“Saya tidak mengetahui apapun yang mungkin tampak dalam dunia ini; tapi bagi saya pribadi, saya seolah-olah hanya seorang anak kecil bermain di pantai, dan menemukan sebuah batu cantik atau sepotong kulit kerang indah, sedangkan besarnya lautan kebenaran tetap belum ditemukan sebelum saya”
(“I do not know what may appear to the world; but to myself I seem to have been only like a boy playing on the seashore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.”)

Isaac Newton

Bocah pantai yang duduk di pundak para raksasa

Isaac Newton
(1642 - 1727)

Masa kecil
Newton lahir prematur pada penghujung tahun 1642 * bersamaan dengan tahun meninggalnya Galileo. Badan bayi ini sangat kecil (prematue) sehingga harus masuk tabung. Ayah Newton, seorang petani, bahkan sudah meninggal 3 bulan sebelum dia dilahirkan. Ibunya menginginkan agar Newton menjadi petani, tapi jalan hidupnya berubah setelah melanjutkan sekolah di Grantham dan kost di rumah seorang apoteker. Di sini Newton mempunyai kesempatan membaca buku dan melakukan eksperimen. Penemuan kincir air, kincir angin, jam pasir dan jam air terjadi pada periode ini, sebelum dipanggil pulang untuk mengurus tanah pertanian dan berhenti sekolah. Namun tahun 1658, Newton kembali ke rumah apoteker dan kembali sekolah.
Juni 1661, Newton masuk Universitas Cambridge Trinity dengan program subsidi – mengganti biaya sekolah dengan membersihkan ruangan dan melayani kebutuhan dosen. Awalnya dia mempelajari “Ilmu cahaya (optics)” Kepler, membaca “Teori dasar ilmu ukur” Euclid serta “Cara dan petunjuk ilmu ukur” Tycho Brahe. Di bawah bimbingan Isaac Barrow, Newton mulai mempelajari matematika dan ilmu optik. Awal tahun 1665, Newton lulus dari Cambridge tapi tidak lama kemudian muncul wabah (bubonic plague) sehingga universitas ditutup dan dia pulang ke desanya (Woolsthorpe). Ternyata banyak orang pintar yang menjadi pendukung sekaligus pesaing Newton, meninggal, karena epidemi ini.

Sejaman dengan para jenius bidang lain
Suatu hari di tahun 1664, pada sebuah kedai kopi di London terjadi diskusi tiga ilmuwan terkemuka jaman itu, yaitu: Robert Hooke (1635 – 1703), penemu hukum Hooke **; Christopher Wren (1632 – 1723), ilmuwan sekaligus arsitek yang membangun St. Paulus di London dan dosen astronomi serta Edmund Halley (1656 – 1742) *** pada tahun 1682.

Trio ini sedang mendiskusikan dan mencoba merumuskan orbit planet, namun selalu gagal. Halley datang ke Cambridge dan meminta nasihat Newton. Ternyata rumus “simpanan” Newton – yang kemudian dipublikasikan atas saran Halley, dapat memecahkan problem tersebut meski kemudian ada tuduhan dari Hooke bahwa karya Newton adalah karya plagiat. Hal ini membuat Newton patah arang, tapi demi mengungkapkan kebenaran – teringat akan meninggalnya Copernicus dan Galileo untuk kebenaran, maka Newton terus melakukan penelitian dan merumuskan hukumnya sampai hukum ketiga.
Tahun 1687 terbitlah karya Newton yang monemental, Principia. Konflik dengan Hooke ini terus berlanjut ketika Newton juga menemukan teori tentang cahaya dan warna – terlebih dahulu diawali oleh penemuan mikroskop pada tahun 1678 oleh Antony Van Leewenhoek (1632 – 1723) yang berkewarganegaan Belanda. Pada saat yang sama, Christiaan Huygens (1629 – 1695) seorang ahli fisika, namun juga menekuni horology (ilmu tentang pengukuran waktu) dan pencetus teori tentang cahaya sekaligus seorang matematikawan.
Peran Huygens sangat penting dalam mengubah jalur minat Liebniz dari hukum dan filsafat untuk kemudian menekuni matematika (baca: Leibniz). Pierre de Fermat – hidup semasa itu pula, sedang mencoba merumuskan matematika yang terhubung dengan tingkat perubahan, untuk selanjutnya matematika ini dikenal dengan “julukan” kalkulus. Perlombaan kalkulus ini, seperti sudah kita ketahui bersama, dimenangkan oleh Newton dan Leibniz.
Tahun 1666, Newton sudah menemukan kalkulus namun baru sepuluh tahun kemudian, diusulkan oleh Royal Society untuk membuat laporan - guna diperiksa - kepada Johann Bernoulli (1646 – 1716). Pada saat yang bersamaan, ahli matematika Jerman, Leibniz juga meneliti kalkulus setelah membaca laporan Newton pada waktu ada kesempatan mengunjungi Bernoulli. Keduanya saling menuduh siapa yang pertama kali menemukan kalkulus. Akhirnya keduanya dikukuhkan bahwa kalkulus adalah penemuan mereka berdua. Dalam perkembangannya, kelak, kalkulus versi Leibniz lebih banyak digunakan karena lebih sederhana, namun kalkulus tidak akan kita kenal, apabila tidak ada Newton.

Fluxion Newton
Dalam kurun beberapa tahun Newton mengembangkan metode sistematis untuk menyelesaikan problem tangen. Akhirnya, Newton bisa menggambar tangen sebagai garis lengkung mulus yang dapat digambar pada sembarang titik. Proses ini adalah awal penemuan kalkulus, yang di kemudian hari cara di atas disebut sebagai diferensial. Kalkulus atau dapat disebut aljabar ketidakhinggaan, matematika kesinambungan – satu dari alat-alat matematika yang sangat berguna. Sejak dahulu suatu kesinambungan atau gerakan (motion) mendapat “tempat” di hati matematikawan karena “gelitik” paradoks Zeno.
Diferensial ala Newton didasarkan pada fluxions – aliran – suatu ekspresi matematikal yang disebutnya fluents. Ilustasi dengan menggunakan persamaan di bawah ini dapat membantu pemahaman tentang fluxion.

y = x² + x + 1 (1)

Persamaan di atas mempunyai dua fluents: y dan x, dimana y dan x dapat berubah, atau mengalir, seiring dengan berjalannya waktu. Tingkat perubahan – fluxion – diberi notasi yº dan xº. Dalam notasi Newton, y berubah menjadi (y+oyº), dimana x berubah menjadi (x+oxº). Angka o mewakili jumlah waktu yang telah dihabiskan, hampir mendekati angka nol. Persamaan di atas berubah menjadi:

(y + oyº) = (x + oxº)² + (x + oxº) + 1 (2)

Dengan menguraikan (x+ oxº)² diperoleh:

y+oyº = (x²+x+1) + 2x(oxº) + 1(oxº) + (oxº)² (3)

Kurangkan persamaan (3) dengan persamaan (1) yang sehingga yang tersisa adalah:

oyº = 2x(oxº) + 1(oxº) + (oxº)² (4)

Newton mengetahui bahwa (oxº)² sangatlah kecil sehingga dapat diabaikan:

oyº/oxº = 2x + 1

Cara di atas memberikan hasil memuaskan, tetapi tindakan Newton dengan mengabaikan oxº mengakibatkan (oxº)² dan (oxº)³ dan pangkat lebih tinggi menjadi sama dengan nol, akibatnya oxº itu sendiri harus sama dengan nol. Pembagian dengan penyebut nol adalah “tabu” dalam logika matematika, dimana “kasus” ini tidak terjadi pada kalkulus yang dikembangkan oleh Leibniz. Newton sudah menemukan kalkulus pada tahun 1666, tetapi baru pada tahun 1676 diusulkan untuk membuat laporan pada matematikawan Johann Bernoulli. Sementara itu, Leibniz pada waktu kunjungan kerja ke kantor Bernoulli di London, pernah membaca laporan Newton.

Hukum Newton
Ide terbesar Newton justru terjadi pada tahun 1666. Pada siang hari dia membaca dan merenungkan teori Copernicus, Galileo dan Kepler tentang orbit bumi di bawah pohon apel. Sebuah apel jatuh menimpanya dan dia langsung mengambil kesimpulan bahwa bulan juga mempunyai daya tarik karena [bulan] tidak jatuh ke bumi sama seperti apel. Tujuh tahun kemudian, dia baru mendapatkan jawabannya. Mulai bosan berkutat dengan alam semesta, Newton mulai melakukan eksperimen tentang cahaya.
Newton mengawali penjelajahan sains dengan dasar pemikiran Galileo, analitikal geometri dari Descartes dan hukum Kepler tentang gerakan planet yang ada di otak. Ketiga orang inilah yang disebut Newton dengan raksasa-raksasa yang menggendongnya. Newton memformulasikan tiga hukum yang mengatur semua gerakan (fenomena) dalam alam semesta dari galaksi di jagad raya sampai elektron berputar mengelilingi nukleus. Hukum gerak Newton mampu bertahan tiga abad. Konsep-konsep ruang, waktu dan massa ini akan kehilangan “kesaktiannya” dihantam oleh teori relativitas Einstein; Konsep (gaya) aksi dan reaksi serta momentum dilumat mekanika quantum: namun hukum Newton tetap tak terbantahkan. Tidaklah lengkap apabila tidak menampilkan hukum Newton yang menjadi legenda sampai sekarang.

Hukum Newton I (merumuskan ide Galileo) tentang hukum benda konstan, yaitu: benda diam cenderung terus diam. Benda bergerak cenderung terus bergerak lurus dengan laju konstan.
Hukum Newton II tentang hubungan antara gaya, massa dan percepatan, yaitu: semakin besar gaya yang bekerja pada sebuah benda semakin besar percepatannya, tetapi semakin pejal benda semakin besar perlambatannya.
Hukum Newton III tentang aksi dan reaksi, yaitu: ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga melepaskan gaya yang sama namun berlawanan arah dengan gaya benda pertama.

Minat-minat Newton lainnya
Pada usia 23 tahun, Newton juga melakukan eksperimen “cahaya” dengan menggunakan sebuah prisma. Lewat eksperimen ditemukan bahwa cahaya putih bisa diurai menjadi spektrum tujuh warna, lalu bisa menyatu kembali menjadi seberkas cahaya putih.
Newton juga menggembangkan teleskop buatan Galileo, sehingga mampu melakukan pembesaran 40 kali yang disebut dengan teleskop refleksi. Newton terus mencoba melakukan perbaikan kemampuan teleskop ini, sampai pada akhirnya tahun 1671 jadilah teleskop refleksi yang berkualitas paling baik di jaman itu (sampai sekarang teleskop ini masih tersimpan pada perpustakaan kerajaan di London).
Hooke kembali bersitegang dengan Newton dalam cahaya dan warna. Makalah yang diterbitkan Newton dituduh mencontek buku “Gambar uji coba mikroskop” karangan Hooke. Hal yang sama terjadi setelah Newton menerbitkan Principia, Hooke kembali menyerang Newton, agar menghentikan penerbitan dan peredaran buku tersebut, sebelum keduanya didamaikan oleh Halley.
Tahun 1704, setelah buku Optik yang isinya meliputi warna cahaya, pemantulan dan spektrum cahaya dicetak untuk kedua kalinya, Newton juga melakukan penelitian antara lain: akustik (ilmu tentang suara), prinsip pengawetan, theorema binomial, alkimia (cakal bakal ilmu kimia), di mana yang terakhir ini dilakukannya dengan sering berdiskusi dan melakukan percobaan dengan Boyle. Kesimpulan dari percobaan Newton dan Boyle menjawab bahwa alkimia bukan semacam ilmu sihir dan merintis cabang ilmu pengetahuan lain, yaitu: kimia. Adanya materi dan alam yang memberi unsur padat, cair dan gas. Bentuk padat menjadi bentuk cair dan kembali dari cair menjadi padat adalah “kerja” alam, sebelum dibuat kesimpulan bahwa materi yang ada di alam semesta terdiri dari materi yang paling kecil.

Karakter Newton (tambahan)
Umur 47 tahun, Newton dipilih untuk mewakili Universitas Cambridge dalam parlemen, namun pada saat hampir bersamaan ibunya meninggal. Tidak lama kemudian dia mulai menulis buku agama, sebelum dia sendiri mengalami ketegangan syaraf. Asal muasal pukulan berat ini adalah tempat tinggalnya terbakar dan api rupanya telah memusnahkan semua catatan eksperimennya selama lebih dari 20 tahun. Jiwanya tergoncang, disusul jiwanya melemah, ingatannya menurun tajam dan cepat naik darah.
Selama dua tahun tidak ada kiprah apapun, Newton kembali melakukan pengamatan terhadap lintasan bulan dan melakukan eksperimen-eksperimen lagi. Pada saat itu, Inggris – masa pemerintahan Charles II, mempunyai gedung astronomi di Greenwich yang dibangun oleh Flamsteed, seorang astronom sekaligus ahli matematika.
Newton meminta bantuan Flamsteed agar mengirimkan hasil pengamatannya terhadap benda-benda langit kepadanya. Makin lama makin banyak bahan yang diminta Newton, dimana hal ini membuat kondisi kesehatan Flemsteed memburuk dan tidak dapat melayani permintaan Newton lagi. Persahabatan mereka retak dan akhirnya putus pada tahun 1698. Keduanya memendam dendam dan Newton tidak lagi melakukan penelitian tentang lintasan bulan. Pada tahun 1713, saat Principia dicetak ulang untuk ketiga kalinya, Newton bahkan sama sekali tidak menyebutkan jasa Flamsteed. Flamsteed meninggal pada tahun 1719 dengan menyimpan dendam kesumat.
Apabila di atas sudah diketahui bahwa Newton berseteru dengan Hooke. Agar tidak terjadi perselisihan dengan Hooke, Newton baru menerbitkan buku Optik pada tahun 1704, setahun setelah Hooke meninggal. Saling tuding siapa yang menjadi plagiat dalam penemuan kalkulus dengan Leibniz dan bermusuhan dengan Flemsteed, maka lengkaplah gambaran tentang karakter Newton.

Newton mendapatkan gelar Sir
Tahun 1705, Newton diangkat menjadi ketua umum Royal Society dan tahun 1705 dianugerahi gelar Sir. Awalnya, Newton menjabat sebagai inspektur percetakan uang kerajaan dan sukses melakukan penggantian mata uang selama kurun waktu 3 tahun sebelum diangkat menjadi Direktur percetakan uang kerajaan. Umur 80 tahun, Newton sering dililit penyakit tetapi penglihatannya masih baik. Untuk membantu mengakomodasi kegiatannya, dipekerjakanlah seorang asisten. Meskipun penyakitnya kambuh dan sering mengeluhkan sakit, tetapi Newton tidak pernah mengerutu, marah atau menjadi tidak sabaran. Semua itu dimaklumi hanya dengan tertawa dan mengobrol seperti biasa dan tetap berkutat dengan kegiatan membaca dan menulis. Newton tidak menikah tapi ketiga saudara tirinya tetap mendapat perhatian darinya. Pada usia 84 tahun, Newton meninggal dan jenasahnya dikebumikan di Westminster Abbey, tempat peristirahatan terakhir bagi keluarga raja, orang terkenal, pahlawan dan ilmuwan. Setelah Newton meninggal, untuk mengenang jasa-jasanya dibuatlah mata uang bergambar Newton.

*) Ada yang menyebut tanggal lahir Newton 4 Januari 1643. Perbedaan ini terjadi karena ada ‘koreksi’ kalender Gregorian pada tahun 1582, sehingga ada selisih 11 hari. Inggris baru mengadopsi kalender Gregorian terhitung tahun 1752.
**) Hooke, anggota Royal Society, adalah orang yang menaruh minat kuat apabila ada penemuan sains dan teori baru. Awalnya dia adalah seorang pelukis, namun setelah menguasai 6 buku Euclid dalam waktu satu minggu, kemudian banting setir menekuni sains.
***) Penemu komet, sehingga komet itu diberi nama seperti nama penemunya.

Sumbangsih
Gravitasi tidak akan diperhatikan orang tanpa peran Newton. Ilmu kimia yang semula dianggap seperti ilmu “sihir” di tangan Newton menjadi disiplin ilmu kimia setelah melewati tahapan alkimia. Kaitan antara gaya, massa dan percepatan dalam diubah Newton menjadi persamaan matematik. Tonggak-tonggak sains dibentuk oleh Newton sebelum dikembangkan oleh pakar-pakar lainnya sampai dirombak oleh Einstein lewat teori relativitas yang fenomental.
Ketiga hukumnya terutama hukum tentang gaya (aksi dan reaksi) dapat digunakan untuk menjelaskan fenomena alam. Ide kalkulus berawal dari Newton, meskipun karena kurang sabar dan karyanya lebih banyak disimpan, maka Leibniz muncul dengan ide lebih brilian dan notasi yang familiar