Ruang Lingkup IPA dan Perkembangannya

Ilmu Pengetahuan Alam atau juga sering disebut Kealaman Dasar merupakan Ilmu Pengetahuan yang hanya mengkaji tentang konsep-konsep dan prinsip-prinsip dasar yang esensial tentang gejala-gejala alam semesta. Ilmu alamiah mempunyai relativitas artinya kebenaran yang ditemukan oleh manusia pada suatu saat dapat disangkal (ditolak) atau diubah dengan kebenaran yang baru. Teori yang tidak cocok lagi dengan hasil-hasil pengamatan baru diganti dengan teori yang lebih memenuhi keperluan.

Ilmu pengetahuan pada hakekatnya adalah satu, pembagian atau pemisahan ilmu kareadanya perkembangan ilmu dalam proses yang cukup lama, tetapi dalam perkembangan lebih lanjut tampak adanya kecenderungan generalisasi dari beberapa cabang ilmu pengetahuan itu bertemu lagi. Misalnya dalam mempelajari  Biologi maka diperlukan dasar yang kuat dari Fisika dan kimia.

Sasaran Ilmu Pengetahuan Alam adalah semesta dengan segala isinya, misal Ilmu Fisika memandang kesemuanya itu adalah materi dan energi. Yang dimaksud materi atau zat adalah apa saja yang mempunyai massa dan menempati suatu ruang, baik berupa padat, cair dan gas, sedang energi adalah sesuatu yang dapat memindahkan materi dari suatu tempat ke tempat lain.

Dalam penelaahan akan ditemukan kebenaran-kebenaran yang selanjutnya disusun secara sistematik sehingga mudah untuk dipelajari dan dipahami oleh orang lain. Mengenal atau mengetahui alam semesta dengan baik merupakan jerih payah para ilmuwan, Kejadian alam semesta ini tidak timbul dengan sendirinya tetapi terdapat keteraturan proses, sebab akibat yang saling keterkaitan. Dari keteraturan itu dapat dicari hukum alam (Natural Low) yang dapat menjawab rahasia alam.

Sehubungan dengan rasa keingintahuan manusia terus berkembang maka manusia menggunakan perpaduan antara rasionalisme dan imperisme yaitu metode pemecahan masalah secara keilmuan yang sekarag disebut ilmiah. Ilmu Alamiah (IA) sering disebut  Ilmu Pengetahuan Alam  (IPA) atau Ilmu  Kealaman  atau Natural Sains atau Sains. Ilmu Alamiah hanya mengkaji tentang gejala-gejala alam semesta sehingga terbentuk konsep dan prinsip.

Tujuan ilmu alamiah adalah untuk mencari kebenaran, menentukan fakta. Dalam hal ini hendaknya berhati-hati pada ‘’kebenaran’’. Kebenaran yang bersifat sementara dan yang bersifat mutlak .  Metode ilmiah tidak berhubungan dengan kebenaran mutlak, sesuatu yang mutlak berarti telah berakhir. Bila sesuatu telah diketahui mutlak maka ilmu alamiah tidak dapat diterapkan untuk bertindak lebih jauh. Ilmu alamiah hanya dapat mengemukakan bukti kebenaran sementara dan dengan kata lain untuk kebenaran sementara adalah ‘’teori’’dengan menggunakan metode ilmiah.

Beberapa kegunaan ilmu  alamiah dalam kehidupan manusia antara lain:

a)      Membantu memecahkan permasalahan dengan penalaran dan pembuktian yang memuaskan.

b)      Menguji hasil penelitian orang lain sehingga diperoleh kebenaran yang objektif.

c)      Memecahkan atau menemukan jawaban rahasia alam yang sebelumnya masih menjadi teka-teki.

Alam Semesta Dan Tata Surya

a. Teori Terbentuknya Alam Semesta

Berbagai teori tentang terbentuknya alam semesta telah menjadi perdebatan para peneliti dari zaman ke zaman. Beberapa yang akan disajikan merupakan teori yang masih dipercaya hingga kini. Pengertian alam semesta mencakup tentang mikrokosmos dan makrokosmos. Mikrokosmos adalah benda-benda yang mempunyai ukuran yang sangat kecil, misalnya atom, elektron, sel, amuba dan sebagainya. Sedang makrokosmos adalah benda-benda yang mempunyai ukuran yang sangat besar, misalnya bintang, planet, galaksi.

Para ahli astronomi menggunakan istilah alam semesta dalam pengertian tentang ruang angkasa dan benda-benda langit yang ada di dalamnya. Manusia sebagai makhluk Tuhan yang berakal budi dan sebagai penghuni alam semesta selalu tergoda oleh rasa ingin tahunya untuk mencari penjelasan tentang makna dari hal-hal yang diamati.

b. Teori Terbentuknya Galaksi dan Tata Surya

Menurut Fowler, 12 ribu juta tahun yang lalu Galaksi kita ini tidaklah seperti dalam keadaan seperti sekarang ini. la masih berupa kabut gas hidrogen yang sangat besar sekali yang berada di ruang angkasa. la bergerak perlahan mengadakan rotasi sehingga keseluruhannya berbentuk bulat. Karena gaya beratnya maka ia mengadakan kontraksi. Massa bagian luar banyak yang tertinggal; pada bagian yang berkisar lambat dan mempunyai berat jenis yang besar terbentuklah bintang-bintang.

Gumpalan kabut yang telah menjadi bintang itupun secara perlahan mengadakan kontraksi. Energi potensialnya mereka keluarkan dalam bentuk sinar dan panas radiasi dan bintang-bintang itupun makin turun temperatur-nya. Setelah berpuluh ribu juta tahun ia mempunyai bentuknya yang boleh dikatakan tetap seperti halnya matahari kita.

c. Sistem Tata Surya

Sembilan buah planet yang mengelilingi matahari pada hakikatnya merupakan dunia tersendiri, dengan beberapa cm khas. Dilihat dari segi kemanusiaan, bumilah yang paling khas, karena mampu mengemban kehidupan dan makhluk teknologi. Sampai saat ini diduga tidak ada Homo Sapiens. Manusia Pemikir, di lingkungan planet lain (makhluk jenis lain) mungkin saja hidup di planet Mars atau Venus, artinya dapat berkembang atau bermetabolisme.

Sesuatu yang sangat menarik kiranya ialah kenyataan, bahwa ruang antara kedua golongan planet itu dihuni oleh asteroid. Ketiadaan planet besar di dalam ruang asteroid pernah menimbulkan banyak perdebatan sampai pada tahun 1801. Pada tahun itu seorang astronom Italia, Piazzi, menemukan asteroid Ceres. Benda yang garis tengahnya hanya 750 kilometer itu terlalu kecil untuk disebut planet, tetapi terlalu besar untuk dianggap tidak ada. Penemuan ini merupakan permulaan daripada serangkaian penemuan asteroid. Kemudian ternyata, bahwa asteroid merupakan keluarga besar banyaknya sekitar 100.000. Semua itu menghuni daerah antara “planet kecil” dan “planet raksasa”.

Teori yang mengemukakan asal dan pembentukan planet dalam hubungannya langsung dengan kelahiran matahari. Proses pembentukan itu dapat terjadi sekaligus maupun berurutan.

Teori yang mengemukakan kehadiran planet di sekeliling ma­tahari baru terjadi setelah matahari jadi bintang biasa (normal) dan mantap. Kedalam golongan ini termasuk aliran yang mengatakan bahwa:

a)      Materi pembentuk planet berasal dari terlemparnya ma­tel matahari sendiri atau materi bintang tersebut. Tumbukan di sini tidak perlu berarti tumbukan antara dua buah bintang melainkan berarti matahari dan bintang tersebut hanya bersimpang jalan.

b)      Materi dasar pembentuk planet terkumpulkan dari materi antar bintang yang terseret oleh matahari dalam perjalan an hidupnya mengelilingi pusat galaktika.

Asal Mula Kehidupan di Bumi

Berbagai Pendapat Tentang Asal Mula Kehidupan:

Sebelum abad ke-17, para ahli menganggap bahwa makhluk hidup terjadi dengan sendirinya dari makhluk tak hidup. Anggapan ini disebut teori generatio spontanea atau abiogenesis. Pendapat ini begitu ekstrim, misalnya kecebong berasal dari lumpur, ulat berasal dari bangkai, bahkan dari gandum dapat langsung jadi tikus hanya dalam waktu satu malam. Dengan adanya renaissance, mulai timbul paham baru.

 Francesco Redi (1626-1697), ahli Biologi dari Italia, dapat membuktikan bahwa ulat pada bangkai berasal dari telur lalat, yang meletakkan telurnya dengan sengaja. Dari berbagai percobaan, mendapatkan peristiwa yang serupa, ia mengemukakan pendapat bahwa kehidupan berasal dari telur atau comne vivum ex ovo.

Lazzaro Spallanzani (1729-1799) juga ahli Biologi dari Italia, dengan eksperimen terhadap kaldu membuktikan bahwa jasad renik yang mencemari kaldu dapat membusukkan kaldu itu. Bila kaldu ditutup rapat setelah mendidih, maka tak terjadi pembusukan. Ia mengambil kesimpulan, bahwa untuk adanya telur harus ada jasad hidup, atau omne ovum ex vivum.

Louis Pasteur (1822-1895) sarjana Perancis, melanjutkan teori Spallanzani, dengan eksperimen berbagai jasad renik. Ia mendukungnya, meskipun banyak yang menentang. Kemudian menarik kesimpulan bahwa harus ada kehidupan sebelumnya agar tumbuh kehidupan baru atau omne vivum ex vivum. Timbullah teori biogenesis, sedangkan teori abiogenesis rupa-rupanya telah terkalahkan. Akan tetapi asal mula kehidupan masih tetap jadi pikiran para ilmuwan.

Sedemikian jauh hampir semua para ahli biologi sependapat bahwa pemula kehidupan terjadi di bumi ini, tidak di luar bumi. Mereka menemukan makhluk hidup bersel satu sebagai pemula kehidupan. Kemudian terjadi evolusi organik menjadi organisme bersel banyak, Porifera-Coelenterata-Vermes-Echinodermata-Molusca Arthropoda-Vertebrata, dan Manusia paling akhir. Oparin (1938) sarjana Rusia, mengemukakan hipotesis bahwa ada makhluk peralihan dari makhluk tak hidup ke makhluk hidup.

Hipotesis ini berdasarkan penelitian ahli lain di bidang Ilmu Kimia. Kita telah mengetahui bahwa tubuh organisme 99% terdiri dari senyawa Karbon, Hidrogen, Oksigen dan Nitrogen. Seorang ahli kimia Harold Urey (1893) di Amerika Serikat, mengemukakan pendapat bahwa atmosfer bumi suatu waktu pernah mengandung banyak CH4 (metana), NH3 (amonia), H2 (hidrogen), dan H2O (air) dalam bentuk gas. Zat tersebut sangat mungkin bergabung membentuk ikatan organik, di mana kehidupan biasanya berlangsung. Pendapat ini, kemudian terkenal dengan teori Urey.

Seorang murid Urey, bernama Stanley Miller (1953) berhasil membuat model alat laboratorium yang sederhana untuk membuktikan teori Urey. Ke dalam alat itu ia masukkan gas tersebut di atas, kemudian dibuat loncatan listrik bertegangan tinggi. Hasilnya sungguh menakjubkan, setelah dianalisis ternyata diperoleh zat organik berupa: gula, purin, pyrimidin, asam amino, dan senyawa lainnya. Zat itu merupakan komponen ikatan DNA (deoxyribo nucleic acid) dan RNA(Ribose nucleic acid),yaitu protein inti, yang biasa­nya membentuk virus.

Eksperimen tersebut mengingatkan kita bahwa sinar matahari menyebabkan terjadinya muatan listrik di atmosfer. Bila muatan listrik besar akan menimbulkan loncatan listrik, yang kita nama-kan petir, baik besar maupun kecil. Karena di alam bebas dapat terjadi senyawa kimia seperti dalam eksperimen Stanley Miller dan tentunya juga menyokong teori Urey.

Peristiwa petir terjadi jutaan kali setiap hari. Tentunya ikatan-ikatan kimia organik tersebar di seluruh pelosok muka bumi. Para ahli kimia sepakat bahwa di alam selalu terdapat kecenderungan penggabungan berbagai senyawa, sehingga makin kompleks struktur molekulnya. Weisz (1961) melanjutkan hipotesis Operin, disertai bekal teori Urey yang telah diuji kebenarannya oleh Milller.

Menurut Weisz, penggabungan senyawa kimia itu terus bergabung menjadi molekul-molekul yang lebih besar dan kompleks. Salah satu ikatan yang banyak itu terbentuk asam nuklein, yang terdiri dari gula-phosfat-purin-pyrimidin-asam amino. Rantai ini cenderung untuk mengikat rnata rantai dari sekitarnya, sehingga terjadilah rantai dobel yang setangkup. Kemudian rantai yang satu melepaskan did dari yang pertama dalam bentuk duplikat Mulai dari sinilah, barangkali, terjadi loncatan tingkah laku kimiawi dari sifat tak hidup ke sifat hidup.

Pada waktu rantai tadi mengikat materi yang sama, bolehlah kita sebut makan yang pertama, bila ia disebut hidup. Pada waktu melepaskan duplikat, bolehlah kita namakan reproduksi yang pertama, bila ia sebagai pemula kehidupan di bumi. Selanjutnya terjadilah persaingan, maka rantai serupa itu perlu bergabung satu sama lain, membentuk rantai yang lebih pan­jang dan lebih panjang lagi. Bila hipotesis ini dapat bertahan, maka terjawablah salah satu missing link terbesar dalam evolusi organik.

Sejarah Perkembangan Makhluk Hidup

Menurut suatu teori, organisme sekarang yang beraneka ragam macamnya adalah hasil dari proses evolusi kehidupan. Yang dimaksud dengan evolusi kehidupan yaitu suatu perubahan kehidupan menjadi bentuk kehidupan lainnya melalui suatu proses yang perlahan-lahan dan mungkin memakan waktu ribuan bahkan jutaan tahun. Teori tersebut menyatakan bahwa organisme yang mula-mula ada di dunia berupa organisme bersel tunggal, dan organisme ini bersel dari agregasi molekul-molekul yang ada.

Yang menjadi persoalan kemudian adalah bagaimana mekanisme dasar sehingga organisme bersel tunggal tersebut sekarang berkembang menjadi organisme bersel banyak. Salah satu dugaan me­nyatakan bahwa biosfer yaitu suatu dunia kehidupan di bumi kita ini merupakan sebuah sistem, sedang organisme yang merupakan komponennya menjadi suatu subsistem.

Perkembangan yang lain yaitu adanya suatu kerja sama antara organisme sehingga akan membentuk koloni. Dengan alasan yang sama pula terjadilah gejala perkembangan menuju ke arah pembentukan organisme bersel banyak. Hal ini ditambah pula dengan keharusan beradaptasi terhadap lingkungannya. Kemudian berkembanglah apa yang dinamakan organisme bersel banyak yang seperti halnya organisme uniselular, organisme multiselular ini berkembang menjadi beraneka ragam organisme lainnya.

Perbedaan Makhluk Hidup dengan Benda Mati

Makhluk hidup merupakan suatu substansi zat yang dapat menjalankan proses kehidupan. Yang dimaksud dengan proses ke­hidupan atau ciri-ciri makhluk hidup antara lain ialah:

a)      Bergerak

b)      Metabolisme

c)      Mempertahankan jenisnya/hidupnya

d)     Tanggap terhadap rangsang, dll

Polusi atau Pencemaran

Pencemaran ialah keadaan yang akan mengakibatkan menurunnya kualitas lingkungan hidup dan terganggunya kesehatan dan ketenangan hidup makhluk hidup. Terjadinya pencemaran lingkungan umumnya terjadi akibat kemajuan teknologi dalam usaha meningkatkan kesejahteraan hi­dup.

Mengenai polutan (unsur-unsur penyebab polusi), dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

a)      Yang bersifat kuantitatif

Yaitu terdiri dari unsur-unsur yang secara alamiah telah ada di dalam alam ini, tetapi jumlahnya semakin bertambah karena kegiatan manusia sehingga menyebabkan pencemaran, misal­nya: karbon dioksida, nitrogen, posfor dan lain-lainnya.

b)      Yang bersifat kualitatif

Yaitu terdiri dari senyawa-senyawa yang terjadi karena sengaja dibuat manusia untuk memenuhi kebutuhan hidupnya, tetapi kurang bijaksana dalam penggunaannya, misalnya: pestisida, detergen, pupuk dan lain-lain.