Главная Новости Как в политехе Джорджии опровергли третий закон Ньютона

Робот из штата Джорджия опроверг третий закон Ньютона

Робот, созданный в Технологическом институте Джорджии, совершил немыслимое и нарушил непоколебимый закон движения. Очевидно, после переопределения второго закона термодинамики придется заняться и другими законами физики. А, возможно, сформулировать новые принципы.

Все мы видели классическую сценку Чарли Чаплина, когда обычный человек наступает на банановую кожуру и комично приземляясь на крестец. Многие возразят, что это не так, но шутка основана на том, что человеческая локомоция, как и любая другая локомоция, основана на третьем законе движения Ньютона.

Последний гласит, что на каждое действие существует равная и противоположная реакция. Таким образом, когда человек делает шаг, мы также отталкиваемся от Земли, а планета толкает нас вперед. Трение!

Без трения (или с минимальным трением, например, когда на земле лежит склизкая банановая кожура) толчка нет - мы просто скользим по земле и не движемся вперед, вполне логично падая на асфальт.

Такая логика характерна для всех видов движения. Например, ракеты выбрасывают огромное количество топлива, развивают большую скорости, и все ради того, чтобы оттолкнуться в противоположном направлении, взлететь.

Животные в море и птицы в воздухе отталкиваются от воды и атмосферы. Движение всегда сопровождается толчком.

Но робот из Технологического института Джорджии изменил импульс и обошел необходимость в отталкивании. Искривленное пространство стало реальностью.

Робот из Технологического института Джорджии, как говорят физики, опровергает третий закон Ньютона

Обычно мы думаем о пространстве в терминах так называемых декартовых координат - осей x, y и z, известных со времен средней школы. Все эти оси выходят из "исходной точки" под прямым углом друг к другу и продолжаются до бесконечности в виде прямых линий.

Но пространство можно представить и как искривленное, а не как обычное, скучное и плоское, где расставлены вещи.

Результаты исследования Georgia Tech опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Команда утверждает, что их результаты опровергают требование ньютоновской динамики о том, что "неподвижный объект не может двигаться без обмена импульсом с окружающей средой".

Ограниченный сферической поверхностью в очень изолированной системе, робот находился под преобладающим влиянием не окружающей среды, а кривизны самого пространства.

 

В ходе эксперимента робот извивался и покачивался, меняя свое положение на поверхности. В обычном, «плоском» пространстве он не смог бы двигаться, ориентируясь на определенное направление.

"Мы позволили нашему изменяющему форму объекту двигаться в простейшем искривленном пространстве - сфере, а также изучить его движени", - говорит ведущий исследователь Зеб Роклин, доцент Школы физики Технологического института Джорджии.

"Мы узнали, что предсказанный эффект действительно имел место: когда робот менял свою форму, он продвигался вперед по сфере таким образом, что это нельзя объяснить взаимодействием с окружающей средой".

Дабы убедиться, что эффекты, вызванные кривизной пространства, доминируют, физикам пришлось максимально изолировать систему от внешних сил. Только так команда могла обеспечить минимальное взаимодействие и обмен импульсом с окружающей средой.

 

Изогнутое пространство было создано путем размещения набора двигателей на соответствующих направляющих. Рельсы были прикреплены к вращающемуся валу, чтобы создать сферическое пространство.

Трение уменьшили с помощью воздушных подшипников и втулок - альтернативы шарикоподшипникам с низким тепловыделением и уровнем шума. Гравитация была уменьшена за счеи выравнивания вращающегося вала.

Робот «ощущал» незначительное трение и гравитацию, оба эффекта гибридизировались с кривизной пространства, создавая странную динамику со свойствами, которые не могли быть получены сами по себе.

Таким образом, команда продемонстрировала не только то, как можно использовать искривленное пространство, но и то, как эксперимент в корне противоречит основным концепциям, приписываемым законам плоского пространства.

Роклин надеется, что использованные методы позволят провести дальнейшие исследования искривленного пространства.

 

Хотя наблюдаемые эффекты незначительны, исследователи полагают, что более точная робототехника поможет найти практическое применение всем эффектам, вызванных искривлением.

Подобно тому, как незначительные изменения частоты света под действием гравитации стали решающими для GPS-навигации, команда ожидает, что их выводы и будущие открытия в области динамики искривленного пространства найдут свое применение в технике.

Принципы использования кривизны пространства могут оказаться полезными для изучения черных дыр.

"Это исследование также связано с изучением "Вечного двигателя", - говорит Роклин. - Его создатель утверждал, что может двигаться вперед без какого-либо топлива. Такой двигатель действительно был невозможен, но поскольку пространство-время очень слабо искривлено, устройство спочсобно двигаться без каких-либо внешних сил или выделения топлива, и это новое открытие".