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 tolereert de natuurkunde het niet, waardoor ze voor altijd hopeloos rondzweven. 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 het gas, het op vaste grond duwen of het verplaatsen van de vin tegen de vloeistof, het momentum van de beweging wordt behouden door de som van de betrokken elementen, waardoor een reactie ontstaat die het object voortstuwt.

Verwijder de lucht rond de vleugel van de vogel of het water rond de staart van de vis, en de inspanning van elke klap zal zowel in de ene als in de andere richting duwen, waardoor het arme dier flauw fladdert zonder enige beweging van het net naar zijn bestemming.

In het begin van de eenentwintigste eeuw, Laten we aan natuurkundigen denken 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 noodzakelijk de gebruikelijke regels volgen over hoe momentum wordt uitgewisseld, wat betekent dat het geen motief nodig heeft.

De geometrie van de gekromde ruimtetijd zelf zou een vervorming van iets kunnen betekenen – rechts schoppen, fladderen, fladderen – alleen maar omdat je toch een netto kleine verandering in zijn positie zou kunnen zien.

Aan de andere kant is het idee dat de kromming van ruimtetijd de beweging direct beïnvloedt, als 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 de glooiende heuvels en valleien in de kronkelende ruimte het vermogen van het lichaam om zich voort te bewegen kunnen beïnvloeden, is een heel ander balspel.

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 gemotoriseerde blokken die langs een gebogen kruispunt van sporen lopen. Verbonden met een roterende arm, is de hele opstelling zo gepositioneerd dat zwaartekracht en wrijvingsweerstand tot een minimum worden beperkt.

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

Terwijl de robot bewoog, werd de combinatie van zwaartekracht, wrijving en buiging van de beweging gecombineerd 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; Schrijf klembord. gecodeerde gyroscoopmodi; Beeld-in-beeld “allowfullscreen>

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

Natuurlijk gingen de natuurkundigen de brandstofloze weg.”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.

Voor nu kunnen we alleen maar hopen dat de zachte gradiënt 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.