12 августа 2022

В США разработали робота, движущегося с нарушением известных законов механики

Движение людей, животных или машин в окружающем пространстве всегда происходит через отталкивание от чего-либо, будь то земля, воздух или вода. До недавнего времени ученые полагали, что это константа, обусловленная законом сохранения импульса. Однако физики из США доказали обратное — когда тела существуют в искривленном пространстве, они могут двигаться, не отталкиваясь ни от чего.

Команда исследователей из Технологического института Джорджии построила робота, заключенного в сферическом пространстве с беспрецедентным уровнем изолированности от окружающей среды, в котором преобладают эффекты, вызванные кривизной.

«Мы заставили наш меняющий форму объект двигаться по простейшему искривленному пространству, сфере, чтобы изучить движение в этом искривленном пространстве, — пояснил руководитель научной группы Зеб Роклин. — Мы выяснили, что предсказанный эффект, настолько парадоксальный, что некоторые физики в него не поверили, действительно произошел: когда робот менял форму, он продвигался вперед по сфере таким образом, который невозможно объяснить взаимодействием со средой».

Для того чтобы поместить объект на сферу, испытывающую минимальное воздействие импульса, исследователи заставили моторы ехать по радиальным путям в качестве движущихся масс. Затем они соединили эту систему с вращающимся валом, так чтобы моторы всегда двигались по сфере. Вал поддерживался подшипниками и втулками для минимизации трения, а его положение корректировалось гравитацией Земли для снижения остаточной силы тяжести.

Продолжая двигаться, робот испытывал в итоге лишь слабое воздействие сил тяжести и трения. Вместе с эффектами кривизны они породили странную динамику с необычными свойствами. Эксперимент наглядно показал, как добиться искривления пространства, и как оно меняет физические законы, созданные для плоских пространств.

Несмотря на то, что открытые эффекты малы, по мере развития робототехники понимание индуцированных кривизной свойств может стать практически полезным, например, в космической отрасли. Так, эти принципы могли бы помочь космическим аппаратам двигаться по искривленному пространству вокруг черных дыр.

Кроме того, открытие вплотную приближается к проблеме «вечного двигателя». «Такой двигатель, на самом деле, невозможен, но поскольку пространство-время чуточку искривлено, устройство действительно могло бы двигаться вперед без воздействия внешних сил и без выброса топлива. В этом новизна открытия», — сказал Роклин.

Будущие термоядерные реакции в токамаках могут давать значительно больше энергии, чем считалось прежде. К такому неожиданному выводу пришли швейцарские ученые, обнаружившие, что один из постулатов, на основе которого строились расчеты эффективности реакторов, оказался ошибочным.