Christiaan Huygens

Christiaan Huygens (ejaan Inggris: [ˈhaɪɡənz]; Belanda Templat:IPAlink; 1629–8 Juli 1695), merupakan ahli matematika Belanda dan ahli fisika; lahir di Den Haag sebagai anak dari Constantijn Huygens. Ahli sejarah umumnya mengaitkan Huygens dengan revolusi ilmiah.

Christiaan umumnya menerima penghargaan minor atas perannya dalam perkembangan kalkulus modern. Ia juga mendapatkan peringatan atas argumennya bahwa cahaya terdiri dari gelombang. Tahun 1655, ia menemukan bulan Saturnus, Titan.

Dibandingkan nama Newton dan Galileo, nama Christiaan Huygens terdengar masih asing bagi telinga kita. Padahal astronom asal negeri kincir angin ini merupakan ilmuwan yang memberi sumbangan besar dalam khasanah ilmu astronomi, matematika, fisika, dan optika. Bahkan disebut-sebut sebagai pakar mekanika terbesar di abad 17 karena mampu menggabungkan pendekatan matematika Galileo dan pandangan Descartes dalam merumuskan fenomena alam. Huygens merupakan eksperimentalis sejati, yang mana hidupnya dihabiskan di laboratorium.

Nama Christiaan Huygens kembali melambung dan perlu kita ingat ketika ditorehkan sebagai nama wahana antariksa yang diterjunkan ke Titan , satelit terbesar Saturnus dan terbesar kedua di Tata Surya setelah Ganymede, Satelit Yupiter. Sekaligus merupakan satelit beratmosfer paling tebal, dengan ketebalan 300 km.

Dimasa hidupnya, Huygens banyak bergaul dengan ilmuwan besar di Eropa, seperti Newton, Leibniz, Robert Hooke, Edmund Halley, Descartes dan lainnya. Dikarenakan semasa hidupnya, Huygens sering berkunjung ke Royal Society di Inggris, Academic Royale des Sciences di Perancis, juga di Denmark.
Huygens lahir pada 14 April 1629 di Hague, Netherlands dari keluarga terpandang. Ayahnya, Constantin Huygens sarjana fisika dan seorang diplomat dan berharap anaknya menjadi ilmuwan hebat. Karenanya, ia meminta Mersenne dan Descartes, dua ilmuwan terkenal masa itu, untuk memberi privat pada Huygens.

• Penemu Satelit Titan

Satelit Titan merupakan satu dari tiga puluh satu satelit yang mengorbit Planet Saturnus. Satelit ini pertama kali ditemukan oleh Christiaan Huygens, seorang astronom Belanda pada tahun 1655. Titan merupakan salah satu satelit favorit untuk diteliti lebih jauh disamping Satelit Europa yang mengorbit Planet Yupiter dimana satelit itu diketahui memiliki lautan air di bawah lapisan permukaan esnya.

Menjadi tambah menarik minat para ilmuan atau astronom untuk menelitinya karena layaknya planet Bumi, Titan ini juga mempunyai atmosfer. Dan merupakan satu-satunya satelit alam (bukan satelit buatan manusia) di Tata Surya yang memiliki awan setebal 300 km.

Titan yang merupakan satelit terbesar diantara 31 satelit dari Saturnus, ini setengahnya tersusun dari es dan setengah lagi dari material bebatuan. Tekanan atmosfernya 1,6 kali tekanan atmosfir Bumi, sehingga kalau diperbandingkan, tekanannya sama seperti tekanan di lantai dasar kolam renang. Komposisi atmosfernya sendiri sama seperti Bumi, yakni didominasi oleh nitrogen, namun sebagian besar tersusun dari etana dan metana seperti senyawa kimia yang terdapat dalam kabut asap.

Lapisan atmosfer tersebut sangat tebal sehingga hujannya sampai-sampai berupa cairan mirip gasolin. Oksigennya sendiri membeku dalam wujud es air (water ice) di permukaannya. Komposisi kimia tersebutlah yang sangat menarik perhatian peneliti sebab ada kemungkinan komposisi kimia tersebut tersusun dari beberapa senyawa seperti yang berada di atmosfer Bumi primordial. Dan bahkan kandungan organik pada senyawa kimia yang ditemukan mengindikasikan, bahwa tidak tertutup kemungkinan di satelit Titan ini akan muncul bentuk kehidupan seperti di Bumi.

Memang, suhu permukaan satelit ini (saat ini) sangat rendah yakni minus 178 derajat Celsius, berarti hanya 4 derajat di atas titik jenuh metana. Hal tersebut disebabkan jaraknya yang begitu jauh dari Matahari. Dengan suhu serendah itu, memang sangat tidak mendukung adanya kehidupan. Namun pandangan lain mengatakan, bahwa meskipun dengan suhu serendah itu, bentuk kehidupan tetap saja berpeluang muncul di dalam danau hidrokarbon yang hangat akibat pemanasan internal yakni pemanasan yang di karenakan tekanan gravitasinya yang sangat besar sehingga pusat satelit ini masih panas. Seperti Bumi dengan inti planetnya yang sangat panas, satelit Titan ini juga memiliki pemanasan yang sama.

Satelit yang berukuran satu setengah kali ukuran Bulan, ini membutuhkan waktu untuk mengorbit Saturnus selama 16 hari. Dan kecepatan rotasinya (mengitari porosnya) membutuhkan waktu 16 hari juga. Dengan begitu sehingga apabila kita melihat Titan dari Planet Saturnus maka yang terlihat hanya setengah bagian saja, sama seperti melihat Bulan dari Bumi. Namun kecepatan gerak Titan enam kali lebih cepat dibanding gerak Bulan.

Titan yang bermassa seperseratus ribu massa Bumi dan berjarak 1,2 juta km dari Planet Saturnus, atau tiga kali jarak Bulan ke Bumi, ini setengahnya tersusun dari es dan setengahnya lagi dari material bebatuan. Lapisan bebatuan berada di pusat satelit hingga radius 1.700 km. Di atas bebatuan terdapat lapisan kristal es hingga permukaan satelit yang beradius 2.575 km.

Satelit Titan lebih besar dari Planet Merkurius dan merupakan satelit kedua terbesar dari seluruh satelit yang ada di Tata Surya, setelah Ganymede- satelit dari Yupiter. Diameter Titan lebih kecil 112 km dibanding diameter Ganymede.

Menarik untuk mengetahui bagaimanakah wajah Bumi di awal kelahirannya, serta mengetahui jawaban atas pertanyaan tentang asal mula munculnya kehidupan di planet biru ini. Maka penemuan dan penelitian satelit ini cukup membantunya. Walaupun nantinya diketahui bahwa satelit Titan terbukti tidak memiliki bentuk kehidupan sebagaimana yang diperkirakan, namun pemahaman mengenai interaksi kimia di sana diharapkan akan sangat membantu manusia memahami awal adanya kehidupan manusia sendiri.

Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mengungkap rahasia dibalik Titan ini. Wahana antariksa Voyager 1, pada tahun 1980 telah menginformasikan kondisi atmosfer satelit Titan yang diduga mirip dengan keadaan Bumi dulu sewaktu muda, dimana ketika mengorbit di ketinggian 4.000 km di atas Titan, diketahui betapa aktifnya atmosfer satelit tersebut. Teleskop Ruang Angkasa Rubble pada tahun 1994 juga telah merekam gambar Titan, yang memperlihatkan “benua”, hal mana disimpulkan dari penampakannya yang terang. Walaupun Rubble masih belum bisa membuktikan adanya “lautan” air di sana.

Demikian juga misi Cassini-Ruygens yang akan berkunjung ke sana diharapkan memberikan pandangan baru atas satelit tersebut. Selama belasan kali mengorbit Titan, Cassini akan memetakan Titan dan mengumpulkan data atmosfernya, dan di saat yang sama, Ruygens akan diterjunkan menembus atmosfer dan menganalisa unsur-unsurnya.

Wahana antariksa yang diperkirakan awal Juli 2004 berada diorbit Saturnus, ini membawa instrumen untuk menginformasikan karakteristik Titan. Diharapkan, informasi yang dikumpulkan kedua wahana itu dapat memberi pemahaman penting mengenai Bumi. Dengan penemuan dan hasil penelitian satelit ini nantinya, maka mengadakan eksperimen rumit di laboratorium untuk mengetahui kondisi Bumi pada usia dininya tidak diperlukan lagi. Dan pertanyaan ‘Bagaimana planet terbentuk’ dan ‘Dari mana manusia berasal’ bisa terjawab.

• Percobaan di observatorium.

Penelitian terhadap permukaan satelit Titan ini sudah diakukan lebih dari dua dasawarsa, namun informasi yang diperoleh belum seberapa. Hal tersebut disebabkan lapisan atmosfernya yang tebal. Sejauh ini kedalaman atmosfer saja hanya bisa diamati pada rentang gelombang radio, sedangkan pada rentang gelombang inframerah hanya sebagian yang bisa, bahkan pada rentang gelombang visual belum bisa sama sekali.

Belakangan, muncul spekulasi adanya interaksi radiasi ultraviolet Matahari dengan metana yang berada di lapisan teratas atmosfer Titan. Reaksi fotokimia tersebut mengakibatkan terbentuknya smog dan akhirnya mengakibatkan hujan hidrokarbon dalam wujud padat dan cair dalam jumlah besar.

Menurut publikasi jurnal Science edisi 2 Oktober 2003 lalu, di Observatorium Arecibo Brasil, dilakukan penelitian melalui teleskop radio raksasa berdiamater 305 m. Penelitian tersebut menemukan kondisi Titan terbaru yakni diduga adanya ‘danau hidrokarbon’ dalam bentuk cair. Dugaan tersebut didasarkan pada pantulan yang dihasilkannya. Dimana pantulan tersebut hanya bisa dilakukan oleh permukaan datar.

Dijelaskan, bahwa percobaan tersebut dilakukan pada November dan Desember 2001 dan 2002 dimana disebutkan bahwa Observatorium Arecibo dioperasikan pada panjang gelombang 13 cm (2,380 Mhz) dengan daya mendekati 1 megawatt (setara 1.000 pemanas listrik). Dan khusus untuk menerima pantulan, secara bersamaan digunakan teleskop Robert C Byrd Green Bank 100 m.

Percobaan yang dilakukan dengan memancarkan Sinyal radar ke Titan itu hasilnya kemudian kembali ke Bumi selama 2,25 jam. Dan ternyata, sinyal radar yang dipantulkan oleh permukaan Titan berwujud cair (seperti cahaya Matahari yang jatuh pada lautan). Namun meskipun lapisan bawah permukaan Titan berwujud es air, reaksi senyawa kimia, kompleks di atmosfernya menghasilkan etana, metana cair, dan hidrokarbon padat, yang menutupi sebagian permukaan es Titan.

Penelitian yang berhubungan dengan satelit Titan ini dilakukan tidak hanya berdasarkan penelitian objek langsung tetapi simulasi-simulasi juga dibuat untuk mendukung penelitian objek langsung tersebut. Salah satu cntohnya adalah dimana beberapa tahun lalu di laboratorium yang dipimpin Carl Sagan, astronom karismatis dari Cornell University, telah dibuat hidrokarbon buatan yang mirip hidrokarbon padat Titan, yaitu Titan tholin.

Huygens lahir pada 14 April 1629 di Hague, Belanda dari keluarga terpandang. Ayahnya, Constantin Huygens adalah sarjana fisika dan seorang diplomat. Ia berharap anaknya menjadi ilmuwan hebat, sehingga meminta Mersenne dan Descartes, dua ilmuwan terkenal masa itu, untuk memberi kursus pada Huygens muda.

Huygens belajar geometri, mekanika dan kemampuan dalam memainkan alat musik di rumah hingga berusia 16 tahun. Gurunya yang amat berpengaruh adalah Descartes yang berhasil memompa minatnya dalam bidang matematika.

Christiaan Huygens belajar hukum dan matematika di Unversitas Leiden antara tahun 1645 hingga 1647. Van Schooten mengajarinya matematika. Lalu, dari tahun 1647 hingga 1649, Huygens belajar hukum dan matematika. Beruntung, ia belajar matematika pada John Pell. Lalu, berkorespondensi dengan Marsene.

Pada tahun 1649, Huygens pergi ke Denmark sebagai diplomat dan berharap melanjutkan ke Stockholm untuk menjumpai Descartes. Sayangnya, cuaca tidak mendukung.

• Mengamati Titan

Karya ilmiah Huygens pertama kali diterbitkan tahun 1651 yaitu Cyclometriae yang membahas tentang lingkaran. Lalu, tahun 1654 ia menghasilkan De Circuli Magnitudine Inventa yang membahas berbagai macam hal persoalan ilmiah.

Ia juga menaruh minat pada pembuatan lensa dan teleskop. Tahun 1654, ia menemukan metode baru pembuatan lensa. Setahun kemudian, ia berhasil mengamati satelit Saturnus yaitu Titan. Lensa yang dikembangkannya di kemudian hari dipakai pula untuk mengamati planet, satelit, dan nebula Orion. Pada tahun itu pula ia pergi ke Paris dan menemui Boulliau yang menyarankannya belajar tentang probabilitas pada Pascal dan Fermat.

Ketika kembali ke Belanda, Huygens menghasilkan karyanya mengenai kalkulus probabilitas, yaitu De Ratiociniis in Ludo Aleae. Selanjutnya, ia menemukan cincin Saturnus, namun berbeda dengan teori tentang cincin Saturnus yang diajukan Roberval dan Boulliau. Galileo beberapa tahun sebelumnya menganggap cincin Saturnus sebagai bagian dari Saturnus.

Di tahun 1659, Huygens menerbitkan karyanya Systema Saturnium yang menjelaskan tahap dan perubahan fase cincin Saturnus. Pengamatan ilmuwan lain yaitu Fabri pada tahun 1665, ternyata membenarkan teori Huygens.

Tahun 1656, ia mematenkan pendulum arloji penemuannya, yang mampu meningkatkan keakuratan pengukuran waktu. Teori mengenai gerak pendulum diungkapkannya dalam Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (1673). Ia juga menemukan hukum gaya sentrifugal dari gerak lingkaran seragam.

Tahun 1661, Huygens pergi ke London, untuk mengetahui lebih banyak Lembaga Royal Society yang mengadakan pertemuan di Gresham College. Ia menaruh perhatian yang amat besar pada ilmuwan-ilmuwan Inggris itu, dan terus melakukan kontak setelahnya.

Ia menunjukkan teleskopnya, dan para ilmuwan Inggris mempergunakan teleskop itu. Raja dan Ratu Inggris memakai teleskop itu untuk mengamati Bulan dan Saturnus.

• Jam berpendulum

Selama di London, Huygens melihat pompa hampa udara penemuan Boyle, dan ia menggunakannya. Di tahun 1663, Huygens menjadi anggota lembaga ilmiah prestisius Royal Society. Huygens mematenkan rancangan arloji pendulumnya pada tahun yang sama.

Percobaan Huygens tentang tumbukan benda elastik memperlihatkan kesalahan hukum Descartes tentang tumbukan. Tema ini diangkat dalam pertemuan Royal Society pada 1668. Royal Society mengajukan pertanyaan mengenai tumbukan dan Huygens menjawabnya melalui percobaan momentum dua buah benda sebelum tumbukan sama dengan momentum keduanya setelah tumbukan. Jawabannya itu kelak dinamakan Hukum Kekekalan Momentum.

Gerak melingkar menjadi tema penelitian Huygens waktu itu, namun ia juga memikirkan mengenai teori gravitasi Descartes yang berpijak pada materi-materi berputar (yang disebutnya vorteks). Ada yang salah di teori Descartes. Di tahun 1669, huygens mengunjungi Academie membahas masalah ini. Setelah itu, Roberval dan Mariotte me-ngoreksi pandangan Descartes.

Akibat sering bolak-balik Prancis-Belanda, Huygens jatuh sakit pada 1670. Sebelum meninggalkan Paris, Prancis, Huygens berjanji untuk tidak mempublikasikan penelitiannya mengenai mekanika sebelum dikirimkan ke Royal Society.

Tahun 1671, Huygens balik lagi ke Paris. Namun, di tahun 1672, Raja Louis XIV menyerbu Belanda, Huygens melihat posisinya sulit, dan menjadi hal yang amat penting baginya berada di Paris. Ilmuwan Prancis sangat mendukung penelitiannya.

Tahun 1672 Huygens bertemu dengan Leibniz di Paris. Setelah itu Leibniz secara rutin berkunjung ke Academie. Leibniz berhutang budi pada Huygens, karena ia belajar matematika pada Huygens. Di tahun yang sama, Huygens belajar mengenai prinsip kerja teleskop Newton dan cahaya. Ia mencoba mengkritisi teori Newton tentang cahaya terutama tentang warna.

• Teori Undulasi

Cahaya adalah gelombang yang berasal dari sumber ang bergetar, merambat dalam medium eter. Teori ini dapat menjelaskan peristiwa difraksi, interferensi, dan polarisasi tetapi tidak dapat menerangkan perambatan cahaya lurus.

Menurut Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi dan berupa gelombang. Perbedaan cahaya dan bunyi hanya terletak pada panjang gelombang dan frekuensinya.

Pada teori ini Huygens menganggap bahwa setiap titik pada sebuah muka gelombang dapat dianggap sebagai sebuah sumber gelombang yang baru dan arah muka gelombang ini selalu tegak lurus tehadap muka gelombang yang bersangkutan.

Pada teori Huygens ini peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, ataupun difraksi cahaya dapat dijelaskan secara tepat, namun dalam teori Huygens ada kesulitan dalam penjelasan tentang sifat cahaya yang merambat lurus.