Robô mostra que é possível nadar no vazio de um universo curvo: ScienceAlert

Se os astronautas de repente caíssem no vazio interestelar, eles teriam que empurrar seus corpos para a segurança, chutando e agitando seus membros em direção a um refúgio no vazio.

Infelizmente para eles, a física não perdoa, deixando-os flutuando sem esperança para sempre. Se ao menos o universo fosse curvo o suficiente, sua derrota poderia não ser inútil.

Séculos antes de partirmos para puxar a Terra, Isaac Newton explicou sucintamente por que as coisas se movem. Seja expelindo o gás, empurrando-o em terra firme ou balançando a barbatana contra o líquido, o momento da ação é mantido pela soma dos elementos envolvidos, criando uma reação que impulsiona o corpo para frente.

Remova o ar ao redor da asa do pássaro ou a água ao redor da cauda do peixe, e o esforço de cada aba empurrará em uma direção como na outra, deixando o pobre animal esvoaçando fracamente sem nenhum movimento da rede em direção ao seu destino.

No início do século XXI, Considere os físicos brecha para esta regra. Se o espaço tridimensional em que esse movimento ocorre for curvilíneo, as mudanças na forma ou na posição do objeto não seguirão necessariamente as regras usuais de como o momento é trocado, o que significa que ele não precisará de um motivo.

A geometria curva do próprio espaço-tempo pode significar uma distorção de um objeto – chute direito, vibração ou vibração – você pode ver uma mudança sutil em sua posição, afinal.

Por outro lado, a ideia de que a curvatura do espaço-tempo afeta o movimento é tão direta quanto observar uma pedra cair no chão. Einstein cobriu isso há mais de um século em seu livro Teoria geral da relatividade.

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Mas mostrar como as colinas e vales do espaço deformado podem afetar a capacidade de autopropulsão do corpo é um jogo totalmente diferente.

Para observar isso em ação sem viajar para a dobra espacial mais próxima Buraco negroUma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, da Universidade de Cornell, da Universidade de Michigan e da Universidade de Notre Dame construiu um modelo de espaço curvo no laboratório.

Sua versão mecânica do espaço esférico consiste em um conjunto de blocos movidos a motor que correm ao longo de uma encruzilhada de trilhos em arco. Anexado a um braço giratório, toda a configuração é posicionada de forma que a força gravitacional e o arrasto de atrito sejam mínimos.

Um nadador “espaço” movendo-se na trajetória de um braço giratório. (Tecnologia da Geórgia)

Embora as massas não tenham rompido com a física que domina nosso universo um tanto plano, o sistema foi equilibrado para que as curvas nos caminhos tivessem o mesmo tipo de efeito que o espaço dramaticamente curvo. Ou assim a equipe esperava.

À medida que o robô se movia, a combinação de gravidade, fricção e flexão eram combinadas em movimento com propriedades únicas que poderiam ser melhor explicadas pela geometria do espaço.

“Deixamos nosso objeto que muda de forma se mover no espaço curvo mais simples, a esfera, para estudar sistematicamente o movimento no espaço curvo”, Diz O físico da Georgia Tech Zip Rocklin.

“Aprendemos que o efeito esperado, que era tão contra-intuitivo que foi rejeitado por alguns físicos, ocorreu: quando o robô mudou de forma, ele se moveu em torno da esfera de uma maneira que não pode ser atribuída a interações ambientais”.

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Embora o efeito seja pequeno, usar esses resultados experimentais de acordo com a teoria pode ajudar a posicionar melhor a tecnologia em áreas onde a curvatura do universo se torna significativa. Mesmo em regressões suaves, como a gravidade da Terra, entender como os movimentos contidos podem alterar localizações ultrafinas a longo prazo pode se tornar cada vez mais importante.

Claro, os físicos estavam seguindo a rota do combustível zero.”Motores impossíveis‘ Antes da. Pequenos poderes hipotéticos em experimentos têm um jeito de ir e vir, gerando um debate interminável sobre a validade das teorias por trás deles.

Mais estudos usando máquinas mais precisas podem revelar mais insights sobre os efeitos complexos de nadar sobre as bordas afiadas do universo.

Por enquanto, só podemos esperar que o gradiente suave do vazio ao redor do pobre astronauta seja suficiente para vê-lo chegar a um porto seguro antes que o oxigênio se esgote.

Esta pesquisa foi publicada em PNAS.

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