Selama beberapa dekade, para fisikawan telah mengamati pola yang konsisten mengenai bagaimana benda-benda pecah – mulai dari lempengan yang jatuh hingga gelombang pecah. Kini, persamaan baru yang diturunkan oleh Emmanuel Villermaux di Universitas Aix-Marseille di Perancis telah mengkodifikasi fenomena ini menjadi hukum universal fragmentasi. Terobosan ini berarti bahwa terlepas dari material atau sifat retakannya, distribusi ukuran fragmen akan mengikuti pola yang dapat diprediksi.
Prinsip Inti: Memaksimalkan Gangguan
Alih-alih berfokus pada detail mikroskopis dari retakan, Villermaux mengambil langkah mundur. Dia mempertimbangkan semua kemungkinan cara sebuah benda bisa pecah, lalu mengidentifikasi hasil yang paling mungkin terjadi: pola pecahan yang paling berantakan dan tidak teratur. Pendekatan ini mirip dengan bagaimana hukum dasar fisika dikembangkan pada abad ke-19 dengan menganalisis kumpulan partikel yang besar. Kuncinya terletak pada entropi – kecenderungan sistem bergerak menuju ketidakteraturan maksimum.
Villermaux menggabungkan prinsip ini dengan hukum yang telah ditetapkan sebelumnya yang mengatur bagaimana kepadatan fragmen berubah selama penghancuran. Bersama-sama, komponen-komponen ini memungkinkan dia merumuskan persamaan yang secara akurat memprediksi berapa banyak fragmen dari setiap ukuran yang akan dihasilkan dari kerusakan.
Validasi di Berbagai Sistem
Untuk menguji persamaan tersebut, Villermaux membandingkan prediksinya dengan data eksperimen dari berbagai peristiwa kerusakan: batangan kaca, spageti kering, piring keramik, sampah plastik di lautan, dan bahkan deburan ombak di laut yang berombak. Hukum ini berlaku pada semua skenario ini, dan secara konsisten mereproduksi bentuk grafik yang sudah dikenal yang telah diamati oleh para peneliti selama bertahun-tahun. Persamaan tersebut bahkan divalidasi melalui eksperimen sederhana yang melibatkan menghancurkan gula batu bersama putri-putrinya, membuktikan kekokohan gula batu dalam situasi sehari-hari.
Keterbatasan dan Arah Masa Depan
Undang-undang ini tidaklah mudah. Hal ini tidak berlaku pada pola pecahan yang sangat teratur, seperti tetesan seragam yang terbentuk dari pancaran cairan, atau ketika pecahan berinteraksi selama pecah. Namun, untuk kerusakan yang kacau dan tidak terkendali, hal ini memberikan tingkat kekuatan prediksi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Ferenc Kun dari Universitas Debrecen di Hongaria mencatat bahwa meskipun pola fragmentasi yang ada di mana-mana menunjukkan adanya prinsip yang mendasarinya, penerapan undang-undang ini secara luas sangatlah luar biasa. Ia juga menunjukkan kemampuan beradaptasi dari persamaan tersebut, dan mencatat bahwa persamaan tersebut dapat dimodifikasi untuk memperhitungkan kendala tertentu, seperti retakan yang dapat pulih sendiri yang kadang-kadang diamati pada plastik.
Implikasi di Dunia Nyata
Memahami fragmentasi bukan hanya sekedar latihan akademis. Kun berpendapat bahwa undang-undang tersebut dapat diterapkan secara praktis di bidang-bidang seperti pertambangan industri, di mana mengoptimalkan penghancuran bijih dapat meningkatkan efisiensi. Hal ini juga dapat membantu dalam memprediksi dan memitigasi longsoran batu, yang semakin sering terjadi di daerah pegunungan akibat kenaikan suhu global.
Penelitian di masa depan mungkin mengeksplorasi distribusi bentuk fragmen, bukan hanya ukuran, dan menentukan ukuran minimum fragmen secara teoritis. Untuk saat ini, persamaan Villermaux merupakan pencapaian penting dalam memahami salah satu proses alam yang paling umum namun misterius.
“Persamaan ini tidak berlaku jika tidak ada keacakan dan proses fragmentasi terlalu teratur,” jelas Villermaux, menekankan ketergantungan hukum pada pemecahan yang kacau balau.
