Selembar kertas yang dilipat membuat lipatan tetap ada. Sekalipun Anda membukanya, sejarah itu tetap ada. Ini adalah contoh dasar dari memori material. Struktur mikroskopis menyimpan informasi tentang bagaimana mereka diperas, diregangkan, atau diaduk.
Ini bukan hanya hal-hal sepele fisika. Memahami bagaimana tanda ini terbentuk dapat mengubah cara kita mendesain material yang bereaksi terhadap lingkungannya. Ini mungkin juga berfungsi sebagai model fisik untuk ilmu saraf. Bagaimana ingatan jangka pendek mengalahkan ingatan jangka panjang? Suspensi partikel dalam cairan kental tampaknya memberikan jawaban literal.
Para peneliti di Penn State menemukan bahwa dua ingatan yang bersaing dapat hidup berdampingan dalam penangguhan sederhana. Mereka bertarung. Mereka mengubah satu sama lain. Dan terkadang, yang satu membunuh yang lain.
Saat Kenangan Bertabrakan
Penelitian ini berfokus pada suspensi non-Brownian. Bayangkan sirup coklat atau beton basah. Partikel besar mengapung dalam cairan kental. Mereka terlalu berat untuk gerakan Brownian—tarian gelisah yang didorong oleh energi panas. Sebaliknya, pergerakan mereka ditentukan oleh kekuatan eksternal. Mengaduk. Goncangan.
Penelitian sebelumnya menunjukkan campuran ini menyimpan data spesifik. Mengaduknya akan menghasilkan memori terarah. Mengayunkannya dari sisi ke sisi akan mencatat amplitudo, atau kekuatan, gerakan itu. Hingga saat ini, setiap memori telah dipelajari secara terpisah.
Surendra Padamata, mahasiswa pascasarjana utama dalam proyek tersebut, dengan blak-blakan mengatakan: “Saat Anda menyimpan file di komputer, memori baru tersebut tidak memengaruhi file lain yang sudah ada di sana. Namun dalam ilmu saraf, kita tahu bahwa memori jangka panjang mungkin berubah seiring waktu.”
Bayangkan sebuah buku yang dibaca pada masa remaja. Ini adalah cerita yang sederhana. Bacalah beberapa dekade kemudian, setelah kehidupan mempersulit pandangan Anda, dan lapisannya berubah. Pengalaman baru jangka pendek menulis ulang interpretasi data lama.
Tim ingin melihat apakah materi berperilaku seperti ini. Bisakah suatu material mengingat di mana ia didorong dan seberapa kerasnya? Dan apa yang terjadi jika ingatan itu bertentangan?
Menghapus Masa Lalu
Jawabannya terletak pada intensitas.
Dalam eksperimen yang dipublikasikan di Physical Review Letters —dan dipilih berdasarkan saran editor—para peneliti terlebih dahulu mengaduk suspensi tersebut. Ini terkunci dalam rekaman arah. Kemudian, mereka mengguncang campuran tersebut dengan intensitas yang berbeda-beda.
Goyangan lembut memungkinkan kedua kenangan itu bertahan. Suspensi mengingat adukan awal dan osilasi lembut.
Tapi menambah panasnya? Secara harfiah, gerakan.
Saat goyangan menguat, ingatan arah mulai memudar. Tidak hanya melemah. Itu menghilang. Pada ambang batas tertentu, gerakan baru sepenuhnya menghapus jalur sebelumnya, mengembalikan suspensi ke keadaan kosong yang simetris sempurna.
“Di luar ambang batas itu, goyangan itu sendiri mulai memunculkan memori terarah yang baru,” kata Padamata. Rekor lama telah hilang. Yang baru mengambil alih.
Mengapa Terjadi Persaingan
Mengapa satu memori menghapus memori lainnya? Tim mengusulkan alasan mekanis sederhana: frekuensi kontak.
Selama goyangan lemah, partikel-partikel tidak cukup sering bertabrakan sehingga mengganggu struktur yang ada. Kedua kenangan itu tetap ada.
Namun kekuatan goyang yang kuat sering kali menimbulkan konflik yang penuh kekerasan. Partikel-partikel tersebut mengacak konfigurasinya terlalu cepat sehingga sejarah arah yang lama tidak dapat dipertahankan. Sistem diatur ulang.
Batasan kapasitas memori ini mungkin bersifat universal. Tampaknya tidak hanya dalam cairan. Nathan Keim, profesor dan ketua tim, menunjukkan bahwa ingatan terarah dan amplitudo serupa muncul dalam kacamata lembut dan paket granular. Bahan-bahan ini memiliki fisika mikroskopis yang sangat berbeda. Namun, mereka mempunyai kendala yang sama.
Masalah yang tidak teratur tampaknya memiliki lemari arsip yang terbatas. Ia tidak dapat mengurutkan masukan-masukan yang bersaing tanpa batas.
Di Luar Bangku Lab
Implikasinya jauh melampaui jurnal fisika.
Keim berpendapat bahwa temuan ini dapat memodelkan memori biologis. Atau mungkin geofisika. Bayangkan lapisan batuan yang menyimpan “ingatan” perubahan suhu atau getaran di masa lalu. Bisakah tanda-tanda internal ini memprediksi risiko gempa bumi? Lubang runtuhan runtuh?
Jika batu mengingatnya, kita mungkin bisa menghapus kenangan berbahaya itu. Kita mungkin bisa menemukan cara untuk mengatur ulang tekanan tersebut, mengurangi risiko geologis, atau membangun model prediksi yang lebih baik untuk daerah rawan bencana.
Program Sains Human Frontier mendanai penelitian tentang sifat keras kepala materi ini. Hasilnya sangat mencolok. Memori dalam materi bukanlah arsip statis. Ini adalah medan perang.
Dan terkadang, suara yang paling keraslah yang menang.
