Masa Muda

James Prescott Joule lahir di Salford, Manchester, Inggris, pada tanggal 24 Desember 1818. Dia anak kedua dari lima bersaudara. Ayahnya pemilik pabrik bir yang kaya. Ketika masih kanak-kanak, fisik James lemah, dan menderita penyakit tulang punggung. Karena cacat ini, dia menjadi pemalu dan lebih suka belajar daripada melakukan kegiatan fisik. Meskipun kemudian penyakit tulang punggungnya membaik, tetapi penyakit tersebut memengaruhinya seumur hidup.

James dididik di rumah sampai usia 15 tahun. Kemudian, dia bekerja di perusahaan bir milik keluarga, sambil melanjutkan pendidikan paro waktu dengan guru privat di Manchester bersama abangnya. Dari tahun 1834-1837, mereka belajar ilmu kimia, fisika, metode ilmiah, dan matematika pada guru kimia berkebangsaan Inggris yang terkenal, John Dalton. (Seperti James Joule, Dalton juga seorang Kristen yang memercayai Alkitab.) James mengakui dan sangat berterima kasih atas peranan Dalton yang sangat menentukan dalam perjalanannya menjadi ilmuwan. "Ajarannyalah yang mula-mula membangkitkan keinginan saya untuk meningkatkan pengetahuan melalui penelitian orisinal," kata Joule.[1]

Ketika ayahnya jatuh sakit, James dan abangnya mengambil alih usahanya. Karena itu, James tidak sempat masuk universitas. Namun, karena keinginannya yang utama adalah melanjutkan studi dalam bidang ilmu, dia mendirikan laboratorium di rumahnya dan melakukan eksperimen setiap hari sebelum dan sesudah bekerja. James menganggap keinginannya ini sebagai akibat wajar dari iman kristianinya. Sebagaimana kelak dia tulis, "mengenal hukum-hukum alam berarti mengenal pikiran Allah yang diungkapkan di dalamnya.[2]

Hukum Joule

Tahun 1839, Joule memulai serangkaian eksperimen yang menyangkut kerja mekanik, listrik, serta panas. Tahun 1840, dia mengirim karya tulisnya yang berjudul On the Production of Heat by Voltaic Electricity kepada Royal Society di London. Dalam karya tulis ini, dia menunjukkan bahwa jumlah panas yang dikeluarkan setiap detik dalam kawat yang menghantar arus listrik, sama dengan arus (I) kuadrat dikalikan dengan hambatan (R) dari kawat tersebut. Panas yang ditimbulkan adalah daya listrik yang hilang (P) (sehingga P= I2R.) Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Joule. Namun, Royal Society tidak begitu tertarik terhadap tulisan Joule dan hanya menerbitkan ringkasan temuan itu.

Tahun 1843, Joule menghitung jumlah kerja mekanik yang diperlukan untuk menghasilkan jumlah panas yang setara. Jumlah ini disebut "ekuivalen mekanik dari panas". Sekali lagi dia mengirim karya tulis mengenai temuannya, kali ini kepada Asosiasi Inggris untuk kemajuan ilmu. Akan tetapi, lembaga ini pun memberikan tanggapan yang kurang bergairah. Beberapa jurnal terkemuka juga menolak tulisan Joule.

Banyak ilmuwan Inggris ragu-ragu menerima karyanya, tapi Joule tetap memertahankan temuannya. Gagasan baru memang membutuhkan waktu untuk diterima, terutama jika dikemukakan oleh seorang amatir. Apalagi temuan Joule menyaingi teori kalori panas yang dianut oleh kebanyakan ahli fisika waktu itu. Menurut teori kalori, panas adalah fluida.

Didukung Para Ilmuwan

Batu sandungan lain yang menghambat penerimaan temuan Joule adalah karena orang tidak memercayai kecermatan ukurannya yang luar biasa. Tapi Joule tetap sabar, jujur, dan tekun dalam eksperimennya. Watak ini sangat menolongnya untuk menghindari kesalahan dan untuk memeroleh hasil yang lebih cermat dari para peneliti sebelumnya.

Karya Joule mengenai hubungan antara panas, listrik, dan mekanika hampir seluruhnya diabaikan hingga tahun 1847. Kemudian, karyanya mendapat perhatian dari seorang ahli fisika lain yang ternama, William Thomson (Lord Kelvin). Waktu itu, meskipun baru berusia 23 tahun, Thomson sudah menjadi profesor fisika di Universitas Glasgow. Thomson melihat bahwa karya Joule cocok dengan pola perpaduan yang mulai muncul dalam fisika sehingga dia sangat bersemangat mendukung karya Joule. (Kenyataannya, karya Joule memberikan sumbangan penting dalam proses perpaduan bidang fisika yang terpisah-pisah.)

Pendukung Joule lainnya adalah Michael Faraday dan George Stokes -- keduanya ilmuwan terkenal dan juga Kristen yang taat. Pengakuan para pendukung terkemuka ini membuka banyak pintu yang tadinya tertutup bagi Joule. Royal Society bersedia memberi kesempatan kepadanya kembali. Tahun 1849, dengan sponsor Faraday, Joule membacakan karyanya yang berjudul On the Mechanical Equivalent of Heat di hadapan Royal Society. Tahun berikutnya, Royal Society menerbitkan tulisan Joule dan kemudian dia terpilih menjadi anggota lembaga bergengsi ini.

Disiplin Ilmu Baru - Termodinamika

Asas penyimpanan tenaga yang dimuat dalam karya Joule melahirkan disiplin ilmu baru yang dikenal sebagai termodinamika. Meskipun Joule bukan ilmuwan pertama yang mengajukan asas ini, tetapi dialah orang pertama yang menunjukkan keabsahannya dengan data ilmiah yang cermat melalui berbagai eksperimen. Meskipun Thomson dan sejumlah ilmuwan lain kemudian memberi sumbangan penting kepada termodinamika, Joule tepat sekali diakui sebagai pendiri utama ilmu ini. Dia menunjukkan bahwa "tenaga dapat diubah menjadi panas dengan perbandingan yang tetap dari yang satu terhadap yang lain, dan bahwa panas dapat diubah menjadi tenaga.[3]

Asas Joule mengenai penyimpanan tenaga menjadi dasar Hukum Pertama Termodinamika. Hukum ini menyatakan bahwa tenaga tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, tapi dapat diubah dari bentuk yang satu menjadi bentuk lain.

Isaac Asimov, ahli biokimia dan penulis terkemuka Amerika Serikat, menyebut hukum ini sebagai "salah satu generalisasi terpenting dalam sejarah ilmu."[4] Ini berarti bahwa jumlah total tenaga (termasuk zat) dalam alam semesta adalah konstan. Sebagaimana dikatakan penulis S.M. Huse, "Hukum ini dengan tegas mengajarkan bahwa alam semesta tidak menciptakan dirinya sendiri! ... Struktur alam semesta yang sekarang adalah hasil konservasi, bukan inovasi, sebagaimana dinyatakan oleh teori evolusi."[5] Sementara ahli evolusi tidak dapat menjelaskan dari mana asalnya jumlah tenaga/zat yang konstan ini, (Teori Bing Bang tidak menjelaskan bagaimana asal-muasal hipotesisnya tentang konsentrasi zat) Alkitab memberikan penjelasan: hanya Allah yang dapat menciptakan sesuatu dari ketiadaan. Alkitab juga mengajarkan bahwa Allah memelihara apa yang telah diciptakan-Nya. Semua perubahan lain, oleh manusia maupun oleh kuasa alam, hanyalah perubahan dari tatanan yang telah ada.

Joule menyadari implikasi temuannya terhadap agama. Dia menulis "Anggapan bahwa daya yang diberikan Allah kepada zat-zat dapat dimusnahkan atau daya dapat diciptakan manusia, sungguh tak masuk akal."[6] Hukum kekekalan tenaga sepenuhnya sesuai dengan Alkitab. Sebaliknya, Joule menganggap bahwa beberapa aspek dari teori kalori tidak sesuai dengan Alkitab.

Pada kesempatan lain, Joule menulis bahwa "gejala alam, baik mekanik, kimiawi, maupun vital, hampir seluruhnya merupakan konversi yang terus-menerus ... yang satu berkonversi menjadi yang lain. Demikianlah terjadinya keteraturan dalam alam semesta -- tidak ada yang menyimpang, tidak ada yang hilang, tapi seluruh sistem, bagaimanapun rumitnya, berjalan lancar dan serasi ... karena seluruhnya diatur oleh kedaulatan Allah."[7]

Teori Kinetik Gas dan Satuan Standar dalam Ilmu Pengetahuan

Melalui makalah penting yang terbit tahun 1848, Joule menjadi ilmuwan pertama yang menghitung kecepatan molekul gas. Karya awal mengenai teori kinetik gas ini kelak diperluas oleh ahli-ahli lain, terutama pakar fisika Matematika Skotlandia, James Clerk Maxwell.

Joule termasuk ahli pertama yang mengakui perlunya satuan standar untuk listrik dan dia tetap menyokong pendirian tersebut. Standarisasi ini kemudian dilakukan oleh the British Association for the Advancement of Science di bawah pimpinan Maxwell. Joule menjadi presiden asosiasi ini pada tahun 1872 dan 1887.

Sebagai pengakuan atas sumbangan Joule dalam menghubungkan panas dengan gerakan mekanik, maka satuan tenaga (atau kerja) dalam fisika kemudian disebut "joule".

Dampak Joule - Thomson

Tahun 1852, Joule mulai bekerja sama dengan William Thomson. Kedua ilmuwan ini saling melengkapi -- Joule adalah ahli eksperimen yang cermat dan berbakat, hanya pendidikan matematikanya terbatas, sementara Thomson adalah ahli fisika berbakat besar dalam bidang Matematika, yang sangat mendambakan perluasan teori yang mendasari fisika.

Malangnya, istri Joule meninggal pada tahun 1854, hanya 6 tahun setelah pernikahannya. Istrinya meninggalkan dia dengan anak mereka yang masih kecil-kecil. Tidak lama kemudian, keluarga Joule menjual usaha birnya, lalu Joule hidup menyendiri dan mengabdikan diri pada pekerjaan ilmiahnya.

Selama 8 tahun berikutnya, Joule bekerja sama dengan Thomson dalam sejumlah eksperimen penting, untuk memastikan beberapa ramalan dalam ilmu termodinamika yang baru. Salah satu hasil yang paling terkenal dari eksperimen itu adalah terjadinya penurunan suhu jika gas mengembang tanpa adanya usaha dari luar. Pendinginan gas yang mereka kembangkan ini dikenal sebagai "dampak Joule - Thompson". Asas ini menjadi dasar pengembangan industri pendinginan.

Tidak Mencari Pengakuan bagi Dirinya

Selama bekerja sama dengan Thomson, dengan rendah hati Joule mengambil peran praktis untuk melakukan eksperimen menyelidiki gagasan-gagasan teoritis yang dikemukakan oleh Thomson. Sebenarnya, ini adalah peran yang kurang bergengsi dalam kerja sama tersebut, tapi Joule lebih mementingkan pencapaian basil yang bermanfaat ketimbang mencari pengakuan bagi dirinya.

Namun, harus diingat bahwa sebelumnya Joule telah memberikan sumbangan teoretis yang besar. Sebagaimana dikatakan H.J. Steffens dalam biografi Joule: "Dia memang lebih dari 'sekadar ahli eksperimen yang hebat'. Eksperimennya memberi arah dan bentuk pada spekulasinya, tetapi spekulasinya bisa bertahan tegar menghadapi teori-teori ilmu yang telah diakui dan dengan itu menetapkan tata tertib baru dan pasti dalam alam semesta."[8]

Joule menunjukkan kejelasan yang menakjubkan dalam memahami, melaksanakan, menggambarkan, dan menjelaskan eksperimennya. Berbeda dari kebanyakan ilmuwan, Joule jarang menghadapi jalan buntu atau melakukan pengamatan keliru. Sering catatan aslinya sudah cukup jelas untuk diterbitkan tanpa perlu direvisi lagi. Ini menunjukkan kejernihan pikirannya yang luar biasa.

Kepercayaan terhadap Alkitab

Joule adalah orang Kristen yang tulus, yang terkenal akan kesabaran dan kerendahan hatinya. Dia percaya perlunya mengetahui dan mematuhi kehendak Allah.

Joule melihat keserasian antara pekerjaannya sebagai ilmuwan dan kepercayaannya terhadap kebenaran Alkitab. Banyak teman sejawatnya berpandangan sama. "Menanggapi gelombang pasang Darwinisme yang melanda negara waktu itu... 717 ilmuwan telah menandatangani manifesto luar biasa yang berjudul The Declaration of Students of the Natural and Physical Sciences (Deklarasi Cendekiawan Ilmu Alam dan fisika), diterbitkan di London pada tahun 1864. Deklarasi ini menegaskan kepercayaan mereka terhadap integritas ilmiah Alkitab. Dalam daftar itu juga terdapat nama 86 anggota Royal Society."[9] James Joule adalah salah seorang ilmuwan terkemuka yang ikut menandatangani dokumen tersebut.

Sejak 1872, kesehatan Joule memburuk sehingga ia tidak bisa lagi banyak bekerja. Dia meninggal di Sale, Cheshire, pada tanggal 11 Oktober 1889.

Joule dengan tegas mengakui Allah sebagai Sang Pencipta. Ucapannya menggambarkan tujuan yang sekaligus menjadi pedoman hidupnya: "Setelah mengetahui dan mematuhi kehendak Allah, seharusnya tujuan kita berikutnya adalah mengenal kearifan, kekuasaan serta kebaikan-Nya, sebagaimana terlihat dari karya-Nya."[10]

Sumber referensi:


J.P. Joule dalam otobiografi singkat yang ditulis pada bulan Januari 1863, diterbitkan dalam Memoirs and Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society, jld LXXV (1930-1931), No. 8, hlm 110.


J.P Joule, dalam makalah yang ditemukan bersama buku catatan-catatan ilmiahnya, seperti dikutip dalam J.G. Crowther, British scientists of the Nineteenth Century, Routledge & Kegan Paul, London, 1962, hlm 139.


Encyclopaedia Britannica, 1992, jld 28, hlm 612.


I. Asimov, Biographical Encyclopedia of Science and Technology: The Lives and Achievements of More Than 1000 Great Scientists from Ancient Greece to the Space Age, edisi ke-2, 1982, Doubleday & Co., Garden City (New York), hlm 399.


S.M. Huse, The Collapse of Evolution, Baker Books, Grand Rapids (Michigan), 1983, hlm 59.


Joule dikutip dalam:0. Reynolds, Memoirs of James Prescott Joule, Manchester Literary and Philosophical Society, 1892, hlm 27.


Joule (Acuan 1), hlm. 110.


H.J. Steffens, James Pr: Scott Joule and the Concept of Energy, Dawson, Folkstone (Kent), 1979, hlm 142.


H.M. Morris, Men of Science, Men of God, Master Books, Colorado Springs, 1982, hlm 74-75.


Joule (Acuan 2), hlm 138.

Download Audio: James Prescott Joule