What is Science?

Apa Itu Sains?
www.socineer.com

Topik ini selalu menarik karena banyaknya penggunaan argumen-argumen saintifik dalam bidang praktis, termasuk bidang kebijakan sosial dan politik. Misalnya, untuk melegatimasi kebijakan praktis tertentu, pembuat keputusan menunjang kebijakannya dengan hasil-hasil penelitian sains. Apakah dengan mencuplik satu bagian dari hasil penelitian itu bisa dikatakan saintifik? Apakah dengan menambahkan angka-angka, rumus-rumus, dan prosedur-prosedur teknik dan sains dalam suatu opini bisa dikatakan saintifik? Pertanyaan bisa diteruskan lagi, apakah semua penelitian atas nama sains itu saintifik? Tentunya akhirnya kita bertanya, apa pula arti sebenarnya dari saintifik.

Matematika, Sains, dan Enjinering

Sebelum membahas lebih lanjut, mari kita lihat perbedaan antara matematika, sains dan enjinering (engineering). Matematika adalah disiplin yang swa-definisi. Bidang itu mendefinisikan kebenarannya sendiri, dan hanya perlu berkutat dengan asumsi-asumsi yang dia ciptakan sendiri. Artinya, bidang itu berorientasikan ke dalam. Ini jangan disalah-artikan bahwa matematikawan hanya bekerja di bidang matematika dan tidak punya minat dalam bidang lain. Sebaliknya, banyak sekali matematikawan yang mencari permasalahan dalam bidang lain untuk diselesaikan dengan matematika. Yang dimaksudkan dengan swa-definisi di atas adalah validasi atas dalil matematika. Semua dalil-dalil matematik itu berasal dari hasil deduksi dan pembuktian dari dalil-dalil sebelumnya. Kalau diurut-urut, semua akhirnya bermula dari definisi-definisi yang diciptakan dalam bidang matematika sendiri. Dengan demikian, sudah tentu kita bisa sebut dalil-dalil matematika eksak, karena hanya berpegangan dari apa yang didefinisikan sendiri dari cabang ilmu tersebut. Kata "eksak" disini berkonotasi bahwa dalil-dalil itu hanya perlu dibuktikan dengan definisi-definisi yang diciptakan secara internal, bukan dari hasil pengamatan dari pengalaman manusia¹.

Sains itu berbeda dengan matematika. Sains tidak mendefinisikan kebenaran sendiri, tetapi harus selalu mencocokkan kesimpulannya dengan hasil pengamatan di alam. Jika pada matematika validasi teori itu datang dari dalam, validasi dalam sains itu datang dari luar. Dalam hal ini sains dikatakan tidak pernah mencapai tingkat "eksak" atau "absolut" karena hal itu tidak mungkin. Sesuatu yang didefinisikan dari luar tidak akan pernah mencapai tingkat tersebut, karena itu sudah diluar daerah pengaruhnya. Sains itu tunduk pada alam, bukan sebaliknya².

Enjinering, berbeda dengan keduanya. validasi dalam enjinering itu bukan berorientasi ke dalam atau ke luar, tetapi berorientasi pada tujuan sang insinyur atau manusia pengambil keputusan. Sesuatu dikatakan sahih itu jika sesuai dengan tujuan sang insinyur. Karena titik tolak enjinering ada pada manusia, maka enjinering bisa dikatakan bisa mencapai absolut atau eksak secara relatif, yaitu absolut dari segi pandang yang sang pengambil keputusan ( dikatakan relatif, karena tentunya pandangan seseorang individu bisa berbeda dengan pandangan individu lain). Dan secara praktis, tentunya tujuan yang bisa dicapai sang insinyur itu dibatasi oleh kemampuan teknologi, budget, dan faktor lingkungan lainnya. Tujuan dengan memperhatikan pembatasan itu kemudian dinyatakan dalam dokumen spesifikasi. Jika sesuatu metoda atau produk memenuhi spesifikasi yang diinginkan, dikatakan lulus atau sahih³.

Secara sederhana kita bisa lihat bahwa:

matematika	validasi dari dalam
sains	validasi dari luar
enjinering	validasi dari perancang

Semua bidang diatas kita sebut bidang-bidang positif, karena semuanya melalui proses pengambilan kesimpulan logis, baik dari self-defined axioms, maupun dari pengamatan yang terjadi di alam.

Apa Itu Saintifik?

Apa yang kita bisa sebut sebagai saintifik⁴? Ini bukan sesuatu dengan dalil hitam putih. Lebih baik kita pandang saintifik dalam satu garis spectrum, dari yang sama sekali tidak saintifik sampai yang saintifik penuh. Dan teori-teori ada di antara kedua ujung spectrum tersebut.

Tolok ukur utama bahwa sesuatu dikategorikan saintifik adalah, tentu saja, bahwa itu berdasarkan sains. Dan sains, seperti yang sudah dibicarakan diatas, selalu mengambil validasi dari alam. Hakim terakhir sains adalah alam. Alam adalah tolok ukur utama dari penilaian saintifik ini. Alam yang dimaksud disini adalah semua hal yang ada di alam raya, termasuk di dalamnya manusia dan hubungan antar manusia. Dari sebab itu, ilmu-ilmu seperti sosiologi, antropologi, dan psikologi yang sekarang menerapkan metoda eksperimental, juga mulai bisa dikategorikan dalam rumusan saintifik, karena eksperimen itu berdasarkan atas pengamatan hal yang terjadi di alam (manusia dan masyarakat termasuk bagian dari alam yang bisa diamati).

Bagaimana kita menilai sesuatu itu saintifik atau tidak? Prasyarat utama tentunya objek yang dibicarakan ada di alam dan bisa diukur, baik secara langsung maupun tak langsung. Dan kemudian setelah diambil kesimpulan, apakah hasil itu saintifik? Tanpa masuk dalam rumusan baku, secara sederhana, ada dua karakteristik yang harus diteliti, yaitu:
- Kemampuan untuk menerangkan (explanatory).
- Kemampuan untuk memprediksi (prediction).

Kemampuan explanatory adalah kemampuan untuk menerangkan sesuatu fenomena secara kausatif, dari hubungan sebab-akibat. Misalnya, pakaian basah sewaktu dijemur di terik matahari akan kering. Bagaimana cara menerangkan hal tersebut? Keterangan sederhana dari hubungan sebab akibat adalah, bahwa panas dari matahari memanaskan air yang terdapat dari pakaian basah tersebut, dan naiknya suhu air itu menyebabkan molekul-molekul air terlepas ke udara menjadi uap. Proses ini berlangsung terus menerus sampai pakaian itu menjadi kering.

Kemampuan prediksi adalah kemampuan untuk meramalkan sesuatu yang belum terjadi atau belum diketahui dari kerangka teori atau hipotesa bersangkutan. Prediksi ini harus bisa dibuktikan lewat eksperimen.

Sesuatu yang tidak punya kemampuan menerangkan ataupun prediksi kita namakan tidak saintifik. Dan sesuatu yang bisa menerangkan dengan baik sekali dan memprediksi dengan tepat, kita namakan benar saintifik. Tetapi dalam prakteknya, banyak teori maupun hipotesa yang ada di antara kedua kutub tersebut. Disinilah kita harus menilai, mana yang lebih saintifik daripada yang lain.

Apa itu Tidak Saintifik (Unscientific)?

Jika seseorang mengajukan teori, bahwa misalnya, besi bisa berubah jadi emas jika diberikan jampi-jampi tertentu. Apakah ini saintifik? Pertama, teori ini gagal menerangkan dalam hubungan kausatif, bagaimana caranya jampi-jampi bisa mengubah besi jadi emas. Jadi teori ini tidak punya kemampuan menerangkan. Kedua, teori ini gagal secara eksperimental untuk mengubah besi menjadi emas. Jadi artinya, teori ini tidak punya kemampuan prediksi. Jadi dengan mudah bisa dikatakan teori ini tidak saintifik.

Bagaimana sesuatu yang punya kemampuan prediksi kuat, tetapi tidak bisa diterangkan? Misalnya, seorang tukang ramal, ternyata hasil ramalannya benar terus, tetapi dia tidak bisa menerangkan dari hubungan sebab akibat, bagaimana hasil ramalannya bisa tepat seperti itu. Maka ini juga tidak saintifik. Tetapi untuk kebutuhan praktis, ini tentu bermanfaat, walaupun tidak saintifik.

Bagaimana sesuatu yang punya kemampuan menerangkan, tetapi gagal memprediksi? Kita namakan juga tidak saintifik, atau lebih tepatnya, teori yang gagal. Misalnya, ada orang mencoba menerangkan bahwa dunia ini akan kiamat pada suatu hari tertentu. Dia menerangkan panjang lebar dengan segala hubungan sebab akibat, dengan segala kutipan dari semua bahan yang ada, dan semuanya ditulis dalam buku tebal. Ternyata ketika hari datang, kehidupan berjalan normal, kiamat belum datang. Teorinya gagal untuk mencapai level saintifik (tetapi kalaupun teori itu berhasil meramal, mungkin tidak ada orang yang peduli soal saintifik atau tidak teori tersebut dalam hiruk pikuk hari kiamat).

Selain hal-hal yang jelas tidak saintifik seperti di atas, sebuah teori atau hipotesa bisa punya nilai saintifik, tetapi kadarnya bisa berlainan, tergantung seberapa besar dia bisa menerangkan secara kausatif, dan seberapa besar dia bisa memprediksi.

Survei: Perangkap Pseudo-Saintifik

Salah satu jenis penelitian yang berpotensi punya nilai saintifik kecil adalah jenis riset yang dilakukan berdasarkan survei atau polling. Untuk kasus ekstrim, bisa dikatakan bahwa nilai saintifiknya hanyalah bersifat pseudo-saintifik, tetapi ini tidak sering terjadi, hanya terjadi jika penelitinya benar-benar kacau.

Ada seorang peneliti hendak meneliti hubungan antara fakta A dan B. Secara statistik, hubungan antara data bisa dilihat dari hubungan korelasi. Benar, ini belum tentu saintifik. Perangkap itu disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut:

Peneliti itu gagal secara jelas memperlihatkan hubungan kausatif faktor A dan faktor B.
Tanpa hubungan kausatif yang jelas, hubungan itu akan gagal untuk memprediksi secara experimental, unless you are very lucky.

Misalnya, ada penelitian untuk melihat apakah wanita atau pria tidur lebih lama. Lalu mendapatkan hasilnya bahwa 52% pria tidur lebih lama daripada wanita. Apakah hasil itu saintifik? Tergantung dari apakah dia bisa menerangkan hubungan kausatif antara gender dan tidur? Semakin bagus sang peneliti bisa menerangkan hubungan ini, semakin saintifik hasilnya. Jika dia mendapatkan hasil hanya dari coba-coba belaka, trial and error, maka itu tidak lebih salah satu temuan datamining. Ini tidak berarti temuan seperti tidak ada gunanya. Banyak yang berguna secara praktis, tetapi tidak saintifik. Bahkan sekarang ada cabang ilmu komputer yang digunakan khusus untuk menemukan hubungan yang tidak disadari oleh para peneliti, namanya DATAMINING. Informasi hasil datamining itu kemudian menjadi masukan bagi peneliti untuk menemukan faktor-faktor yang bisa diteliti lebih lanjut. Tetapi informasi itu sendiri tidak saintifik. Informasi itu baru saintifik ketika didukung oleh penjelasan yang kuat tentang hubungan kausatif antar faktor.

Dalam riset matematika, seorang matematikawan selalu menggunakan pengamatan baik inderawi maupun intuitif untuk mencari pola permasalahan. Baru setelah permasalahan dikenali dengan baik, solusi bisa dicari. Hasil pengamatan ini menghasilkan dugaan (conjecture). Dugaan ini belum bisa diketagorikan sebagai dalil dalam matematik, kecuali berhasil dibuktikan secara deduktif. Leonhard Euler, seorang matematikawan yang sangat produktif pada abad ke-18, menuliskan soal ini dalam "Specimen de usu observationum in mathesi pura", atau "Contoh-contoh penggunaan pengamatan dalam matematika murni". Menurut Euler, teori-teori tentang bilangan sampai masa hidupnya saat itu ditemukan dari hasil pengamatan. Dugaan sudah ada jauh sebelum dibuktikan secara deduktif. Dan dia menegaskan, dugaan-dugaan hasil pengamatan itu harus diperlakukan secara hati-hati, dan dibedakan dengan kebenaran matematis.

Peran dari pengamatan dan induksi dalam pendidikan matematika sekarang mendapat perhatian cukup besar. Buku pelajaran matematika sekolah menengah di Amerika Utara yang saya ketahui, banyak berisi latihan untuk mengamati. Hanya dengan ketrampilan dalam pengamatan, seorang siswa bisa melatih intuisi matematis dalam dirinya. Dengan demikian, tidak salah ada yang mengkategorikan proses pemikiran matematis itu seperti seni. Dalam film yang memenangkan piala Oscar tahun 2001, "The Beautiful Mind", kita bisa melihat karakter John Nash yang bermain dengan pengamatan waktu berusaha memecahkan permasalahan matematis. Dia mengamati tingkah laku burung-burung, tingkah laku rekan-rekannya, dan juga mengamati deret bilangan-bilangan.
Karena itu teori-teori dalam ilmu alam tumbang silih berganti. Thomas Samuel Kuhn mengambarkannya dalam bukunya yang terkenal, "The Structure of Scientific Revolutions". Teori-teori sains selalu mendasarkan diri pada asumsi-asumsi tertentu, yang kemudian keseluruhan cara penerangannya dinamakan suatu paradigma (paradigm). Ketika temuan-temuan sains menemukan sesuatu yang berbeda dengan yang diprediksi oleh suatu paradigma tertentu, keraguan mulai melanda para saintis. Ketika ada yang mengepankan cara pandang baru dengan satu set asumsi-asumsi baru —yaitu paradigma baru— maka runtuhlah paradigma sebelumnya. Kejadian ini dinamakan pergeseran paradigma (paradigm shift). Ada pergeseran paradigma yang membuat paradigma lama masih berlaku untuk kasus tertentu, seperti Teori Newton yang masih berlaku untuk kasus khusus walaupun secara general sudah digeser oleh Teori Relativitas Einstein. Ada paradigma yang sama sekali jatuh dan hilang dari peredaran sains, misalnya Teori Phlogiston yang menerangkan proses pembakaran zat, diganti dengan teori kimia modern.
Perbedaan validasi antara sains dan enjinering ini tidak berarti kedua bidang itu berbeda sekali. Sebaliknya, enjineering sering dilihat sebagai sains terapan. Seorang insinyur bisa menjadi saintis dan demikian juga sebaliknya. Yang membedakan apakah pada suatu saat seseorang berperan sebagai insinyur atau saintis adalah sikapnya dan cara pandangnya terhadap apa yang dikerjakan. Pada waktu seseorang berfungsi sebagai insinyur, berfokus pada spesifikasi waktu menrancang, saintis berfokus pada pengamatan fenomena yang terjadi di alam, bukan pada spesififikasi yang ditentukan sebelumnya. Tetapi tentunya, dalam penelitian-penelitian enjinering, metodologi sains juga dipergunakan ketika harus mengamati sesuatu secara saintifik. Pada waktu penelitian itu, engineers berfungsi sebagai saintis.

Misalnya pada waktu seorang insinyur menrancang chip semikonduktor. Waktu membuat rancang bangun chip, seseorang berfungsi sebagai insinyur, dengan berpaku pada spesifikasi yang dia harus rancang dengan segala pembatasannya. Kemudian hasil rancangan itu dibuat prototype dan diuji. Dalam pengujian itu bertemu dengan masalah bahwa chip itu terlalu panas sesudah digunakan. Pada waktu sang insinyur harus meneliti kenapa chip itu terlalu panas dia berfungsi sebagai saintis. Disini dia harus mengamati fenomena alam yang terjadi (pembangkitan panas oleh chip rancangannya). Ketika dia berhasil menemukan permasalahnya, dia membuat procedur untuk mengatasinya, dan dengan rumusan baku inilah dia kembali memperbaiki rancangan chip tersebut, disini dia berfungsi lagi sebagai insinyur.

Seberapa jauh seseorang berperan sebagai insinyur atau saintis itu tergantung dari bidangnya. Ada bidang yang dimana seorang insinyur hampir sepenuhnya berperan sebagai insinyur, ada bidang yang lebih banyak ke sains. Seseorang yang pekerjanya merancang rumah, hampir dikatakan bahwa seluruh waktunya berperan sebagai insinyur. Dia tidak bisa seenaknya bereksperimen dengan kekuatan rumah sebelum dia merancang. Dia harus merancang sesuai dengan prosedur yang sudah ditentukan, mematuhi aturan Building Codes yang berlaku, juga sesuai dengan budget dan permintaan konsumen, dan sebagainya.

Pada sisi lain, seorang insinyur perangkat lunak juga sering berfungsi sebagai matematikawan. Ketika dia harus berurusan dengan sesuatu yang belum disinggung dalam perumusan matematik yang ada, dia terpaksa mencoba merumuskan sendiri. Akhirnya malah memberi sumbangan terhadap matematika ketika dia berhasil merilis buah pikirnya.

Saling lintas antar disiplin ini lumrah sekali. Ketika orang bekerja pada bidang praktis, dia harus menyelesaikan masalah dalam proyeknya, apapun kendalanya. Dalam proses mencari solusi untuk masalah itu, dia bisa berfungsi sebagai manajer, sebagai saintis, sebagai matematikawan, bahkan sebagai akuntan, sebagai psikolog, dsb. Jadi intinya adalah pada pemecahan masalah, whatever it takes. Waktu seorang insinyur perangkat lunak menemukan bahwa perangkat lunak hasil rancangannya sering digunakan secara tidak benar oleh para pemakai, dia membuka kembali permasalahan psikologi dalam penggunaan komputer, disini ada namanya khusus yaitu Human-Computer-Interaction. Ada seorang mahasiswa doktoral dalam bidang ilmu komputer di UCSC, Jim Kent, diminta untuk membantu dalam pembuatan perangkat lunak dalam Human Genome Project, yaitu proyek untuk merangkai genome manusia. Biologi adalah bidang yang baru baginya, dan untuk itu dia harus mempelajari biologi molekular. Ketika dia berhasil, dia menjadi "headlines" sedunia pada waktu dia berhasil menyelesaikan proyek tersebut. Sekarang dia menjadi pakar dalam bidang bio-informatika.
Kata "saintifik" dipilih ketimbang kata lain dalam Bahasa Indonesia yang berdekatan artinya, yaitu "ilmiah". Alasannya adalah, ada perbedaan mendasar antara sumber kedua kata sifat tersebut. Saintifik berasal dari kata sains, sedangkan ilmiah berasal dari kata ilmu. Kata "ilmu" punya arti yang berbeda dengan kata "sains" dalam konteks tulisan ini. Ilmu itu struktur sistematis dari suatu pengetahuan (knowledge), sedangkan sains dalam konteks tulisan ini mengandung arti pengetahuan yang menerangkan realitas. Dalam hal ini, bisa dikatakan, matematika itu ilmu, tetapi bukan sains.