Makalah

ILMU ALAMIAH DASAR

“ Sejarah Perkembangan IPA ( Ilmu Pengetahuan Alam ) ”

Di Susun :

O

L

E

H

Nama : ABDUL RAHMAN BUMULO

Nim : 911 413 012

Kelas : A

JURUSAN PENDIDIKAN EKONOMI

FAKULTAS EKONOMI DAN BISNIS

UNIVERSITAS NEGERI GORONTALO

A. Biologi Dan Perkembangannya

1. Definisi Biologi Dan Ruang Lingkupnya

Kata biologi bersal dari bahasa Yunani Bio berarti hidup dan Logos berarti memikirkan atau ilmu. Dengan demikian, biologi adalah ilmu tentang makhluk hidup. Jadi artinya ilmu alam yang mempelajari tentang organisme hidup dan interaksinya dengan lingkungan. Sebenarnya aspek yang dipelajari di biologi adalah semua yang berhubungan dengan makhluk hidup itu sendiri. Selain struktur, fungsi, tumbuh-kembang, dan adaptasi terhadap lingkungan tempat hidup, ada juga penggolongan makhluk hidup, habitatnya, peran pada lingkungan, asal-usul dan evolusinya. Biologi sangat luas karena semua makhluk hidup dipelajari, dari yang sekecil bakteri hingga yang sebesar paus putih. Karena begitu luasnya cakupan Biologi, maka dibuatlah cabang-cabang ilmu biologi.

Biologi atau ilmu hayat adalah ilmu yang mempelajari aspek fisik kehidupan. Istilah "biologi" dipinjam dari bahasa Belanda, biologie, yang juga diturunkan dari gabungan kata bahasa Yunani, bios ("hidup") dan logos ("lambang", "ilmu"). Istilah "ilmu hayat" dipinjam dari bahasa Arab, juga berarti "ilmu kehidupan". Obyek kajian biologi pada masa kini sangat luas dan mencakup semua makhluk hidup dalam berbagai aspek kehidupannya.

Berbagai cabang biologi mengkhususkan diri pada setiap kelompok organisme, seperti botani (ilmu tentang tumbuhan), zoologi (ilmu tentang hewan), dan mikrobiologi (ilmu tentang jasad renik). Perbedaan-perbedaan dan pengelompokan berdasarkan ciri-ciri fisik kelompok organisme dipelajari dalam sistematika, yang di dalamnya mencakup pula taksonomi dan paleobiologi.

Berbagai aspek kehidupan dikaji pula dalam biologi. Ciri-ciri fisik bagian tubuh dipelajari dalamanatomi dan morfologi, sementara fungsinya dipelajari dalam fisiologi. Perilaku hewan dipelajari dalam etologi. Perkembangan ciri fisik makhluk hidup dalam kurun waktu panjang dipelajari dalamevolusi, sedangkan pertumbuhan dan perkembangan dalam siklus kehidupan dipelajari dalambiologi perkembangan. Interaksi antarsesama makhluk dan dengan alam sekitar mereka dipelajari dalam ekologi; Mekanisme pewarisan sifat yang berguna dalam upaya menjaga kelangsungan hidup suatu jenis makhluk hidup dipelajari dalam genetika.

Saat ini bahkan berkembang aspek biologi yang mengkaji kemungkinan berevolusinya makhluk hidup pada masa yang akan datang, juga kemungkinan adanya makhluk hidup di planet-planet selain bumi, yaitu astrobiologi. Sementara itu, perkembangan teknologi memungkinkan pengkajian pada tingkat molekul penyusun organisme melalui biologi molekular serta biokimia, yang banyak didukung oleh perkembangan teknik komputasi melalui bidang bioinformatika. Ilmu biologi banyak berkembang pada abad ke-19, dengan ilmuwan menemukan bahwa organisme memiliki karakteristik pokok. Biologi kini merupakan subyek pelajaran sekolah dan universitas di seluruh dunia, dengan lebih dari jutaan makalah dibuat setiap tahun dalam susunan luas jurnal biologi dan kedokteran.

Biologi bagian dari sains yang memiliki karakteristik yang sama dengan ilmu sains lainnya. Adapun karakteristik ilmu pengetahuan alam termasuk biologi (SAINS/IPA) yaitu:

Obyek kajian berupa benda konkret dan dapat ditangkap indera.Dikembangkan berdasarkan pengalaman empiris (pengalaman nyata).Memiliki langkah-langkah sistematis yang bersifat baku.Menggunakan cara berfikir logis, yang bersifat deduktif artinya berfikir dengan menarik kesimpulan dari hal-hal yang khusus menjadi ketentuan yang berlaku umum. Bersifat deduktif artinya berfikir dengan menarik kesimpulan dari hal-hal yang umum menjadi ketentuan khusus. Hasilnya bersifat obyektif atau apa adanya, terhindar dari kepentingan pelaku (subyektif). Hasil berupa hukum-hukum yang berlaku umum, dimanapun diberlakukan.

• Objek Kajian Biologi

Objek atau kajian dalam biologi adalah berupa makhluk hidup. Makhluk hidup yang ada di bumi ini sangatlah luas dan beraneka ragam, sehingga untuk mempermudah dalam mempelajarinya, para ahli mengelompokkan/mengklasifikasikan menjadi beberapa kelompok (kingdom/ kerajaan).

Perkembangan Sistem Klasifikasi Makhluk Hidup

Semula para ahli hanya mengelompokkan makhluk hidup menjadi 2 kerajaan, yaitu kerajaan tumbuhan dan kerajaan hewan. Dasar para ahli mengelompokkan makhluk hidup menjadi 2 kerajaan adalah :

Kenyataan bahwa kelompok tumbuhan memiliki dinding sel yang tersusun dari selulosa.Tumbuhan memiliki klorofil sehingga dapat membuat makanannya sendiri melalui proses fotosintesis dan tidak dapat berpindah tempat dan hewan tidak memiliki dinding sel sementara hewan tidak dapat membuat makanannya sendiri, dan umumnya dapat berpindah tempat. Namun ada tumbuhan yang tidak dapat membuat makanannya sendiri, yaitu jamur (fungi). Berarti, tumbuhan berbeda dengan jamur. Maka para ahli taksonomi kemudian mengelompokkan makhluk hidup menjadi tiga kelompok, yaitu Plantae (tumbuhan), Fungi (jamur), dan Animalia (hewan).

Setelah para ahli mengetahui struktur sel (susunan sel) secara pasti, makhluk hidup dikelompokkan menjadi empat kerajaan, yaitu Prokariot, Fungi, Plantae, dan Animalia, Pengelompokan ini berdasarkan ada tidaknya membran inti sel. Sel yang memiliki membran inti disebut sel eukariotik sedangkan sel yang tidak memiliki membran inti disebut sel prokariotik
Pada tahun 1969 Robert H. Whittaker mengelompokkan makhluk hidup menjadi lima kingdom, yaitu Monera, Protista, Fungi, Plantae, dan Animalia. Pengelompokan ini berdasarkan pada susunan sel, cara makhluk hidup memenuhi makanannya, dan tingkatan makhluk hidup. Makhluk hidup yang dimasukkan dalam kerajaan Monera memiliki sel prokariotik. Kelompok ini terdiri dari bakteri dan ganggang hijau biru (Cyanobacteria).

Makhluk hidup yang dimasukkan dalam kerajaan Protista rnemiliki sel eukariotik. Protista memiliki tubuh yang tersusun atas satu sel atau banyak sel tetapi tidak berdiferensiasi. Protista umumnya memiliki sifat antara hewan dan tumbuhan. Kelompok ini terdiri dari Protista menyerupai hewan (Protozoa) dan Protista menyerupai tumbuhan (ganggang), dan Protista menyerupai jamur. Fungi memiliki sel eukariotik. Fungi tak dapat membuat makanannya sendiri. Cara makannya bersifat heterotrof, yaitu menyerap zat organik dari lingkungannya sehingga hidupnya bersifat parasit dan saprofit. Kelompok ini terdiri dari semua jamur, kecuali jamur lendir (Myxomycota) dan jamur air (Oomycota). Tumbuhan memiliki sel eukariotik. Tubuhnya terdiri dari banyak sel yang telah berdiferensiasi membentuk jaringan. Tumbuhan memiliki kloroplas sehingga dapat membuat makanannya sendiri (bersifat autotrof). Kelompok ini terdiri dari tumbuhan lumut, tumbuhan paku, tumbuhan berbiji terbuka, dan tumbuhan berbiji tertutup. Hewan memiliki sel eukariotik. Tubuhnya tersusun atas banyak sel .yang telah berdiferensiasi membentuk jaringan. Hewan tidak dapat membuat makanannya sendiri sehingga bersifat heterotrof. Kelompok ini terdiri dari semua hewan, yaitu hewan tidak bertulang belakang (invertebrata) dan hewan bertulang belakang (vertebrata).

Ada lagi yang mengelompokkan menjadi enam kingdom (virus, monera, protista, fungi, plantae, dan animalia), atau (archaebacteria, eubacteria, protista, fungi, plantae, animalia). Ada juga yang mengelompokkan menjadi tujuh kingdom, yaitu (virus, archaebacteria, eubacteria, protista, fungi, plantae, animalia).

Berdasarkan struktur keilmuan menurut BSCS (Biological Science Curricullum Study, Mayer 1980) bahwa ruang lingkup biologi meliputi obyek biologi berupa kingdom (plantae, animalia, protista, fungi, archebacteria, eubacteria).

Dari keterangan di atas menunjukkan bahwa terdapat beberapa pandangan jumlah pengelompokan makhluk hidup, tetapi pada hakekatnya adalah sama, hanya perbedaan dasar pengelompokan saja.

Tema Persoalan Biologi

Persoalan biologi menurut BSCS meliputi 9 tema dasar yaitu :

Biologi (sains) sebagai proses inkuiri.Sejarah konsep biologiEvolusiKeanekaragaman dan keseragamanGenetika dan kelangsungan hidupOrganisme dan lingkunganPerilaku (etologi)Struktur dan fungsiRegulasi (sistem pengaturan)

Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan, obyek dan persoalan biologi terus berkembang melalui penelitian ilmiah.

Struktur Organisasi Kehidupan

Organisme yang terdiri atas satu sel disebut juga uniseluler dan yang terdiri atas banyak sel disebut multiseluler. Pada organisme uniseluler segala fungsi hidupdijalankan oleh sel itu sendiri. Karena fungsi hidup tidak hanya satu, maka terjadilah suatu sistem yang terdiri atas subsistem-subsistem.makin banyak subsistem yang menyusun organisme maka semakin kompleks organisme tersebut.

Bagan Struktur organisasi kehidupan :

a. Organisasi Tingkat Molekul dan Sel

Tubuh organisme hidup tersusun atas molekul organik, yaitu molekul yang mengandung atom karbon (C), hidrogen (H), dan aksigen (O). Molekul organik ini ada 4 macam atau golongan yaitu:

ü Molekul lipid Molekul ini mengandung sejumlah besar atom karbon, hidrogen, serta oksigen, dan kadang kala ditambah Nitrogen dan Posfor. Di dalam sel terdapat bermacam jenis lipid, diantaranya adalah lemak, fosfolipid dan steroid.

ü Molekul karbohidrat. Molekul ini mengandung atom karbon, hidrogen dan oksigen. Contoh karbohidrat adalah glukosa. Glukosa ini merupakan sumber energi atau bahan bakar terpenting bagi organisme hidup.

ü Molekul protein. Molekul ini adalah makro molekul yang polimer (dibangun oleh asam amino sebagai monomernya) dan tidak bercabang. Tersusun dari unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H) oksigen (O) dan nitrogen (N), dan kadang-kadang disertai unsur sulfur (S), dan posfor (P). Kira-kira 50% dari berat kering organisme hidup adalah protein. Protein dalam organisme hidup ini ada yang berperan sebagai enzim, sebagai sumber energi misalnya untuk pergerakan otot, ada yang bertanggung jawab atas pengangkutan materi melalui peredaran darah misalnya hemoglobin dan zat anti bodi, ada pula yang berperan sebagai persediaan makanan misalnya ovalbumin pada putih telur dan kasein pada susu. Protein juga merupakan bahan untuk perbaikan, pertumbuhan dan pemeliharaan struktur sel dari organ tubuh. Terdapat 20 macam asam amino yang membentuk berbagai macam protein dalam tubuh organisme hidup.

ü Molekul asam nukleat. Molekul ini merupakan satu-satunya molekul yang membawa informasi genetik organisme hidup. Terdapat 2 golongan besar asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA).

Pada organisme hidup, atom-atom berikatan membentuk molekul. Molekul-molekul ini tersusun ke dalam sistem interaksi yang kompleks yang kemudian membentuk sebuah sel. Dengan kata lain, molekul-molekul organik tersebut bergabung membentuk organel-organel sel, kemudian berbagai organel tersebut saling berinteraksi membentuk satu kesatuan terkecil dari makhluk hidup/organisme yang disebut Sel.

Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa sebuah sel dibangun oleh komponen-komponen berikut: air, ion-ion anorganik, makromolekul (protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat/polisakarida), dan mikromolekul (asam amino, asam lemak, nukleotida, dan glukosa).

Sel sebagai unit fungsional dan unit struktural terkecil pada organisme multiseluler akan selalu memperlihatkan ciri-ciri hidup, diantaranya adalah:

Mampu bereproduksi atau menghasilkan keturunan melalui pembelahan diri secara mitosis atau meiosis.Mampu memperoleh atau menghasilkan energi untuk kehidupannya melalui serangkaian proses respirasi sel di dalam mitokondria, energi ini berbentuk adenosin triphosphat (ATP).Mampu memberikan respons/tanggapan terhadap stimulus/rangsang.Mampu melakukan pencernaan intra seluler (digestive) dan pengeluaran (ekskresi) melalui serangkaian proses.Mampu bertumbuh dan berkembang bahkan berdiferensiasi. Sel-sel anak hasil pembelahan sel (mitosis) akan tumbuh hingga mencapai ukuran tertentu, kemudian mulai berkembang, berdiferensiasi atau berspesialisasi (berubah bentuk menurut fungsi-fungsi tertentu). Sebagai contoh; di dalam tubuh manusia terdapat bermacam-macam sel yang berdiferensiasi menyusun suatu jaringan.

b. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan dan Organ, Sistem Organ

Organisasi kehidupan tingkat ini tidak dimiliki oleh organisme uniseluler, tetapi hanya dimiliki oleh organisme multiseluler. Karena seluruh aktivitas hidup pada organisme uniseluler dilaksanakan oleh sel itu sendiri. Sedangkan pada organisme multiseluler aktivitas hidup dilaksanakan oleh banyak sel yang terorganisasi atau teratur dan saling berhubungan dengan baik hingga menjadi satu kesatuan fungsi membentuk satu tubuh individu. Organisasi kehidupan setelah tingkat molekul dan sel adalah tingkat jaringan dan organ. Apakah yang dimaksud dengan jaringan dan organ?

Jaringan adalah kumpulan sel-sel yang bentuknya sama untuk melaksanakan suatu fungsi tertentu. Sedangkan Organ adalah kumpulan beberapa jaringan yang mampu melaksanakan satu fungsi tertentu. Pada dunia hewan tingkat tinggi dan manusia terdapat 5 macam jaringan dasar penyusun tubuhnya. Kelima jaringan tersebut adalah jaringan: epitelium, otot, ikat, tulang dan saraf. Sedangkan pada dunia tumbuhan terdapat 7 macam jaringan dasar penyusun tubuh. Ketujuh jaringan dasar tersebut adalah jaringan: epidermis, parenkima, kolenkima, sklerenkima, endodermis, xilem dan floem.

Contoh jaringan pada hewan dan manusia adalah jaringan saraf. Jaringan saraf ini tersusun oleh sel-sel saraf (neuron), yang bertugas menghantarkan impuls. Dan contoh jaringan pada tumbuhan tingkat tinggi adalah jaringan xilem yang tersusun oleh sel-sel xilem, yang bertugas membawa air dan garam mineral dari tanah sampai ke daun.

Organ pada hewan dan manusia meliputi usus, jantung, paru-paru, hati, lambung, mata, dan sebagainya. Usus halus tersusun oleh beberapa macam jaringan yang masing-masing mempunyai fungsi tertentu, yaitu jaringan: epitelium, ikat, otot polos, dan saraf. Jaringan epitelium berfungsi membungkus villi, mensekresikan mukus dan mengabsorpsi air serta zat-zat gizi makanan. Jaringan ikat yang dalam hal ini berupa pembuluh darah bersama dengan epitelium berfungsi mengangkut sari makanan. Jaringan otot berfungsi untuk melakukan gerak peristaltis dibawah stimulus saraf otonom. Dan jaringan saraf berfungsi mengorganisir kerja ketiga jaringan tadi. Struktur kompleks usus halus ini mempunyai satu fungsi yakni untuk mencerna dan menyerap sari-sari makanan, sehingga membentuk sistem organ (sistem pencernaan).

c. Organisasi Kehidupan Tingkat Individu, Populasi dan Komunitas

Sistem organ tersebut saling berinteraksi, saling menunjang atau saling berpengaruh dan membentuk satu tubuh yang dikenal dengan istilah individu. Apabila terjadi gangguan pada salah satu sistem organ pada individu maka sistem organ yang lain juga mengalami gangguan. Oleh karena itu, menjaga keseimbangan fungsi suatu sistem organ berarti menjaga keselarasan kerja antara sistem organ, dan dapat menjadikan tubuh tetap sehat. Jadi individu merupakan satu organisme yang tubuhnya tersusun oleh berbagai sistem organ yang saling berhubungan. Di lingkungan yang lebih luas, individu diartikan sebagai satuan makhluk hidup tunggal, misalnya seekor burung, seekor sapi, sebatang pohon kelapa, sebatang tanaman padi, seorang anak, seorang ibu, dan sebagainya.

Kata individu berasal dari bahasa Latin, yaitu Individuum yang artinya ‘tidak dapat dibagi’. Individu tinggal pada suatu tempat (habitat). Di lingkungan habitatnya individu tentu tidak sendiri. Ia akan hidup bersama dengan individu lain, baik yang jenisnya sama maupun yang jenisnya berbeda. Individu-individu dikatakan sejenis atau satu species jika mampu melakukan perkawinan dan menghasilkan keturunan yang fertile, contohnya ayam betina dan ayam jantan merupakan satu jenis/species.

Perhatikanlah contoh berikut; dalam sebidang kebun teh, tumbuhan yang hidup di sana tentu bukan hanya sebatang tanaman teh, melainkan tentu ada ratusan tanaman teh. Di sana tentu juga hidup beberapa jenis hewan, misalnya kodok, cacing tanah, bekicot, ular, ulat, tikus, belalang, capung, dan semut yang jumlahnya lebih dari satu.

Kumpulan dari individu sejenis yang secara bersama-sama menempati suatu habitat disebut populasi. Jadi, seluruh tanaman teh pada sebidang kebun tersebut merupakan populasi tanaman teh, seluruh cacing tanah pada sepetak kebun tersebut merupakan populasi cacing tanah, dan seterusnya. Sedangkan kumpulan populasi yang tinggal bersama pada suatu areal tertentu, dimana terjadi suatu bentuk hubungan atau interaksi, baik antara individu sejenis (intraspecies) maupun antara jenis yang berbeda (antarspecies) disebut komunitas. Contoh : Sepetak sawah, sebuah kolam ikan, sebidang kebun, dan sebagainya.

Keadaan populasi di dalam suatu komunitas selalu berubah-ubah atau bersifat dinamis. Dinamika populasi ini dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu kelahiran, kematian, dan perpindahan. Sesungguhnya banyak persoalan yang dapat dipelajari dari tingkatan populasi hingga komunitas ini.

d. Organisasi Kehidupan Tingkat Ekosistem, Bioma, dan Biosfer

Ekosistem adalah tingkatan organisasi kehidupan yang mencakup organisme dan lingkungan tak hidup, dimana kedua komponen tersebut saling mempengaruhi dan berinteraksi. Pada ekosistem, setiap organisme mempunyai suatu peranan, ada yang berperan sebagai produsen, konsumen, dekomposer maupun detritivor. Produsen terdiri dari organisme-organisme berklorofil (autotrof) yang mampu memproduksi zat-zat organik dari zat-zat anorganik (melalui fotosintesis). Zat-zat organik ini kemudian dimanfaatkan oleh organisme-organisme heterotrof (manusia dan hewan) yang berperan sebagai konsumen. Sebagai konsumen, hewan ada yang memakan produsen secara langsung, tetapi ada pula yang mendapat makanan secara tidak langsung dari produsen dengan memakan konsumen lainnya. Karenanya konsumen dibedakan menjadi beberapa macam yaitu konsumen I, konsumen II, dan seterusnya hingga konsumen puncak. Konsumen II, III, dan seterusnya tidak memakan produsen secara langsung tetapi tetap tergantung pada produsen, karena sumber makanan konsumen I adalah produsen. Peranan makan dan dimakan di dalam ekosistem akan membentuk rantai makanan bahkan jaring-jaring makanan.

Contoh Rantai makanan

Perhatikan contoh sebuah rantai makanan ini : daun berwarna hijau (Produsen) ―→ ulat (Konsumen I) ―→ayam (Konsumen II) ―→ musang (Konsumen III) ―→ macan (Konsumen IV/Puncak).
Dalam ekosistem rantai makanan jarang berlangsung dalam urutan linier seperti di atas, tetapi membentuk jaring-jaring makanan (food web).\

Peran dekomposer ditempati oleh organisme yang bersifat saprofit, yaitu bakteri pengurai dan jamur saproba. Keberadaan dekomposer sangat penting dalam ekosistem. Oleh dekomposer, hewan atau tumbuhan yang mati akan diuraikan dan dikembalikan ke tanah menjadi unsur hara (zat anorganik) yang penting bagi pertumbuhan tumbuhan. Aktivitas pengurai juga menghasilkan gas karbondioksida yang penting bagi fotosintesis. Detritivor merupakan organisme yang memakan detritus (hancuran organisme mati).

Pada hakikatnya dalam organisasi kehidupan tingkat ekosistem terjadi proses-proses sirkulasi materi, transformasi, akumulasi energi, dan akumulasi materi melalui organisme. Ekosistem juga merupakan suatu sistem yang terbuka dan dinamis. Keluar masuknya energi dan materi bertujuan mempertahankan organisasinya serta mempertahankan fungsinya. Zat-zat anorganik dalam suatu ekosistem tetap konstan atau seimbang, karena unsur-unsur kimia esensial pembentuk protoplasma beredar dalam biosfer melalui siklus biogeokimiawi. Contoh siklus biogeokimiawi adalah siklus carbon, siklus oksigen, siklus nitrogen, siklus fosfor, dan siklus sulfur. Maka dari itulah keseimbangan dalam ekosistem sangat penting untuk selalu terjaga.
Namun keseimbangan ekosistem dapat terganggu jika komponen-komponen penyusunnya rusak atau bahkan hilang. Apakah yang menjadi penyebab rusaknya keseimbangan ekosistem? selain karena bencana alam, ekosistem dapat rusak akibat perbuatan manusia. Contoh kerusakan ekosistem akibat bencana alam adalah letusan gunung berapi, dimana lahar panasnya dapat mematikan organisme (hewan dan tumbuhan) dan mikroorganisme yang dilaluinya. Contoh kerusakan ekosistem karena perbuatan manusia adalah penggundulan hutan, serta pencemaran air, tanah dan udara.

Anda telah ketahui bahwa antara faktor abiotik dengan faktor biotik dalam ekosistem dapat saling mempengaruhi. Namun ada faktor abiotik yang tidak dapat dipengaruhi oleh faktor biotik. Faktor abiotik ini berada pada lingkup yang lebih luas, bahkan sangat menentukan jenis biotik baik tumbuhan ataupun hewan yang mampu hidup di dalamnya. Faktor abiotik tersebut adalah iklim regional atau iklim suatu tempat di permukaan bumi, yang dapat menentukan jenis Bioma. Istilah Bioma berhubungan dengan kumpulan species (terutama tumbuhan) yang dapat hidup di tempat tertentu di muka bumi, tergantung pada iklim regionalnya.

Jadi Bioma adalah kumpulan species (terutama tumbuhan) yang mendiami tempat tertentu di bumi yang dicirikan oleh vegetasi tertentu yang dominan dan langsung terlihat jelas di tempat tersebut. Oleh karena itu biasanya Bioma diberi nama berdasarkan tumbuhan yang dominan di daerah tersebut. Di permukaan bumi ini terdapat 7 macam bioma, yaitu: tundra, taiga (targe), gurun (padang pasir), padang rumput, savana, hutan hujan tropis, dan hutan deciduous.

Jenis Bioma, Ciri dan Karakteistik

ü Tundra

Terdapat di daerah kutub, tumbuhan dominannya adalah lumut kerak (Lichenes), lumut Sphagnum, rumput dan tumbuhan pendek lainnya yang biasanya hanya berumur 4 bulan. Hewan yang hidup di bioma ini adalah rusa, serigala dan beruang kutub. Taiga Bioma ini disebut pula bioma dengan hutan berawa atau hutan boreal. Tumbuhan dominannya adalah konifer atau tumbuhan berdaun jarum (pinus). Hewan yang hidup di sini adalah ajax, beruang hitam, dan serigala.

ü Bioma Padang pasir atau Gurun

Terdapat di daerah kering dengan curah hujan sedikit. Tumbuh-tumbuhan yang tumbuh adalah tumbuhan yang teradaptasi dengan keadaan kering, misalnya tubuhnya ditutupi oleh kutikula yang tebal dan akar yang panjang. Juga tumbuhan sukulen atau kaktus, yang menyimpan banyak air pada batangnya dan daunnya menyempit menjadi duri. Hewan yang hidup pada bioma ini adalah unta, tikus,ular, kadal, kalajengking, dan semut

ü Bioma Padang Rumput

Pada bioma ini terdapat cukup curah hujan, tetapi tidak cukup untuk menumbuhkan hutan. Tumbuhan dominannya adalah rumput, sedangkan pohon dan semak terdapat di sepanjang sungai di daerah tersebut. Macam padang rumput adalah prairi rumput pendek, prairi rumput tinggi dan padang rumput tropis. Prairi adalah padang rumput yang luas tanpa pohon.

ü Bioma Savana

Savanna merupakan padang rumput yang diselingi dengan sebaran pohon yang tumbuh jarang. Hewan yang hidup pada bioma padang rumput dan savana adalah bison, gajah, jerapah, zebra, domba, biri-biri, harimau, cheetah, serigala dan ular.

ü Bioma Hutan Hujan Tropis (hutan basah)

Terdapat di daerah tropis yang banyak turun hujan. Vegetasinya tumbuh sangat rapat. Jenis tumbuhan pada bioma ini sangat beraneka ragam/heterogen, mulai dari tumbuhan pendek yang hidup di dasar hutan hingga tumbuhan yang berukuran tinggi. Juga ada tumbuhan epifit (tumbuhan yang tumbuh pada pohon yang mempunyai naungan/kanopi, seperti anggrek) dan liana (tumbuhan yang memanjat pada tumbuhan lain, seperti rotan). Hewan-hewan yang hidup pada hutan ini antara lain monyet, macan kumbang, harimau, tapir, gajah, dan bermacam-macam burung

ü Hutan decidous (Hutan Gugur)

Terdapat di daerah yang memilki 4 musim (musim semi, panas, gugur dan dingin). Tumbuhan yang dominan adalah tumbuhan berdaun lebar, seperti pohon oak, elm, maple dan beech. Pohon-pohon di hutan ini menghijau pada musim panas, dan menggugurkan daunnya pada musim gugur, dan pada musim dingin daunnya ‘habis’. Memasuki musim semi pohon-pohon tersebut mulai menumbuhkan daunnya.

selanjutnya interaksi antar bioma di permukaan bumi membentuk lapisan makhluk hidup di bumi yang disebut Biosfer. Seluruh bioma di permukaan bumi ini pada hakikatnya terdiri atas produsen, konsumen dan dekomposer, dimana di dalamnya terjadi aliran materi dan energi yang selalu dimulai dari tumbuhan hijau.

Cabang – Cabang Ilmu Biologi

Pada hakekatnya ilmu Biologi memiliki begitu banyak cabang ilmu. Adapun cabang ilmu biologi beberapa diantaranya yaitu:

Botani

Ilmu tentang Tumbuh-tumbuhan dengan segala aspeknya.

Zoologi

Ilmu tentangBinatang dengan segala aspek kehidupannya.

Anatomi

Ilmu tentangStruktur tubuh internal makhluk hidup.

Morfologi

Ilmu tentang Struktur luar makhluk hidup.

Sitologi

Ilmu tentang Struktur dan fungsi sel.

Embriologi

Ilmu tentang Perkembangan embrio.

Fisiologi

Ilmu tentang Fungsi kerja komponen-komponen tubuh.

Genetika

Ilmu tentang Substansi genetik dan hereditas.

Mikrobiologi

Ilmu tentang Kehidupan mikroorganisme.

Mikologi

Ilmu tentang Jamur dan peranannya dalam kehidupan.

Paleontologi

Ilmu tentang Fosil dan hubungannya dengan sejarah bumi.

Ekologi

Ilmu tentang Hubungan timbal balik antara makhluk hidup dan lingkungannya.

Taksonomi

Ilmu tentang Pengelompokan makhluk hidup menjadi takson-takson.

Evolusi

Ilmu tentang Perkembangan makhluk hidup dari bentuk yang sederhana hingga bentuk yang rumit.

Virologi

Ilmu tentang Virus dan peranannya terhadap makhluk hidup yang lain.

Iktiologi

Ilmu tentang Ikan dan peranannya bagi kehidupan.

Ornitologi

Ilmu tentang Burung dan peranannya bagi kehidupan.

Histologi

Ilmu tentang Struktur dan fungsi jaringan tubuh.

2. Sejarah Perkembangan Ilmu Biologi

Perkembangan ilmu biologi didasari karena rasa ingin tahu manusia dalam merespons gejala-gejala alam. Biologi merupakan ilmu yang paling tua di bumi. Kita tentu memahami bahwa manusia pertama harus mempunyai pengetahuan yang baik mengenai hewan dan tumbuhan di sekitarnya.

Mereka harus mengerti tanaman apa yang aman dimakan dan yang beracun, hewan apa yang aman diburu dan hewan buas. Bahkan sebelum manusia purba hidup menetap, mereka telah mulai menjinakkan hewan dan bercocok tanam. Dalam kegiatan ini mereka mulai mengamati jenis-jenis makhluk hidup dan lingkungannya.

Petunjuk sejarah perkembangan biologi dapat diperoleh dari situs Assyria dan Babilonia (tahun 3500 SM). Dari gambar- gambar dan sisa-sisa peninggalan sejarah, diketahui bahwa penduduk Assyria dan Babilonia telah bercocok tanam dan mengenal ilmu pengobatan. Mereka telah mengetahui reproduksi tanaman palem dan menunjukkan bahwa pollen berasal dari tanaman jantan yang digunakan untuk menyerbuki tanaman betina.

Mereka juga mulai mempelajari anatomi untuk tujuan pengobatan. Bangsa Mesir mulai mempraktikkan biologi dan ilmu pengobatan sejak tahun 2000 SM. Kamu tentu ingat kebiasaan mereka mengawetkan mayat (mumi) dengan ramuan sejenis balsam yang dibuat dari tumbuh-tumbuhan. Bagaimana mungkin mereka dapat melakukannya tanpa pengetahuan yang baik mengenai tumbuh-tumbuhan.

Bangsa Cina kuno juga telah mengenal berbagai tanaman obat sejak 2800 tahun SM. Selain telah membudidayakan ulat sutra untuk menghasilkan kain sutra, mereka juga telah mengenal berbagai jenis serangga, termasuk perkembangbiakan dan cara-cara memberantas serangga.

Reruntuhan di Mohenjodaro menunjukkan bahwa sejak 2500 SM penduduknya telah mengenal pertanian untuk memenuhi kebutuhan pangan dan sandang. Mereka bercocok tanam gandum, barlei, kapas, sayuran, melon, dan buah-buahan lain. Sebuah dokumen yang ditemukan pada situs peninggalan bersejarah itu menunjukkan bahwa mereka telah memanfaatkan sekitar 960 jenis tanaman untuk pengobatan.

Dokumen itu juga berisi berbagai informasi tentang anatomi, fisiologi, patologi, dan ilmu bedah. Meskipun bangsa Babilonia, Assyria, Mesir, Cina, dan India kuno telah mengenal biologi, kebanyakan pengetahuan itu selalu dikaitkan dengan hal-hal yang bersifat supranatural.

Contohnya adalah mereka membedah hewan bukan untuk mengetahui struktur organ, tetapi untuk meramal massa depan atau memberi persembahan kepada dewa. Biologi yang dipelajari sebagai ilmu pengetahuan dimulai oleh bangsa Yunani. Ahli filsafat Yunani mempercayai bahwa setiap kejadian mempunyai sebab dan akibat.

Hukum yang disebut hukum kausalitas ini telah mendorong dilakukannya berbagai penyelidikan ilmiah. Mereka juga mempercayai hukum alam yang mengatur kehidupan yang dapat dipelajari manusia karena kemampuannya dalam mengamati dan mengambil keputusan. Sejak saat itu biologi mulai dikembangkan secara rasional. Ilmuwan Yunani kuno yang telah berjasa mengembangkan biologi antara lain Thales, Anaximander, Hippocrates, Aristoteles, dan Theophrastus. Aristoteles yang hidup pada pertengahan abad ke-4 SM memberi perhatian yang besar terhadap berbagai ilmu termasuk biologi.

lmu biologi dirintis oleh Aristoteles, ilmuwan berkebangsaan Yunani. Dalam terminologi Aristoteles, “filosofi alam” adalah cabang filosofi yang meneliti fenomena alam, dan mencakupi bidang yang kini disebut sebagai fisika, biologi, dan ilmu pengetahuan alam lainnya.

Aristoteles melakukan penelitian sejarah alam di pulau Lesbos. Hasil penelitiannya, termasuk Sejarah Hewan, Generasi Hewan, dan Bagian Hewan, berisi beberapa observasi dan interpretasi, dan juga terdapat mitos dan kesalahan. Bagian yang penting adalah mengenai kehidupan laut. Ia memisahkan mamalia laut dari ikan, dan mengetahui bahwa hiu dan pari adalah bagian dari grup yang ia sebut Selachē (selachians).

Aristoteles memperkenalkan dasar-dasar taksonomi yang masih dipakai hingga saat ini. Beliau mengelompokkan hewan menjadi hewan berdarah dan hewan tidak berdarah. Hewan berdarah mencakup kelompok mamalia, burung, amfibi, reptil, dan ikan. Hewan tak berdarah dibagi menjadi kelompok Cephalopoda, udang-udangan, serangga, dan Testacea yang terdiri dari hewan-hewan kecil. Penelitiannya yang lain menunjukkan bahwa hewan mempunyai paru-paru, bernapas dengan udara, berdarah panas (suhu tubuh tetap meskipun suhu lingkungan berubah), dan menghasilkan keturunan.

Dengan teorinya, Redi menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga. Teori tersebut diperkuat oleh Lanzzaro Spallanzani (1765).

Temuan Aristoteles yang penting adalah pengetahuan tentang reproduksi dan hereditas, termasuk teori abiogenesis yang menyatakan bahwa asal-usul kehidupan berasal dari benda tak hidup atau generatio spontanea yang dipercayai begitu saja oleh bangsa Yunani pada saat itu. Aristoteles juga berpendapat bahwa semua makhluk hidup mempunyai struktur dan fungsi yang disesuaikan dengan perilaku dan habitatnya.

Dalam klasifikasi hewan beliau menyarankan untuk menggunakan struktur eksternal sebagai dasar pengelompokan serta menunjukkan pentingnya struktur homologi dan analogi organ-organ hewan yang menjadi dasar perkembangan ilmu anatomi komparatif.

Pada abad ke-12 pengetahuan tentang tumbuhan disatukan menjadi botani dan dipisahkan dari pengetahuan yang mempelajari hewan, perburuan, dan ilmu bedah (disebut zoologi). Perkembangan biologi selanjutnya terjadi di berbagai bangsa dan melahirkan tokoh-tokoh seperti Leonardo da Vinci, Otto Brunfels, Leonhard Fuchs, Pierre Belon, dan sebagainya.

Perkembangan berikutnya adalah munculnya teori evolusi yang dikemukakan oleh Charles Darwin (1809-1882) yang mengetengahkan teori evolusi melalui seleksi alam dalam buku Th e origin of species atau Asal Usul Spesies. Selanjutnya berkembang ilmu yang mempelajari pewarisan sifat makhluk hidup (genetika), dipelopori oleh George Mendel (1822-1884). Contoh penerapan genetika adalah dalam dunia kedokteran, yaitu terapi gen.

Setelah itu, biologi semakin berkembang dengan ditemukannya mikroskop oleh Anthony van Leeuwenhoek.

Penemuan mikroskop tersebut mendukung penemuan sel oleh Robert Hook. Teori Hook tentang sel kemudian disempurnakan oleh Th eodor Schwann dan Matthias Schleiden (1938-1939).

Ketika mikroskop ditemukan oleh Leeuwenhoek pada abad ke-17, dimulailah kajian biologi dengan objek yang berukuran mikroskopis yaitu sel dan mikroorganisme. Sejak saat itu perkembangan biologi mengalami kemajuan yang pesat, ditunjukkan dengan berkembangnya teori-teori kehidupan yang baru dan munculnya cabang-cabang biologi yang baru seperti embriologi dan mikrobiologi. Tokoh-tokoh yang berjasa mengembangkan biologi pada saat itu adalah Roobert Hooke, Fransisco Redi, Lazzaro Spallanzani, dan Louis Pasteur.

Setelah itu, berkembang pula mikroskop elektron, yaitu mikroskop yang sumber sinarnya adalah elektron, sehingga pengamatan dengan mikroskop ini dapat dilakukan dengan lebih detail dibandingkan dengan mikroskop cahaya. Dengan dukungan teknologi lain, kajian bio logi pun mengalami perkembangan, sehingga muncullah penemuan-penemuan baru seperti dalam biologi molekuler, dan bioteknologi. Contoh bioteknologi adalah penemuan bayi tabung, kloning, pemetaan gen, dan transplantasi gen. Dengan kultur jaringan, kita bisa memperbanyak hewan atau tumbuhan tanpa harus mengawinkan jenis jantan dan betinanya, tetapi cukup dengan bagian tubuh tertentu. Contohnya adalah kultur jaringan tumbuhan yang banyak dilakukan pada tanaman tembakau, anggrek, dan jenis-jenis lain yang bernilai ekonomi tinggi. Akibat perkembangan teknologi yang semakin pesat, saat ini biologi sudah merambah pada hal-hal yang dulunya tidak mungkin dilakukan. Biologi akan selalu berkembang sesuai dengan perkembangan kehidupan manusia dan teknologi.

Karena makhluk hidup yang ditemukan semakin banyak, John Ray dan Carolus Linnaeus pada abad ke-17 dan 18 mengusulkan suatu sistem klasifikasi yang bersifat universal, dapat berlaku baik untuk hewan maupun tumbuhan. Mereka memperkenalkan sistem klasifikasi baru berdasarkan takson- takson. Sistem klasifikasi inilah yang digunakan sebagai rujukan sistem klasifikasi modern.

Pada masa kini, biologi mencakup bidang akademik yang sangat luas, bersentuhan dengan bidang-bidang sains yang lain, dan sering kali dipandang sebagai ilmu yang mandiri. Namun, pencabangan biologi selalu mengikuti tiga dimensi yang saling tegak lurus: keanekaragaman (berdasarkan kelompok organisme), organisasi kehidupan (taraf kajian dari sistem kehidupan), dan interaksi (hubungan antarunit kehidupan serta antara unit kehidupan dengan lingkungannya).

3. Manfaat Ditemukannya Biologi bagi Kehidupan

Biologi menawarkan berbagai kesempatan untuk memperoleh ilmu pengetahuan tentang dirimu sendiri dan benda hidup lainnya yang berguna bagi kehidupan sehari-hari. Misalnya saja kita dapat mengetahui bagaimana proses pertumbuhan kita , bagaimana proses reproduksi,bagaimana proseskita bernapasdan masih banyak lagi. Biologi dapat membantu kita untuk melihat dunia dan alam kehidupan ini sebagaimana yang dilakukan oleh para ilmuwan .

Misalnya ketika para ilmuwan menemukan suatu spesies yang baru dengan belajar biologi tanpa harus menjadi ilmuwan kita dapat melihat hal tersebut..

Biologi sebagai pengetahuan dasar untuk beberapa bidang dan profesi.misalnya:bidang pertanian,kesehatan,perkebunan,dll. perkembangan bioteknologi dan biologi mokuler saat ini dengan ditemukannya beberapa teknik rekayasa genetika seperti teknik transfer nucleus, pemotongan dan penyambungan gen serta teknik penyisipan gen. teknik-teknik ini sudah diaplikasikan pada keperluan bidang peternakan, pertanian, dan kedokteran melalui cloning. pada bidang pertanian, teknik rekayasa genetika yang bertujuan untuk menciptakan tanaman-tanaman dengan sifat unggul, dilanjutkan dengan teknik kultur jaringan, sehingga tanamana-tanaman jenis unggul tersebut dapat diperoleh dalam waktu singkat dengan jumlah yang banyak tanpa memerlukan lahan yang luas dan dalam kondisi yang steril.Pada bidang peternakan, teknik rekayasa genetika dilanjutkan dengan yeknik fertilisasi in vitro atau teknik superovulasi dan kemudian teknik inseminasi buatan dengan tujuan diperoleh dengan cepat ternak jenis unggul dalam jumlah yang banyak. Pada bidang perikanan, pemanfaatan ilmu biologi adalah sebagai landasan pengetahuan (basic science) dalam usaha pembudidayaan ikan-ikan ataupun hewan laut lainnya yang telah diketahui memiliki nilai gizi terbaik dan tinggi dan juga bernilai ekonomis. Selain itu biologi dapat juga dijadikan landasan pengetahuan dalam penelitian-penelitian yang lebih luas lingkupnya yakni pada lingkup ekosistem perairan laut dan pantai.Pada bidang kedokteran, teknik rekayasa genetika dilakukan untuk membantu pasangan suami istri yang sulit mendapat keturunan atau anak. Ataupun bagi pasangan yang ingin menentukan jenis kelamin bagi buah hati mereka.Biologi akan membantu kita memahami dasar-dasar penyebab suatu penyakit.

Misalnya saja ketika kita terkena penyakit tipus itu disebabkan adanya bakteri Salmonella thyposa.Hal itu dapat diketahui kita mempelajari tentang bakteri di biologi .

Biologi akan membuat kita lebih dekat dengan tuhan

Dengan mempelajari biologi kita melihat ciptaan tuhan yang begitu luar biasa ,hal ini membuat kita lebih banyak bersyukur dn kita akan selalu ingat tuhan.

Dengan mempelajari biologi kita dapat mengetahui tentang,manusia,tumbuhan ,semua yang ada di muka bumi ini dan dengan begitu kita bisa menjaga keseimbangan alam bukan dengan memahami bagaimana peran masing2 ciptaan tuhan di bumi dan ternyata mempelajari biologi ini bukan hanya mengajari kita tentang kehiduypan dunia tapi membuat kita lebih banyak bersyukur dengan ciptaan tuhan..

B. Fisika Dan Perkembangannya

1. Definisi Fisika Dan ruang Lingkupnya

Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang mempelajari gejala dan sifat benda-benda yang ada di alam. Gejala-gejala ini awalnya merupakan yag dialami oleh indra, seperti indra peraba yang bisa merasakan panas, pendengaran menemukan pelajaran seputar bunyi, dan penglihatan menemukan cahaya atau optika.

Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang bersifat dasar, karena berkaitan dengan struktur dan perilaku benda, terutama benda mati. Berdasarkan sejarah, fisika merupakan bidang ilmu yang paling tua, karena dimulai dengan pengamatan-pengamatan benda-benda yang terdapat di langit, usianya, periodenya, lintasannya, dan sebagainya. Bidang ilmu ini suidah dimulai sejak berabad-abad yang lalu, dan mengalami perkembangan pada era Galileo dan Newton. Galileo membuat rumusan hukum-hukum sepunat benda yang jatuh, sedangkan Newton mempelajari tentang gerak pada umumnya, termasuk gerakan planet dalam sitem tata surya.

Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan dalam bidang teori (fisika teoritis) dan eksperimen (fisika eksperimental).

fisika teoritis berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Fisika teoritis telah menghasilkan beberapa teori seperti teori mekanikan kuantum, teori relativitas, teori elektromagnetik.fisika eksperimentalis berusaha menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Seperti fisika optik, fisika nuklir, dan lain-lain.

Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, namun keduanya saling bergantung. Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Mempelajari ilmu fisika bertujuan untuk mengetahui bagian-bagian dasar dari benda-benda dan mengetahui interaksi antar benda yang satu dengan lainnya, serta dapat menjelaskan berbagai fenomena alam yang terjadi. Meskipun fisika terbagi dalam beberapa bidang, hukum fisika berlaku secara universal. Tinjauan suatu fenomena dari bidang tertentu akan mendapatkan hasil yang sama apabila ditinjau dari bidang fisika lainnya. Di samping itu, konsep-konsep dasar fisika bukan hanya mendukung perkembangan fisika sendiri, namun juga perkembangan teknologi dan ilmu lainnya. Ilmu fisika menunjang penelitian, baik murni maupun terapan. Para ahli geologi dalam penelitiannya memakai metode-metode mekanika, listrik, akustik, dan gravimetri. Para ahli astronomi membutuhkan optik spektografi dan teknik radio. Begitu juga para ahli meteorologi dan oseanologi, memerlukan ilmu fisika.

Fisika berkembang dari hasil observasi dan eksperimen. Observasi (pengamatan) dan eksperimen (percobaan) perlu pengukuran dengan menggunakan bantuan berupa alat ukur, sehingga didapat hasil pengamatan yang sifatnya kuantitatif. Dalam ilmu fisika, panjang, volume, dan suhu, merupakan sesuatu yang bisa diukur, yang disebut besaran. Besaran memiliki 2 komponen utama, yakni nilai dan satuan. Dalam fisika, tidaksemua besaran fisika memiliki satuan, misalnya massa jenis relatif dan indeks bias.

Ø Teori fisika utama

Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar dari pada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya.

Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.

Bidang utama dalam fisika

Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari atom.

Bidang Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang Fisika partikel, juga dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya.

Terakhir, bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan. Bidang yang berhubungan

Ada banyak area riset yang mencampur fisika dengan bidang lainnya. Contohnya, bidang biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika dalam sistem biologi, dan bidang kimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum mekanik memberi peningkatan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul.

2. Sejarah Perkembangan Fisika

a. Sejarah Perkembangan Fisika Pada Zaman Purbakala.

Sejak zaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk Bumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan Bulan. Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern.

Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa.

Menurut Richtmeyer, periode pra sains (purbakala) termasuk periode pertama yang terjadi sampai tahun 1550-an. Pada periode pertama ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang dipakai untuk membuat perumusan empirik. Dalam periode pertama ini juga belum ada penelitian yang sistematis. Beberapa penemuan pada periode ini diantaranya :

2400000 SM – 599 SM

Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan 1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam Teknologi sudah ada peleburan berbagai logam, pembuatan roda, teknologi bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).

600 SM – 530 M

Perkembangan ilmu dan teknologi sangat terkait dengan perkembangan matematika. Dalam bidang Astronomi sudah ada pengamatan tentang gerak benda langit (termasuk bumi), jarak dan ukuran benda langit. Dalam bidang sains fisik Physical Science, sudah ada Hipotesis Democritus bahwa materi terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai tradisi “Fisika Matematika” untuk menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatika dan lain-lain. Tradisi Fisika Matematika berlanjut sampai sekarang.

530 M – 1450 M

Mundurnya tradisi sains di Eropa dan pesatnya perkembangan sains di Timur Tengah. Dalam kurun waktu ini terjadi Perkembangan Kalkulus. Dalam bidang Astronomi ada “Almagest” karya Ptolomeous yang menjadi teks standar untuk astronomi, teknik observasi berkembang, trigonometri sebagai bagian dari kerja astronomi berkembang. Dalam Sains Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang nendorong secara terus menerus; kemagnetan berkembang ; Eksperimen optika berkembang, ilmu Kimia berkembang (Alchemy).

1450 M- 1550 M

Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang sistematis.

Adapun tokoh-tokoh fisika pada zaman ini diantaranya adalah :

Thales (620-547 SM)

Thales merupakan Saintis pertama yang sudah memahami pentingnya prinsip-prinsip umum ketimbang kejadian-kejadian khusus atau individual. Dan juga orang pertama yang mengajarkan tentang strukur mikroskopik materi. Menurut pemikirannya air adalah elemen dasar alam. Segenap isi alam semesta ini terbuat dari air. Gerakan larinya air merupakan alasan dasar untuk seluruh gerakan. Thales menganggap materi dan gaya sebagai satu kesatuan.

Anaksimandross (609-546 SM)

Anaksimandross merupakan muridnya Thales yang mempercayai bahwa alam diatur oleh suatu hukum. Dia lebih percaya pada kekuatan fisis ketimbang kekuatan supernatural yang membuat keteraturan di alam. Menurutnya entitas wujud alam semesta adalan apeiron. Apeiron ini mirip dengan konsep “kehampaan atau vacuum”, sesutau yang tak jelas atau tak tentu dalam ruang dan waktu. Dia mempunyai gagasan bahwa evolusi binatang itu melalui mutasi, dan bukan melalui seleksi alam.

Anaksimenes (585-525 SM)

Anaksimenes merupakan murid dari Anaksimandros. Dia mengungkapkan bahwa udara atau angin merupakan entitas wujud alam semesta, udaralah yang mendasari segalanya sehingga dapat dikatakan bahwa panas dan dingin merupakan penyebab udara menciptakan suatu bentuk. Menurutnya bumi, matahari dan bintang adalah cakram atau piringan di atas udara.

Empedocles(490-430 SM)

Menurut pendapat dari Empedocles, entitas wujud di alam semesta terdiri atas empat unsur yaitu api, angin, air, tanah. Unsur-unsur empat tersebut tidak bisa saling tukar menukar satu sama lain. Ada dua kekuatan atau gaya yaitu centripetal force of love dan centrifugal force of strife. Ini yang bertanggung jawab dalam interaksi unsur-usur tersebut. Teori empat unsur ini di adopsi Aristoteles dan diyakini hingga abad renaisans (pencerahan). Untuk membuktikan bahwa dia bisa abadi, dia melompat ke kawah gunung api Etna.

Leucippos (5 SM)

Menurut pendapat Leucippos di dunia ini tak ada yang terjadi secara kebetulan tanpa alasan, segalanya pasti punya tujuan. Leucippos merupakan Bapak Atomisme yang berpendapat bahwa entitas wujud adalah atom. Ada dua entitas yang invariant (karar) yaitu atom dan kehampaan. Segalasesuatu juga memiliki sifat mendasar yaitu perubahan dan gerak.

b. Perkembangan Fisika Pada Awal Periode.

Menurut Richtmeyer periode awal sain (fisika) termasuk periode kedua yang dimulai dari tahun 1550an sampai tahun 1800an. Pada periode kedua ini mulai dikembangkan metode penelitian yang sistematis dengan Galileo dikenal sebagai pencetus metode saintifik dalam penelitian.

Hasil-hasil yang didapatkan antara lain :

Kerja sama antara eksperimentalis dan teoris menghasilkan teori baru pada gerak planet.Newton meneruskan kerja Galileo terutama dalam bidang mekanika sehingga menghasilkan hukum-hukum gerak yang sampai sekarang masih dipakai.Dalam Mekanika selain Hukum-hukum Newton, dihasilkan pula Persamaan Bernoulli, Teori Kinetik Gas, Vibrasi Transversal dari Batang, Kekekalan Momentum Sudut, Persamaan Lagrange.Dalam Fisika Panas ada penemuan termometer, azas Black, dan Kalorimeter.Dalam Gelombang Cahaya ada penemuan aberasi dan pengukuran kelajuan cahaya.Dalam Kelistrikan ada klasifikasi konduktor dan nonkonduktor, penemuan elektroskop, pengembangan teori arus listrik yang serupa dengan teori penjalaran panas dan Hukum Coulomb.[3]

c. Perkembangan Fisika Periode Klasik.

Menurut Richtmeyer, periode sains klasik termasuk periode ketiga yang dimulai dari tahun 1800an sampai 1890an. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik. Dalam periode ini pemahaman dibidang kefisikaan masih sempit dan perkembangannya tidak seluas pada perkembangan konsep-konsep fisika modern.

Contoh-contoh pemikiran pada zaman ini adalah :

ü Mekanika Klasik (Mekanika Newtonian).

Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai dalam Fisika Kuantum), Persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika. Mekanika klasik disini menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel. Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton tentang gerak, terutama oleh hukum kedua Newton. Hukum ini menyatakan, “Sebuah benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga laju perubahan waktu dari momentum sama dengan gaya tersebut”.

Hukum-hukum gerak Newton baru memiliki arti fisis, jika hukum-hukum tersebut diacukan terhadap suatu kerangka acuan tertentu, yakni kerangka acuan inersia (suatu kerangka acuan yang bergerak serba sama – tak mengalami percepatan). Prinsip Relativitas Newtonian menyatakan, “Jika hukum-hukum Newton berlaku dalam suatu kerangka acuan maka hukum-hukum tersebut juga berlaku dalam kerangka acuan lain yang bergerak serba sama relatif terhadap kerangka acuan pertama”. Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika suatu partikel bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditinjau (idealisasi fakta fisis yang sebenarnya). Gerak partikel terhadap suatu kerangka acuan inersia tak gayut (independen) posisi titik asal sistem koordinat dan tak gayut arah gerak sistem koordinat tersebut dalam ruang. Dikatakan, dalam kerangka acuan inersia, ruang bersifat homogen dan isotropik. Jika partikel bebas bergerak dengan kecepatan konstan dalam suatu sistem koordinat selama interval waktu tertentu tidak mengalami perubahan kecepatan, konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen.

ü . Elektrodinamika Klasik.

Dalam elektrodinamika diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell dan lain-lain. Elekrodinamika, sesuai dengan namanya adalah kajian yang menganalisis fenomena akibat gerak elektron. Fenomena ini berkaitan dengan kelistrikan dan kemagnetan. Kendati elektrodinamika merupakan bagian dari fisika klasik, hukum-hukum elektrodinamika yang dikompilasi oleh Maxwell ternyata sesuai dengan teori Relativitas, salah satu pilar dari fisika modern. Teori elektromagnet membahas medan elektromagnet, yaitu medan listrik dan medan magnet . Kedua besaran ini berhubungan dengan rapat muatan dan rapat arus. Bagian ini tidak akan mengulas secara rinci teori medan elektromagnet sebab dapat diperoleh dalam kuliah khusus tentang elektrodinamika. Hal yang perlu dikemukakan di sini adalah bahwa menurut Maxwell, medan listrik dan magnet memenuhi persamaan Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan elektromagnet merambat dalam ruang dalam bentuk gelombang dengan kecepatan tetap v. Maxwell adalah orang pertama yang mengungkapkan bahwa gelombang EM pada jangkauan frekuensi tertentu adalah gelombang cahaya. Sejak itu orang kemudian memahami bahwa gelombang EM meliputi frekuensi sangat rendah seperti sinar tampak (frekuensi berkisar 4000 A – 7000A), hingga radiasi frekuensi tinggi seperti Sinar-X.

Dalam kajian optika dipahami bahwa cahaya memiliki berbagai sifat yang menunjukkan bahwa konsep cahaya sebagai gelombang tidak esensial. Akan tetapi guna menjelaskan secara lebih tepat mengenai gejala interferensi, khususnya difraksi, konsep cahaya sebagai gelombang adalah mutlak.

Pada prinsipnya fisika klasik berpandangan bahwa materi terdiri atas partikel dan radiasi terdiri atas gelombang. Pandangan ini menjadi acuan dalam menjelaskan gejala alam. Contohnya, gaya yang dialami oleh partikel bermuatan seperti, elektron dan proton, dengan massa masing-masing muatan listrik satu satuan, berinteraksi melalui interaksi gravitasi (massa) dan elektromagnetik. Geraknya dapat dijelaskan melalui Hukum Lorentz. Akan tetapi, teori klasik tidak mampu menjelaskan bagaiman interaksi partikel ini dengan cahaya (radiasi).

ü Termodinamika Klasik.

Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk – bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Termodimika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya . energi dan materi sangat berkaitan erat, sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingak keadaan materi tersebut.

Hukum pertama dari termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lainnya. Hukum ini mengatur semua perubahan bentuk energi secara kuantitatif dan tidak membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada kenyataannya tidak ada kemungkinan terjadinya proses dimana proses tersebut satu – satunya hasil dari perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini di kenal dengan hukum kedua termodinamika.

Keterbatasan termodimika klasik. Termodinamika klasik menggarap keadaan sistem dari sudut pandang makroskopik dan tidak membuat hipotesa mengenai struktur zat. Untuk membuat analisa termodinamika klasik kita perlu menguraikan keadaan suatu sistem dengan perincian mengenai karakteristik – karakteristik keseluruhannya seperti tekanan , volume dan temperature yang dapat diukur secara lansung dan tidak menyangkut asumsi – asumsi mengenai struktur zat.Termodinamika klasik tidak memperhatikan perincian, perincian suatu proses tetapi membahas keadaan – keadaan kesetimbangan. Dari sudut pandang termodinamika jumlah panas yang dipindahkan selama suatu proses hanyalah sama dengan beda antara perubahan energi sistem dan kerja yang dilaksanakan., jelaslah bahwa analisa ini tidak memperhatikan mekanisme aliran panas maupun waktu yang diperlukan untuk memindahkan panas tersebut.Termodinamika klasik mampu menerangkan mengapa perpindahan panas dapat terjadi, namun termodinamika klasik tidak menjelaskan bagaimana cara panas dapat berpindah. Kita mengenal bahwa panas dapat berpindah dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

ü Teori Relativitas Umum.

Einstein menyelesaikan teori relativitas umum pada 1915. Teori relativitas umum menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetik tidak sesuai dengan teori gerakan Newton. Menurut Newton, gravitasi dianggap sebagai kekuatan penarik… Planet-planet bergerak mengelilingi matahari dalam bentuk lingkaran e