如果一個人在沒有任何外力輔助的情況下漂浮在太空中，那么無論這個人如何移動自己的四肢，他在太空中都無法移動，而是在原地打轉(zhuǎn)！這是很多人都能直觀理解的一個物理常識，也是牛頓運(yùn)動定律的經(jīng)典理論之一——作用力與反作用力的一種物理現(xiàn)象。然而，在2022年7月28日，美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences簡稱PNAS）的一篇最新論文指出：該研究團(tuán)隊已經(jīng)證明當(dāng)物體在彎曲空間時，僅靠物體的變形就可以向前移動。雖然這項研究聽起來有點(diǎn)難以置信，但是該實驗的理論基礎(chǔ)是2003年發(fā)表在《科學(xué)》期刊上的一個著名理論：如果場是彎曲的，物體可以通過改變其形狀而無需反作用力地移動。本期科普文章，小編就來跟大家科普一些這方面相關(guān)的知識吧！
放置在平坦空間中的物體即使變形或旋轉(zhuǎn)也“不可能”平移，但在扭曲的空間中可以實現(xiàn)
首先，我們先來了解一下什么是彎曲空間
根據(jù)“相對論”我們知道，宇宙空間并不是平展延伸的，而是彎曲延伸的?？梢园延钪嫦胂鬄橐粋€飄在空中的肥皂泡，從區(qū)域性上看，肥皂泡的表膜是平面，但實際上空間是彎曲的。如同我們站在地球上看到的都是平面的三維延伸，但是實際上在太空中我們看地球是一個球體。
研究人員是如何證明當(dāng)物體存在于彎曲空間時，僅靠物體的變形就可以向前移動的？
美治亞理工學(xué)院開發(fā)的實驗機(jī)器人
首先研究人員開發(fā)了一個專用機(jī)器人，這個機(jī)器人有兩個手臂和一個軸，可以將重力和摩擦力的影響發(fā)揮到極致，機(jī)器人手臂上裝有一個電機(jī)，負(fù)責(zé)機(jī)器人的“變形”。在一切準(zhǔn)備就緒后，研究人員打開了電機(jī)開關(guān)并開始進(jìn)行測量，當(dāng)放置在曲面上的機(jī)器人通過電機(jī)引起質(zhì)量傳遞（變形）時，會產(chǎn)生摩擦、重力、空氣阻力等非外部作用和反作用力引起的力，機(jī)器人會沿著球面逐漸向前移動。
兩個拱形結(jié)構(gòu)被用來再現(xiàn)扭曲空間中的運(yùn)動
這項研究的意義是什么？
科幻片中的宇宙飛船
研究人員表示，如果人類能夠利用這種神奇的運(yùn)動原理，那么，我們最終將有可能制造出無需推進(jìn)劑就能在宇宙中空間扭曲較大的區(qū)域（例如黑洞周圍）航行的航天器。目前，這項研究還處于剛起步階段，在接下來的研究中研究人員需要更復(fù)雜更精密的實驗儀器才能進(jìn)一步證明這項新理論的正確性和實用價值?；蛟S在未來，人類能夠造出利用空間扭曲，在沒有推進(jìn)裝置的情況下就可以穿越天空和太空的航天器！
作者 李亞楠
來源 鄭州市第二屆科普征文大賽投稿入選作品
聲明 觀點(diǎn)僅代表作者本人，不代表本號立場
