Bagaimana Hukum Fisika Berbohong (How the Laws of Physics Lie)
“Kita menambahkan gaya (atau angka yang merepresentasi gaya) ketika kita melakukan kalkulasi. Alam tidak menambahkan ‘gaya.’ Kita tidak pernah menemukan komponen gaya ini di alam.”
—Nancy Cartwright, How the Law of Physics Lie, hal 59.
Pengantar
Apakah benar suatu benda bergerak karena gravitasi? Mungkin bagi orang yang memercayai sains secara naif, jawabannya adalah ‘ya!’. Kita mungkin percaya bahwa hukum fisika adalah hukum pasti yang dapat menjelaskan seluruh hal di alam semesta ini. Mulai dari berubahnya warna langit, terbangnya pesawat yang kita tumpangi, sampai bergeraknya benda, semuanya mengikuti hukum fisika. Sekilas, fisika “tampak” seperti dapat menjelaskan seluruh hal. Tapi apa sebenarnya yang kita maksud dari fisika? Apakah dari penggunaan hukumnya? Jika iya, maka sesungguhnya fisika tidak dapat menjelaskan seluruh hal di alam semesta ini. Bagaimana bisa begitu?
Dalam buku How The Laws of Physics Lie, Nancy Cartwright, filsuf ilmu asal sekolah Stanford, menyatakan bahwa hukum fisika tidak bisa menjelaskan banyak hal. Jika penjelasan berarti “dapat digunakan di situasi dan kondisi manapun”, fisika hanya dapat menjelaskan suatu hal dalam kondisi yang sangat ideal dalam penggunaan peubah ceteris paribus.
Hukum Kausal Tidak Dapat Direduksi Pada Hukum Asosiasi
Kita mengenal dua jenis hukum di dunia ini. Yang pertama, hukum asosiasi dan yang kedua, hukum kausal. Hukum asosiasi adalah hukum yang mengasosiasikan dua kualitas maupun kuantitas tertentu. Hukum asosiasi biasanya bersifat universal-probabilistik dan deterministik yang biasanya memiliki indeks waktu seperti “kapanpun gaya pada parikel klasik m adalah f, akselerasinya adalah f/m”. Di sisi lain, hukum kausal adalah pernyataan apapun yang memiliki penyebab di dalamnya, katakanlah, rokok menyebabkan kanker paru-paru.
Kita dapat menggolongkan hukum fisika pada hukum asosiasi. Sebab, hukum fisika terdiri dari kualitas tertentu yang dihubungkan melalui persamaan tertentu. Contoh sederhananya adalah rumus kecepatan:
V : S/T
Yang dapat diartikan sebagai “kecepatan sama dengan jarak dibagi waktu.”
Meskipun tergolong menjadi hukum asosiasi, seringkali orang-orang dengan kepercayaan sains secara naif berpendapat bahwa hukum fisika adalah hukum kausal. Hukum kausal, tidak dapat direduksi pada hukum asosiasi. Hal ini dianalisis Cartwright melalui matematika probabilistik Bayesian. Mari ambil contoh kasus, yaitu kasus “merokok menyebabkan kanker.”
Secara notasi probabilistik, kita dapat menulis:
“Prob (H/S)>Prob(H) atau Prob (H/S)>Prob (H/-S)”
Di mana H adalah kanker dan S adalah merokok. Probabilitas seseorang terkena kanker jika ditambah dengan merokok akan lebih kuat dibandingkan ketika tidak merokok.
Meskipun dapat dinotasikan secara statistik, hal ini bisa jadi salah. Sebab dalam probabilitas, kita harus menambah faktor preventif atau non-preventif pada suatu kasus. Artinya, probabilitas merokok menyebabkan kanker akan menurun jika data statistika diambil pada, misalnya, populasi di mana kebanyakan orang merokok dan berolahraga.
Oleh karena itu, Nancy mengatakan bahwa hukum kausal dapat direduksi pada hukum asosiatif, jika dan hanya jika, suatu hukum asosiatif tersebut menaikan efek dari penyebab. Hal ini, menurut Nancy sendiri, hampir tidak mungkin karena statistika kerap kali mengalami Simpson fallacy. Simpson fallacy adalah sesat pikir yang diandaikan suatu orang ketika menyatakan hubungan kausal dari populasi yang ia pilih. Misalnya di wilayah x, bisa jadi merokok menyebabkan kanker. Tetapi, di wilayah y, bisa jadi merokok tidak benar-benar menyebabkan kanker karena di wilayah y terdapat banyak orang yang mengonsumsi sayur. Sesat pikir inilah yang menyebabkan fisika tidak bisa selamanya benar, ia hanya bisa jadi “mendekati” kebenaran sebagaimana kemampuan penjelasan (probabilitas) bukanlah kebenaran.
Gravitasi Menyebabkan Benda Bergerak?
Orang-orang dengan kepercayaan sains secara naif biasanya beranggapan bahwa benda bergerak diakibatkan gravitasi, hal ini dibahas Cartwright pada essay 2 dan 3-nya.
Rumus gravitasi dapat dijelaskan secara sederhana sebagai berikut:
F: Gmm/r2
Atau gaya gravitasi sama dengan gaya dikali massa bermuatan dibagi jarak.
Seringkali, kita akan berpikir ketika bola kita jatuhkan, maka gravitasi bermain peran dalam kejatuhan bola tersebut. Tentu hal ini keliru. Klaim tersebut mengandaikan bahwa bola (benda bermassa m), bermuatan gaya gravitasi. Tetapi suatu benda bisa jadi bermuatan gaya yang lain, misalnya gaya listrik. Oleh karena itu, bola tersebut jatuh bukan hanya akibat dari gaya gravitasi, tetapi juga gaya coulomb.
Selain itu, terkadang, dalam praktiknya, seringkali pada interaksi antara elektron dan proton di atom, efek coulomb memudarkan efek yang gravitasional sehingga gaya final yang sebenarnya terjadi sangatlah berbeda dari yang telah dideskripsikan oleh hukum gravitasi universal.
Mungkin hukum resultan dari gaya gravitasi dan gaya coulomb adalah jawaban dari penyebab suatu bola dapat jatuh. Tapi tentu hal ini akan menjadi keliru. Seperti mengandaikan bahwa hukum tersebut dapat diaplikasikan dalam kondisi manapun. Tetapi tentu hukum tersebut hanya bisa bekerja dalam kondisi ideal. Hal ini menjelaskan mengapa gaya menjadi demikian ketika hanya gravitasi yang bekerja, tetapi tidak demikian dalam kasus di mana gravitasi dan gaya listrik bergabung. Inilah sifat dari hukum fisika yang jarang disadari orang-orang: ia selalu jatuh pada suatu kondisi partikular, atau, ia selalu menggunakan peubah ceteris paribus, sehingga suatu hukum x tidak bisa bekerja dalam kondisi sembarang.
Fitur tak menyenangkan ini adalah karakteristik hukum asosiasi. Kegagalan hukum ini dalam pemenuhan faktisitas (fakta realitas nyata) tidak memengaruhi hakikat dari fisika, tetapi hakikat dari eksplanasi. Kita sebelumnya berpikir bahwa alam ini diperintah oleh hukum fundamental fisika, tetapi realitanya, hidup ini dipenuhi fenomena kompleks dan bervariasi yang tidak fundamental. Mereka muncul dari gabungan proses sederhana yang mematuhi hukum alam yang sederhana.
Karakteristik eksplanasi dari komposisi penyebab benda bergerak yang mereka gunakan gagal dalam pemenuhan faktisitas. Eksplanasi gaya datang dari pre-asumsi bahwa hukum eksplanatori ‘bertindak’ bersamaan sebagaimana ketika mereka ‘bertindak’ secara terpisah. Merupakan suatu kesalahan untuk berpikir bahwa ketika dua hukum disatukan, ia akan menjelaskan perilaku aktual dari objek yang menjadi fenomena. Untuk menjadi komposisional, hukum harus dapat menjelaskan satu efek, tetapi untuk menjadi eksplanatori ia harus menjelaskan banyak efek. Terdapat hubungan pertukaran antara kebenaran dan kekuatan eksplanatori.
Seperti yang dapat kita saksikan, hukum gabungan antara gravitasi dan coulomb mungkin menyebabkan kejatuhan bola, tetapi ia tidak menjelaskan mengapa mungkin bola tersebut terlempar ke samping kiri.
Tetapi bagaimana dengan penambahan vektor? Nancy Cartwright menjawab bahwa penambahan vektor adalah sebuah metafora. Kita menambahkan gaya (atau angka yang merepresentasi gaya) ketika kita melakukan kalkulasi. Alam tidak menambahkan ‘gaya’. Kita tidak pernah menemukan komponen gaya ini di alam. Dalam interaksinya di realitas nyata, gaya resultan bukanlah gaya gravitasional maupun elektrik. Dalam cerita penambahan vektor, gaya gravitasional dan elektrik diproduksi, tetapi keduanya tidak eksis (nyata).
Apakah ada cara untuk membuat penambahan vektor masuk akal? Bagi Cartwright, ada—tetapi hanya jika kita melepaskan status faktisitas dari hukum. Kita bisa melihat kebenaran dari hukum Coulomb maupun gravitasi dengan membuatnya sesuatu yang lebih dari fakta: hukum itu dapat mendeskripsikan kekuatan kausal yang suatu benda miliki. Sehingga, meskipun pada realitasnya komposisi penyebab pergerakan bukanlah gaya gravitasi maupun listrik, hukum tersebut dapat menjelaskan kekuatan kausal yang dimiliki benda partikular, dan hal ini benar.
Kesimpulan
Fisika seperti tampak dapat menjelaskan banyak hal, tetapi mengetahui sifatnya yang tergolong sebagai hukum asosiatif, ekspetasi ini harus kita buang jauh-jauh. Rumus kecepatan v = s/t tidak bisa menjelaskan apa yang menyebabkan mobil bergerak kencang secara pasti. Hal ini disebabkan hukum asosiatif fisika bersifat probabilistik dan hanya bisa memberikan kita prediksi mendekati akurat atas apa yang menyebabkan mobil bergerak kencang. Selain itu, seperti yang sudah kita bahas, gaya gravitasi tidaklah menyebabkan pergerakan. Hal ini disebabkan hukum gravitasi yang mengharuskan fisika bekerja dalam kondisi tertentu yang ideal—alih-alih bisa bekerja dalam seluruh kondisi di mana suatu benda bergerak.
*****
Editor: Moch Aldy MA
