10月 7, 2022

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ロボットは曲がった宇宙の隙間を泳ぐことが可能であることを示しています: ScienceAlert

ロボットは曲がった宇宙の隙間を泳ぐことが可能であることを示しています: ScienceAlert

宇宙飛行士が突然星間空間に漂流した場合、彼らは自分の体を安全な場所に押し込み、空隙の避難所に向かって手足を蹴ったり振ったりする必要があります.

彼らにとって残念なことに、物理学は容赦なく、彼らは永遠に希望のないままにされます. 宇宙が十分に曲がっていれば、彼らの敗北は役に立たないかもしれません.

私たちが地球を引っ張るために出発する何世紀も前に、アイザック・ニュートンは物事が動く理由を簡潔に説明しました。 ガスを排出する、固い地面に押し付ける、液体に対してフィンを振るなど、アクションの勢いは関係する要素の合計によって維持され、体を前方に推進する反作用を生み出します。

鳥の羽の周りの空気や魚の尾の周りの水を取り除くと、各フラップの力が一方向に押し出され、可哀想な動物は弱く羽ばたき、目的地への正味の動きはありません.

二十一世紀初頭、 物理学者を考えてみましょう このルールの抜け穴。 この運動が発生する 3 次元空間が曲線である場合、オブジェクトの形状または位置の変化は、運動量の交換方法に関する通常の規則に従うとは限りません。つまり、動機は必要ありません。

時空自体の湾曲したジオメトリは、オブジェクトの歪み (右キック、フラッター、またはフラッター) を意味する可能性があります。結局のところ、その位置の微妙な変化が見られるだけかもしれません。

一方、時空の曲率が運動に影響を与えるという考えは、岩が地面に落ちるのを見るのと同じくらい簡単です。 アインシュタインは、1世紀以上前に彼の本でこれを取り上げました 一般相対性理論.

しかし、変形した空間のなだらかな丘や谷が体の自走能力にどのように影響するかを示すことは、まったく別の球技です.

最も近いスペース ワープに移動せずにアクションでこれを記録するには ブラックホールジョージア工科大学、コーネル大学、ミシガン大学、ノートルダム大学の研究者チームは、研究室で湾曲した空間モデルを構築しました。

彼らの球状空間の機械的なバージョンは、軌道のアーチ型の交差点に沿って走るモーター推進ブロックのセットで構成されています。 回転アームに取り付けられたセットアップ全体は、重力と摩擦抵抗が最小限になるように配置されています。

回転アームアームの軌道上を移動する「スペース」スイマー。 (ジョージア工科大学)

大衆は、やや平坦な宇宙を支配する物理学で壊れませんでしたが、経路の曲がりが劇的に湾曲した空間と同じ種類の効果を持つように、システムはバランスが取れていました. またはそうチームは予想した。

ロボットが動くと、重力、摩擦、曲げの組み合わせが組み合わされて、空間の幾何学によって最もよく説明できる独自の特性を持つ動きが生まれました。

「形を変える物体を最も単純な曲面空間である球体で動かして、曲面空間での動きを体系的に研究しました。」 言う ジョージア工科大学の物理学者ジップ・ロックリン。

「私たちは、予想に反する結果であり、一部の物理学者によって拒否されたが、実際に発生したことを学びました。ロボットが形状を変えると、環境相互作用に起因することはできない方法で球体の周りを前進しました。」

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効果は小さいですが、理論に沿ってこれらの実験結果を使用すると、宇宙の曲率が大きくなる領域でテクノロジーをより適切に配置するのに役立つ可能性があります。 地球の重力のような緩やかな後退であっても、含まれる動きが超微細な場所を長期的にどのように変化させるかを理解することはますます重要になる可能性があります。

もちろん、物理学者たちは燃料ゼロの道を歩んでいました。」不可能なエンジン‘ 前。 実験における小さな仮説の力には、出入りする方法があり、その背後にある理論の妥当性についての議論に終わりはありません。

より精密な機械を使ったさらなる研究により、宇宙の鋭い端を泳ぐことの複雑な影響について、より多くの洞察が明らかになる可能性があります。

今のところ、貧しい宇宙飛行士を取り囲む空洞の緩やかな勾配が、酸素がなくなる前に彼が安全な避難所に到達するのを見るのに十分であることを願うだけです.

この研究は、 PNAS.

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