Kompleksitas..

Kapan suatu hal disebut sederhana? Dan kapan suatu hal disebut kompleks? Apa yang menjadi kriteria utama dalam membedakan keduanya?

Apa yang merupakan elemen paling sederhana di dunia ini? Nenek moyang kita merumuskan sesuatu yang saat ini pun masih kita yakini. Menurut mereka hanya ada empat unsur atau elemen yang paling sederhana dan menjadi dasar yang menyusun dunia kita. Keempat elemen itu adalah Udara (Air), Api (Fire), Air (Water), dan Tanah (Earth). Inilah The Four Basic Elements of The World. Nenek moyang kita percaya bahwa segala hal di dunia ini tersusun dari keempat elemen tersebut. Konsep ini begitu universal dan diterima di seluruh dunia. Tidak ada yang lebih sederhana dari keempat elemen itu. Bahkan sampai saat ini pun kita masih menganggap bahwa keempatnya merupakan elemen-elemen terpenting yang menyusun bumi ini.

Tetapi seiring dengan berjalannya waktu dan berkembangnya ilmu pengetahuan, manusia mulai menemukan bahwa keempat elemen dasar tersebut ternyata bukan merupakan elemen yang paling dasar. Manusia tetap meyakini bahwa udara, api, air, dan tanah merupakan unsur-unsur paling penting di bumi ini, tetapi kini mereka juga menyadari bahwa semua elemen dasar tersebut masih

tersusun lagi dari bagian-bagian kecil yang tidak dapat dilihat mata telanjang. Partikel-partikel kecil penyusun semua elemen di dunia ini kemudian disebut atom. Sejak ditemukannya, manusia meyakini bahwa atom merupakan elemen fundamental. Ini berarti bahwa tidak ada yang lebih kecil dan lebih sederhana dari atom. Sampai tahun 1900-an manusia masih meyakini bahwa atom adalah bolabola

kecil tunggal yang tidak tersusun dari partikel-partikel lain yang lebih kecil. Tapi ternyata fakta itu masih bisa diruntuhkan kembali. Ternyata atom masih memiliki bagian lain yang lebih kecil, yaitu proton dan neutron.

Sudah berapa kali manusia menyatakan suatu elemen atau partikel sebagai yang paling dasar dan paling sederhana? Sudah berapa kali manusia membuktikan bahwa ada yang lebih kecil lagi? Setiap kali kita mulai mempercayai dan menerima konsepnya, kita justru dikejutkan lagi oleh penemuan baru yang menyatakan bahwa konsep yang sudah kita percayai itu tidak sepenuhnya benar. Ternyata setiap kali selalu ada bagian lain yang lebih kecil dan lebih sederhana lagi. Dan benar saja! Proton dan netron bukanlah yang fundamental yang tanpa struktur. Teknologi yang semakin canggih berhasil membedah proton dan netron dan menemukan partikel-partikel penyusunnya. Partikel-partikel penyusun proton dan netron ini kemudian dikenal sebagai kuark (quarks).

Saat manusia menemukan bahwa The Four Basic Elements bukanlah merupakan yang paling basic, terjadi banyak perubahan dalam kehidupan manusia. Begitu pula saat ilmu pengetahuan berhasil menguak bagian-bagian penyusun atom. Banyak teknologi canggih yang tercipta akibat penemuan elemen-elemen kecil dan sederhana ini. Teknologi pun semakin maju dan terkesan semakin kompleks saat ditemukannya kuark. Semakin kecil partikel yang berhasil ditemukan, semakin hebat perkembangan teknologi yang bisa dicapai.

Ini berarti semakin kecil ukuran partikel semakin besar dampaknya bagi kehidupan manusia. Semakin kecil partikel semakin kompleks teknologi yang dapat dilahirkan. Segala sesuatu yang besar selalu berasal dari sesuatu yang kecil dan sederhana. Ternyata sesuatu yang begitu kecil dan sederhana ini dapat mengakibatkan efek yang besar dan dahsyat.

Sistem yang terlihat kompleks itu sebenarnya melibatkan suatu keteraturan (regularity) dalam ketidakberaturan (irregularity). Segala hal di dunia ini mematuhi suatu aturan tertentu. Aturan-aturan inilah yang bertanggung jawab dalam membentuk sistem yang besar dan kompleks. Aturan-aturan ini melibatkan hukum-hukum yang sederhana, (Simple Laws with Complex Behavior)

Apa yang merupakan sistem paling kompleks di dunia ini? Mungkin satu hal yang sampai sekarang masih belum bisa dimengerti manusia: otak manusia. Otak manusia merupakan komputer tercanggih yang tidak mungkin bisa ditandingi oleh komputer mana pun yang dibuat oleh manusia. Mungkin selama ini kita jarang memperhatikan betapa kompleksnya otak yang menjadi penentu setiap gerak-gerik dan tindakan kita ini.

Saat kita melihat cahaya terang yang menyilaukan secara otomatis kita akan memicingkan mata. Sederhana sekali konsepnya! Sinar yang terang itu dapat menyakiti dan merusak mata kita sehingga kita harus melindungi mata kita dengan cara memicingkan mata. Saat kita mencium bau tak sedap, kita langsung menutup hidung kita, mungkin dengan saputangan atau dengan tangan kita, untuk mengurangi terhirupnya bau tak sedap itu. Saat kita haus, kita mencari air untuk kita minum sehingga dapat mengembalikan kesegaran kita. Saat kita mengantuk kita langsung mencari tempat tidur untuk mengistirahatkan badan dan menikmati tidur lelap yang menyegarkan. Saat kita dikejutkan oleh seseorang atau suatu peristiwa, kita sering berteriak secara spontan. Saat kita mendengar suatu gurauan dan lelucon yang lucu kita tertawa. Semuanya ini kejadian-kejadian yang sederhana dan selalu terjadi setiap saat tanpa kita sadari. Kita seperti sudah diprogram untuk melakukan itu semua. Benarkah semuanya sesederhana itu?

Saat kita merasa sedih, otak kita melakukan serangkaian pekerjaan yang sangat kompleks. Di mata kita ada kelenjar air mata, yang paling besar namanya lacrimal, yang tugasnya memproduksi air mata. Air mata yang keluar karena sedih dan stres berbeda dengan air mata yang keluar saat mengiris bawang. Sewaktu kita sedang sedih, protein dan hormon (contohnya mangan dan prolactin) diproduksi 20-25% lebih banyak. Ini mengakibatkan terjadinya kepenuhan atau kelebihan protein. Kelebihan protein dan hormon itu harus dikeluarkan supaya sistem menjadi stabil kembali. Ini sama seperti membuang kotoran atau racun yang sudah menumpuk. Bagaimana cara mengeluarkannya? Ya, dengan cara menangis!

Seluruh sistem kompleks yang terjadi dalam tubuh manusia ini tenyata menghasilkan berbagai hal yang selalu kita lihat sebagai hal-hal yang sangat sederhana dalam kehidupan sehari-hari. Konsep ini merupakan Teori Kompleksitas yang merupakan kebalikan dari konsep Chaos. Dalam konsep Chaos semua yang kecil dan sederhana dapat menghasilkan sesuatu yang kompleks, dalam Teori Kompleksitas sistem yang kompleks dapat memunculkan (emerge) sesuatu yang sederhana.

Teori Kompleksitas ini sangat banyak ditemui di sekitar kita, tidak hanya dalam sistem tubuh kita saja, seperti juga Chaos Theory. Burung-burung yang terbang di udara dengan bebasnya sering kita anggap begitu sederhana. Padahal burung-burung itu bisa terbang dengan memanfaatkan banyak aturan-aturan (hukum-hukum) fisika yang kompleks. Begitu kompleksnya sehingga sampai sekarang pun manusia tetap tidak bisa menandingi kemampuan terbang burungburung dan binatang-binatang udara lainnya itu.

Manusia hanya bisa meniru sebagian konsep yang digunakan burung untuk terbang. Manusia mengaplikasikannya dalam pesawat terbang dan berbagai alat transportasi udara lainnya. Sayap burung menjadi fokus perhatian para fisikawan yang berusaha mengembangkan dan menyempurnakan teknologi yang bisa mengatasi gravitasi bumi itu.

Sayap pesawat meniru sayap burung dalam usahanya melawan gravitasi. Ada aliran udara di atas dan di bawah sayap pesawat. Partikel-partikel udara yang mengalir di bagian bawah sayap menabrak bagian bawah sayap pesawat itu. Partikel-partikel yang menabrak ini lalu dipantulkan ke bawah (ke arah tanah). Udara yang menghujani tanah ini merupakan gaya AKSI. Nah, ini baru aksi yang disebabkan proses yang terjadi di bagian bawah sayap. Di bagian atas sayap, ada proses lain yang juga menghasilkan aksi. Hukum-hukum yang dihasilkan oleh Bernoulli dan Coanda ‘bekerja sama’ membentuk aksi ini. Sewaktu udara akan mengalir di bagian atas sayap, tekanannya sebesar P1. Sesudah udara melewati ujung atas sayap pesawat, tekanan udara tepat di bagian atas sayap tiba-tiba turun menjadi P2.

Karena perubahan tekanan ini terjadilah perubahan kecepatan sehingga terbentuk gradien kecepatan (perbedaan kecepatan) yang menyebabkan pesawat bergerak. Ini aturan dari Bernoulli. Buku-buku Fisika SMA yang selama ini dijadikan pegangan utama siswa di sekolah banyak mengajarkan konsep yang salah tentang aplikasi hukum Bernoulli ini. Dalam buku-buku tersebut dijelaskan bahwa bagian atas dan bawah sayap mengalami perbedaan tekanan karena adanya perbedaan kecepatan yang disebabkan perbedaan panjang lintasan yang harus dilalui. Sayap pesawat biasanya dibuat melengkung sehingga lintasan di bagian atas lebih panjang dari lintasan di bagian bawah. Padahal pada pesawat-pesawat tempur sayap-sayapnya selalu dirancang mendatar (panjang lintasan sama). Jadi ini merupakan penjelasan yang salah.

Ada satu lagi yang terjadi pada permukaan sayap pesawat. Menurut Coanda, partikel-partikel fluida yang kontak dengan permukaan padat memiliki kecenderungan untuk terus menempel di permukaan itu (dikenal sebagai Efek Coanda). Ini dibuktikan jika kita memegang sebuah gelas yang terus diisi air sampai luber dan tumpah ke luar, kita melihat aliran air menuruni permukaan gelas. Partikel-partikel air itu tidak langsung jatuh ke bawah begitu saja. Justru partikel-partikel air tetap menempel di permukaan gelas dan mengalir terus. Partikel-partikel ini kemudian berkumpul di bagian bawah sampai menjadi berat, baru kemudian airnya jatuh ke bawah.

Kejadian yang sama terjadi di permukaan sayap pesawat, partikel-partikel udara (sama-sama merupakan fluida) mengalir di sepanjang permukaan atas sayap sampai mencapai ujung bawah sayap. Di ujung bawah sayap itu partikel-partikel udara bergerombol dan bertambah terus sampai

akhirnya kelebihan berat dan berjatuhan (downwash). Siraman udara atau downwash ini juga merupakan komponen gaya AKSI. Tanah yang menerima gaya aksi ini pasti langsung memberikan gaya REAKSI (Hukum Ketiga Newton tentang Aksi-Reaksi) yang besarnya sama dengan gaya aksi tetapi berlawanan arah. Karena gaya aksinya menuju tanah (ke arah bawah), berarti gaya reaksinya ke arah atas.

Gaya reaksi inilah yang merupakan lift yang akhirnya bisa mengangkat pesawat dan mengalahkan gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi. Betapa banyaknya aturan-aturan yang berlaku saat menerbangkan pesawat! Aturan-aturan yang sama terjadi saat burung terbang dengan mulus dan indah.

Semua yang begitu kompleks ternyata bisa menghasilkan sesuatu yang sangat sederhana, sesederhana burung yang terbang menjelajahi angkasa. Sederhana bagi burung, tetapi sangat kompleks bagi manusia yang berusaha menirunya. Begitulah Teori Chaos dan Teori Kompleksitas berjalan berdampingan. Sistem yang sederhana dapat melahirkan sistem yang kompleks, dan sistem yang kompleks dapat menampilkan sesuatu yang sangat sederhana.

(Yohanes Surya)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s