Albert Einstein tidak diragukan lagi masuk dalam deretan fisikawan terhebat sepanjang masa.
Prestasi Einstein yang mengagumkan terjadi pada tahun 1905. Dalam setahun, Einstein berhasil menerbitkan empat makalah.
Padahal saat itu ia menjabat sebagai pegawai juru tulis di kantor paten di Bern, Swiss.
Keempat makalah ini membawa perubahan besar dalam fisika. Oleh sebab itu tahun 1905 dianggap sebagai tahun keajaiban seorang Albert Einstein
9 Juni 1905, Efek Fotolistrik
Makalah pertama Einstein tentang efek fotolistrik telah mengantarkannya sebagai penerima Nobel pada tahun 1921.
Efek fotolistrik adalah terlepasnya elektron dari permukaan suatu benda (logam) ketika dikenai cahaya dengan frekuensi tertentu.
Efek Fotolistrik sebenarnya sudah ditemukan tahun 1887. Namun saat itu teori gelombang cahaya gagal menjelaskan sifat-sifat penting dalam efek fotolistrik.
Lantas Einstein berteori bahwa cahaya merupakan partikel. Partikel ini berbentuk paket-paket energi yang disebut foton.
Besar energi foton sama dengan frekuensi cahaya dikalikan dengan konstanta. Dengan kata lain, energi setiap foton sebanding dengan frekuensi cahaya.
Dirumuskan sebagai berikut:
E = hf
Elektron pada permukaan benda akan terlepas jika dikenai cahaya dengan frekuensi tertentu.
Dari sini, Einstein juga mampu merumuskan nilai frekuensi cahaya untuk melepaskan elektron dari permukaan suatu benda.
Gagasan Einstein ini tidak terima begitu saja. Bahkan awalnya gagasan ini ditolak oleh sebagian besar fisikawan hebat saat itu termasuk Max Planck.
Namun, Sekitar tahun 1919 sebuah eksperimen membuktikan keakuratan teori Einstein tersebut.
18 Juli 1905, Gerak Brown
Gerak Brown adalah gerak acak partikel yang berada dalam cairan. Gerak ini disebabkan tumbukan atom partikel dan cairan.
Gerak Brown sebenarnya sudah dikenal lama dalam dunia sains. Hal ini pertama kali diamati oleh seorang pakar botani Inggris, Robert Brown pada tahun 1827.
Masalahnya, Brown dan para ilmuwan lainnya tidak bisa menjelaskan mengapa partikel dalam cairan bergerak secara acak dan terus-menerus.
Nah, inilah yang kemudian dianalisis secara matematis oleh Albert Einstein.
Ia menghitung rata-rata statistik dari banyaknya tumbukan antar partikel dan atom-atom cairan yang tersebar. Selain itu ia juga menghubungkan dengan ukuran suatu atom.
Hasilnya, Einstein berhasil menjelaskan tentang jutaan molekul kecil yang dapat menyebabkan pergerakan partikel yang lebih besar.
Bahkan, makalah ini juga sekaligus membuktikan keberadaan molekul dan atom.
26 September 1905, Teori Relativitas Khusus
Dalam konsep gerak benda, Newton percaya akan adanya waktu mutlak. Artinya, Ia percaya bahwa jangka waktu antara dua peristiwa dapat diukur dengan tepat dan sama tanpa peduli siapa yang mengukurnya.
Hal ini berarti waktu sepenuhnya terpisah dengan ruang.
Konsep Newton ini bermasalah ketika berlaku untuk benda-benda dengan kecepatan tinggi seperti cahaya.
Teori Maxwell memprediksi bahwa cahaya bergerak dengan kecepatan tertentu.
Tapi teori Newton tidak bisa menerima itu. Jika cahaya bergerak dengan kecepatan tertentu, harus dijelaskan terhadap apa kecepatan itu diukur.
Akhirnya diusulkanlah gagasan “ether” sebagai medium cahaya untuk merambat.
Albert Einstein melalui makalah ketiganya, menunjukkan bahwa seluruh gagasan ether tak diperlukan asalkan gagasan waktu mutlak ditinggalkan.
Dua hal penting dalam teori ini adalah:
- Hukum-hukum sains seharusnya sama bagi semua pengamat yang bergerak bebas
- Kecepatan cahaya konstan bagi setiap pengamat sesuai dengan teori Maxwell
Dampak teori ini telah merevolusi gagasan mengenai ruang dan waktu. Dengan kata lain, Einstein mengakhiri gagasan waktu mutlak Newton yang telah bertahan selama bertahun-tahun.
21 November 1905, Kesetaraan Massa dan Energi
Kesetaraan massa dan energi adalah konsekuensi dari teori Albert Einstein tentang relativitas khusus.
Persamaannya adalah:
E = mc2
Rumus diatas dapat disimpulkan bahwa massa sebuah benda merupakan ukuran dari energi yang dikandung benda tersebut.
Gagasan dan persamaan Einstein ini sangat terkenal.
Persamaan ini di kemudian hari mengarah pada pembuatan bom atom dan energi nuklir.
Sebenarnya selama tahun 1905, Einstein juga mempresentasikan disertasinya. Disertasinya tentang “A New Determination of Molecular Dimension” memberinya gelar doktor dalam fisika dari Universitas Zurich.
