Fisika Untuk Biologi

PENGANTAR

 Lingkup Kajian: 

Apa itu fisika?
Alam diciptakan sebagai suatu harmoni yang tunduk kepada pola-pola keteraturan. ilmu fisika berusaha menemukan pola-pola keteraturan tersebut dan membingkainya dalam suatu rumusan matematis. Bahkan ada yang berkeyakinan bahwa alam ini memang matematis - kaum eksternalis (pengikut Plato)

Keteraturan tersebut mestilah tunduk pada aturan-aturan fundamental/mendasar .



Bagaimana keteraturan tersebut dirumuskan?
Seperti pemahat yang ingin membuat patung kuda, kualitas patungnya ditentukan oleh pemahamannya terhadap “konsep” tentang kuda, dan kualitas bahan tempat memahatnya.


Kualitas Bahan ==>  Bahan = bahasa matematika yang digunakan. Makin tinggi tingkat tingkatnya, makin bagus kualitasnya.
Contoh :
Gravitasi newton --> aljabar sederhana, kali-tambah.
TRU --------------> differensial geometri/ kalkulus di ruang melengkung.

Konsep          ==> Tingkat keutuhan gejala alam yang hendak dirumuskan. Makin detil gejala yang hendak dirumuskan, makin falid teori yang dihasilkan.
Contoh: cahaya dibelokkan oleh gravitasi, gravitasi Newton tidak mampu menjelaskan hal ini, tapi TRU mampu


Mampukah fisika menjawab “apa itu hidup”? 
Organisme hidup dicirikan oleh beberapa hal:

•  Ada konsep produksi mandiri, sebuah sel sendiri merupakan mesin produksi yang luar biasa. Contoh: E. Coli memproduksi 5 x 10^6 gen dalam 0,5 jam.
• Kompleks : bahkan sel yang paling sederhana dibentuk lebih dari 1000 molekul berbeda. Setiap bagian dibangun dari bagian yang lebih kecil.
• Mampu melakukan deferensiasi. Sel berbeda dapat dihasilkan dari sel lainnya.
• Dll.

Secara prinsip, fisika mampu menjelaskan apa yang terjadi pada makluk hidup (objek biologi) dan mungkin mampu menjelaskan makna “apa itu hidup”, tapi kompleksitas pada sistem biologi inilah yang membuat pekerjaan ini menjadi “mustahil” lalu apa gunanya fisika untuk biologi? Selama kompleksitas objek biologi dikurangi menjadi sederhana, fisika jadi berguna untuk menjelaskannya. 

Contoh penerapan fisika untuk menjelaskan objek biologis yang sederhana.

• Pergerakan tulang dan otot   -> prinsip-prinsip mekanik.
• Sistem sirkulasi darah           -> prinsip-prinsip aliran fluida.
• Mata                                   -> prinsip-prinsip optika
• Pendengaran                       -> prinsip-prinsip gelombang dan bunyi.
• Impuls pada syaraf dan otot -> prinsip-prinsip kelistrikan
• dll.

Meningkatkan kompleksitas masalah:

Bagaimana permeabilitas membran sel dapat dijelaskan?

Bagaimana dapat muncul gejala kemagnetan pada tubuh (terutama jantung dan otak)?

Bagaimana kesan image dapat ditangkap otak melalui mata?