Robot laat zien dat het mogelijk is om door de leegte van een gekromd universum te zwemmen: ScienceAlert

Als de astronauten plotseling in de interstellaire leegte zouden afdrijven, zouden ze hun lichaam in veiligheid moeten brengen, schoppend en zwaaiend met hun ledematen naar een toevluchtsoord in de leegte.

Helaas voor hen is de natuurkunde niet vergevingsgezind, waardoor ze voor altijd zonder hoop blijven drijven. Als het universum maar genoeg gekromd was, zou hun nederlaag misschien niet nutteloos zijn.

Eeuwen voordat we vertrokken om de aarde te trekken, legde Isaac Newton bondig uit waarom dingen bewegen. Of het nu gaat om het uitstoten van een gas, het op vaste grond duwen of het zwiepen van een vin tegen een vloeistof, het momentum van de actie wordt in stand gehouden door de som van de betrokken elementen, waardoor een reactie ontstaat die het lichaam voortstuwt.

Verwijder de lucht rond de vleugel van de vogel of het water rond de staart van de vis, en de inspanning van elke flap zal in de ene richting duwen zoals bij de andere, waardoor het arme dier zwak fladdert zonder enige beweging naar zijn bestemming.

In het begin van de eenentwintigste eeuw, Denk aan de natuurkundigen maas in de wet voor deze regel. Als de driedimensionale ruimte waarin deze beweging plaatsvindt kromlijnig is, zullen veranderingen in de vorm of positie van het object niet noodzakelijkerwijs de gebruikelijke regels volgen voor hoe momentum wordt uitgewisseld, wat betekent dat het geen motief nodig heeft.

De geometrie van de gekromde ruimtetijd zelf zou deformatie van een object kunnen betekenen – een juiste trap, een flutter, een flutter – alleen dat je toch een subtiele netto verandering in zijn positie zou kunnen zien.

Aan de andere kant is het idee dat de kromming van ruimtetijd beweging beïnvloedt, net zo eenvoudig als het kijken naar een steen die op de grond valt. Einstein behandelde dit meer dan een eeuw geleden in zijn boek Algemene relativiteitstheorie.

Maar laten zien hoe glooiende heuvels en valleien in een vervormde ruimte het vermogen van het lichaam om zich voort te bewegen kunnen beïnvloeden, is een heel ander spel.

Om dit in actie te zien zonder naar de dichtstbijzijnde ruimte-warp te reizen Zwart gatEen team van onderzoekers van het Georgia Institute of Technology, Cornell University, de University of Michigan en de University of Notre Dame bouwde een gekromd ruimtemodel in het laboratorium.

Hun mechanische versie van bolvormige ruimte bestaat uit een reeks motoraangedreven blokken die langs een gebogen kruispunt van sporen lopen. De hele opstelling is bevestigd aan een roterende arm en zo gepositioneerd dat de zwaartekracht en wrijvingsweerstand minimaal zijn.

Hoewel de massa niet brak met de fysica die ons enigszins platte universum domineert, was het systeem in evenwicht, zodat bochten in de paden hetzelfde soort effect zouden hebben als dramatisch gekromde ruimte. Althans, dat had het team verwacht.

Terwijl de robot bewoog, werd de combinatie van zwaartekracht, wrijving en buigen gecombineerd in beweging met unieke eigenschappen die het best konden worden verklaard door de geometrie van de ruimte.

“We laten ons van vorm veranderende object bewegen in de eenvoudigste gekromde ruimte, de bol, om beweging in de gekromde ruimte systematisch te bestuderen,” Zegt Georgia Tech-natuurkundige Zip Rocklin.

“We hebben geleerd dat het verwachte effect, dat zo contra-intuïtief was dat het door sommige natuurkundigen werd verworpen, inderdaad plaatsvond: toen de robot van vorm veranderde, bewoog het zich naar voren rond de bol op een manier die niet kan worden toegeschreven aan omgevingsinteracties.”

grenskader = “0″ allow=” versnellingsmeter; automatische start; klembord schrijven. gyroscoop gecodeerde media; Beeld-in-beeld “allowfullscreen>

Hoewel het effect klein is, zou het gebruik van deze experimentele resultaten in overeenstemming met de theorie kunnen helpen om technologie beter te positioneren in gebieden waar de kromming van het universum significant wordt. Zelfs bij zachte regressies, zoals de zwaartekracht van de aarde, kan het steeds belangrijker worden om te begrijpen hoe ingesloten bewegingen ultrafijne locaties op de lange termijn kunnen veranderen.

Natuurlijk gingen de natuurkundigen voor de nulbrandstofroute.”Onmogelijke motoren‘ Voordat. Kleine hypothetische krachten in experimenten hebben een komen en gaan, waardoor er geen einde komt aan het debat over de geldigheid van de theorieën erachter.

Meer studies met nauwkeurigere machines zouden meer inzicht kunnen geven in de complexe effecten van zwemmen over de scherpe randen van het universum.

Voorlopig kunnen we alleen maar hopen dat de zachte helling van de leegte rond de arme astronaut genoeg zal zijn om hem een ​​veilige haven te zien bereiken voordat de zuurstof opraakt.

Dit onderzoek is gepubliceerd in PNAS.