Gdyby astronauci nagle dryfowali w międzygwiezdną pustkę, musieliby odepchnąć swoje ciała w bezpieczne miejsce, kopiąc i machając kończynami w kierunku schronienia w pustce.
Na nieszczęście dla nich fizyka nie wybacza, pozostawiając ich na zawsze bez nadziei. Gdyby tylko wszechświat był wystarczająco zakrzywiony, ich porażka mogłaby nie być bezużyteczna.
Na wieki przed naszym wyjazdem, by ciągnąć Ziemię, Isaac Newton zwięźle wyjaśnił, dlaczego rzeczy się poruszają. Niezależnie od tego, czy jest to wyrzucanie gazu, wypychanie go na twardy grunt, czy machanie płetwą w płynie, pęd akcji jest utrzymywany przez sumę zaangażowanych elementów, tworząc reakcję, która popycha ciało do przodu.
Usuń powietrze wokół skrzydeł ptaka lub wodę wokół ogona ryby, a bez wysiłku popchniesz każdą klapkę w jednym kierunku, jednocześnie ciągnąc za drugą, pozostawiając biedne zwierzę trzepotanie słabo bez ruchu sieci w kierunku miejsca przeznaczenia.
Na początku XXI wieku Rozważ fizyków luka w tej regule. Jeśli trójwymiarowa przestrzeń, w której występuje ten ruch, jest krzywoliniowa, zmiany kształtu lub położenia obiektu niekoniecznie będą zgodne ze zwykłymi zasadami wymiany pędu, co oznacza, że obiekt nie będzie potrzebował motywu.
Zakrzywiona geometria samej czasoprzestrzeni może oznaczać zniekształcenie obiektu – prawe kopnięcie, trzepotanie lub trzepotanie – w końcu możesz po prostu zobaczyć subtelną zmianę jego pozycji.
Z drugiej strony pomysł, że krzywizna czasoprzestrzeni wpływa na ruch, jest tak prosty, jak oglądanie spadającej skały na ziemię. Einstein omówił to ponad sto lat temu w swojej książce Ogólna teoria względności.
Ale pokazanie, jak toczące się wzgórza i doliny w wypaczonej przestrzeni mogą wpływać na zdolność ciała do samodzielnego poruszania się, to zupełnie inna gra w piłkę.
Aby zauważyć to w akcji bez podróżowania do najbliższej przestrzeni kosmicznej Czarna dziuraZespół naukowców z Georgia Institute of Technology, Cornell University, University of Michigan i University of Notre Dame zbudował w laboratorium zakrzywiony model przestrzeni.
Ich mechaniczna wersja sferycznej przestrzeni składa się z zestawu bloków o napędzie silnikowym biegnących wzdłuż łukowatego skrzyżowania torów. Całość zamocowana na obrotowym ramieniu jest ustawiona w taki sposób, aby siła grawitacji i opór tarcia były minimalne.
- Pływak „kosmiczny” poruszający się po trajektorii ramienia obrotowego. (Technologia z Gruzji)
Chociaż masy nie zerwały z fizyką, która dominowała w naszym nieco płaskim wszechświecie, system był zrównoważony, więc zagięcia ścieżek miałyby taki sam efekt, jak dramatycznie zakrzywiona przestrzeń. Tak przynajmniej oczekiwał zespół.
Gdy robot się poruszał, połączenie grawitacji, tarcia i zginania zostało połączone w ruch o unikalnych właściwościach, które można najlepiej wyjaśnić geometrią przestrzeni.
„Pozwalamy naszemu zmiennokształtnemu obiektowi poruszać się w najprostszej zakrzywionej przestrzeni, sferze, aby systematycznie badać ruch w zakrzywionej przestrzeni” Mówi Fizyk z Georgia Tech Zip Rocklin.
„Dowiedzieliśmy się, że oczekiwany efekt, który był tak sprzeczny z intuicją, że został odrzucony przez niektórych fizyków, rzeczywiście wystąpił: kiedy robot zmienił kształt, poruszał się do przodu wokół kuli w sposób, którego nie można przypisać interakcjom środowiskowym”.
ramka graniczna = „0” allow = akcelerometr; automatyczny start; pisanie schowka. media kodowane żyroskopem; Obraz w obrazie „allowfullscreen>
Chociaż efekt jest niewielki, wykorzystanie tych wyników eksperymentalnych zgodnie z teorią może pomóc w lepszym pozycjonowaniu technologii w obszarach, w których krzywizna wszechświata staje się znacząca. Nawet w przypadku łagodnych regresji, takich jak grawitacja Ziemi, zrozumienie, w jaki sposób ograniczone ruchy mogą zmieniać bardzo drobne lokalizacje w dłuższej perspektywie, może nabierać coraz większego znaczenia.
Oczywiście fizycy szli drogą bezpaliwową”.Niemożliwe silniki’ Zanim. Małe, hipotetyczne moce w eksperymentach mają sposób przychodzenia i odchodzenia, nie powodując końca debaty na temat słuszności stojących za nimi teorii.
Więcej badań przy użyciu bardziej precyzyjnych maszyn może ujawnić więcej wglądu w złożone skutki pływania nad ostrymi krawędziami wszechświata.
Na razie możemy mieć tylko nadzieję, że łagodne zbocze pustki otaczającej biednego astronautę wystarczy, by zobaczyć, jak dociera do bezpiecznej przystani, zanim skończy się tlen.
To badanie zostało opublikowane w PNAS.
More Stories
Boeing może nie być w stanie obsługiwać pojazdu Starliner przed zniszczeniem stacji kosmicznej
Jak czarne dziury stały się tak duże i szybkie? Odpowiedź kryje się w ciemności
Studentka Uniwersytetu Północnej Karoliny zostanie najmłodszą kobietą, która przekroczy granice kosmosu na pokładzie Blue Origin