperimen serta gagasan Faraday mengenai teori medan. Keempat persamaan matematika yang dihasilkan Maxwell dinilai setingkat dengan hukum gerak Sir Isaac Newton dan teori relativitas Albert Einstein, yang dianggap sebagai sumbangan terbesar bagi fisika. Ketika Maxwell menghitung kecepatan gelombang elektromagnetik, dia menemukan bahwa kecepatannya hampir sama dengan kecepatan cahaya. Dia menyimpulkan bahwa cahaya adalah jenis lain dari gelombang elektromagnetik. Berdasarkan kesimpulan itu, Maxwell berpendapat bahwa pasti ada gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lain lagi. Ketika ahli fisika Jerman Heinrich Hertz menghasilkan gelombang radio buatan pertama tahun 1887 (8 tahun setelah Maxwell meninggal), teori elektromagnetik Maxwell sudah sangat kukuh sekali (gelombang radio memunyai gelombang yang lebih panjang daripada cahaya yang terlihat).

Sinar-X Memastikan Dugaan

Teknologi komunikasi abad 20 sebagian besar berawal dari karya Maxwell. Radio, televisi, radar, dan komunikasi satelit semuanya didasarkan atas teori elektromagnetiknya. Kehebatan ramalan Maxwell semakin dipertegas ketika sinar-X ditemukan (sinar-X adalah sebentuk radiasi elektromagnetik dengan gelombang ultrapendek).

Tahun 1850-an, pakar fisika matematika, William Thomson (Lord Kelvin) menunjukkan kerangka matematika umum yang mendasari hasil eksperimen dalam berbagai bidang fisika, seperti panas, gerak mekanik, gerakan gas, listrik, serta magnet. Ini merupakan perluasan teoretis penting atas karya para ilmuwan terdahulu. Teori elektromagnetik Maxwell yang menghubungkan elektromagnetisme dengan cahaya dan kemudian diterapkan pada gelombang radio, merupakan sumbangan besar bagi proses perpaduan kerangka teoretis dalam fisika. Dengan penuh rasa terima kasih, Maxwell mengakui dia berutang kepada Thomson, mentornya.

Teori yang Membuka Jalan Bagi Einstein

Maxwell diakui sebagai ilmuwan abad 21 yang karyanya paling berpengaruh terhadap fisika abad 20. Teori elektromagnetiknya serta persamaan bidang terkait membuka jalan bagi teori relativitas Einstein, yang membuktikan ekuivalensi massa dan tenaga. Gagasan Maxwell juga membuka jalan bagi inovasi besar abad 20 lain, yaitu teori kuantum.

Termodinamika Statistika

Tahun 1840 ahli fisika Inggris, James Joule, menetapkan bahwa ada hubungan antara panas dan gerak mekanik. Asas ini melahirkan disiplin ilmu yang disebut termodinamika, yang mencakup kajian gerakan molekul gas. Tahun 1848 Joule menjadi ilmuwan pertama yang menghitung kecepatan molekul gas. Joule menganggap semua molekul bergerak dengan kecepatan yang sama. Kenyataannya tidak. Perbedaan kecepatan itu terjadi akibat benturan dengan molekul lain. Dengan menerapkan metode probabilitas dan statistika, Maxwell menyusun distribusi yang paling memungkinkan dari kecepatan molekul. Distribusi ini sekarang dikenal sebagai "distribusi kecepatan Maxwell". Sebagai hasil penerapan statistikanya, termodinamika berkembang menjadi bidang ilmu baru, yaitu termodinamika statistik. Di luar elektromagnetisme, gagasan probabilitas yang diperkenalkan Maxwell mungkin merupakan sumbangannya yang paling penting bagi fisika.

Sumbangan Lain

Maxwell juga membuat kemajuan berarti dalam bidang optik dan tampilan warna. Penelitiannya mengenai buta warna diakui dengan pemberian hadiah Medali Rumford oleh Royal Society, London. Maxwell termasuk ilmuwan pertama yang memeragakan fotografi warna. Dia juga meneliti hal-hal yang berkaitan dengan benda padat yang lentur dan geometri murni. Maxwell diterima menjadi anggota Royal Society tahun 1861 karena keberhasilannya dalam elektromagnetisme. Tahun 1871 dia menjadi guru besar dalam bidang fisika eksperimental di Universitas Cambridge. Di sini dia mengawasi perencanaan dan pembangunan laboratorium Cavendish, yang kemudian menjadi pusat penelitian terkenal karena menghasilkan kemajuan-kemajuan penting dalam fisika.

James dan istrinya, Katherine

Menolak Pemikiran Evolusioner

Maxwell menentang keras teori evolusi Darwin, yang pada waktu itu sangat populer. Dia percaya bahwa spekulasi pemikiran evolusioner bertentangan dengan bukti ilmiah. Dalam karya tulis yang disajikan pada The British Association for the Advancement of Science, tahun 1873, dia menyatakan bahwa, "Teori evolusi tidak mampu menjelaskan kesamaan molekul, karena evolusi mengimplikasikan perubahan terus-menerus.... Kesamaan setiap molekul yang sejenis memperlihatkan ciri-ciri dasar benda yang dibuat di pabrik, dan menyingkirkan gagasan bahwa molekul bersifat abadi dan muncul dengan sendirinya." Maxwell juga berhasil menolak gagasan evolusioner dalam masalah penting lainnya. Secara matematis, dia membuktikan ketidakbenaran "hipotesis nebula" yang diajukan tahun 1796 oleh seorang Perancis yang ateis, Laplace. Menurut Laplace, sistem tata surya dimulai sebagai awan gas yang menyusut selama jutaan tahun, dan kemudian menghasilkan planet-planet. Jadi, demikian menurut Laplace, tidak perlu ada yang disebut Sang Pencipta. Para penentang kekristenan sangat memercayai falsafah ini. Namun, Maxwell menunjukkan dua cacat besar dalam teori Laplace dan membuktikan secara matematis bahwa proses demikian tidak mungkin terjadi. Teori Laplace akhirnya ditinggalkan.

Alkitab Dihubungkan dengan Ilmu

Maxwell yakin bahwa penelitian ilmiah dan ajaran Alkitab tidak hanya cocok, tetapi juga berkaitan erat. Hal ini tercermin dalam doa yang ada dalam catatan-catatannya: "Ya, Tuhan Allah Yang Mahakuasa, yang telah menciptakan manusia menurut gambar dan rupa-Mu, dan memberinya jiwa yang hidup sehingga dapat mencari-Mu dan berkuasa atas semua ciptaan-Mu, ajarilah kami untuk mempelajari karya-Mu, supaya kami dapat mengolah bumi demi keperluan kami dan melayani-Mu; dan dengan demikian kami menerima firman-Mu yang penuh berkat, sehingga kami dapat memercayai Dia yang Kauutus, yang memberi kami pengetahuan tentang keselamatan dan pengampunan atas dosa-dosa kami. Semuanya ini kami mohon dalam nama Yesus Kristus, Tuhan kami." Dalam doa ini, Maxwell menegaskan kepercayaannya terhadap ajaran yang terdapat dalam Kitab Kejadian, yaitu Allah adalah Sang Pencipta, yang menciptakan manusia menurut gambar dan rupa-Nya, dan memberinya kekuasaan, dan tanggung jawab atas ikan-ikan di laut, burung-burung di udara, dan segala binatang yang merayap di bumi. Bagian kedua dari doanya berisi berita Injil -- bahwa Yesus Kristus diutus oleh Allah untuk menyelamatkan kita dari dosa-dosa kita.

Komitmen Kristiani

Maxwell memunyai pengetahuan yang luas mengenai Alkitab. Dia juga menjadi penatua di gereja yang ikut dia bangun di dekat rumahnya di Glenlair. Komitmen kekristenannya juga sangat praktis. Dia banyak memberikan waktu serta uangnya kepada yang membutuhkan. Acap kali, dia mengunjungi orang sakit dan yang terpasung, kemudian membaca Alkitab dan berdoa bersama mereka. Dia sangat rendah hati dan integritasnya sangat tinggi. Sikap pengasih dan kesediaan Maxwell untuk berkorban sangat nyata, sebagaimana ditulis oleh J. G. Crowther dalam biografinya: "Selama tahun-tahun terakhir hidupnya, istrinya cacat. Dia merawatnya sendiri dengan sangat tekun.... Ketika penyakitnya yang fatal itu kambuh, dia tidak memberitahukan siapa pun. Ketika keadaannya semakin parah dan dia menderita sakit yang luar biasa pun, dia tidak pernah mengeluh. Hanya satu yang dia sesalkan: dia tidak sanggup lagi merawat istrinya yang sakit." Maxwell meninggal karena kanker di Cambridge tanggal 5 November 1879, dalam usia 48 tahun. Dia sangat dihormati oleh mereka yang mengenal atau yang pernah bekerja sama dengan dia. Salah satu rekan akrabnya menulis: "Kami, para sejawatnya di perguruan tinggi, menyaksikan kecerdasan dan kemampuannya yang tinggi serta pandangannya yang orisinal, disertai kerendahan hatinya di hadapan Tuhan, kepatuhannya kepada kehendak-Nya, dan kepercayaannya yang sungguh-sungguh terhadap kasih dan penebusan Sang Penyelamat. Itulah yang menjadi penghiburnya setiap dia sakit atau susah."

Audio: James Clerk Maxwell: Ilmuwan Kristen Genius yang Penuh Kasih

Sumber asli:

Sumber: Bio-Kristi 45