Sebelum tahun 1661, ilmu berkenaan keatoman bukanlah sesuatu yang bersifat logik-empiris kerana pengetahuan terhadap atom hanyalah sesuatu yang diandaikan dengan anggapan sahaja.
Terdapat banyak penulisan sains kontemporari yang cuba mengaitkan sains itu ada dalam al-Quran. Termasuklah dalam konsep atom ini, yang mana kalimah ‘zarrah’ seperti yang disebut dalam al-Quran digunapakai. Contoh surah dan ayat al-Quran yang mempunyai kalimah ‘zarrah’ ialah surah Yunus ayat 61, surah Saba’ ayat 3 dan surah al-Zalzalah ayat 7-8. Malah surah az-Zariyat ayat 20-21 boleh dirujuk pada diri kita yang terdiri daripada atom.
Atom dalam Fizik dan Kimia
Bidang kajian atom merangkumi dalam dua bidang ilmu iaitu ilmu fizik dan ilmu kimia. Dalam bidang fizik, fizik kuantum merupakan cabang ilmu yang mengkaji mengenai atom, apa yang membentuk atom dan bagaimana perlakuan sub-atomic particle. Fizik kuantum dikategorikan sebagai fizik moden dan ianya berbeza berbanding fizik klasik sebelum tahun 1900 yang diasaskan oleh Aristotle hinggalah Newton. Manakala dalam bidang kimia, penemuan-penemuan elemen seperti yang ada dalam jadual berkala merujuk kepada atom yang tidak boleh lagi dipecahkan dalam keadaan yang lebih kecil. Orang Yunani atau Greek menggangap atom ialah juzuk alam yang paling kecil. Atom menjadi rahsia kejadian alam semesta. Kajian atom bermula dengan pemikiran falsafah sehingga kini dikembangkan dan menjadi ilmu empirikal dan dilakukan kajian dalam makmal sains moden. Atom dalam bidang ilmu fizik dan kimia adalah berkait antara satu sama lain. Asasnya dari sebuah andaian atau pemikiran menjadi sesuatu yang cuba direalisasikan kewujudannya. Inilah apa yang dilakukan oleh para saintis dunia di beberapa institusi yang memiliki peralatan canggih seperti di “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” (CERN) atau European Council for Nuclear Research. Mereka mengkaji secara mendalam mengenai atom, juzuk-juzuk di dalam atom, kemampuan atom dalam menghasilkan tenaga dan banyak lagi eksperimen dijalankan.
Pengenalan Atom
Apa itu atom? Bagaimana atom? Besar mana atom? Apa signifikan atom? Itu lah antara persoalan-persoalan yang penting dan seringkali menjadi perbahasan antara para saintis.
Idea atom bermula dengan seorang pemikir bernama Leucippus yang mana dicetuskan oleh beliau dalam bentuk persoalan iaitu “kalau kita ada sebatang lidi, sampai bile kita boleh patah-patahkan lidi tadi sampai tak boleh dipatahkan lagi?”. Maka dari sinilah anak murid Leucippus bernama Democritus menggelar saiz terkecil itu sebagai “atomos”. Dari perkataan inilah lahirnya perkataan atom yang luas diguna pakai dan Democritus mengembangkan lagi ilmu ini menerusi karya-karya penulisannya. Namun ada juga yang menentang idea atom oleh Democritus ini iaitu Aristotle dan Plato. Walau mendapat tentangan mengenai idea atom ini, namun tahun demi tahun berlalu, tokoh demi tokoh cuba mengembangkan idea ini sehinggalah pada tahun 1621, Robert Boyle telah berjaya menjalankan satu eksperimen yang membuktikan kewujudan atom.
Struktur Atom
Revolusi struktur atom bermula dengan John Dalton sekitar awal tahun 1808 yang mengemukan beberapa teorinya bagi membetulkan teori atom Greek yang lama berakar dan mengatakan bahawa setiap atom bertanggungjawab terhadap gabungan elemen yang dijumpai dalam kompaun. 4 teori asal yang dikemukan oleh Dalton menjadikan asas kepada teori atom masa kini dengan penambahbaikan terhadap teorinya. Dalton menggambarkan atom sama seperti Democritus iaitu sebuah sfera pepejal. Kemudiannya pada tahun 1897, J.J Thomson menjalankan sebuah eksperimen menggunakan cathode ray tube. Hasil eksperimennya menemui bahawa sinar katod itu pastinya bercaj negative kerana ianya tertarik kepada elektrod bercaj positif. Dalam eksperimen lanjutan partikel sinar tadi dikenali sebagai elektron manakala partikel bercaj positif dinamakan proton. Thomson menggambarkan atom dengan model “plum-pudding”.
Pada tahun 1911, Ernest Rutherford menjalankan eksperimen bagi menguji model Thomson. Hipotesis awal Rutherford menjangkakan bahawa partikel bercaj positif yang ditujukan kearah sehelai filem emas akan bergerak terus melepasinya. Namun hipotesis itu salah dan didapati bahawa ada partikel yg melantun dan ada yang bergerak terus. Maka dia menyatakan bahawa proton berada dalam ruang proton di tengah atom yang dia namakan sebagai nukleus manakala elektron memenuhi ruang sekeliling nukleus tanpa terganggu. Dan terhasillah model baru atom seperti sistem planet.
Pada tahun 1913 pula Neils Bohr menjalankan eksperimen bagi memfokus terhadap elektron pada model Rutherford dan mendapati bahawa elektron bergerak dalam orbit yang bulat mengelilingi nukleus. Bohr menyatakan bahawa elektron mempunyai tenaga yang mampu bergerak dalam orbit tanpa menyinar keluarkan tenaga dan elektron mampu melompat dari orbit rendah ke orbit yang tinggi dengan menyerap tenaga dalam bentuk haba, cahaya atau elektrik. Maka terhasilnya model atom Bohr yang melengkapi model atom Rutherford.
Model atom terus berevolusi sehingga tahun 1926, Erwin Schrodinger menemui bahawa elektron tidak bergerak seperti orbit tetapi elektron bergerak dalam gelombang. Ini merupakan model mekanikal kuantum yang berpandukan teori kuantum. Teori ini menyatakan bahawa ianya mustahil untuk mengetahui secara tepat lokasi dan momentum elektron pada masa yang sama. Bentuk ‘orbit’ elektron ini berada dalam bentuk awan elektron yang mengelilingi nukleus. Pada tahun 1932, James Chadwick menemui neutron yang mana dalam eksperimennya Chadwick menghentam sehelai beryllium dengan partikel alfa yang bertenaga tinggi lalu menghasilnya satu radiasi yang tidak dikenali. Dia menyimpulkan bahawa radiasi itu mengandungi partikel elektrik yang neutral dan jisim yang hampir sama dengan proton lalu dipanggil neutron.
Struktur atom berevolusi dari semasa ke semasa selaras dan penemuan-penemuan yang dijumpai dalam struktur atom itu sendiri. Setiap atom mempunyai teras yang tumpat yang terdiri daripada protons dan neutrons. Protons dan neutrons pula adalah gabungan zarah-zarah yang lebih kecil yang dipanggil quarks. Zarah-zarah ini bersifat amat-amat seni. Sedangkan atom tidak dapat nak digambarkan kecilnya, inikan pula apabila atom itu dibelah, akan dijumpai lagi zarah yang lebih kecil seperti yang disebutkan tadi iaitu protons, neutrons dan quarks.
Kesimpulan
Revolusi atom menujukkan kegigihan para saintis berfikir serta bagaimana perkembangan ilmu itu berlaku. Daripada sekadar teori kepada praktikal ekperimentasi dalam membuktikan atom dan apa yang membina atom itu sendiri. Kuasa fikir dan tadabbur mampu menghasilkan perkembangan ilmu. Andai Democritus terputus asa dalam mengembangkan makna atom yang diilhamkan oleh Leucippus akibat hasutan Aristotle dan Plato, sudah pasti kajian mengenai atom tidak akan bercambah sehingga kini.
Istilah debu itu merujuk kepada sesuatu yang sangat kecil. Jika dalam bahasa arabnya digunakan kalimah ’ ذرة ‘ (zarrah) yang amat signifikan merujuk kepada atom. Melihatkan kepada kejadian manusia sendiri, kita tahu bahawa kita terbina daripada berjuta-juta atom. Seperti yang disebut oleh Richard Feynman iaitu “Everything is made of atoms”.
“Maka sesiapa berbuat kebajikan seberat zarah, nescaya akan dilihatnya (dalam surat amalnya)!,”“Dan sesiapa berbuat kejahatan seberat zarah, nescaya akan dilihatnya (dalam surat amalnya)!”.
Surah al-Zalzalah ayat 7 dan 8.
Rujukan
Al Quran dan Terjemahan.
Brunning, A. 13 October 2016. “The History of the Atom – Theories and Models”. COMPoUND iNTEREST 2017. http://www.compoundchem.com/2016/10/13/atomicmodels/.
Evans, J. 2011. Understand Science. London: Hodder Education.
Giancoli, Douglas C. 2014. Physics for Scientists & Engineers. Fourth Edition. England: Pearson.
Kelly, M. 2014. Encylopedia Science. United Kingdom: Miles Kelly.
Mohamad Nasrin Nasir & Malki Ahmad Nasir. 2016. Sains Islam – Suatu Konsepsi Baharu Terhadap Hubungan Sains dan Agama. Malaysia: USIM.
Mat Rofa Ismail. 2016. Bicarawara Sains Islam. Rohidzir Rais. Malaysia: Karangkraf.
Mohd Hafiz Kamal. 2016. “Fizik Kuantum dan Falsafahnya dalam Kehidupan Manusia”. (Paper). Seminar Falsafah Sains Tabii. Institut Penyelidikan Anwar Ibrahim, Kajang, Selangor Darul Ehsan. 24-25 September.
Mohd S. Faiz. 2017. Manifesto Kuantum Fizik. Malaysia: Simptomatik Press.
n.a.. The History of The Atom. http://thehistoryoftheatom.weebly.com/index.html.
n.a.. CERN 2017. https://home.cern/about.
Timberlake, Karen C. 2016. General, Organic and Biological Chemistry – Structures of Life. Fifth Edition. England: Pearson.
Nouredine Zettili. 2009. Quantum Mechanics – Concepts and Applications. Second Edition. John Wiley & Sons: United Kingdom.
Zakir Naik. 2007. The Qur’an & Modern Science – Compatible or Incompatible. Riyadh: Darussalam.