Matematika tidak termasuk ilmu alam dari pandangan fisika dan pendidik fisika. Fakta ini muncul karena pengujian proposisi matematika dilakukan menggunakan alur penalaran (reasoning) tanpa harus mempertimbangkan informasi hasil peramalan (experiment) dan/atau pengamatan (observation)

Fakta tersebut perlu disampaikan paling dulu sebagai titik tolak uraian selanjutnya. Melalui penyampaian tersebut, diharapkan kita bisa sepakat untuk tidak selalu sepakat.

Sulit dimungkiri bahwa sepanjang linikala peradaban manusia sekitar 2603 terakhir, fisika dan matematika memiliki hubungan intim. Secara umum, keintiman antara keduanya digambarkan bahwa matematika adalah alat yang diperlukan oleh fisika. Sementara, di sisi lain, fisika adalah sumber inspirasi dan wawasan mewah dalam matematika.

Pertimbangan bahwa matematika adalah bahasa alam dapat ditemukan dari gagasan para pengikut Pythagoras yang meyakini bahwa bilangan mengatur alam, yang disampaikan kembali dua alaf kemudian oleh Galileo Galilei dengan ungkapan bahwa buku alam ditulis dalam bahasa matematika.

Tak lama selepas Galileo Galiei wafat, Isaac Newton meletakkan dasar pembangunan konsep matematika baru berupa kalkulus yang dilatari oleh kebutuhan fisika terkait permasalahan dinamika. Pada masa ini, perbedaan fisika dan matematika sangat kecil bahkan cenderung tidak jelas.

Sebagai contoh, Isaac Newton menganggap bahwa geometri adalah salah satu cabang mekanika.

Hubungan sangat intim yang membuat fisika dan matematika laiknya kesatuan tersebut terus berlanjut pada masa berikutnya. Penemuan bilangan khayal √(-1) yang dilatari oleh masalah kelistrikan serta pengembangan mekanika relativistik yang dipicu oleh geometri lengkung (non-Euclid) adalah beberapa contoh.

Contoh paling luar biawak, tentu saja, perumusan masalah beberapa hukum fisika terkait elektromagnetisme ke dalam 4 buah (dirinci menjadi 12) persamaan oleh James Clerk Maxwell—dibantu istrinya yang bernama Katherine Mary Dewar. 

Pada masa ini, mulai muncul slogan bahwa matematika adalah ratunya ilmu alam, yang digelorakan oleh Johann Carl Friedrich Gauß untuk modusin Marie-Sophie Germain. Entah kenapa belakangan ujug-ujug muncul slogan tandingan berupa fisika adalah rajanya ilmu alam.

Informasi historis tersebut membuat anggapan bahwa fisika dan matematika sebagai entitas yang sama sulit disirnakan. Bahkan dalam perkembangan berikutnya, matematika turut bertanggung jawab terhadap perpecahan (firqoh) internal fisika terbelah ke dalam kelompok teoretis dan eksperimentalis.

Kasus terheboh terkait perpecahan internal fisika—seperti diketahui oleh banyak orang—adalah teori string. Perpecahan dipicu oleh perbedaan informasi eksperimen dengan rumusan teoretis yang membuat beberapa orang mulai mengecam kegilaan terhadap ‘ratu’ seraya mengungkit persoalan ‘era perceraian panjang’ antara fisika dan matematika.

Walau demikian, perkembangan matematika dan fisika yang, sebelum Werner Karl Heisenberg menulis paper yang itu pada 1925, dapat berjalan beriringan. Hal ini membuat beberapa pakar matematika yang tertarik dalam pendidikan matematika menyarankan agar pembelajaran matematika dilakukan dengan langkah kegiatan yang lebih dekat dengan fisika.

Sayang, saran dari pakar matematika bertepuk sebelah tangan dari pihak fisika. Banyak pihak fisika justru bersikap kosok bali, dengan memperingatkan bahwa pembelajaran fisika tak perlu dilakukan dengan langkah kegiatan secara matematis.

Berdasarkan uraian embuh itu, saya mulai penasaran dengan kepastian hubungan fisika dan matematika. Letak penasaran secara khusus dimulai dari pembelajaran aktual di Indonesia. Secara pribadi, saya mengalami kendala dalam memandu pembelajaran fisika di tingkat menengah.

Misalnya ketika membahas mekanika (klasik), siswa diminta untuk membaca data hasil eksperimen gerakan sebuah kereta balok di lintasan lurus datar dan miring. Siswa dapat mengikuti pembelajaran dengan baik untuk tahap merencanakan kemudian melakukan eksperimen serta menyajikan data dalam bentuk tabel serta grafik jarak terhadap waktu. 

Namun, siswa kesulitan mengubah grafik tersebut menjadi kelajuan terhadap waktu serta percepatan terhadap waktu.

Lebih lanjut, siswa juga mengalami kesulitan untuk menemukan koefisien arah (nilai kemiringan garis atau gradien) dari data yang didapatkan. Pengalaman tersebut membuat saya menyampaikan saran agar konsep matematika yang diperlukan dalam pembelajaran fisika harus sudah dikuasai oleh siswa sebelum kegiatan dimulai menyalahkan guru matematika ketika siswa tidak bisa fisika.

Pengalaman lain kami peroleh sebagai pengamat tak terlibat, yang menemukan bahwa soal fisika topik mekanika (klasik) di Kabupaten Kudus, dibuat dengan indikator ‘menghitung’ nilai tertentu dari besaran fisika berdasarkan datum. Ishhh. Padahal untuk topik mekanika klasik tingkat menengah masih memungkinkan dilakukan dengan indikator ‘mengukur’ atau ‘menentukan’ nilai berdasarkan data.

Baca Juga: Fisika Manusia

Sebagai pengamat terlibat dalam pembelajaran biologi sendiri, saya menemukan bahwa banyak siswa yang berhasil dalam menyampaikan alur reproduksi bakteri Eschericia coli, tapi kesulitan ketika membaca grafik pertumbuhan terhadap waktu. Lebih lanjut, ketika dilakukan wawancara informal, siswa cenderung tidak menyukai fisika karena kendala matematis yang dialami.

Sementara ketika di pondok pesantren, saya mengalami kesulitan dalam menghubungkan volume bak mandi, debit air, dan efek doppler ketika berusaha membuat model untuk memprediksi waktu mengisi bak mandi pondok pesantren Ath-Thullab. Supaya ketika malas menguras bak mandi didasari data empiris. Sajkane begitu.

Melalui beberapa pengalaman tersebut, saya bisa saja mengeklaim bahwa matematika bersifat parasit terhadap fisika. Namun, anggapan tersebut tidak berlaku mutlak. Misalnya untuk pembahasan topik energi potensial, saya malah menemukan bahwa hubungan fisika dan matematika lebih bersifat mutual.

Lebih lanjut, dalam beberapa kasus ketika konsep matematika yang dibahas nyaris bersamaan dengan fisika, sifat interaksi antar-keduanya boleh dikatakan komensalisme atau saling melengkapi. Biasanya sifat komensalisme muncul karena siswa merasa lebih mudah menangkap konsep matematika ketika dihadapkan kepada kasus empiris maupun lebih enjoy tatkala konsep fisika dirangkum secara matematis.

Berdasarkan informasi yang disampaikan, mengapa tidak dilakukan riset khusus untuk mengidentifikasi beberapa hubungan antara fisika dan matematika dalam kegiatan pembelajaran aktual? 

Misalnya melalui analisis Permendikbud Tahun 2016 nomor 024, ruang lingkup ulasan dibatasi untuk tingkat menengah dengan alasan bahwa siswa dapat melihat secara kentara aspek matematika dalam pembelajaran fisika atau ilmu pengetahuan alam (IPA) secara umum.

Luaran riset tersebut diharapkan dapat menjadi bahan kajian ulang konten matematika dalam kurikulum dan secara khusus dapat dipakai untuk menentukan arah pelajaran matematika peminatan di tingkat menengah atas. Kajian ulang dan penentuan arah tersebut dapat dipakai sebagai langkah untuk mengurangi beban kognitif siswa dan kesulitan guru dalam mengelola pembelajaran.

Jangan kasih tahu Jeffa sama Faliqul, nanti saya dibilang kurang gawean lagi. Padahal emang gitu sih.