HUBUNGAN FISIKAN DAN AGAMA

PENCIPTAAN ALAM SEMESTA DALAM PANDANGAN

HUBUNGAN SAINS DAN ISLAM

Dalam meninjau hubungan sains dan agama, Penulis akan menunjukkan pandangan keempat tipe hubungan sains dan Islam terhadap satu tema penting seputar penciptaan alam semesta menurut tesis konflik, independensi, dialog, dan integrasi.

1.      Konflik

Pandangan Konflik dihadirkan oleh kalangan Atheis yang mengatakan bahwa keseimbangan gaya pada alam semesta yang menghasilkan kondisi yang kondusif bagi munculnya kehidupan dan kecerdasan adalah kebetulan semata. Menurut mereka, manusia secara kebetulan berada di dalam sebuah alam semesta yang memungkinkan hadirnya kehidupan dan kecerdasan. Demikian pula pendapat materialis ilmiah mengenai kosmologi mengarahkan manusia kepada faktor kebetulan atau keniscayaan, bukan mengarahkan manusia kepada desain atau tujuan.[1][21]

2.      Independensi

Pada pandangan independensi, kalangan teolog mengklaim adanya keharmonisan antara proses kosmik dengan Kitab Kejadian. Sejarah kosmik yang menghasilkan pesona yang cerdas ditafsirkan sebagai ekspresi dari tujuan Tuhan dan sebagai manifestasi sifat Tuhan yang cerdas dan personal.

Selanjutnya pendukung Independensi mengkalim bahwa makna religius dari penciptaan dan fungsi penciptaan tidak ada kaitannya dengan teori ilmiah tentang proses fisika kosmologi yang terjadi pada masa lalu. Menurut mereka dunia tidak pula menjadi bagian dari Tuhan, atau berbeda dengan Tuhan. Sejumlah Teolog berbagi pandangan bahwa kitab suci membawa gagasan yang dapat diterima, tidak tergantung pada kosmologi sains. Sains dan agama melayani fungsi yang berbeda dalam kehidupan manusia. Tujuan sains adalah memahami hubungan sebab-akibat diantara fenomena-fenomena alam, sedangkan tujuan agama adalah mengikuti suatu jalan hidup di dalam kerangka makna yang lebih besar. Pemisahan tersebut menutup kemungkinan adanya hubungan positif dan koheren antara sains dan agama.[2][22]

3.      Dialog

Pendukung tesis dialog mengatakan bahwa sains memiliki perkiraan dan pertanyaan-pertanyaan batas yang tidak dapat dijawab sendiri oleh sains. Maka untuk menemukan jawaban atas pertanyaan sains itu, mereka menggunakan tradisi keagamaan dengan doktrin biblikal tentang penciptaan yang memberikan konstribusi penting terhadap kemajuan sains tanpa merusak integritas sains itu sendiri.[3][23]

4.      Integrasi

Pendukung tesis integrasi merespon masalah kosmologi ini dengan korelasi yang lebih dekat antara kepercayaan keagamaan dengan teori ilmiah daripada yang dilakukan oleh pendukung tesis dialog. Gagasan mereka adalah bahwa Tuhan benar-benar mengontrol semua peristiwa penciptaan yang tampak oleh manusia sebagai kebetulan. Manusia dapat melihat desain proses keseluruhan di dalam kehidupan yang terjadi dengan kombinasi dan ciri proses tertentu. Keindahan bumi yang luar biasa mengekspresikan rasa syukur atau berkah kehidupan, serta bentangan ruang dan waktu kosmos yang tak terbayangkan memperlihatkan kerja Sang Pencipta yang diidentifikasi bertujuan sebagai tatanan pemikiran bagi manusia bahwa segala sesuatu terjadi menurut perencanaan yang sangat terperinci dan dalam kontrol total Tuhan.[4][24]

Beberapa fisikawan memandang adanya bukti desain dalam alam semesta ini. Dyson misalnya telah memberikan sejumlah contoh tentang sejumlah peristiwa yang tampaknya mengarah ke terbentuknya alam semesta yang dapat dihuni. Kemudian dia  menyimpulkan  bahwa semakin banyak dia menelaah alam semesta dan mencermati detail arsitekturnya, semakin banyak bukti yang saya temukan bahwa alam semesta dalam sejumlah pengertian telah mengetahui keberadaan kita, artinya telah desain arsitekturnya telah dicocokkan dengan kondisi biologis kita. Kaum beragama telah menggap hal ini sebagai bagian dari desain Tuhan.[5][25]

Setelah meninjau pandangan keempat tipe hubungan sains dan agama dalam merespon masalah penciptaan, penulis lebih mendukung dan mengakomodasi pendekatan integrasi dalam menghubungkan sains dan Islam, karena dalam hubungan integrasi ini keanekaragaman realitas yang relatif terpadu dengan Kesatuan Realitas yang Mutlak. Di mana realitas sains memiliki konvergensi dengan realitas yang diungkapkan Alquran mengenai fenomena alam dan manusia. Tanpa integritas keduanya, manusia akan terus menghadapi problematika modernitas sains di tengah pesatnya perkembangan teknologi.

IMPLIKASI FISIKA KUANTUM DALAM PANDANGAN

 HUBUNGAN SAINS DAN ISLAM

Fisika adalah ilmu yang mempelajari struktur dasar dan proses mengubah yang terjadi pada materi dan energi. Menjelajah susunan materi yang paling kecil dan persamaan matematika yang paling abstrak, fisika tampak semakin menjauhkan manusia dari agama.

1.      Konflik

Dalam pandangan konflik, peran kebetulan dalam fenomena kuantum telah menantang gagasan tentang tujuan dan kedaulatan ilahi. Konflik paling signifikan melibatkan hubungan antara kontrol Tuhan atas peristiwa, determinasi oleh hukum alam, dan kehadiran kebetulan pada tingkat kuantum.

Pada mulanya, Newton dan dan rekan sezamannya berpendapat bahwa alam adalah mesin rumit yang mengikuti hukum yang tak berubah-ubah, tetapi mengekspresikan kebijaksanaan Pencipta yang cerdas, artinya mereka percaya akan adanya campur tangan tuhan.

Namun selanjutnya konsep Newtonian berhasil secara spektakuler menjelaskan sejumlah besar fenomena yang beraneka. Determinisme paling tegas didukung oleh Laplace, yang mengklaim bahwa jika kita mengetahui posisi dan kecepatan setiap patikel di alam semesta, kita akan sanggup memprediksi semua kejadian pada masa depan. Klaim ini bersifat reduksionis karena berasumsi bahwa prilaku semua entitas ditentukan sepenuhnya oleh perilaku komponen-komponen terkecilnya. Dengan demikian dalam dunia deterministik tuhan tidak disebutkan, sehingga tantara mereka dengan agama terjadi konflik.[6][26]

2.      Independensi

 Dua ide yang diambil dari tafsiran fisika kuantum dimanfaatkan untuk membela independensi sains dan agama. Pertama, kaum instrumentalis memandang teori kuantum dapat digabungkan dengan pandangan instrumentalis terhadap keyakinan agama untuk berargumen bahwa sains dan agama merupakan bahasa-bahasa berbeda yang fungsinya secara berbeda pula dalam kehidupan manusia. Kedua, komplementaritas model partikel dengan model gelombang dalam fisika kuantum yang diperluas mengatakan bahwa sains dan agama memberikan model realitas yang komplementer, yang independen dan tidak dalam posisi konflik.[7][27]

3.      Dialog

 Beberapa percoabaan yang cemerlang pada 1990-an telah memungkinkan studi dekoherensi fungsi gelombang kuantum ketika ia berinteraksi dengan lingkungan yang lebih luas. Aliran atom sodium atau aliran ion berilium telah diperiksa oleh denyut laser disepanjang lintasannya untuk meneliti transisi dari perilaku kuantum ke perilaku klasik. Koherensi keadaan kuantum ini akan runtuh ketika informasi tentangnya tersedia melalui interaksi dengan denyut laser, yang dapat dipandang sebagai sebentuk pengukuran. Alih informasi bukan alih kesadaran merupakan ciri penting dari runtuhnya fungsi gelombang selama percobaan.[8][28]

Namun fisika kontemporer benar-benar mempunyai pelajaran epistomologis tentang keterlibatan pengamat. Dalam fisika kuantum, pengamat berpartisipasi melalui sifat interaksif dalam proses mengamati. Dalam teori relativitas, sifat temporal dan spasial berpariasi terhadap kerangka acuan pengamat. Sifat ini dipahami sebagai hubungan bukan sebagai sifat intrinsic objek-objek. Dalam agama, pengetahuan hanya dimungkinkan terwujud melalui partisipasi meskipun bentuk partisipasi dalam sains. Kita ingin mengetahui pola hubungan Tuhan dengan kita, tetapi kita hanya mempunyai pengetahuan serba sedikit tentang sifat Tuhan yang sesungguhnya.[9][29]

4.      Integrasi

Pendukung integrasi mengklaim adanya hubungan dekat antara teori ilmiah dan keyakinan agama tertentu daripada yang diajukan oleh pendukung Dialog, meskipun tidak ada garis tajam yang memisahkan keduanya. Dua versi Integrasi akan dieksplorasi dengan ditarik dari holism kuantum dan ketidakpastian kuantum.

Beberapa penulis menawarkan integrasi sistematis atas fisika kontemporer dan mistisme Timur. Menurut Capra, fisika dan agama-agama Asia mengakui adanya keterbatasan bahasa dan pikiran manusia. Misalnya paradoks dalam fisika adalah dualitas partikel/ gelombang, mengingatkan polaritas yin/yan dalam Taoisme Cina, yang menampakkan kesatuan dari hal yang tampaknya berlawanan. [10][30]

Dalam teori relativias, ruang dan waktu membentuk keseluruhan terpadu dan materi energi diidentifikasi sebagai kelengkungan ruang. Pemikiran Timur juga menerima kesatuan segala sesuatu dan berbicara tentang kesatuan tak terpisah yang ditemukan dalam kedalaman meditasi. Fisika baru mengatakan bahwa pengamat dan yang diamati merupakan dua hal yang tak terpisahkan, sebagaimana tradisi mistik menyatakan kesatuan antara subjek dan objek.[11][31]

Selanjutnya mengenai ketidak pastian hukum menurut beberapa penulis adalah merupakan domain yang di dalamnya Tuhan mengendalikan dunia dengan kasih sayang. Para saintis tidak menemukan  sebab alami bagi seleksi diantara alternatif-alternatif kuantum, karena kebetulan bukanlah sebuah sebab. Pada sisi lain, kaum bertuhan mungkin memandang seleksi semacam itu sebagai tindakan Tuhan. Tuhan akan mempengaruhi peristiwa tanpa bertindak sebagai gaya fisika. Karena sebuah elektron dalam superposisi-keadaan tidak mempunyai posisi yang pasti, tidak ada gaya yang diperlukan bagi Tuhan untuk mengaktualisasikan satu di antara sehimpunan potensialitas alternatif. Dengan arahan beberapa atom yang terkoordinasi, Tuhan dapat secara baik mengatur semua peristiwa.[12][32]

Ketidak pastian pada tingkat kuantum tampaknya tidak relevan dengan fenomena pada tingkat sel-hidup yang mengandung jutaan atom, yang fluktuasi statistiknya cenderung rata-rata. Persamaan kuantum memberikan prediksi eksak atas sehimpunan besar dan bukan satu peristiwa. Atom dan molekul mempunyai kestabilan inheren terhadap gangguan kecil karena setidak-tidaknya suatu kuantum energi dibutuhkan untuk mengubah keadaannya. Bagaimanapun juga dalam beberapa sistem biologis, peristiwa kecil dapat mempunyai konsekuaensi yang besar. Misalnya dalam sistem saraf otak, peristiwa kecil dapat merangsang pengaktifan neuron yang efeknya dilipatgandakan oleh jaringan saraf. Maka dengan mengontrol peristiwa kuantum, Tuhan dapat mempengaruhi peristiwa-peristiwa dalam sejarah evolusi manusia.[13][33]

Menurut Fisikawan dan teolog Robert Russell adalah satu di antara sekian orang yang berpendapat bahwa Tuhan mempengaruhi hanya peristiwa kuantum tertentu dan juga bertindak pada tingkat yang lebih tinggi sebagai sebab Top-Down pada peristiwa pada tingkat yang lebih bawah. Ini akan menghindari keberatan terhadap adanya kebetulan, hukum, dan tindakan Tuhan di dunia kuantum.[14][34]

PERTEMUAN IMAN DENGAN SAINS

Ada dua dorongan yang memandu teologi Kristen sehingga dapat bertemu dengan sains, dan dorongan tersebut juga mungkin dirasakan para pemikir Islam. Dorongan yang pertama adalah dorongan yang bersifat inheren dalam iman untuk mendapatkan pemahaman lebih mendalam, sedangkan dorongan yang kedua adalah dorongan ajaran agama dan tujuan sains untuk menuju kebenaran.[15][35]

Pada dasarnya, Iman didasarkan atas pewahyuan; tetapi dengan menghargai misteri yang melingkupi Tuhan pencipta kita, iman berupaya keras untuk mendapatkan pemahaman lebih lanjut mengenai hubungan yang rumit  antara pencipta dan ciptaan-Nya. Dalam dunia modern, secara dramatis ilmu pengetahuan telah menunjukkan kemampuannya untuk melakukan penelitian yang progresif, yang menghasilkan kegairahan baru yang luar biasa akan pengetahuan baru. Penghargaan yang tinggi terhadap keajaiban alam yang dimungkinkan oleh ilmu pengetahuan itu sendiri merupakan sebuah peristiwa Roh Tuhan di dalam jiwa manusia. Maka ketika iman menginginkan pemahaman yang lebih menadalam, metodologi sains telah menjadi suatu kebutuhannya untuk meningkatkan pemahaman akal ke puncak yang tertinggi.

Sementara disisi lain, ilmu dan iman adalah dua kebenaran yang memiliki karakter yang berbeda, namun walaupun demikian, agama telah menunjukkan bahwa Tuhan adalah realitas mutlak. Kebenaran tentang apapun pada akhirnya juga benar dalam kaitannya dengan Tuhan. Iman kita tidak bisa membangkitkan keyakinan apabila kita tidak meyakini kebenarannya. Karena adanya komitmen teologis yang biarpun sangat vital tetapi implisit terhadap kebenaran ini. Bagi pemikiran teologis, penelitian ilmiah memiliki daya tarik bawaan. Sebab teologi seharusnya menemukan rekan dalam laboratoriumnya.[16][36]

Walaupum tampaknya ada peperangan di beberapa medan pertempuran, sebuah iman yang beruapaya mendapatkan pemahaman seharusnya juga mencari perdamaian antara ilmu dan teologi. Lebih daripada sekedar perjuangan untuk mendapatkan dominasi intelektual, upaya pencarian kebenaran mendorong kita memasang mata untuk mencari merpati perdamaian di cakrawala.

METODE MENDAMAIKAN ANTARA ISLAM

 DENGAN SAINS MODERN

Untuk menemukankonsep perdamaian antara Islam dan sains modern, kita perlu memandang hubungannya dari perspektif konsep Islam tentang alam dipandang secara keseluruhan dan dalam matriksnya tersendiri, sebagaimana didefenisikan Alquran. Ini tidaklah mudah karena begitu kita membawa nas wahyu ke dalam wacana kontemporer, akan segera muncul sikap-sikap yang keras dan pintu-pintu perdamaian akan tertutup.

Wacana sains dan agama di Barat dijelaskan dan terangkan dalam kerangka teologi dan sains, sekurang-kurangnya tidak dalam arus utamanya. Namun hambatan terbesarnya barangkali adanya pendapat yang menyejajarkan pandangan Islam dan pandangan fundamentalis kristenan di Barat yang meletakkan al Kitab sebagai imbangan dalam wacana hubungan sains dan agama sehingga pandangan tersebut tidak disukai di dunia akademis. Namun dengan tetap menyadari hambatan ini, kita harus berpikir tentang wacana Islam dan sains yang berakar secara murni dalam Alquran.[17][37]

Selanjutnya, wacana Islam dan sains juga tidak dapat mencapai kemurniannya tanpa merujuk kembali keoada tradisi saintifik Islam. Misalnya mempertanyakan apa yang Islami dalam sains Islam? Bagamana tradsi saintifik Islam berakar dalam pandangan dunia Alquran, dan apa yang terjadi dengan tradisi tersebut? Dan yang paling penting menjadi perhatian juga adalah epitomologis mengenai status Alquran dalam kaitannya dengan sains modern dan hakikat serta makna “ayat-ayat saintifik” dalam Alquran. Begitu juga tentang konsep-konsep kosmos di dalam Alquran, hakikat perbuatan Tuhan, serta hubungan Tuhan dengan makhluk sebagaimana yang didefenisikan oleh Alquran. Semua hal tersebut tidak bisa diabaikan dalam wacana tentang Islam dan Sains. Tentunya dengan mempertimbangkan itu akan memberikan tilikan tajam mengenai terbentuknya struktur dasar sains modern dan kaitan antara struktur filosofis yang mendasarinya dan pandangan dunia Islam. Hanya dengan demikian itulah kita bisa membangun model-model dan metodologi-metodologi bagi wacana Islam dan sains.[18][38]

Selain daripada beberapa persoalan di atas, ada banyak persoalan lain yang perlu dijelajahi. Persoalan-persoalan tersebut  mencakup seluruh isu yang berkaitan dengan etika dan syari’at dalam kaitannya dengan cabang-cabang tertentu dari sains modern seperti bioteknologi dan genetika. 

---

MUATAN DAN MATERI

1.         Muatan listrik

Setelah digosok dengan kain, kaca bisa menarik kripik. Setelah digosok pada rambut kering, sisir bisa menarik potongan-potongan kertas. Setelah digosokkan dengan kain, dua batang plastik yang didekatkan satu sama lain, saling bergerak menjahui atau tolak menolak. Sebaliknya batang plastik dan batang kaca yang didekatkan satu sama lain bergerak mendekati atau saling menarik… Bagaimana menjelaskan hal ini ?

Sebelum adanya teori atom atau kajian mengenai struktur materi, para ilmuwan mengatakan bahwa kaca atau plastik atau amber atau sisir atau benda apapun yang menunjukkan gejala yang sama dikatakan “bermuatan” akibat adanya proses penggosokan. Setelah mengalami proses penggosokan, benda seperti sisir atau plastik atau kaca sepertinya “memuati” sesuatu sehingga bisa bertingkah aneh Kalau tidak digosok, sisir atau plastik atau kaca tampak bisa-biasa saja. Nah, orang yunani kuno lebih dahulu mengamati gejala ini pada amber dan berdasarkan eksperimen, gejala yang ditunjukkan oleh plastik atau kaca juga mirip seperti yang dialami oleh amber, maka para ilmuwan menamakannya “muatan listrik”. Kata listrik (electric) di sini berasal dari kata yunani elektron, yang berarti amber. Dinamakan sesuai nama benda yang menunjukkan gejalanya. Jadi adanya proses penggosokan menyebabkan benda seperti kaca atau plastik atau amber mempunyai “muatan listrik” total.

2.         Jenis muatan listrik

Apakah muatan listrik yang dimiliki kaca dan plastik sama ? berdasarkan percobaan di atas, ketika dua batang plastik yang bermuatan didekati satu sama lain, keduanya saling menolak atau saling menjahui. Demikian juga ketika dua batang kaca yang bermuatan didekatkan satu sama lain, keduanya juga saling menolak atau saling menjahui. Sebaliknya ketika batang kaca yang bermuatan didekatkan dengan batang plastik yang bermuatan, keduanya saling tarik menarik atau saling mendekati.

Karena jenis bendanya sama, yakni plastik, maka kita bisa menyimpulkan bahwa jenis muatan listrik pada kedua batang plastik pasti sama. Demikian juga karena bendanya sama, yakni kaca, maka kita bisa menyimpulkan bahwa jenis muatan listrik pada kedua batang kaca pasti sama. Dalam hal ini, ada dua jenis muatan yang berbeda, yakni muatan listrik seperti pada plastik yang digosok dan muatan listrik seperti pada kaca yang digosok.

Dua batang kaca yang didekatkan, saling menjahui atau tolak menolak, demikian juga dua batang plastik yang didekatkan, saling menjahui atau tolak menolak, maka bisa disimpulkan bahwa muatan yang sejenis tolak menolak. Sebaliknya batang kaca dan plastik yang didekatkan saling tarik menarik atau bergerak mendekati satu sama lain maka bisa disimpulkan bahwa muatan yang tak sejenis saling tarik menarik.

Apakah benar hanya ada dua jenis muatan listrik ? mungkinkah ada jenis muatan listrik lain ? untuk mengetahui hal ini, tentu harus dilakukan eksperimen. Dirimu bisa melakukan berbagai eksperimen untuk mengetahui hal ini. Sesuai dengan eksperimen yang dilakukan para ilmuwan, diketahui bahwa hanya ada dua jenis muatan listrik, yakni muatan listrik seperti pada kaca yang digosok dan muatan listrik seperti pada plastik yang digosok. Mengapa hanya ada dua jenis muatan listrik ?

Seorang negarawan, filsuf dan ilmuwan Amerika serikat, yakni Benjamin Franklin (1706 – 1790) mengemukakan sebuah model untuk menjelaskan hal ini. Menurutnya, secara normal setiap benda memiliki sejumlah muatan listrik. Apabila sebuah benda digosokkan dengan benda lainnya maka akan terjadi perpindahan muatan listrik dari satu benda ke benda lainnya. Karena adanya perpindahan muatan listrik maka salah satu benda menjadi kelebihan muatan listrik, sedangkan benda lainnya menjadi kekurangan muatan listrik dalam jumlah yang sama. Om Franklin menggambarkan muatan listrik yang dihasilkan pada proses penggosokan dengan tanda positif dan tanda negatif. Dia memilih muatan listrik seperti pada kaca yang digosok dengan kain sebagai muatan positif. Jadi ketika kaca digosok dengan kain, kaca menerima muatan positif sedangkan kain menerima muatan negatif, dalam jumlah yang sama. Jenis muatan pada kaca berbeda dengan jenis muatan pada plastik;  karena muatan pada kaca bertanda positif maka muatan pada plastik bertanda negatif. Jadi ketika plastik digosok dengan kain, plastik menerima muatan negatif sedangkan kain menerima muatan positif dalam jumlah yang sama.

3.         Muatan listrik dan Struktur materi

Pemahaman mengenai muatan listrik disempurnakan setelah munculnya kajian mengenai struktur materi. Setiap materi di alam semesta tersusun dari atom-atom yang bersifat netral secara kelistrikan (tidak ada muatan listrik total). Setiap atom tersusun dari tiga partikel, yakni proton yang bermuatan positif, neutron yang bermuatan netral dan elektron yang bermuatan negatif. Setiap atom mempunyai suatu inti kecil yang padat, yang tersusun dari proton dan neutron. Bayangkan saja jika diameter atom beberapa kilometer maka ukuran inti atom kira-kira seperti bola pimpong. Inti atom yang netral dikelilingi oleh elektron yang jumlahnya sama dengan jumlah proton.

Muatan proton dan elektron sama besar dan berlawanan tanda. Dalam atom netral, jumlah muatan proton dan elektron sama dengan nol. Banyaknya proton atau elektron dalam sebuah atom netral suatu unsur dinamakan nomor atom (Z) dari unsur tersebut. Apabila satu atau lebih elektron dalam sebuah atom dihilangkan (maksudnya dipindahkan ke atom lain) maka atom tersebut dinamakan ion positif. Sebaliknya jika sebuah atom mendapatkan tambahan satu atau lebih elektron maka atom tersebut dinamakan ion negatif. Proses di mana suatu atom mendapat tambahan elektron atau kehilangan elektron dinamakan ionisasi. Sekian dulu ulasan mengenai atom…

Apabila jumlah proton dalam suatu benda, misalnya kaca atau plastik atau sisir, sama dengan jumlah elektron dalam benda tersebut, maka benda tersebut bersifat netral secara kelistrikan. Untuk membuat sebuah benda menjadi bermuatan negatif, maka kita bisa menambahkan sejumlah elektron pada benda tersebut. Sebaliknya untuk membuat sebuah benda bermuatan positif maka kita bisa menghilangkan sejumlah elektron dari benda tersebut. Mengapa kita menambahkan atau menghilangkan elektron, bukan proton ? Hal ini disebabkan karena elektron lebih mudah berpindah-pindah. Dalam pembahasan sebelumnya sudah dijelaskan bahwa proton berada dalam inti atom, sebaliknya elektron berada di luar inti atom. Karena berada di luar maka elektron lebih mudah berpindah-pindah atau dipindahkan.

Sekarang kita kembali ke pembahasan awal. Dalam ulasan sebelumnya dijelaskan bahwa ketika kaca digosokkan dengan kain, kaca menjadi bermuatan positif sedangkan kain menjadi bermuatan negatif. Perhatikan bahwa pada mulanya kaca atau kain bersifat netral secara kelistrikan. Ini berarti jumlah proton dan elektron dalam kaca sama besar. Demikian juga jumlah proton dan elektron dalam kain sama besar. Nah, setelah kaca digosokkan dengan kain, kaca menjadi bermuatan positif sedangkan kain menjadi bermuatan negatif. Ini bisa diartikan bahwa ketika kaca digosokkan dengan kain, sejumlah elektron pada kaca berpindah menuju kain. Karena kaca kehilangan sejumlah elektron maka kaca menjadi bermuatan positif. Dalam hal ini, muatan listrik total pada kaca adalah positif. Sebaliknya kain menerima tambahan elektron sehingga kain menjadi bermuatan negatif. Dalam hal ini, muatan listrik total pada kain adalah negatif.

Sebelumnya dijelaskan juga bahwa ketika plastik digosokkan dengan kain, plastik menjadi bermuatan negatif, sedangkan kain menjadi bermuatan positif. Pada mulanya plastik dan kain bersifat netral secara kelistrikan. Artinya jumlah proton dan elektron pada plastik sama besar. Demikian juga jumlah proton dan elektron pada kain sama besar. Setelah plastik digosokkan dengan kain, plastik menjadi bermuatan negatif sedangkan kain menjadi bermuatan positif. Hal ini bisa diartikan bahwa ketika plastik digosokkan dengan kain, sejumlah elektron pada kain berpindah menuju plastik. Karena plastik mendapat tambahan sejumlah elektron maka plastik menjadi bermuatan negatif. Dalam hal ini, muatan listrik total pada plastik adalah negatif. Sebaliknya kain kehilangan sejumlah elektron sehingga kain mejadi bermuatan positif. Dalam hal ini, muatan listrik total pada kain adalah positif.

4.         Kekekalan muatan listrik

Ketika benda saling bergesekkan, elektron berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Akibatnya benda yang menerima sejumlah elektron menjadi bermuatan negatif (muatan listrik totalnya negatif) sedangkan benda yang kehilangan sejumlah elektron menjadi bermuatan positif (muatan listrik totalnya positif). Perhatikan bahwa pada mulanya benda-benda ini bersifat netral secara kelistrikan (muatan listrik total = 0). Setelah bergesekkan, salah satu benda mendapat muatan positif sedangkan benda yang lain mendapat muatan negatif. Walaupun tandanya berbeda tetapi jumlah muatan listrik total yang dimiliki masing-masing benda tersebut sama. Tahu dari mana kalau jumlah muatan listrik total yang dimiliki masing-masing benda sama ? karena jumlah elektron yang berpindah sama.

Dalam proses ini muatan tidak diciptakan, dalam arti muatan tidak muncul dari ketiadaan. Muatan sudah dimiliki oleh masing-masing benda tersebut, yang pada mulanya netral secara kelistrikan (muatan listrik totalnya nol). Walaupun setelah bergesekkan, salah satu benda menjadi bermuatan positif sedangkan benda yang lain menjadi bermuatan negatif, tetapi karena jumlah muatannya sama, sedangkan tandanya berbeda, maka jika dijumlahkan hasilnya nol. Muatan listrik tidak diciptakan, muatan listrik hanya mengalami perpindahan. Dalam hal ini, muatan listrik selalu kekal. Ini dikenal dengan julukan Hukum kekekalan muatan listrik. Btw, bedakan antara muatan listrik dengan muatan listrik total 

5.         Distribusi muatan listrik

Medan listrik tidak perlu hanya ditimbulkan oleh satu muatan listrik, melainkan dapat pula ditimbulkan oleh lebih dari satu muatan listrik, bahkan oleh distribusi muatan listrik baik yang diskrit maupun kontinu. Contoh-contoh distribusi muatan listrik misalnya:

• kumpulan titik-titik muatan
• kawat panjang lurus berhingga dan tak-berhingga
• lingkaran kawat
• pelat lebar berhingga atau tak-berhingga
• cakram tipis dan cincin
• bentuk-bentuk lain

-       Kumpulan titik-titik muatan

Untuk titik-titik muatan yang tersebar dan berjumlah tidak terlalu banyak, medan listrik pada suatu titik (dan bukan pada salah satu titik muatan) dapat dihitung dengan menjumlahkan vektor medan listrik di titik tersebut akibat oleh masing-masing muatan. Dalam kasus ini lebih baik dituliskan

Yang dibaca, medan listrik di titik akibat adanya muatan  yang terletak di . Dengan demikian medan listrik di titik akibat seluruh muatan yang tersebar dituliskan sebagai

 

 

di mana N    adalah jumlah titik muatan. Sebagai ilustrasi, misalnya ingin ditentukan besarnya medan listrik pada titik P yang merupakan perpotongan kedua diagonal suatu bujursangkar bersisi R, di mana terdapat oleh empat buat muatan titik yang terletak pada titik sudut-titik sudut bujursangkar tersebut. Untuk kasus ini misalkan bahwa q1=q2 =+Q dan q1=q2 = -Q dan ambil pusat koordinat di titik P (0,0) untuk memudahkan. Untuk kasus dua dimensi seperti ini, bisa dituliskan pula

 

yang akan memberikan

 

 

 

 

sehingga

 

 

 

yang menghasilkan bahwa medan listrik pada titik tersebut adalah nol.

-          Kawat panjang lurus

 

Kawat panjang lurus merupakan salah satu bentuk distribusi muatan yang menarik karena bila panjangnya diambil tak-hingga, perhitungan muatan di suatu jarak dari kawat dan terletak di tengah-tengah panjangnya, menjadi amat mudah.

Untuk suatu kawat yang merentang lurus pada sumbu X, pada jarak z di atasnya, dengan kawat merentang dari  -α sampai b dari titik proyeksi P pada kawat, medan listrik di titik tersebut dapat dihitung besarnya, yaitu:

Seperti telah disebutkan di atas, apabila dan maka dengan menggunakan dalil L'Hospital diperoleh

Atau bila kawat diletakkan sejajar dengan sumbu-z dan bidang x-y ditembus kawat secara tegak lurus, maka medan listrik di suatu titik berjarak r dari kawat, dapat dituliskan medan listriknya adalah

dengan  ρ adalah vektor satuan radial dalam koordinat silinder:

 

di mana ϕ adalah sudut yang dibentuk dengan sumbu-x positif.

Referensi :
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.
Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I  (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.
Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga.
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.