Robot ukazuje, že je možné plávať cez prázdnotu zakriveného vesmíru

(Klaus Vedfelt/DigitalVision/Getty Images)

Ak by sa astronaut náhle ocitol v prázdnote medzihviezdneho priestoru, bol by nútený poháňať svoje telo do bezpečia, kopať a mávať končatinami smerom k svätyni vo vákuu.

Žiaľ, fyzika nie je taká zhovievavá a necháva ich plávať bez nádeje na večnosť. Keby bol vesmír dostatočne zakrivený, nemuselo by byť ich mávanie také zbytočné.

Storočia predtým, ako sme opustili ťažnú silu Zeme, Isaac Newton stručne vysvetlil, prečo sa veci pohli. Či už ide o vytlačenie plynu, strčenie o pevnú zem alebo švihnutie plutvy o tekutinu, hybnosť akcie je zachovaná súčtom zahrnutých prvkov, čo vedie k reakcii, ktorá poháňa objekt vpred.



Odstráňte vzduch obklopujúci vtáčie krídlo alebo vodu okolo rybieho chvosta a úsilie každej klapky bude tlačiť rovnako jedným smerom a ťahať druhým, takže úbohé zviera bude slabo poletovať bez akéhokoľvek pohybu siete smerom k svojmu cieľu.

Začiatkom 21. storočia uvažovali fyzici medzera v tomto pravidle. Ak je 3D priestor, v ktorom k tomuto pohybu dochádza, zakrivený, zmeny tvaru alebo polohy objektu sa nemusia nevyhnutne riadiť obvyklými pravidlami výmeny hybnosti, čo znamená, že nebude potrebovať pohonnú látku.

Samotná geometria zakriveného časopriestoru by mohla znamenať deformáciu objektu – správne kopnutie, klapnutie alebo trepotanie – len by napokon mohlo dôjsť k jemnej čistej zmene jeho polohy.

Na jednej strane je myšlienka, že zakrivenie časopriestoru má vplyv na pohyb, taká zrejmá, ako keď sa pozeráte na kameň padajúci na zem. Einstein o tom hovoril už pred viac ako storočím všeobecná teória relativity .

Ale ukázať, ako môžu zvlnené kopce a údolia deformovaného priestoru ovplyvniť vlastnú schopnosť objektu samohybne, je úplne iná hra.

Pozorovať to v akcii bez cestovania k najbližšiemu deformovaniu vesmíru čierna diera , tím výskumníkov z Georgia Institute of Technology, Cornell University, University of Michigan a University of Notre Dame skonštruoval model zakriveného priestoru v laboratóriu.

Ich mechanická verzia guľového priestoru pozostávala zo súboru hmôt poháňaných poháňanými motormi pozdĺž oblúkovej križovatky koľají. Po pripojení k otočnému ramenu bola celá zostava umiestnená tak, aby gravitačná sila a odpor trenia boli minimálne.

„Vesmírny“ plavec jazdiaci na dráhe otočného ramena. (Georgia Tech)

Zatiaľ čo masy neboli odrezané od fyziky, ktorá dominuje nášmu trochu plochejšiemu vesmíru, systém bol vyvážený, takže ohyb koľají by vyvolal rovnaký druh efektu ako výrazne zakrivený priestor. Alebo to aspoň tím predpovedal.

Keď sa robot pohyboval, zmes gravitácie, trenia a zakrivenia sa spojila do pohybu s jedinečnými vlastnosťami, ktoré najlepšie vysvetlila geometria priestoru.

'Nechali sme náš objekt, ktorý mení tvar, pohybovať sa po najjednoduchšom zakrivenom priestore, guli, aby sme systematicky študovali pohyb v zakrivenom priestore,' hovorí Fyzik Georgia Tech Zeb Rocklin.

'Dozvedeli sme sa, že predpovedaný efekt, ktorý bol taký neintuitívny, že ho niektorí fyzici odmietli, sa skutočne vyskytol: keď robot zmenil svoj tvar, posunul sa vpred okolo gule spôsobom, ktorý nemožno pripísať environmentálnym interakciám.'

Akokoľvek malý bol efekt, použitie týchto experimentálnych výsledkov v súlade s teóriou by mohlo pomôcť zlepšiť umiestnenie technológie v lokalitách, kde je zakrivenie vesmíru dôležité. Dokonca aj pri miernych poklesoch, ako je zemská vlastná gravitácia, môže byť čoraz dôležitejšie pochopenie toho, ako môžu obmedzené pohyby z dlhodobého hľadiska zmeniť ultra presné polohovanie.

Samozrejme, fyzici sa vydali na cestu nulového paliva nemožné motory ' predtým. Malé hypotetické sily v experimentoch majú spôsob, ako prichádzať a odchádzať, čím nevedú koniec debaty o platnosti teórií, ktoré sú za nimi.

Ďalšie štúdie s presnejšími strojmi by mohli odhaliť viac pohľadov na komplexné účinky plávania cez ostré hrany vesmíru.

Nateraz môžeme len dúfať, že mierny svah prázdnoty obklopujúcej nášho úbohého astronauta je dostatočný na to, aby sme videli, ako sa dostane do bezpečného prístavu skôr, ako sa im minie kyslík.

Tento výskum bol publikovaný v r PNAS .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.