Bianglala

Bagaimana peluang ilmuwan Indonesia untuk meraih hadiah Nobel? Ini pernah jadi topik hangat di Milis Sains Populer yang saya kelola.

Ceritanya dipicu oleh pernyataan Prof. Yohanes Surya di beberapa Media bahwa tahun 2020, ilmuwan Indonesia akan bisa meraih hadiah Nobel Fisika. Kita tahu, Prof. Yohanes adalah “dedengkot” TOFI (Tim Olimpiade Fisika Indonesia) yang telah sukses mengantarkan sejumlah siswa Indonesia memenangkan medali emas dalam even bergengsi Olimpiade Fisika Internasional.

Beberapa fisikawan kita beranggapan bahwa pernyatan tersebut overclaimed karena memperoleh hadiah Nobel itu bukan hal yang gampang. Perlu lebih dari sekedar kepintaran, karena sang ilmuwan juga harus bisa menemukan sesuatu yang bukan cuma baru, tapi juga punya manfaat yang signifikan bagi kepentingan ilmu pengetahuan maupun kemanusiaan.

Dengan kata lain, di luar faktor-faktor seperti kecerdasan, ketekunan, dukungan fasilitas, dll, faktor-faktor seperti “inspirasi”,”luck”, dsb, dalam menemukan sebuah ide adalah sangat menentukan. Tapi sayangnya, datangnya “inspirasi” bukanlah sesuatu yang bisa direncanakan. Inilah alasan mengapa seorang peraih Nobel fisika pada umumnya tidak pernah bisa meraih Nobel lebih dari satu kali, walaupun berpuluh-puluh publikasi baru telah mampu ia hasilkan semenjak publikasi yang menghasilkan Nobel itu. Karena “inspirasi” yang menghasilkan “ide paling cemerlang” nya itu hanya datang satu kali dalam hidupnya.

Sebaliknya, pihak yang optimis — diwakili oleh seorang pembina TOFI — menyatakan hal itu mungkin saja. Alasannya, para alumni TOFI kini telah banyak bertebaran di universitas-universitas papan atas dibawah bimbingan dari para Nobelis. Bekerja pada peraih hadiah nobel bukan hanya berarti menyerap ilmu mereka, melainkan juga filosofi, cara kerja, dan cara berpikir mereka. Hal-hal inilah yang diharapkan bisa ditiru oleh para ilmuwan kita dalam riset mereka, yang mudah-mudahan kelak bisa membuahkan Nobel.

Secara teori kemungkinan bahwa fisikawan Indonesia bakalan menyabet hadiah Nobel masih dalam margin yang “mungkin” walaupun masih improbable setidaknya not truly impossible. Perlu dingat bahwa tahun 2020 itu masih lama dan perkembangan sains dewasa inipun semakin cepat. Sekarangpun ada Nelson Tansu yang umur 25 tahun sudah menjadi Profesor Elektro di Lehigh University USA. Terungkap juga bahwa tahun ini Widagdo, Peter Sahanggamu dan Rezy Pradipta (semuanya alumnus TOFI yang pernah meraih medali emas dalam Olimpiade Fisika) mewakili MIT memenangkan BUPS (Boston Universities Physics Competition) sehingga merupakan kebaggaan MIT (bukan lagi kebanggaan Indonesia) dan membuat nama Indonesia harum sekali di kota itu. Mereka semua masih S1 tapi sudah berada di bawah bimbingan Nobel prizewinner dan fisikawan utama dunia lainnya.

Memang marginnya rapat tapi mereka ini semangatnya sudah sangat terpacu. Bagi para pembimbung TOFI, ini sudah cukup alasan untuk menetapkan target tersebut. Yang jadi soal sebetulnya lebih kepada dukungan pemerintah yang minim dan juga sedikitnya perhatian dari masyarakat (orang kita lebih mengenal AFI ketimbang TOFI).

Diskusinya sendiri berlangsung cukup menarik dengan debat yang rada seru sehingga Prof. Yohanes sendiri terpaksa “turun tangan” dengan menyajikan sederet daftar pemenang nobel Fisika sejak 1960. Kelihatan dari sana kalau sebagian besar penerima nobel adalah mereka yang belajar dari ilmuwan yang pernah menerima Nobel sebelumnya. Walaupun kedua kubu akhirnya mengambil sikap “sepakat untuk tidak sepakat” dalam soal ini (toh kita tinggal menunggu tahun 2020 untuk membuktikannya), tapi ada satu hal menarik yang diungkapkan oleh tim pembina TOFI yang saya rasa perlu untuk di-share disini:

“…Hanya kami nggak bisa bilang: sudahlah nak kamu kerja aja nggak usah ngarapin Nobel segala, yang penting kamu sudah berusaha. Kalau itu sih jutaan manusia Indonesia sudah mengucapkannya dengan hasil yang begini-begini aja, tak perlu kami ulang bagi anak-anak cerdas ini. Sekalipun purely keberuntungan banyak saya lihat etos kerja orang Barat, Yahudi dan Cina itu (fisikawannya setidaknya) sangat mengharapkan Nobel Prize yang sangat memotivasi kinerja mereka. Ini yang perlu kita tiru. Maka kami bilang: Nak kamu mesti kerja keras. Nak kamu pandai dan bisa dapet Nobel. Nak Kamu harus jadi pemenang Nobel. Itu akan mengangkat nama bangsamu Nak …”

Penghargaan bergegsi seperti halnya hadiah Nobel selalu menyimpan berbagai cerita menarik. Jarang terjadi penghargaan ini jatuh dua kali ke tangan orang yang sama. Tapi ada dua orang yang beruntung dalam hal ini, yaitu Marie Curie, yang mendapat dua Nobel, masing-masing untuk bidang Fisika dan Kimia, dan John Bardeen, yang dua kali mendapat Nobel dalam bidang Fisika.

Kedua hadiah Nobel bidang Fisika dan Kimia yang diperoleh Marie Curie sebenarnya berkait dengan hal yang sama, yaitu penemuan efek radioaktif pada bahan yang kemudian dinamakan Radium dan Polonium. Henri Becquerel telah lebih dulu menemukan fenomena radiasi spontan pada Uranium, sedangkan Marie Curie bersama suaminya Pierre Curie terinspirasi oleh penemuan Becquerel dan mengadakan penelitian pada bahan lain yang kemudian disebut Radium dan Polonium. Jadi, dalam bidang Fisika, kontribusi Henri Becquerel dianggap lebih besar dari Marie Curie. Maka tidak heran kalau hadiah Nobel Fisika yang diterimanya pada tahun 1903 tidak sama besarnya dengan yang diterima oleh Becquerel (Marie dan Pierre Curie masing2 memperoleh 1/4 bagian, sedangkan Henri Becqurel mendapat 1/2 bagian). Tetapi kelebihan Marie Curie atas Becquerel adalah bahwa ia mempelajari lebih lanjut karakteristik bahan Radium dan Polonium yang kelak bermanfaat bagi perkembangan dunia Kimia. Karena itulah ia beberapa tahun kemudian ia juga dianugerahi hadiah Nobel dari bidang Kimia pada tahun 1911. Sedangkan Becquerel tidak pernah mendapat hadiah Nobel Kimia.

John Bardeen sementara ini adalah satu2nya orang yang pernah mendapat hadiah Nobel Fisika dua kali. Yang pertama pada tahun 1956 (bersama W. Shockley dan W.H. Brattain) untuk penemuan efek transistor pada semikonduktor pada tahun 1947. Nobel Fisika yang kedua diperolehnya pada tahun 1972 untuk penemuan teori superkonduktivitas (bersama Leon Cooper dan J.R. Schrieffer, terkenal dengan teori BCS yang dipublikasikan tahun 1956).

Ada cerita menarik seputar penemuan teori BCS yang terkenal itu. J. Bardeen adalah fisikawan langka yang mampu menangkap inspirasi yang melahirkan ide hebat pada masa yang berbeda dan subject yang berbeda. Yang pertama bidang semikonduktor yang melahirkan penemuan transistor (th 1947). Yang kedua bidang teori kuantum makroskopik yang melahirkan teori superkonduktivitas. J.R. Schrieffer waktu itu adalah murid PhD-nya J. Bardeen. Sedangkan Leon Cooper adalah postdoc-nya.Bardeen sadar inspirasinya tidak serta merta dapat dituangkan dalam bentuk rumusan yang mudah untuk menjelaskan gejala mikroskopik dari superkonduktivitas. Karena itu ia merasa perlu mempekerjakan orang yang dapat membantunya memformulasi intuisinya. Karena itulah ia mempekerjakan Leon Cooper, yang notabene background-nya adalah High Energy Physics, sebagai postdoc. Lalu ia menugaskan J.R. Schrieffer (muridnya) untuk bekerja bersama Cooper di bawah bimbingannya. Mula2 (entah ini idenya Bardeen atau Cooper, atau ide bersama) Cooper mencoba mensimulasi (yang kemudian terkenal dengan Cooper’s problem) keadaan di mana seandainya semua elektron di dalam bola Fermi tidak berinteraksi, tetapi ada 2 elektron di permukaan bola Fermi yang mengalami interaksi tarik-menarik (misalnya karena dimediasi oleh fonon), maka kedua elektron ini menjadi terikat (membentuk pasangan yang disebut pasangan Cooper) untuk mendapatkan keadaan stabil. Selanjutnya, berangkat dari justifikasi adanya Cooper pairs ini, J.R. Schrieffer mengerjakan perhitungan mekanika kuantum makroskopiknya, yang akhirnya mampu menjelaskan fenomena2 superkonduktivitas.

Memang Leon Cooper dan J.R. Schrieffer akhirnya sama2 mendapat hadiah Nobel bersama Bardeen. Tetapi sesungguhnya inspirasi Bardeen-lah yang menentukan lahirnya teori mereka itu. Jadi, Bardeen beruntung karena mendapat inspirasi, Cooper dan Schriffer beruntung karena diajak bekerja bersama Bardeen yang akhirnya menghasilkan hadiah Nobel. Sangat langka fisikawan seperti Bardeen yang beruntung menangkap inspirasi hebat yang melahirkan penemuan ‘maha penting’ untuk ke-dua kalinya di area yang berbeda (semikonduktor yang lebih bernuansa teknis dan ‘macroscopic quantum system’ yang bernuansa sangat teoretis). Einstein, Landau, dan Feynman yang (mungkin) IQ-nya lebih tinggi dari Bardeen saja hanya mampu melahirkan satu hadiah Nobel. Ini dikarenakan karya2 mereka selebihnya tidak pernah diakui sama pentingnya dengan kontribusi mereka terdahulu yang menghasilkan hadiah Nobel.

***

Selain cerita yang rada teknis seperti diatas, ada juga cerita lain yang lebih menonjolkan sisi ‘manusiawi’ para Nobelis. Marie Curie misalnya, pernah ditekan oleh komite Nobel untuk mengembalikan hadiah Nobel yang diterimanya untuk bidang Kimia karena skandal selingkuhnya dengan rekan sesama Ilmuwan (Marie saat itu sudah berstatus janda, tetapi pasangan selingkuhnya masih punya isteri sah). Marie yang tahu bahwa tekanan tersebut tidak lebih dari ‘gertak sambal’ belaka menolak untuk mengembalikan hadiahnya. Alasannya logis saja; hadiah tersebut diberikan untuk kontribusinya dalam bidang sains, dan tidak ada hubungannya dengan persoalan pribadi. Kenyataannya, setelah menerima jawaban Marie itu, komite Nobel tidak lagi memperpanjang persoalan tersebut.

Alasan Marie ini ada benarnya, lagipula kalau soal prilaku moral juga dijadikan patokan dalam pemberian hadiah Nobel, maka Albert Einstein dan Erwin Schrodinger juga harus mengembalikan hadiah Nobelnya. Anak pertama Einstein dengan Mileva Maric lahir diluar nikah, sementara tentang Schrodinger, siapa yang tidak tahu ‘reputasi’ ilmuwan yang satu ini dalam soal main perempuan? Bahkan konon, persamaan gelombang Schrodinger (yang kelak membawanya meraih Nobel Fisika pada 1933) itu terlintas di otaknya saat dia sedang … yah, begitulah [tapi saya tetap kagum juga, bagaimana mungkin dia masih sempat-sempatnya berpikir tentang fisika ketika sedang 'begituan' ;)].

Nama kimianya sih keren: MDMA alias Methildioxy-N-methylamphetamine, dengan unsur dasarnya MDA (3,4, methylenedioxyphenylisopropylamine), Senyawa ini sebenarnya bukan barang yang kelewat baru. Ia telah ditemukan semenjak tahun 1910 oleh ahli kimia Jerman, Dr. G. Mannish dan Dr. G. Jacobson.

Tahun 1914, senyawa ini didaftarkan hak patennya oleh perusahaan farmasi Ernst Merck di Darmstadt, Jerman dengan nama tiruannya, minyak Sasafras-Straude. Kala itu dimanfaatkan sebagai obat penekan nafsu makan, tapi agaknya kurang laku. Pada 1950, formulanya diambil oleh Alexander Shulgin, peneliti insektisida di AS. Sejak itu, senyawa yang juga digunakan dalam Perang Dunia II itu direka-reka supaya bisa membuat orang “fly”. Selanjutnya, pada akhir tahun 1960-an, senyawa itu dikambangkan lagi oleh para psikolog AS untuk keperluan terapi. Alasannya karena bisa mendorong orang untuk bersikap jujur dan menimbulkan rasa cinta. Namun tahun 1985, pihak Federal Drug Administration (FDA) menghentikan penggunaannya untuk psikoterapi.

Pada mulanya, racikan ini diberi nama dagang “Empati”. Karena kurang mendapatkan sambutan, namanya dirubah sedikit menjadi “Simpati”, namun entah kenapa nama ini juga kurang menjual. Akhirnya dipilihlah nama “Ecstasy”, yang dalam bahasa Indonesia kurang lebih artinya “perasaan sangat gembira”. Nama ini ternyata membawa hoki, sehinga tampillah MDMA sebagai pil atau tablet berwarna-warni yang bergambar macam-macam itu.

Dari segi medis, MDMA sama sekali tidak ada manfaatnya. Sebagai golongan psikotropika (zat/obat yang mempengaruhi susunan saraf pusat yang menyebabkan perubahan khas pada aktifitas mental dan perilaku), WHO bahkan menggolongkannya sebagai psikotropika skedul 1, yaitu zat yang tidak boleh dikonsumsi oleh manusia, dan hanya boleh diberikan pada hewan percobaan di laboratorium. MDMA mempengaruhi susunan saraf pusat, terutama sistem limbik, pengatur emosi yang ada di otak. Jelasnya, MDMA akan membombardir neurotransmiter (pengatur rangsang) yang berada di antara dua ujung saraf otak. Rangsangan yang bertubi-tubi ini lalu diteruskan ke saraf otak hingga memunculkan manifestasi tindakan yang berlebihan dan sulit dikontrol oleh pemakainya.

Akibat lain penggunaan pil ini adalah apa yang disebut sebagai curtisme, suatu keadaan dimana rahang mencengkram macam orang mau menggigit dengan gigi gemeretak. Ini akibat otot rahang berkontraksi dan gigi gerham atas dan bawah saling beradu. Gerakan ini juga membuat pemakainya kelihatan “gedeg-gedeg” (geleng-geleng) sehingga pil inipun kerap dijuluki sebagai “pil gedeg”. Anehnya, gerakan ini seirama dengan dentuman house music yang monoton dan berulang-ulang itu. Maka itulah bagi pemakainya, irama keroncong yang mendayu-dayu atau alunan musik lembut jadi tidak cocok sebagai teman dikala “on”.

Pil setan ini biasanya diproduksi oleh street chemist (ahli kimia jalanan) yang bekerja dibawah pengawasan clandestine laboratories (laboratorium “bawah tanah”). Motifnya semata-mata profit dan kriminal. Jadilah komposisi zat yang tidak karuan, tergantung pada laboratorium yang membuatnya. Kalau peralatannya canggih, komposisinya bisa membuat pemakainya keasyikan, tapi kalau komposisinya amburadul, bisa menyebabkan keracunan, bahkan kematian!

Meminjam bahasa kedokteran, sindrom klinik terhadap pengguna pil ini sangat bergantung pada kandungan zat yang dicampurkan kedalamnya. Karena diproduksi secara ilegal oleh laboratorium jalanan yang berbeda, produk yang satu denan lainnya juga memiliki campuran yang berbeda. Beberapa diantaranya mengandung kafein dan semacam obat penenang. Tak tertutup kemungkinan ada yang berisi bahan parasetamol hingga paramehoxyamphetamine (PMA) yang bersifat toksik (racun). Juga sering ditemukan struktur kimia amfetamin, zat yang punya efek menstimulasi saraf dan menimbulkan halusinasi, bahkan bisa menimbulkan kerusakan pada otak.

Pil Ecstasy juga menjadi lebih berbahaya, bahkan berakibat fatal apabila dalam penggunaannya dikombinasikan dengan obat jalanan atau alkohol. Ini bisa membuat pemakainya “fly”, lantas tahu-tahu “mendarat” di neraka, alias “off” untuk selama-lamanya daru dunia fana ini. Mau mencoba? Silahkan, tapi resikonya tanggung sendiri!

Pukul 5.29 di suatu Senin pagi bulan Juli 1945, bom atom pertama di dunia diledakkan di padang pasir, 60 mil barat laut Alamogordo, New Mexico. 40 detik kemudian, gelombang kejut akibat ledakan mencapai pangkalan pusat dimana para ilmuwan mengamati efek menakjubkan dari proyek bersejarah tersebut.

Sebelum bom didetonasikan, Enrico Fermi (1901-1954), Fisikawan berkebangsaan Italia-Amerika yang terlibat dalam proyek itu, merobek sehelai kertas menjadi potongan-potongan kecil, kemudian ketika ia merasakan getaran pertama dari gelombang kejut yang menyebar melalui udara, ia lemparkan potongan-potongan kertas itu ke atas kepalanya. Potongan-potongan itu melayang-layang turun dan menjauhi awan berbentuk jamur yang terbentuk di kaki langit, dan mendarat kira-kira dua setengah yard di belakangnya. Setelah menghitung secara singkat diluar kepala, Fermi mengumumkan bahwa energi bom adalah ekivalen dengan energi yang dihasilkan oleh 10.000 ton TNT. Analisis dengan peralatan canggih yang terpasang yang memakan waktu hingga berminggu-minggu kemudian membenarkan taksiran cepat Fermi tersebut. Tidak ada yang tahu pasti bagaimana Fermi melakukannya, tetapi mungkin yang ia lakukan adalah mengukur kelajuan udara yang didorong keluar oleh ledakan, menaksir energi kenetik total yang di-dispasi oleh atmosfer, dan kemudian membaginya dengan jumlah energi yang dilepaskan oleh satu ton TNT.

Kisah diatas cuma salah satu contoh penyelesaian soal khas Fermi. Sebagai profesor Fisika, Fermi memang terkenal dengan soal-soalnya yang menantang logika berpikir yang umum. Salah satu model pertanyaan Fermi yang pernah dia ajukan kepada para mahasiaswanya di University of Chicago adalah: Ada berapa orang penyelaras (penyetem) piano di Chicago? Tidak ada pemecahan standar untuk soal semacam ini (dan inilah yang penting) tapi setiap orang dapat membuat asumsi yang dengan segera menuju suatu jawaban pendekatan.

Misalnya, kita tahu penduduk kota kota metropolitan Chicago berjumlah 3 juta orang, dan apabila satu keluarga terdiri dari empat orang, dan sepertiga dari keluarga yang ada memiliki piano, maka terdapat 250.000 piano di kota tersebut. Jika setiap piano diselaraskan setiap 10 tahun, maka akan ada 25.000 penyelarasan tiap tahun. Jika seorang penyelaras dapat melayani 4 piano per hari, dalam 250 hari kerja setahun, maka untuk 1000 penyelarasan dibutuhkan 25 orang penyelaras di kota tersebut. Jawaban ini tidak eksak; mungkin saja ada paling sedikit 10 atau paling banyak 50 orang. Akan tetapi, seperti yang dibuktikan oleh halaman kuning di buku telepon, jawaban itu pasti ada dalam batas-batas yang mungkin.

Maksud Fermi adalah menunjukkan bahwa meskipun pada permulaannya, bahkan orde magnitudo dari jawaban tidak diketahui, kita dapat saja melanjutkan dengan dasar asumsi yang berbeda dan masih tiba pada perkiraan yang ada dalam jangkauan jawaban. Alasannya adalah, dalam rangkaian perhitungan apapun, kesalahan cenderung saling meniadakan. Taruhlah setiap 6 keluarga, dan bukannya 3 keluarga, yang memiliki piano, tetapi kemudian piano tersebut harus diselaraskan tiap 5 tahun, dan bukannya 10 tahun. Adalah tidak mungkin bahwa setiap kesalahan diperkirakan terlalu rendah atau terlalu tinggi, sama seperti halnya melempar uang logam ke udara secara berurutan, tidak mungkin akan selalu jatuh pada sisi yang sama. Hukum kemungkinan menyatakan bahwa penyimpangan dari asumsi yang betul akan cenderung saling mengimbangi sehingga hasil akhir akan bertemu pada angka yang benar. Tentu juga diperlukan kehati-hatian agar tidak ada sumber ketidak-pastian yang mengistimewakan penyimpangan ke satu arah dibandingkan ke arah yang lain.

Perhitungan daya ledak bom atom, penyelarasan piano, atau soal-soal lain yang khas Fermi memang hanya memiliki sedikit kesamaan. Akan tetapi cara pemecahan soal-soal itu adalah sama dalam setiap kasus dan dapat pula diaplikasikan dalam bidang lain. Ambil contoh, teknik hitung cepat alias quick count yang digunakan oleh sejumlah lembaga riset dalam Pemilihan Umum lalu. Sebenarnya tidak ada yang aneh apabila perhitungan cepat dengan sampel yang terkontrol bisa memberikan hasil yang sangat mendekati hasil perhitungan final. Ini sama saja dengan kasus penyelaras piano barusan. Yang jadi persoalan cuma satu: dunia politik itu bukanlah dunia yang eksak!