Penjelasan Feynman Tentang Pohon Tidak Tumbuh Dari Tanah

Anda pikir Anda tahu dari mana pohon berasal. Tentu saja Anda tahu. Anda telah melihatnya ribuan kali. Anda menanam benih ke dalam tanah, menambahkan air, menunggu, dan akhirnya sesuatu yang hijau muncul dari permukaan dan mulai tumbuh ke atas. Pohon berasal dari tanah. Semua orang tahu ini. Ini bahkan bukan pertanyaan yang layak diajukan. Kecuali, sebenarnya perlu. Karena inilah yang tidak pernah dipikirkan siapa pun. Pohon ek dewasa beratnya sekitar 10.000 pon. Beberapa pohon beratnya jauh lebih banyak. Itu ribuan pon kayu, kulit kayu, akar, dan cabang yang tidak ada seabad yang lalu. Dan sekarang ada. Jadi, inilah pertanyaannya. Dari mana semua massa itu berasal? Bukan secara samar-samar, bukan secara puitis, tetapi secara fisik. Dari mana 10.000 pon materi padat itu berasal?

Penjelasan Feynman tentang Asalnya Massa Pohon

Jawaban yang jelas adalah tanah. Akarnya masuk jauh ke dalam, pohon menarik sesuatu ke atas, dan sesuatu itu menjadi pohon. Itu terasa benar. Itu terasa jelas. Jadi, mari kita uji. Ada sebuah eksperimen terkenal yang dilakukan oleh seorang ilmuwan Flemish bernama Jan Baptist van Helmont pada tahun 1600-an. Ia mengambil pohon willow seberat 5 pon dan menanamnya di dalam 200 pon tanah kering. Ia menyiraminya selama 5 tahun dan membiarkannya tumbuh. Pada akhirnya, pohon itu beratnya 169 pon. Pohon itu telah bertambah berat 164 pon. Kemudian ia mengeringkan tanah itu lagi dan menimbangnya. Tanah itu hanya kehilangan kurang dari 2 ons. Pohon itu bertambah berat 164 pon dan tanahnya hampir tidak berubah. Jadi, dari mana datangnya 163 pon dan 14 ons lainnya?

Bukan dari tanah. Tanah itu sudah hilang. Itu adalah jawaban yang nyaman, dan angka-angka tersebut baru saja membantahnya. Inilah saat kebanyakan orang mengangkat bahu dan melanjutkan. Mereka mengira ada penjelasan teknis yang tidak mereka mengerti, sesuatu tentang nutrisi atau kimia, dan mereka menyimpannya dan melupakannya. Tapi berhenti. Jangan melanjutkan. Karena apa yang baru saja terjadi sungguh luar biasa. Anda menyaksikan 164 pon materi fisik padat muncul dari ketiadaan, dan Anda tidak tahu dari mana asalnya. Itu bukan celah kecil dalam pengetahuan Anda. Itu adalah lubang menganga dalam pemahaman Anda tentang bagaimana dunia fisik bekerja. Dan jawabannya, ketika Anda benar-benar melihatnya, akan mengubah cara Anda berpikir tentang pohon, tentang udara, tentang materi itu sendiri.

Izinkan saya menunjukkannya. Oke, jadi tanah tidak menjelaskannya. Tapi air menjelaskannya, kan? Pohon itu terus-menerus minum air. Bergalon-galon air. Pohon ek besar menyerap sekitar 100 galon air pada hari yang panas. Selama satu abad, itu adalah jumlah air yang sangat besar yang bergerak melalui sistem. Jadi, massa itu pasti berasal dari air. Itu adalah jawaban yang jelas berikutnya, dan terasa lebih memuaskan daripada tanah karena Anda benar-benar dapat membayangkannya. Akar minum, air mengalir ke atas, pohon tumbuh. Bersih, sederhana, logis. Kecuali itu juga tidak berhasil. Inilah alasannya. Air adalah H2O. Dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Ketika pohon memproses air, ia memecahnya dan menggunakan hidrogen. Oksigen dilepaskan kembali ke udara, yang sebenarnya merupakan sumber oksigen yang Anda hirup saat ini.

Namun hidrogen adalah unsur paling ringan yang ada. Anda membutuhkan jumlah yang sangat besar untuk membentuk massa yang signifikan. Dan lebih dari itu, kayu tidak terbuat dari hidrogen. Kayu terbuat dari karbon. Karbon adalah tulang punggung setiap molekul organik, setiap dinding sel, setiap serat dari setiap pohon yang pernah tumbuh. Karbon itu berat. Karbon itu padat. Dan karbon membentuk sekitar 50% dari berat kering setiap pohon. Jadi, inilah masalahnya. Tanah tidak memiliki cukup karbon. Air juga tidak. Akar pohon menyerap mineral dari tanah, seperti nitrogen, fosfor, kalium, dan itu penting untuk fungsi biologis. Tetapi semua mineral itu bersama-sama mungkin hanya menyumbang 1 hingga 2% dari total massa kering pohon. 1 hingga 2%. Sebagian besar dari apa yang membentuk pohon tidak dapat dijelaskan oleh apa pun yang berasal dari tanah.

Perhitungannya tidak masuk akal, dan tidak peduli berapa kali Anda membayangkan akar minum air, angka-angka tersebut menolak untuk bekerja sama. Jadi, Anda dihadapkan pada masalah yang seharusnya terasa sangat tidak nyaman. Anda memiliki benda seberat 10.000 pon di depan Anda. Anda tahu benda itu tumbuh dari biji seberat 5 ons, dan Anda tidak dapat menjelaskan massanya. Bukan dari tanah, bukan dari air, bukan dari apa pun yang dapat Anda lihat masuk ke dalam tanah. Jawabannya ada di tempat lain. Suatu tempat yang tidak pernah terpikirkan oleh kebanyakan orang. Dan ketika Anda mengetahuinya, Anda akan melihat setiap pohon yang pernah Anda lihat dengan cara yang sama sekali berbeda. Massanya berasal dari udara. Itu saja.

Itulah jawabannya. Bukan tanah, bukan air, bukan mineral, bukan apa pun yang dapat Anda pegang di tangan Anda atau lihat masuk ke dalam tanah. Hampir seluruh massa fisik pohon, batang, kulit kayu, akar, cabang, semuanya, berasal dari gas tak terlihat yang mengambang di atmosfer. Karbon dioksida, CO2, zat yang Anda hembuskan, zat yang membentuk 0,04% udara di sekitar Anda saat ini. Itulah bahan penyusun pohon. Pohon ek seberat 10.000 pon, dalam arti fisik yang paling harfiah, adalah udara yang mengeras. Ketika van Helmont melakukan eksperimennya dan tidak dapat menemukan ke mana massa itu pergi, jawabannya sebenarnya ada tepat di depannya sepanjang waktu. Ia hanya tidak dapat melihatnya karena massa itu tidak terlihat.

Berikut yang sebenarnya terjadi. Pohon menyerap karbon dioksida dari atmosfer melalui pori-pori kecil di daunnya yang disebut stomata. CO2 mengalir masuk. Pohon memecahnya. Pohon memisahkan karbon dari molekul tersebut dan menggunakannya sebagai bahan bangunan mentah, merangkai atom karbon menjadi molekul kompleks yang panjang. Dan molekul-molekul itu menjadi segalanya. Glukosa, selulosa, lignin, serat kayu yang kaku. Oksigen yang tersisa setelah karbon dipisahkan dilepaskan kembali ke udara, yang sekali lagi merupakan sumber oksigen Anda. Pohon pada dasarnya menjalankan jalur pembongkaran di udara tipis, memisahkan molekul-molekul yang tidak terlihat, menyimpan karbon dan membuang oksigen kembali. Dan karbon itu menjadi kayu.

Kayu padat, berat, dan fisik yang dapat Anda sentuh, potong, dan bakar. Itu bukan metafora. Itu adalah mekanisme molekuler yang sebenarnya. Cobalah berhenti sejenak dan renungkan apa artinya itu. Setiap papan kayu di setiap rumah yang pernah dibangun bermula dari gas. Setiap meja kayu, setiap kapal, setiap hutan, setiap lembar kertas yang pernah Anda sentuh dulunya adalah CO2 tak terlihat yang melayang di atmosfer. Pohon adalah mesin yang menjangkau udara dan menarik materi darinya lalu menumpuknya menjadi bentuk padat hanya dengan menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi. Van Helmont memang benar merasa bingung. Dia hanya tidak terpikir untuk menimbang udara, dan jujur ​​saja, mengapa dia harus melakukannya?

Gagasan bahwa sesuatu yang padat berasal dari sesuatu yang tak terlihat melanggar setiap intuisi Anda tentang cara kerja materi. Tetapi itulah yang sebenarnya terjadi. Setiap pohon yang pernah Anda lihat adalah atmosfer yang mengkristal. Biarkan itu meresap. Kemudian izinkan saya menunjukkan caranya. Anda mempelajari kata fotosintesis di sekolah. Anda mungkin ingat sesuatu tentang sinar matahari, klorofil, dan oksigen. Anda lulus ujian dan melanjutkan. Tetapi Anda tidak pernah diperlihatkan apa yang sebenarnya terjadi. Dan apa yang sebenarnya terjadi adalah salah satu proses fisik paling luar biasa di alam semesta yang dikenal.

Mari kita bahas dengan benar. Sinar matahari mengenai daun. Nah, sinar matahari itu bukan hanya kehangatan atau kecerahan. Itu adalah radiasi elektromagnetik, medan elektromagnetik yang berosilasi yang bergerak dengan kecepatan 300 juta meter per detik, gaya fundamental yang sama yang menyatukan atom-atom Anda, gaya yang sama di balik magnet, listrik, dan kimia.

Ketika gelombang elektromagnetik itu mengenai molekul klorofil di dalam sel daun, sesuatu yang luar biasa terjadi. Energi dari cahaya diserap oleh elektron dalam molekul klorofil, mendorong elektron itu ke keadaan energi yang lebih tinggi. Elektron yang berenergi itu kemudian diteruskan sepanjang rantai molekul yang disebut rantai transpor elektron. Dan saat bergerak, ia memberi daya pada pembentukan ATP, yang merupakan mata uang energi yang digunakan sel untuk melakukan pekerjaan. Itulah reaksi terang. Energi yang ditangkap dari radiasi elektromagnetik dan disimpan dalam bentuk kimia. Sekarang tumbuhan menggunakan energi yang tersimpan itu untuk melakukan sesuatu yang hampir tidak dapat dipercaya.

Ia mengambil CO2, molekul yang sepenuhnya stabil dan tidak tertarik untuk dipecah, dan memaksanya untuk terbuka. Ia melepaskan karbon dan menggunakan karbon itu untuk membangun glukosa, gula sederhana dengan rumus C6H12O6, enam atom karbon yang dirantai bersama dengan hidrogen dan oksigen yang terikat. Glukosa itu adalah hal padat pertama dalam keseluruhan proses ini. Momen pertama di mana gas atmosfer yang tak terlihat menjadi molekul fisik nyata yang dapat digunakan pohon. Kemudian pohon mengambil glukosa itu dan melakukan sesuatu yang lebih mengesankan lagi. Ia merantai ribuan molekul glukosa bersama-sama menjadi untaian panjang yang berulang yang disebut selulosa, yang merupakan bahan struktural utama dalam dinding sel tumbuhan, dan menjadi lignin, yang mengisi ruang di antara sel dan memberi kayu kekerasan dan kekakuannya. Selulosa dan lignin adalah inti sebenarnya dari kayu. Dan ikatan kimia yang menyatukan semua molekul tersebut, ikatan antara setiap atom karbon dalam setiap untaian selulosa di setiap pohon di setiap hutan di Bumi, ikatan-ikatan itu bersifat elektromagnetik.

Gaya yang sama. Selalu gaya yang sama. Sinar matahari, radiasi elektromagnetik, mengenai daun. Energi tersebut ditangkap dan digunakan untuk membentuk ikatan kimia elektromagnetik antara atom karbon yang diambil dari udara. Ikatan-ikatan itu membentuk glukosa. Glukosa membentuk selulosa. Selulosa membentuk kayu. Energi elektromagnetik menjadi materi padat. Itu bukan versi yang disederhanakan. Itulah yang terjadi. Sekarang, lanjutkan satu langkah lebih jauh karena hal itu tidak berhenti pada pohon.

Anda makan makanan. Makanan itu sebagian besar adalah tumbuhan atau hewan yang memakan tumbuhan atau hewan yang memakan hewan yang memakan tumbuhan. Setiap kalori yang pernah Anda konsumsi berasal dari sesuatu yang tumbuh dengan mengambil karbon dari udara. Yang berarti, yang berarti karbon dalam otot Anda, tulang Anda, otak Anda, karbon dalam setiap sel di tubuh Anda saat ini, karbon itu adalah CO2 atmosfer belum lama ini. Anda bukan terbuat dari Bumi. Anda bukan terbuat dari air. Anda terbuat dari udara yang tersusun ulang, disatukan oleh ikatan elektromagnetik, dan didukung oleh sinar matahari purba. Setiap atom karbon dalam tubuh Anda memiliki sejarah.

Atom itu melayang di atmosfer sebagai CO2. Sebuah tumbuhan menyerapnya, mengambilnya, dan mengubahnya menjadi glukosa. Sesuatu memakan tumbuhan itu. Sesuatu yang lain memakan tumbuhan itu. Akhirnya karbon tersebut berakhir di makanan Anda, kemudian di tubuh Anda membentuk molekul-molekul yang membuat Anda secara fisik menjadi diri Anda. Dan sebelum berada di atmosfer, karbon itu berada di organisme lain, yang mati dan terurai, melepaskannya kembali sebagai CO2 untuk melayang bebas hingga tumbuhan berikutnya mengambilnya. Karbon telah bersiklus melalui makhluk hidup dan atmosfer selama miliaran tahun. Anda adalah susunan sementara atom-atom yang telah menjadi bagian dari banyak hal lain sebelum Anda dan akan menjadi bagian dari banyak hal lain setelah Anda.

Itu bukan filsafat. Itu kimia. Feynman. Feynman pernah berbicara tentang bagaimana bunga tidak kehilangan keindahannya ketika Anda memahami biologinya. Ia justru mendapatkan sesuatu. Mengetahui apa yang sebenarnya terjadi tidak mengurangi pengalaman memandang pohon. Justru memperdalamnya. Karena sekarang, ketika Anda melihat pohon ek, Anda tidak melihat tanah yang entah bagaimana mengeras dan menumbuhkan kulit kayu. Anda melihat ratusan tahun sinar matahari yang menjadi padat. Anda melihat energi elektromagnetik yang ditangkap dari bintang yang berjarak 93 juta mil jauhnya digunakan untuk membentuk ikatan kimia antara atom karbon yang diambil dari udara, ditumpuk atom demi atom menjadi sesuatu yang dapat Anda panjat, ukir, dan duduki di bawahnya.

Pohon itu tidak mengambil nutrisi dari Bumi. Pohon itu mengambil nutrisi dari langit, dari matahari, dari udara itu sendiri. Dan Anda, yang berdiri di sampingnya, memandanginya, Anda adalah proses yang sama. Susunan yang berbeda, mekanisme yang sama. Sinar matahari ditangkap, karbon terikat, materi terbentuk. Anda dan pohon itu menjalankan trik mendasar yang sama, hanya dalam arah yang berbeda.


Judul Asli: Trees DO NOT Grow From The Ground (It's not what you think) | Feynman's Explains why
Sumber: Feynman Physics Tribute https://www.youtube.com/@FeynmanPhysicsTributeYT


Komentar