एक घुमावदार अंतरिक्ष रोबोट भौतिकी के ज्ञात नियमों की अवहेलना करता है

जॉर्जिया टेक में डिज़ाइन किए गए एक रोबोट ने एक अकल्पनीय उपलब्धि की है और गति के एक निश्चित नियम का मज़ाक उड़ाया है, यह सुझाव देते हुए कि नए कानूनों को परिभाषित किया जाना चाहिए। इस तरह के नए सिद्धांतों में बिना किसी मकसद के आंदोलन के नए रूपों में आवेदन हो सकते हैं।

हम सभी ने प्रफुल्लित करने वाला जोकर गैग देखा है जहां केले के छिलके पर अनपेक्षित एकल कदम, चंचलता से दुम पर उतरते हैं। ऐसा प्रतीत नहीं हो सकता है, लेकिन विडंबना इस तथ्य पर आधारित है कि मानव गति, सभी गति की तरह, न्यूटन के गति के तीसरे नियम पर आधारित है।

न्यूटन का तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया के बराबर और विपरीत प्रतिक्रिया होती है। इसलिए, जब कोई व्यक्ति एक कदम उठाता है, तो हम पृथ्वी को धक्का देते हैं और पृथ्वी पीछे की ओर धकेलती है, और यह हमें आगे की ओर धकेलती है। लेकिन यह केवल घर्षण के लिए धन्यवाद काम करता है। घर्षण के बिना (या न्यूनतम घर्षण के साथ, उदाहरण के लिए, जब जमीन पर एक चिपचिपा केले का छिलका होता है) कोई जोर नहीं होता है – हम सीधे जमीन पर स्लाइड करते हैं और आगे नहीं बढ़ सकते हैं, और हम जमीन पर गिर जाते हैं।

सभी आंदोलनों के लिए भी यही सच है। रॉकेट, उदाहरण के लिए, विपरीत दिशा में खुद को आगे बढ़ाने के लिए बड़ी मात्रा में पदार्थ को तेज गति से बाहर निकालते हैं। समुद्र और हवा में जानवर क्रमशः पानी और हवा के खिलाफ धक्का देते हैं। हमेशा आगे बढ़ने के लिए एक प्रोत्साहन होता है।

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लेकिन जॉर्जिया टेक रोबोट ने गति को बदलने के लिए गति की आवश्यकता को दरकिनार कर दिया है। यह घुमावदार क्षेत्र का उपयोग करके ऐसा करता है।



देखिए, हम आम तौर पर अंतरिक्ष के बारे में सोचते हैं जिसे कार्टेशियन निर्देशांक कहा जाता है – the एक्स-, आप– और यह जेड– 3D अंतरिक्ष कुल्हाड़ियों का समन्वय करता है जिसका उपयोग हम सभी हाई स्कूल में करते थे। ये सभी कुल्हाड़ियां एक “मूल बिंदु” से एक दूसरे से समकोण पर निकलती हैं और जारी रहती हैं अनंतता सीधी रेखाओं में।

लेकिन अंतरिक्ष को केवल सादा, उबाऊ और सपाट होने के बजाय घुमावदार के रूप में देखा जा सकता है।

जॉर्जिया टेक अध्ययन के परिणाम हैं प्रकाशित में राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही (पीएनएएस)। टीम का दावा है कि उनके निष्कर्ष न्यूटनियन गतिकी की आवश्यकता को चुनौती देते हैं “कि एक स्थिर वस्तु अपने पर्यावरण के साथ गति का आदान-प्रदान किए बिना नहीं चल सकती है”।

एक अत्यधिक पृथक प्रणाली में एक गोलाकार सतह तक सीमित, इस रोबोट द्वारा महसूस किए गए प्रमुख प्रभाव इसके पर्यावरण से नहीं बल्कि अंतरिक्ष की वक्रता से ही थे।

रोबोट, नीचे दिए गए वीडियो में दिखाया गया है, चलता है, कंपन करता है, और आकार बदलता है जैसे वह ऐसा करता है। लेकिन एक सपाट प्राकृतिक स्थान में अकेले ये प्रभाव उन्हें किसी विशेष दिशा में आगे बढ़ते हुए नहीं देखेंगे।

जॉर्जिया टेक में स्कूल ऑफ फिजिक्स के सहायक प्रोफेसर, प्रमुख अन्वेषक ज़ेब रॉकलिन कहते हैं, “हमने अपनी आकार बदलने वाली वस्तु को सबसे सरल घुमावदार स्थान, गोले में, घुमावदार स्थान में व्यवस्थित रूप से गति का अध्ययन करने की अनुमति दी।” “हमने सीखा कि अपेक्षित प्रभाव, जो इतना उल्टा था कि इसे कुछ भौतिकविदों द्वारा अस्वीकार कर दिया गया था, घटित हुआ: जब रोबोट ने आकार बदल दिया, तो यह इस तरह से क्षेत्र के चारों ओर आगे बढ़ गया, जिसे पर्यावरणीय बातचीत के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।”

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यह सुनिश्चित करने के लिए कि रोबोट के स्थान की वक्रता के कारण होने वाले प्रभाव प्रभावी थे, भौतिकविदों को बाहरी ताकतों से जितना संभव हो सके सिस्टम को अलग करना पड़ा। तभी टीम पर्यावरण के साथ न्यूनतम अंतःक्रिया या गति का आदान-प्रदान सुनिश्चित कर सकती है।

घुमावदार पटरियों पर एक्ट्यूएटर्स का एक सेट लगाकर घुमावदार स्थान का निर्माण किया गया था। एक गोलाकार जगह बनाने के लिए पटरियों को एक घूर्णन शाफ्ट से जोड़ा गया था।

एयर बियरिंग्स और बुशिंग्स के उपयोग से घर्षण कम हो गया है – बॉल बेयरिंग के लिए कम गर्मी और कम मेस विकल्प। घूर्णन शाफ्ट को पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के साथ संरेखित करने से गुरुत्वाकर्षण कम हो जाता है।

रोबोट ने घर्षण और गुरुत्वाकर्षण के कारण केवल मामूली ताकतों को महसूस किया, लेकिन दो प्रभावों को अंतरिक्ष की वक्रता में हस्तक्षेप करने के लिए देखा गया ताकि गुणों के साथ अजीब गतिशीलता उत्पन्न हो सके जो घर्षण या गुरुत्वाकर्षण के कारण नहीं हो सके। इसलिए, टीम ने न केवल यह प्रदर्शित किया कि घुमावदार स्थान को कैसे माना जा सकता है, बल्कि यह भी कि कैसे यह मौलिक रूप से समतल स्थान के नियमों के लिए जिम्मेदार बुनियादी अवधारणाओं को चुनौती देता है।

रॉकलिन को उम्मीद है कि इस्तेमाल की जाने वाली विधियाँ घुमावदार स्थान की और प्रायोगिक जाँच की अनुमति देंगी।

जबकि घुमावदार स्थान के कारण देखे गए प्रभाव छोटे हैं, शोधकर्ताओं का मानना ​​​​है कि तेजी से सटीक रोबोट देखेंगे कि इन वक्रता प्रभावों में व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। जीपीएस नेविगेशन के लिए गुरुत्वाकर्षण के कारण प्रकाश आवृत्ति में सूक्ष्म परिवर्तन कैसे आवश्यक हो गए, इसी तरह, टीम का अनुमान है कि घुमावदार अंतरिक्ष गतिशीलता में उनके निष्कर्ष और भविष्य के निष्कर्ष इंजीनियरिंग पर लागू होंगे।

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गति के लिए अंतरिक्ष की वक्रता का उपयोग करने के सिद्धांत अंततः ब्लैक होल के चारों ओर अत्यधिक घुमावदार स्थान को नेविगेट करने में उपयोगी हो सकते हैं। “यह शोध ‘असंभव मोटर’ के अध्ययन से भी संबंधित है,” रॉकलिन कहते हैं। यह एक्ट्यूएटर वास्तव में असंभव था, लेकिन क्योंकि स्पेसटाइम इतना कम घुमावदार है, मशीन वास्तव में बिना किसी बाहरी ताकत या मकसद के आगे बढ़ सकती है – एक नई खोज।”


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