Bila kita adalah termasuk sebagian orang yang pernah belajar ilmu kimia secara sistematis lewat pendidikan formal atau via kuliah dan seminar-seminar (forum ilmiah), kita akan melihat bahwa ilmu kimia tidak sesederhana dan terbatas dalam definisi “cabang ilmu alam yang mempelajari struktur dan perubahan struktur molekul”.

Ada salah satu cabangnya yang dikenal sebagai kimia fisika, ranah dari kimia di mana matematika terlibat di dalam parameter pengukuran di dalam ilmu kimia, mulai dari panjang ikatan atom-atom, energinya, dan bagaimana ikatan-ikatan itu berubah dalam reaksi kimia diikuti dengan waktu dan kecepatan reaksi, dan seterusnya.

Namun, sebenarnya, apa esensinya kimia fisika harus ada di dalam studi kimia?

Pertama-tama, satu hal yang amat mendasar tentang keberadaan matematika ialah ia bukan sekadar ilmu ukur dan hitung seperti yang telah kita pahami hasil ilmu yang dijejalkan ke kepala kita oleh guru-guru kita dulu yang kolot dan otoriter.

Well, kita tidak hendak membahas tentang pengertian epistemologi secara mendalam mengingat terbatasnya literatur filsafat tentang matematika sehingga khazanah keilmuan kita pun terbatas untuk menilainya. Oleh karena itu, marilah kita sepakati terlebih dahulu bahwa matematika an sich ialah ilmu logika.

Apa maknanya? Matematika lebih luas dari sekadar mengkaji implikasi atau biimplikasi. Jika ia adalah ilmu logika, maka matematika mengacu pada keajegan, keteraturan, lalu bertolak darinya. 

Matematika sebagai ilmu, bekerja sebagai “perkakas” atau instrumen. Dalam hal ini, matematika adalah instrumen untuk memberikan suatu simpulan dengan mengamati pola-pola dan keteraturan yang muncul dari dalam suatu fenomena empiris. Anda bisa membaca pengertian yang lebih lengkap dalam artikel Live Science, yang dapat mudah dimengerti. 

Namun, bukankah ilmu kimia dapat juga menemukan keteraturan-keteraturan dalam kaitannya dengan struktur molekul dan perubahan-perubahannya?

Kimia pun dapat menjelaskan hukum-hukum yang menyatakan “kepatuhan” bagaimana elektron tertata di dalam sistem molekular dan reaksi-reaksi yang menyertainya, dirumuskan oleh para kimiawan, bukan?

Benar, namun matematika berperan menyediakan model-model yang menguantifikasi fenomena kimia. Model-model tersebut tidak dibatasi oleh bahasa atau cita rasa pengamat yang membuat paparan kimia menjadi subjektif, sebab model matematika pun tidak dibatasi oleh bahasa dan cita rasa (Suriasumantri, 1984).

Oleh sebab itu, model matematika tidak mengandung unsur yang subjektif. Benar sekali, matematika membuat fenomena kimia dapat diukur melalui kuantifikasi dalam bentuk tertentu yang disebut model. Sudah barang tentu ini bukan sembarang model, melainkan dengan menggunakan notasi-notasi atau simbol yang maknanya sudah universal berdasarkan konteks penggunaannya.

Adakah yang bingung dengan istilah “kuantifikasi”? Baiklah, untuk memaknainya, saya beri ilustrasi dengan konsep jam (hour) saat ini. Konsep jam memampukan kita untuk menerjemahkan hari bukan sekedar dari terbit matahari sampai pada masuknya. Satu hari dihitung sebagai 24 jam, lalu dipecah-pecah menjadi menit dan detik.

Dengan demikian, konsep waktu pun tak lagi subjektif menurut selera seperti, “Ketika matahari tepat di atas kepala” atau “Sebelum matahari terbenam”. Melainkan dengan menerjemahkan dalam angka yang dapat dihitung dengan besar yang rinci, spesifik.

Kembali ke masalah matematika sebagai model. Model yang dimaksudkan sekali lagi tidak berarti pula wajib menerjemahkan fenomena-fenomena kimiawi secara keseluruhan, misalnya mekanisme reaksi organik. Mestinya, ada pola-pola kecenderungan tertentu berdasarkan hasil eksperimen yang didapatkan lewat pengukuran seksama melalui analisis instrumental yang cermat pula.

Dengan demikian, hubungan kausalitas akan dinampakkan olehnya. Model matematis menyajikan kaitan ringkas antara variabel bebas dan variabel terikat. Harus kita insafi bahwa model matematis berbeda dari kenyataan empiris. 

Kenyataan empiris itu tercermin dalam rupa model matematika, persamaan-persamaan, atau rumus. Nah, bagaimana teknis pengukuran dan pengamatan itu dilakukan nantinya sudah masuk ke dalam ranah ilmu fisika termasuk perihal instrumentasi dan komputasinya.

Barangkali paragraf di atas sedikit banyak dapat menjawab pertanyaan apa yang dimaksud kimia fisik.

Kalau kita jeli, pastilah kita mendengar suara-suara yang menyatakan bahwa kita tidak perlu mempelajari ilmu matematika (baca: kalkulus) seketat para ilmuwan jaman dahulu, contohnya Isaac Newton, Paul Dirac, dan Henri Poincare. Dalihnya ialah sekarang jaman sudah modern, perkembangan bahasa pemrograman yang pesat diiringi dengan perangkat keras yang mutakhir membuat komputer dengan prosesor dengan kecepatan super makin mungkin diwujudkan dan segala perhitungan yang rumit dapat diselesaikan dengan mudah.

Namun, betulkah dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa studi matematika untuk kimia dapat dianggap enteng?

Pandangan ini kurang tepat. Untuk pemahaman ilmu kimia yang mendalam, matematika masih dan nampaknya akan selalu berperan vital. Untuk memodelkan perhitungan berbekal komputasi sekalipun, butuh pemahaman yang mendalam bagaimana paramater satu dengan lainnya dapat berkaitan sehingga ilmu kimia bukan sekedar ilmu kualitatif ala jaman alkemis dari sekian abad yang lampau.

Ilmu matematika masih sebagai pilar penting yang menjadikan ilmu kimia berkembang seperti sekarang. Dari manakah kita tahu terjadi difusi dengan laju yang spesifik, bagaimana satu reaktan atau dua reaktan menentukan jalannya reaksi, atau suhu optimum untuk melarutkan polimer dengan berat molekul yang spesifik?

Jika kita memang berniat untuk memahami ilmu kimia secara holistik, kita tidak sepatutnya menafikan studi matematika secara relevan serta perannya dalam kedalaman studi kimia. Barangkali tidak perlu seketat para ilmuwan jaman dulu, hanya saja pada batas-batas lingkup objek belajar kita.

Oleh karena itu, sebelum belajar ilmu kimia dan menempuh perkuliahannya, putuskan terlebih dahulu secara tajam apa tujuan berkuliah dengan fokus studi kimia.