(資料圖)

這些發(fā)現(xiàn)于7月28日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。在這篇論文中，一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一個(gè)被限制在球形表面的機(jī)器人，它與環(huán)境的隔離程度是前所未有的，因此這些曲率引起的影響將占主導(dǎo)地位。研究人員由佐治亞理工學(xué)院物理學(xué)院的副教授Zeb Rocklin領(lǐng)導(dǎo)。

“我們讓我們的形狀變化物體在最簡(jiǎn)單的彎曲空間，即球體上移動(dòng)，以系統(tǒng)地研究彎曲空間的運(yùn)動(dòng)，”Rocklin說(shuō)。“我們了解到，預(yù)測(cè)的效果確實(shí)發(fā)生了，它是如此的反直覺(jué)，以至于被一些物理學(xué)家所否定：當(dāng)機(jī)器人改變其形狀時(shí)，它以一種不能歸因于環(huán)境相互作用的方式圍繞球體向前移動(dòng)。”

創(chuàng)造一個(gè)彎曲的路徑

科學(xué)家們開(kāi)始研究一個(gè)物體如何在一個(gè)彎曲的空間內(nèi)移動(dòng)。他們需要將物體限制在球體上，使其與彎曲空間中的環(huán)境產(chǎn)生最小的互動(dòng)或動(dòng)量交換。為了做到這一點(diǎn)，他們讓一組電機(jī)作為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量在彎曲的軌道上驅(qū)動(dòng)。然后，他們將這個(gè)系統(tǒng)整體連接到一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，使電機(jī)始終在球體上運(yùn)動(dòng)。為了盡量減少摩擦，軸由空氣軸承和襯套支撐。為了最大限度地減少重力的殘余力量，軸的排列被調(diào)整為與地球的重力一致。

從那時(shí)起，當(dāng)機(jī)器人繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，重力和摩擦力對(duì)它施加了輕微的力。這些力與曲率效應(yīng)混合在一起，產(chǎn)生了一種奇怪的動(dòng)態(tài)，其特性是兩者都無(wú)法單獨(dú)引起的。這項(xiàng)研究提供了一個(gè)重要的示范，說(shuō)明彎曲的空間是如何實(shí)現(xiàn)的，以及它如何從根本上挑戰(zhàn)為平面空間設(shè)計(jì)的物理規(guī)律和直覺(jué)。Rocklin希望所開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)將使其他研究人員能夠探索這些彎曲的空間。

在空間和其他方面的應(yīng)用

雖然影響很小，但隨著機(jī)器人技術(shù)變得越來(lái)越精確，了解這種曲率引起的影響可能具有實(shí)際意義，就像重力引起的輕微頻率偏移對(duì)GPS系統(tǒng)向軌道衛(wèi)星準(zhǔn)確傳達(dá)其位置變得至關(guān)重要。最終，如何利用空間的曲率進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的原理可能會(huì)讓航天器在黑洞周圍的高度彎曲的空間中航行。

“這項(xiàng)研究也與‘Impossible Engine’研究有關(guān)，”Rocklin說(shuō)。“它的創(chuàng)造者聲稱，它可以在沒(méi)有任何推進(jìn)劑的情況下向前移動(dòng)。那個(gè)引擎確實(shí)是不可能的，但是由于時(shí)空非常輕微的彎曲，一個(gè)設(shè)備實(shí)際上可以在沒(méi)有任何外力或發(fā)射推進(jìn)劑的情況下向前移動(dòng)--這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)。”