Kapitel 2

Afsnit 1: Rethinking Space and Time Again

"Vi er så låst fast i en verden af vores egne sanser, at selv om vi umiddelbart forstår, og frygter et tab af synet, kan vi ikke fremtrylle et billede af en visuel verden uden for vores egen. Det er ydmygende at indse, at evolutionære perfektion er en Lygtemand the-tot, og at verden er ikke helt, hvad vi forestiller os, at det er, når vi måler det gennem en linse af menneskelig selvhøjtidelighed. "

Timothy H. Goldsmith

"Hvad er væsentlige er usynligt for øjet."

Antoine de Saint-Exupéry

Neutral opdrift Laboratory, NASAs Johnson Space Center, Houston, Texas.

Jeg driver-flyder bare inches over den blændende hvide overflade af den internationale rumstation (ISS). Denne geniale legeplads kalder på mig, forbinder mig med en fornemmelse opdaget i løbet af barndommen efter at bygge min første fort - et sted hvor jeg kunne holde mine tophemmelige projekter sikkert, et sted hvor jeg kunne observere resten af ​​verden som en outsider. Du skal blot være her udvider mine nerveender og øger mine sanser. I baggrunden er der usynlige hvirvler af resistens, og min hud tingles med en konstant opsigt. Når jeg ser på strukturen for mig er det umuligt at sige, om jeg flytter eller det bevæger sig. Alt, der eksisterer i bevægelse mellem os er relationel, ingen anden mening overlever. En anden gule håndtag kommer inden for rækkevidde. Jeg strækker min hånd og forsigtigt slæbebåd på det til at omdirigere mit kursus. Jeg kan mærke bølgende cylinder rotere under mig lige på cue. Jeg er nødt til at minde mig selv om at trække vejret.

Jeg fortsætter glider langsomt fra den ene håndtag til den næste, som om jeg spillede ud strofe af en veltalende symfoni. Arm i arm jeg flytte over denne overflade, da musik i mit hoved bygger mod sit højdepunkt. Selv om jeg ser det rumskib træk under mig, jeg formoder, at en tilskuer ville beskrive mig som en lille fejl omgiver den gren af ​​et træ. Det er, hvis de tillod sig at sammenligne en af ​​historiens mest imponerende byggeprojekter til den gren af ​​et træ.

I midten af ​​denne strofe jeg hører crackly stemmerne fra Mission Control over mit ben telefon. De nærmere oplysninger om Orbital Replacement Unit (OJV) procedure som de Mission Specialist gøre deres vej fra tryk Parring Adapter (PMA). En af disse astronauter er min dyk partners far.

Efter at have afsluttet vores NASA nitrox certificering forpligter Brad og jeg vores første mission. Mit bankende hjerte hele tiden at udtrykke, hvor stor en deal er dette for mig. Selv adgang til dækket over er tæt begrænset, men nu, som officielle fly leads, vi flyder med astronauter omkring ISS med et projekt af vores egen. Den fornemmelse er spændende.

Denne oplevelse fandt sted inde i verdens største indendørs swimmingpool (202 meter lang, 101 meter bred, og 40 meter dyb), kendt som neutral opdrift Laboratorium (NBL). Det er en satellit til NASAs Johnson Space Center (JSC) i Houston, Texas. Puljen rummer præcise omfang mock-ups af ISS, Hubble Space Telescope (HST), og rumfærgen Cargo Bay, som anvendes til at simulere mission EVA har (ekstra kørebaner Aktiviteter eller 'plads gåture).

Da NBL blev oprindeligt bygget, NASA har haft visse vanskeligheder indkøb af de relevante vand tildelinger for det. Derfor, det tog over en måned til at fylde poolen med kun en haveslange. Nu hele volumenet, sammen med sine omhyggeligt afbalancerede kemikalier, filtreredes bliver hver fireogtyve timer.

Da astronauterne fortsætte deres simulering Brad og jeg begynder vores opgave. Vores 'cowboying rundt' - hvilket er hvad det kaldes, når en EVA udføres uden en forankring - er ikke bare et forsøg på at opfylde en barndomsdrøm, vi fotografere flere af de eksterne ISS komponenter og dens generelle profil for et katalog er vi komponere. ISS er omkonfigureres dagligt for at gentage den fase af byggeriet, at hver enkelt simulation besætning vil støde på i rummet. Billeder af de mellemliggende stadier vil være en nyttig reference. Frivilligt arbejde til denne opgave gav os en god undskyldning for at komme i poolen hver dag.

Jeg bærer et voluminøst undervands digitalt kamera og snapper billeder af dette inspirerende monstrum, da det flyder under / over mig. Når hukommelseskortet er næsten mættet jeg overlade kameraet til Brad og begynde at udforske. Det tager overraskende lidt fantasi at foregive, at jeg faktisk i rummet. Alt er neutralt opdrift - bare flyde over. Cargo Bay på rumfærgen er synlig ud i det fjerne, og når samtaler med Mission Control ophører, en uhyggelig stilhed omgiver mig. Farverne er forskellige alt - ikke helt som de ville være i rummet, men forskellige nok til at udløse en følelse af fremmede. Det er en følelse, der strømmer over min krop og passerer lige igennem mig.

Pludselig Jeg husker mine drømme om at være i rummet, og jeg overvinde med ønsket om at opdage, hvad hvis det føles at blive drivende ud i himlen uden mulighed for genfinding. Vel vidende, at jeg ikke er iført en snor (og tillade mig at tro, at jeg er i rummet i stedet for en pulje), jeg gribe fat i en anden fremtrædende gule håndtag og fremskynde mod kanten af ​​den cylindriske laboratorium. Jeg ser den massive struktur farten under mig. Håndtag til at håndtere jeg trække og skubbe. Så da jeg starte ud over kanten af ​​strukturen, jeg vender og se hjemmebase drift længere og længere væk.

Det er da det ramte mig. Det er, når jeg virkelig fundet ud af, hvad det vil sige, at hastigheden er helt relationel. Jeg havde forventet at opleve, hvordan det var at drive væk fra ISS til min uundgåelige ende, men i stedet var jeg vidne til den Internationale Rumstation glide væk fra mig. Dette var noget overraskende. Af en eller anden grund, forestillede hver gang jeg havde, hvad denne oplevelse ville være som jeg havde visualiseret det fra referenceramme af ISS. Nu var jeg ser det gennem mine egne øjne - fra min egen referenceramme. Den erfaring dybt forankret min intuition i det grundlæggende princip i fysikken, der fortæller os, at alle inertial rammer er på lige fod - som en konstant hastighed referenceramme er lige så gyldig som enhver anden.

Galileo Galilei tilsluttet til dette princip i kabinen på et skib. [1] Einstein anvendes togstationen i Bern, Schweiz at forholde hans forbindelse til det. Jeg havde lært af deres indsigt og havde fuldstændig accepteret princippet om inerti rammer som en fundamental sandhed. Men indtil jeg faktisk så ISS drift uden for min rækkevidde, havde min intuition ikke absorberet den. Jeg havde ikke forstået de gåder, der følger med denne sandhed. Jeg havde ikke kæmpet med de mysterier, der omgiver denne simple egenskab af rumtiden. Jeg havde aldrig spurgt, hvorfor det er, at alle inertial rammer er lige. Denne enkle spørgsmål viser sig at være en meget dyb.

De største mysterier i den fysiske verden er, men ekkoer af vores uvidenhed om rum og tid. Selv om de ligger til grund for alle vores erfaringer og udgør selve målingen af ​​Nature, har rum og tid var så hemmeligt, at vi ikke engang har været i stand til definitivt definere dem. Denne tågede forståelse vil ikke længere gøre.

Det er på tide for os at krone vores søgen efter en dybere essens, til at åbne dørene til en forunderlig verden, der er tilgængelig for os kun ved magt videnskabelige fantasi, for at lære at se, hvad der er usynligt for øjet. For at gøre dette må vi fokusere på selve kernen i vores uvidenhed. Vi må erkende roden til vores forvirring og kæmper med spørgsmål, der afspejler, at rod.

Dette er ikke en nem ting at gøre, faktisk er det ekstremt vanskeligt. Den geniale fysiker Kip Thorne grublede over dette problem og var i stand til at bruge et fantastisk eksempel på, hvorfor det er så svært for os. Han bemærker, at Hendrik Lorentz og Henri Poincaré både produceret værdifuld indsigt, der kunne nemt have ført dem til at opdage Einsteins nye vision, men ingen af ​​dem tog det endelige skridt. Hvorfor? Svaret, ifølge Thorne, er, at begge mænd "famlede mod samme revision af vores forestillinger om rum og tid som Einstein, men de famlede gennem en tåge af misforståelser prakket på dem newtonske fysik."

Einstein derimod var i stand til at lukkes Newtonian misforståelser. Hans vilje til at starte sin undersøgelse fra bunden, uanset om det betød at ødelægge grundlaget for newtonske fysik, "førte ham, med en tankens klarhed, som andre ikke kunne matche, at hans nye beskrivelse af rum og tid." [2]

Læren her er, at hvis vi mener det alvorligt spørgsmålstegn ved tingene, er vi nødt til at sætte spørgsmålstegn ved selv de strukturelle fonde, der ligger under vores antagelser. Vi skal være villige til at genopbygge hele metriske af den fysiske virkelighed - skal vores undersøgelse kræver det. Først da kan vi nå ind i dybet af vores uvidenhed. Kun fra denne tilstand i sindet, kan vi virkelig starte en ny rejse.

I denne ånd, lad os stille de mest fundamentale spørgsmål, som vi kan - spørgsmål om metriske af rumtiden. Hvad er rum? Hvad er tid? Disse spørgsmål synes at være helt embryonale, og det lader til, at svarene skal være umiddelbart indlysende, men de er ikke. Hypotetiske løsninger på disse spørgsmål er kommet til at repræsentere de centerpieces i en verden stadig uden for vores erfaring og fantasi. Mange tror, ​​at for at opdage, at rige det er afgørende for os at løse debatten essensen af ​​tid og rum. Skal vi opnå dette, vil vi helt sikkert åbne en ny dør for rejsen, som har formet vores intellektuelle historie.

Newton, der var en af ​​de mest indflydelsesrige kaptajnerne på denne søgen, stået i spidsen for vores rejse i retning af, at rum og tid er reelle - at de er fysiske enheder. Men efter Newton pensioneret hans kommando, Mach vendt vores kurs ved at insistere på, at rum og tid er ikke rigtige fysiske enheder på alle. Senere, Einstein omdirigeret os til en helt ny overskrift ved at omdefinere, hvad vi forstår ved rum og tid. Under denne nye retning vi trådte vande, der aldrig før er blevet kortlagt. For et stykke tid, fyldt drømmen om at opdage et rigere kort sejlene. Men denne optimisme varede ikke længe. Efter et par korte år Einstein modvilligt opgivet sin kommando til tyranniske luner kvantemekanikken. Fra det tidspunkt vi er blevet tilfældigt skifte kurs, nauseously flimmer fra en overskrift til den næste med hver ny øjeblik.

Vinden stadig blæser, men sejlene sjældent fange det. Det blevet mere indlysende, at vi er tabt i midt i en desorienterende ocean, spinning ca en tung anker.

Det er på tide for os at løfte, der anker. Det er på tide for os at genetablere en overskrift på vores intellektuelle søgen, og for at bruge vores fulde sejl for at drive os mod vores dyrebare destination. For at gøre dette, er vi nødt til at regne ud, hvor vi er, og hvordan vi kom her. Vi er nødt til at spore de idéer, der har vejledt os til dette punkt, og så er vi nødt til at finde ud af, hvad antagelser disse ideer er baseret på. Efter at vi har gjort dette, vil vi beskæftige os med at finde en måde at overvinde de begrænsninger der ligger i kortene, der falder ud af disse antagelser. Det er ved denne proces, at vi vil lære at vælge en ny retning, trimme sejlene, og genbeskatning vinden. Her går vi.