เมื่อมนุษย์ สัตว์ และเครื่องจักรเคลื่อนที่ไปทั่วโลก พวกมันมักจะกระแทกกับบางสิ่ง ไม่ว่าจะเป็นพื้นดิน อากาศ หรือน้ำ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักฟิสิกส์เชื่อว่าสิ่งนี้จะคงอยู่โดยเป็นไปตามกฎของโมเมนตัมการอนุรักษ์ ตอนนี้ นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจียได้พิสูจน์สิ่งที่ตรงกันข้าม – เมื่อร่างกายอยู่ในพื้นที่โค้ง ปรากฎว่าในความเป็นจริงพวกมัน สามารถ เคลื่อนไหวได้โดยไม่กระทบกับบางสิ่ง
ผลการวิจัยได้ รับการ ตีพิมพ์ ใน Proceedings of the National Academy of Sciences เมื่อวันที่ 28 กรกฎาคม พ.ศ. 2565 ในรายงานฉบับนี้ ทีมนักวิจัยนำโดย Zeb Rocklin ผู้ช่วยศาสตราจารย์ใน School of Physics ที่ Georgia Tech ได้สร้างหุ่นยนต์ขึ้นที่พื้นผิวทรงกลม ด้วยการแยกตัวออกจากสภาพแวดล้อมในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน ดังนั้นผลกระทบที่เกิดจากความโค้งเหล่านี้จะมีอิทธิพลเหนือกว่า
“เราปล่อยให้วัตถุที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างของเราเคลื่อนที่บนพื้นที่โค้งที่ง่ายที่สุด ซึ่งเป็นทรงกลม เพื่อศึกษาการเคลื่อนที่ในพื้นที่โค้งอย่างเป็นระบบ” ร็อคลินกล่าว “เราได้เรียนรู้ว่าผลที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งใช้สัญชาตญาณตรงกันข้ามนักฟิสิกส์บางคนปฏิเสธ เกิดขึ้นจริง เมื่อหุ่นยนต์เปลี่ยนรูปร่าง มันเคลื่อนไปข้างหน้ารอบๆ ทรงกลมในลักษณะที่ไม่สามารถเกิดจากปฏิสัมพันธ์ด้านสิ่งแวดล้อมได้”
การสร้างเส้นทางโค้ง
นักวิจัยเริ่มศึกษาว่าวัตถุเคลื่อนที่ภายในพื้นที่โค้งอย่างไร เพื่อจำกัดวัตถุไว้บนทรงกลมโดยมีปฏิสัมพันธ์หรือแลกเปลี่ยนโมเมนตัมน้อยที่สุดกับสภาพแวดล้อมในพื้นที่โค้ง ให้มอเตอร์ชุดหนึ่งขับบนรางโค้งเป็นมวลเคลื่อนที่ จากนั้นพวกเขาเชื่อมต่อระบบนี้แบบองค์รวมกับเพลาหมุนเพื่อให้มอเตอร์เคลื่อนที่บนทรงกลมเสมอ เพลาได้รับการสนับสนุนโดยตลับลูกปืนลมและบุชชิ่งเพื่อลดแรงเสียดทาน และการปรับตำแหน่งของเพลาให้เข้ากับแรงโน้มถ่วงของโลกเพื่อลดแรงโน้มถ่วงที่ตกค้าง
จากนั้น ขณะที่หุ่นยนต์ยังคงเคลื่อนที่ต่อไป แรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานก็ออกแรงเล็กน้อยบนตัวมัน กองกำลังเหล่านี้ผสมผสานกับเอฟเฟกต์ความโค้งเพื่อสร้างไดนามิกที่แปลกประหลาดด้วยคุณสมบัติที่ไม่สามารถเหนี่ยวนำได้ด้วยตัวเอง งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงการสาธิตที่สำคัญว่าพื้นที่โค้งสามารถทำได้อย่างไรและท้าทายกฎทางกายภาพและสัญชาตญาณพื้นฐานที่ออกแบบมาสำหรับพื้นที่ราบได้อย่างไร Rocklin หวังว่าเทคนิคการทดลองที่พัฒนาขึ้นจะช่วยให้นักวิจัยคนอื่นๆ สามารถสำรวจช่องว่างโค้งเหล่านี้ได้
แอปพลิเคชั่นในอวกาศและอื่น ๆ
แม้ว่าผลกระทบจะมีน้อย แต่เมื่อหุ่นยนต์มีความแม่นยำมากขึ้น การทำความเข้าใจผลกระทบที่เกิดจากความโค้งนี้อาจมีความสำคัญในทางปฏิบัติ เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงความถี่เล็กน้อยที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงกลายเป็นสิ่งสำคัญในการช่วยให้ระบบ GPS สามารถถ่ายทอดตำแหน่งของพวกเขาไปยังดาวเทียมโคจรได้อย่างแม่นยำ ในท้ายที่สุด หลักการของวิธีการใช้ความโค้งของอวกาศสำหรับการเคลื่อนที่อาจทำให้ยานอวกาศสามารถนำทางพื้นที่ที่มีความโค้งสูงรอบหลุมดำได้
“งานวิจัยชิ้นนี้ยังเกี่ยวข้องกับการศึกษา ‘Impossible Engine'” Rocklin กล่าว “ผู้สร้างอ้างว่ามันสามารถก้าวไปข้างหน้าโดยไม่มีจรวด เครื่องยนต์นั้นเป็นไปไม่ได้จริง ๆ แต่เนื่องจากกาลอวกาศโค้งเล็กน้อยมาก อุปกรณ์สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้โดยไม่ต้องใช้แรงภายนอกหรือปล่อยจรวด ซึ่งเป็นการค้นพบใหม่”
อ้างอิง: Shengkai Li, Zeb Rocklin, et al. “การเคลื่อนไหวที่ไร้กำลัง และแรงกระตุ้นจากการสลาย: หุ่นยนต์ว่ายน้ำในพื้นที่โค้งผ่านเฟสเรขาคณิต” การดำเนินการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ . ดอย: 2200924119.
เกี่ยวกับสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจีย
Georgia Institute of Technology หรือ Georgia Tech เป็นมหาวิทยาลัยวิจัยสาธารณะชั้นนำ 10 อันดับแรกที่กำลังพัฒนาผู้นำที่พัฒนาเทคโนโลยีและปรับปรุงสภาพของมนุษย์ สถาบันเปิดสอนหลักสูตรธุรกิจ คอมพิวเตอร์ การออกแบบ วิศวกรรมศาสตร์ ศิลปศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ มีนักศึกษาเกือบ 40,000 คนจาก 50 รัฐและ 149 ประเทศ เรียนที่วิทยาเขตหลักในแอตแลนตา ที่วิทยาเขตในฝรั่งเศสและจีน และผ่านการเรียนทางไกลและทางออนไลน์ ในฐานะมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีชั้นนำ Georgia Tech เป็นกลไกของการพัฒนาเศรษฐกิจสำหรับจอร์เจีย ตะวันออกเฉียงใต้ และประเทศชาติ โดยดำเนินการวิจัยมากกว่า 1 พันล้านดอลลาร์ต่อปีสำหรับรัฐบาล อุตสาหกรรม และสังคม
