يظهر الروبوت أنه من الممكن السباحة عبر فراغ الكون المنحني: ScienceAlert

إذا انحرف رائد الفضاء فجأة في الفراغ بين النجوم ، فسيضطر لدفع أجسادهم إلى بر الأمان ، والركل والتلويح بأطرافهم نحو ملاذ في الفراغ.

للأسف بالنسبة لهم ، الفيزياء ليست متسامحة ، تاركة إياهم يطفو دون أمل إلى الأبد. إذا كان الكون فقط منحنيًا بدرجة كافية ، فقد لا يكون هزيمتهم عديم الجدوى.

قبل قرون من مغادرتنا لسحب الأرض ، شرح إسحاق نيوتن بإيجاز سبب تحرك الأشياء. سواء كان ذلك هو طرد الغاز ، أو دفعه على الأرض الصلبة ، أو حفيف الزعنفة ضد السائل ، يتم الحفاظ على زخم الإجراء من خلال مجموع العناصر المعنية ، مما يؤدي إلى رد فعل يدفع الجسم إلى الأمام.

قم بإزالة الهواء المحيط بجناح الطائر أو الماء حول ذيل السمكة ، وسوف يدفع جهد كل رفرفة في اتجاه واحد كما هو الحال مع الآخر ، مما يترك الحيوان الفقير يرفرف بشكل ضعيف دون أي حركة صافية نحو وجهته.

في أوائل القرن الحادي والعشرين ، اعتبر الفيزيائيون ثغرة لهذه القاعدة. إذا كانت المساحة ثلاثية الأبعاد التي تحدث فيها هذه الحركة منحنية ، فلن تتبع التغييرات في شكل الكائن أو موضعه بالضرورة القواعد المعتادة حول كيفية تبادل الزخم ، مما يعني أنه لن يحتاج إلى دافع.

قد تعني هندسة الزمكان المنحني نفسه تشوهًا لكائن ما – الركلة اليمنى أو الرفرفة أو الرفرفة – قد ترى فقط صافي تغيير دقيق في موضعه بعد كل شيء.

من ناحية أخرى ، فإن فكرة أن انحناء الزمكان يؤثر على الحركة واضحة تمامًا مثل مشاهدة سقوط صخرة على الأرض. كان أينشتاين قد غطى ذلك منذ أكثر من قرن في كتابه النظرية النسبية العامة.

لكن إظهار كيف أن التلال والوديان المتدحرجة للمساحة المشوهة قد تؤثر على قدرة الجسم على الدفع الذاتي هي لعبة كرة أخرى كاملة.

لملاحظة هذا في العمل دون السفر إلى أقرب الفضاء الاعوجاج ثقب أسودقام فريق من الباحثين من معهد جورجيا للتكنولوجيا وجامعة كورنيل وجامعة ميشيغان وجامعة نوتردام ببناء نموذج للفضاء المنحني في المختبر.

تتكون نسختهم الميكانيكية من الفضاء الكروي من مجموعة من الكتل مدفوعة بمحركات مشغلة على طول مفترق طرق مقوس من المسارات. مرتبطًا بذراع دوار ، تم وضع الإعداد بالكامل بطريقة تجعل سحب الجاذبية وسحب الاحتكاك ضئيلاً.

في حين أن الكتل لم تنقطع عن الفيزياء التي تهيمن على كوننا المسطح إلى حد ما ، فإن النظام كان متوازنًا لذا فإن الانحناء في المسارات سيحدث نفس النوع من التأثير مثل الفضاء المنحني بشكل كبير. أو هكذا توقع الفريق.

أثناء تحرك الروبوت ، تم دمج مزيج الجاذبية والاحتكاك والانحناء في حركة ذات خصائص فريدة يمكن تفسيرها بشكل أفضل من خلال هندسة الفضاء.

“لقد تركنا جسمنا الذي يغير الشكل يتحرك في أبسط مساحة منحنية ، وهي الكرة ، لدراسة الحركة بشكل منهجي في الفضاء المنحني ،” يقول عالم فيزياء جورجيا تك زيب روكلين.

“لقد تعلمنا أن التأثير المتوقع ، والذي كان مخالفًا للحدس لدرجة أنه تم رفضه من قبل بعض الفيزيائيين ، حدث بالفعل: عندما غيّر الروبوت شكله ، تحرك للأمام حول الكرة بطريقة لا يمكن أن تُعزى إلى التفاعلات البيئية.”

https://www.youtube.com/watch؟v=BZF1nelgPNs إطار الحدود = “0 ″ allow =” مقياس التسارع ؛ تشغيل تلقائي؛ الكتابة الحافظة. الوسائط المشفرة جيروسكوب؛ صورة داخل صورة “allowfullscreen>

على الرغم من صغر التأثير ، فإن استخدام هذه النتائج التجريبية بما يتماشى مع النظرية يمكن أن يساعد في تحسين وضع التكنولوجيا في المناطق التي يصبح فيها انحناء الكون مهمًا. حتى في حالات الانحدار اللطيف مثل جاذبية الأرض جيدًا ، فإن فهم كيف يمكن للحركات المحتواة أن تغير المواقع فائقة الدقة على المدى الطويل يمكن أن يصبح مهمًا بشكل متزايد.

بالطبع ، كان الفيزيائيون يسلكون طريق الوقود الصفري “محركات مستحيلة‘ قبل. تمتلك القوى الافتراضية الصغيرة في التجارب طريقة للمجيء والذهاب ، ولا تولد أي نهاية للجدل حول صحة النظريات الكامنة وراءها.

يمكن أن تكشف المزيد من الدراسات باستخدام آلات أكثر دقة عن مزيد من الأفكار حول التأثيرات المعقدة للسباحة فوق الحواف الحادة للكون.

في الوقت الحالي ، لا يسعنا إلا أن نأمل أن يكون الانحدار اللطيف للفراغ المحيط برائد الفضاء المسكين كافياً لرؤيته يصل إلى ملاذ آمن قبل نفاد الأكسجين.

تم نشر هذا البحث في PNAS.