Info Astro 2022 Photrait #2: Heinrich Rudolf hertz

Oleh : Balthasar Toslur Hasaraini Lase, Fisika UI 2020

“I cannot tell you how much more satisfaction it gives me to gain knowledge for myself and for others directly from nature, rather than to be merely learning from others and myself alone.” — (Heinrich Rudolf Hertz)

Heinrich Rudolf Hertz yang semasa hidupnya kerap disapa dengan nama Heinrich merupakan seorang fisikawan teoritis dan eksperimental yang berkutat dalam pengembangan gelombang elektromagnetik serta elektrodinamik. Gelombang radio yang banyak digunakan di masa sekarang dan percobaan efek fotolistrik sebagai cikal bakal terbentuknya photon oleh Albert Einstein adalah penemuan yang dilakukan oleh Heinrich Hertz semasa hidupnya. Semasa hidupnya, Heinrich adalah fisikawan yang sangat jenius dan sangat dihormati oleh seluruh dunia.

Lahir pada tanggal 22 Februari 1857, Heinrich Rudolf Hertz besar di Jerman, di sebuah kota pelabuhan bernama Hamburg. Hidup dengan kedua orang tua, Ayahnya bernama Gustav Ferdinand Hertz dan Ibunya bernama Anna Elisabeth Pfefferkorn. Heinrich memiliki 3 adik laki-laki dan 1 adik perempuan yang menjadikannya anak pertama dari 5 bersaudara.

Heinrich tinggal dalam keluarga yang memiliki latar belakang penganut Kristen Lutheran yang cukup taat. walaupun terbilang sebagai keluarga yang cukup religius, orang tuanya tetap menyekolahkan heinrich di sekolah yang bergengsi dan mengedepankan pendidikan dan logika yang kuat. Saat berumur 6 tahun Heinrich memulai pendidikannya di Dr.Wichard Lange School, sekolah swasta yang diperuntukan untuk anak laki-lagi. Sekolah tersebut memiliki fokus pengajaran melalui pendekatan masing-masing siswa dan karakteristik individu.

Semasa kecil, Heinrich sangat menikmati setiap waktu di sekolah, Heinrich telah menunjukan banyak bakat dan ketertarikan di masa kecilnya. Heinrich muda telah menunjukan kemahirannya dalam mepelajari matematika dan ilmu geometri di usia muda, ia juga sangat pandai dalam menggambar atau mendesain suatu pola dan bangunan, serta memiliki keterampilan memahat menggunakan perkakas, selain itu Heinrich muda sudah mahir dalam banyak bahasa, yaitu bahasa latin, arab, yunani, hingga bahasa klasik sansekerta. Tidak heran Heinrich merupakan siswa terbaik di sekolahnya, Heinrich bahkan sudah bertekad ingin menjadi seorang insyinur sebagai tujuan masa depannya.

Sebelum memasuki masa kuliah, di umur 17 tahun Heinrich bersekolah di Johanneum Gymnasium untuk mempersiapkan ujian masuk perkuliahan. Sesaat lulus ujian, Heinrich seketika mengubah pikirannya untuk menunda masa kuliahnya dan menjadi seorang arsitektur di Frankfurt. Dua tahun berselang, Heinrich merasa menjadi arsitektur bukanlah jalan yang ia yakini, sehingga di tahun 1876 ia memulai perkuliahan tekniknya di Dresden Polytechnic. Namun beberapa bulan dalam perkuliahannya, Heinrich harus melakukan pelayanan militer selama 1 tahun di Berlin.

Heinrich kembali melanjutkan perkuliahan tekniknya di Dresden Polytechnic, namun kembali selama beberapa bulan Heinrich kembali mempertanyakan tujuan hidupnya sebagai seoarang insinyur. Heinrich menyadari bahwa lingkungan teknik bukanlah apa yang dia kejar selama ini dan berkat dukungan orang tuanya Heinrich pun keluar dari jurusan teknik dan memulai kembali masa kuliahnya di University of Munich mempelajari ilmu fisika.

Keputusan Heinrich mempelajari ilmu fisika ternyata berbuah baik untuk dirinya, selama dua semester pertama ia kembali mempelajari fisika, matematika, astronomi, zoology, dan menunjukan potensi yang sangat menjanjikan dalam bidang fisika. Hingga setahun kemudian pada tahun 1878 Heinrich berpindah menuju University of Berlin untuk mendapatkan fasilitas yang lebih baik. Disana ia juga mulai bekerja di laboratorium universitas dibawah fisikawan terkemuka, Hermann Von Helmholtz. Di Titik ini karier Heinrich sebagai fisikawan sudah dimulai.

Helmholtz menyadari potensi Heinrich dalam bidang fisika, ia mengajak Heinrich untuk membantu dia menyelesaikan suatu permasalahan fisika di masanya. Saat itu para fisikawan saling berdebat dan bertanya apakan listrik bergerak dengan momen inersia? apakah listrik memiliki massa? Heinrich pun tertarik untuk mencoba memecahkan permasalahan tersebut. Sehabis perkuliahannya, ia selalu menghabiskan sisa harinya di laboratorium untuk menjawab permasalahan tersebut hingga malam hari, dan sepulangnya dari universitas ia tetap melanjutkan kembali percobaan dan mengulang pelajaran di kamarnya. Heinrich sangat menikmati masa perkuliahannya. Heinrich berkata bahwa tidak ada yang dapat menandingi rasa kepuasannya dalam mempelajari ilmu pengetahuan alam.

Akhirnya di bulan Agustus tahun 1879 eksperimen dan percobaan yang dilakukan Heinrich membuahkan hasil. Ia berhasil membuktikan bahwa benar, listrik bergerak dalam inersia dan memiliki massa yang sangat kecil dimana dikemudian hari percobaan dari Heinrich dibuktikan kembali oleh J.J Thompson dalam penemuan elektron. Heinrich pun mendapatkan penghargaan medali emas dan diakui oleh fisikawan diseluruh dunia sebagai fisikawan muda yang berbakat.

Setahun berselang pada tahun 1880, di umurnya yang ke 23, Heinrich berhasil mendapatkan gelar PhD di bidang fisika, tesisnya yang memuat induksi elektromagnetik sudah cukup menyatakan bahwa Heinrich layak mendapatkan gelar Doktor. Heinrich pun ditunjuk sebagai asisten professor dibawah Helmholtz dan selama 3 tahun Heinrich telah membuat 15 jurnal di bidang fisika sebelum dipindahkan menuju University of Kiel.

Di Universitas Kiel, Heinrich menjadi dosen pengajar fisika matematika. Dikarenakan tidak adanya laboratorium yang memadai, disana ia memposisikan dirinya sebagai fisikawan teoritis untuk mengembangkan ilmu fisikanya jauh lebih baik lagi. Di titik ini juga, Heinrich mulai mencoba membuktikan dan mengembangkan teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik. Ia melihat teori Maxwell adalah teori yang sangat elegan namun memiliki beberapa kesalahan dan kontradiksi di dalamnya. Akhirnya, pada tahun 1885, Heinrich kemudian pindah menuju University of Karlsruhe untuk mendapatkan laboratorium yang mumpuni.

Selama tiga tahun Heinrich mencoba mengembangkan teori Maxwell dan juga alat percobaan yang akan membuktikan teorinya. Tentunya Heinrich menemukan kesulitan dan kegagalan di perjalanannya, namun kegigihan dan keingintahuannya yang tinggi membuat Heinrich tetap berjuang dan menyelesaikan apa yang ia mulai. Pada akhirnya semua perjuangannya pun terbayarkan. Dengan sangat cemerlang ia mampu membuktikan secara sempurna melalui eksperimennya bahwa energi yang dipancarkan oleh listrik mengalami refleksi, refraksi, serta membuat sebuah pola interferensi layaknya sebuah gelombang, ia melihat bahwa listrik pun mengalami vibrasi setiap detiknya. Hal ini pun juga dibuktikan dengan teori Maxwell yang diformulasikan kembali dengan pendekatan yang berbeda dengan yang asli dan membuktikan bahwa listrik mengalami osilasi.

Hasil Penemuannya ini pun fenomenal di masanya, dia menemukan bahwa baik cahaya maupun gelombang lainnya merupakan gelombang yang berada di dalam satu garis spektrum elektromagnetik yang sama. Berkat penemuannya ini, Heinrich juga menemukan sebuah gelombang yang dinamakan sebagai Hertz wave (gelombang Hertz) atau yang lebih dikenal sebagai radio wave (gelombang radio).

Penemuan gelombang radio dalam spektrum elektromagnetik oleh Heinrich sangat menggemparkan dunia dan merevolusi perkembangan teknologi. Penemuannya saat itu nyatanya menjadi awal mula terbentuknya teknologi komunikasi modern saat ini, seperti televisi, telepon genggam, satelit, hingga microwave. Aplikasi pertama dari penemuan gelombang radio terjadi pada tahun 1896 oleh Guglielmo Marconi yang menciptakan komunikasi nirkabel (wireless) dan tahun 1901 terjadinya transmisi sinyal nirkabel dari Inggris menuju kanada. Heinrich sendiri pada saat itu tidak menyangka bahwa penemuannya akan sangat berpengaruh besar untuk perkembangan komunikasi. Heinrich hanya ingin mengembangkan ilmu pengetahuan lebih luas lagi dengan penemuan dan tidak memikirkan pengapikasiannya, ini membuktikan hasratnya terhadap ilmu fisika yang sangat murni.

Tidak sampai situ saja, Heinrich kembali melakukan percobaan yang tidak kalah mempengaruhi ilmu pengetahuan alam. Pada tahun 1887, dalam pekerjaannya mempelajari elektromagnetik, Heinrich melakukan percobaan dimana ia menyinari sebuah batangan besi dengan sinar UV dan ketika diamati ia melihat bahwa besi tersebut kehilangan muatannya. Ia menulis percobaannya pada sebuah jurnal bernama Annalen der Physik. Para fisikawan di masa itu dibuat terheran-heran oleh percobaannya, hingga akhirnya pada tahun 1899, J.J Thompson menemukan elektron yang menjawab fenomena percobaan Heinrich bahwa elektron lah yang terlepas dari besi saat terpapar sinar UV. Kemudian berlanjut pada tahun 1905, Albert Einstein yang saat itu memikirkan kembali teori dari sebuah cahaya, Einstein berasumsi bahwa cahaya merupakan sebuah paket energi diskrit yang disebut dengan photon. Photon pada sinar UV yang memiliki energi tertentu, dapat berinteraksi dengan elektron sehingga lepas dari sebuah besi.

Teori yang dikemukakan Einstein ini disebut sebagai efek fotolistrik, ia mendapatkan penghargaan nobel bidang fisika serta memberi pemahaman baru dalam skala atom. Penemuan ini juga menjadi cikal bakal terbentuknya ranah baru dalam fisika, yaitu fisika kuantum. Siapa sangka dari sebuah percobaan dan rasa belajar yang tinggi, Heinrich secara tidak langsung mempengaruhi perkembangan ilmu pengetahuan menuju tingkat yang jauh lebih dalam lagi. Tanpa diragukan, Heinrich Hertz adalah fisikawan yang memiliki rasa cinta yang amat dalam untuk pengetahuan alam.

Heinrich membuat 4 paper semasa mengajarnya di University of Karlsruhe, di masa ini ia juga menikah dengan Elizabeth Doll dan dikaruniai dua anak perempuan. Kemudian pada tahun 1888, Heinrich menerima tawaran menjadi profesor di University of Bonn. Di universitas ini Heinrich membuat dua buah paper, dimana paper tersebut membahas penelitian lain dari teori Maxwell yang membahas basis mekanika dari elektrodinamika.

Sayangnya disaat yang bersamaan di masa pengajarannya di University of Karlsruhe, Heinrich mendapati penyakit jantung yang cukup serius dimana ia harus melakukan operasi pada tahun 1889. Hingga pada tahun 1892 penyakit jantung yang ia derita sebelumnya muncul kembali dengan diagnosa yang jauh lebih buruk. Ia terpaksa harus menghentikan pekerjaan untuk fokus dalam kesehatannya dan baru kembali mengajar di akhir tahun 1893. Namun malangnya, beberapa bulan semenjak kembali mengajar, pada tanggal 1 Januari 1894, Heinrich Hertz meninggal di Bonn, Jerman.

Heinrich Hertz meninggalkan banyak sekali penelitian dan eksperimen yang merevolusi baik perkembangan ilmu pengetahuan itu sendiri maupun perkembangan dunia teknologi di seluruh dunia. Memang disayangkan ia tidak dapat merasakan hasil penelitiannya secara signifikan, namun hasratnya dalam mempelajari fisika dan ilmu pengetahuan sudah cukup baginya untuk merasakan kebahagiaan itu sendiri. Pada tahun 1928, untuk menghormati penemuan Heinrich Hertz, lembaga International Electrotechnical Commission menetapkan “Hertz (Hz)” sebagai satuan internasional yang menyatakan besaran frekuensi dan digunakan secara umum oleh seluruh dunia. Selain itu, nama Hertz juga digunakan sebagai sebuah penghargaan sains dan nama dari salah satu kawah di bulan.

Referensi

Stewart, Doug. 2015. “Heinrich Hertz.”. www.famousscientists.org/heinrich-hertz/

O’Conner, J.J. & Robertson, E.F. 2007. “Heinrich Rudolf Hertz”. Skotlandia. https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Hertz_Heinrich/

Petersen, Carolyn Collins. 2020. “Heinrich Hertz, Scientist Who Proved Existence of Electromagnetic Waves.”. https://www.thoughtco.com/heinrich-hertz-4181970

Bryant, John H. 1988. “Heinrich Hertz, the Beginning of Microwaves: Discovery of Electromagnetic Waves and Opening of the Electromagnetic Spectrum by Heinrich Hertz in the Years 1886–1892”. New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers.