Hoofdstuk 2

Afdeling 1: Rethinking Space en Time Again

"We zijn zo opgesloten in de wereld van onze eigen zintuigen die, alhoewel we gemakkelijk begrijpen en angst voor een verlies van het gezichtsvermogen, kunnen we niet een foto van een visuele wereld buiten onze eigen toveren. Het is vernederend om te beseffen dat evolutionaire perfectie is een testament-o'-the-wisp en dat de wereld is niet helemaal wat we ons voorstellen dat het als we te meten door middel van een lens van het menselijke zelf-belang. "

Timothy H. Goldsmith

"Wat essentieel is, is onzichtbaar voor het oog."

Antoine de Saint-Exupery

Neutraal drijfvermogen Laboratory, NASA's Johnson Space Center, Houston, Texas.

Ik ben drifting-zwevende een paar centimeter boven het verblindende witte oppervlak van het International Space Station (ISS). Deze briljante speeltuin vraagt ​​aan mij, het aansluiten van me naar een sensatie ontdekt tijdens de kindertijd na het bouwen van mijn eerste fort - een plek waar ik kon om mijn top-secret projecten veilig, een plek waar ik kon de rest van de wereld te observeren als een buitenstaander. Simpelweg hier verwijdt mijn zenuwuiteinden en verhoogt mijn zintuigen. Op de achtergrond zijn er onzichtbare draaikolken van verzet en mijn huid tintelt met een constante roer. Als ik kijk naar de structuur voor mij is het onmogelijk te zeggen of ik bewegen of het beweegt. Alles wat bestaat uit de beweging tussen ons relationeel is, geen andere betekenis overleeft. Nog een geel handvat komt binnen handbereik. Verleng ik mijn hand en zachtjes trek erop om mijn cursus sturen. Ik voel de golvende cilinder onder mij draaien rechts op cue. Ik moet mezelf eraan te herinneren om te ademen.

Ik blijf glijden langzaam van een handvat naar de volgende alsof ik aan het spelen waren de strofe van een welsprekende symfonie. Arm over arm ga ik over dit oppervlak als de muziek in mijn hoofd bouwt in de richting van haar hoogtepunt. Hoewel ik kijk naar deze ruimte schip te verplaatsen onder mij, vermoed ik dat een toeschouwer me zou omschrijven als een kleine bug rondom de tak van een boom. Dat wil zeggen, als ze zich lieten een van de meest indrukwekkende geschiedenis bouwprojecten te vergelijken met de tak van een boom.

In het midden van deze strofe Ik hoor de krakende stemmen van Mission Control over mijn bot telefoon. Ze zijn waarin de Orbital Replacement Unit (ORU) procedure als de Missie Specialisten hun manier te maken uit de Pressurized Mating Adapter (PMA). Een van die astronauten is mijn duik partner de vader.

Na het voltooien van onze NASA nitrox certificering, Brad en verbind ik mij ertoe onze eerste missie. Mijn kloppend hart is voortdurend uitdrukken hoe groot van een deal is dit voor mij. Zelfs de toegang tot het dek boven stevig beperkt, maar nu, als officiële vlucht leads, we drijven met astronauten rond het ISS met een project van onze eigen. Het gevoel is opwindend.

Deze ervaring vond plaats in 's werelds grootste overdekte zwembad (202 meter lang, 101 meter breed, en 40 meter diep), bekend als de Neutrale Buoyancy Laboratory (NBL). Het is een satelliet naar NASA's Johnson Space Center (JSC) in Houston, Texas. Het zwembad havens exacte omvang mock-ups van het ISS, de Hubble Space Telescope (HST), en de Space Shuttle Cargo Bay, die worden gebruikt om de missie van EVA's (Extra Vehicular Activities of 'ruimte loopt') te simuleren.

Toen de NBL oorspronkelijk werd gebouwd, NASA had enkele problemen aanschaf van de juiste verdeling van water voor. Bijgevolg duurde het meer dan een maand aan het zwembad met alleen een tuinslang te vullen. Nu wordt het volledige volume, samen met de zorgvuldig uitgebalanceerde chemische producten, wordt gefilterd om de vierentwintig uur.

Terwijl de astronauten blijven hun simulatie Brad en ik beginnen onze taak. Onze 'cowboying around' - dat is wat het wordt aangeroepen wanneer een EVA is uitgevoerd zonder een ketting - is niet alleen een poging om een ​​jeugddroom te vervullen, wij zijn fotograferen een aantal van de externe ISS onderdelen en de algemene profiel van een catalogus zijn we componeren. Het ISS is geconfigureerd dagelijks naar de fase van de bouw dat elke simulatie bemanning zal tegenkomen in de ruimte te bootsen. Foto's van de tussenstappen zal een referentiepunt gebruikt kunnen worden. Vrijwilligerswerk voor deze taak gaf ons een goed excuus om in het zwembad elke dag.

Ik ben het dragen van een omvangrijke onderwater digitale camera en die foto's van deze inspirerende kolos als het zweeft onder / boven mij. Als de geheugenkaart bijna is verzadigd ik de hand van de camera om Brad en beginnen te verkennen. Het kost verrassend weinig fantasie om te doen alsof dat ik eigenlijk in de ruimte. Alles is neutraal drijfvermogen - net zwevend over. De laadruimte van de Space Shuttle is zichtbaar in de verte, en wanneer de gesprekken met Mission Control ophouden, een griezelige stilte omringt mij. De kleuren zijn ook anders - niet helemaal zoals ze zouden worden in de ruimte, maar verschillend genoeg om een ​​gevoel van het onbekende vonk. Het is een gevoel dat stroomt over mijn lichaam en gaat door me heen.

Opeens herinner ik me mijn dromen van het zijn in de ruimte en ik ben overweldigd door het verlangen om te ontdekken wat als voelt om drijven weg in de hemel zonder de mogelijkheid terug te halen. Wetende dat ik niet een ketting dragen (en waardoor ik te geloven dat ik in de ruimte in plaats van een zwembad), heb ik nog een uitstekende grip geel greep en te versnellen in de richting van de rand van de cilindervormige laboratorium. Ik zie de massieve structuur bewegen onder me. Handvat te hanteren Ik trek en duw. Dan, als ik de lancering van de rand van de structuur, ik draai en kijk thuisbasis drift verder en verder weg.

Dat is wanneer het raakte me. Dat is wanneer ik echt erachter wat het betekent om te zeggen dat de snelheid is volledig relationeel. Ik had verwacht om te ervaren hoe het was om weg te drijven van het ISS om mijn onvermijdelijke einde, maar in plaats daarvan was ik getuige van het ISS drijven weg van mij. Dit was enigszins verrassend. Om een ​​of andere reden, elke keer als ik me had voorgesteld wat deze ervaring zou zijn als ik had gevisualiseerd uit het referentiekader van het ISS. Nu zag ik dat door mijn eigen ogen - uit mijn eigen referentiekader. De ervaring diep geworteld mijn intuïtie in het fundamentele principe in de natuurkunde die ons vertelt dat alle inertiële frames op gelijke voet staan ​​- dat een constante snelheid referentiekader is net zo geldig als alle andere.

Galileo Galilei is aangesloten op dit principe in de cabine van een schip. [1] Einstein gebruikte het station in Bern, Zwitserland op zijn aansluiting verhouden. Ik had geleerd van hun inzichten en had volledig ingestemd met het principe van de inertie frames als een fundamentele waarheid. Maar tot ik eigenlijk het ISS drift buiten mijn bereik zag, had mijn intuïtie niet geabsorbeerd is. Ik had niet begrepen de raadsels die met deze waarheid. Ik had niet geworsteld met de mysteries die deze eenvoudige eigenschap van de ruimtetijd omringen. Ik had nog nooit gevraagd waarom het is dat alle inertiële frames gelijk zijn. Deze eenvoudige vraag blijkt een zeer diepgaand.

De grootste mysteries van de fysieke wereld zijn, maar echo's van onze onwetendheid van ruimte en tijd. Hoewel ze liggen ten grondslag aan al onze ervaringen en vormen de zeer metriek van de natuur, hebben ruimte en tijd bleef zo ​​clandestiene dat we niet eens in staat geweest om definitief te definiëren. Dit nevelige inzicht zal niet meer doen.

Het is tijd voor ons om kronen onze zoektocht naar een diepere essentie, tot de deuren van een wondere wereld die toegankelijk is voor ons alleen door de kracht van wetenschappelijke verbeelding, om te leren om te zien wat onzichtbaar voor het oog te openen. Om dit te doen moeten we de focus op de kern van onze onwetendheid. We moeten erkennen de wortel van onze verwarring en worstelen met vragen die deze wortel reflecteren.

Dit is niet een eenvoudig ding om te doen, in feite, is het uiterst moeilijk is. De briljante natuurkundige Kip Thorne overdacht dit probleem en was in staat om een ​​prachtig voorbeeld van waarom het zo moeilijk voor ons gebruik. Hij merkt op dat Hendrik Lorentz en Henri Poincare beiden waardevolle inzichten die gemakkelijk had kunnen leidde hen naar nieuwe visie van Einstein te ontdekken geproduceerd, maar geen van hen nam die laatste stap. Waarom? Het antwoord, aldus Thorne, is dat beide mannen "waren betasten in de richting van dezelfde herziening van onze begrippen van ruimte en tijd als Einstein, maar zij waren betasten door een mist van misverstanden opgedrongen hun door de Newtoniaanse fysica."

Einstein daarentegen was in staat om afgekant Newtoniaanse misvattingen. Zijn bereidheid om zijn onderzoek beginnen vanaf nul, al dan niet betekende het vernietigen van de fundamenten van de Newtoniaanse fysica, 'bracht hem, met een helderheid van denken dat anderen niet kunnen overeenkomen, om zijn nieuwe beschrijving van ruimte en tijd ". [2]

De les hier is dat als we serieus vragen dingen, moeten we zelfs de structurele basis die ten grondslag liggen onder onze veronderstellingen vraag. We moeten bereid zijn om de volledige metrische van de fysieke werkelijkheid weer op te bouwen - moet ons onderzoek nodig hebben. Alleen dan kunnen we bereiken in de diepten van onze onwetendheid. Alleen vanuit deze gemoedstoestand kunnen we echt beginnen een nieuwe reis.

In deze geest, laten we vragen aan de meest fundamentele vragen die we kunnen - vragen over de metriek van de ruimtetijd. Wat is ruimte? Wat is tijd? Deze vragen lijken volkomen embryonale, en het lijkt erop dat de antwoorden moet gemakkelijk evident, maar ze zijn het niet. Hypothetische oplossingen op deze vragen zijn gekomen om het middelpunt van een rijk vertegenwoordigen nog steeds buiten onze ervaring en verbeelding. Velen geloven dat om te ontdekken dat rijk is het essentieel voor ons om het oplossen van de discussie over de essentie van ruimte en tijd. Moeten we dit te bereiken, zullen we zeker opent een nieuwe deur voor de reis die heeft de vorm van onze intellectuele geschiedenis.

Newton, die een van de meest invloedrijke kapiteins op deze zoektocht, aangevoerd onze reis onder de leiding dat ruimte en tijd echt zijn - dat ze fysieke entiteiten. Maar na Newton met pensioen zijn bevel, Mach omgekeerd onze cursus door aan te dringen dat ruimte en tijd zijn geen echte fysieke entiteiten op alle. Later, Einstein doorgestuurd ons naar een compleet nieuwe rubriek met het herdefiniëren van wat we bedoelen met ruimte en tijd. Onder deze nieuwe richting die we aangegaan wateren die nog nooit eerder was in kaart gebracht. Voor een tijdje, de droom van het ontdekken van een rijkere kaart gevuld onze zeilen. Maar dit optimisme duurde niet lang. Na een paar jaar Einstein met tegenzin afstand gedaan van zijn opdracht om de tirannieke grillen van de quantummechanica. Vanaf dat moment hebben we willekeurig veranderen van koers, nauseously flikkerende van een post naar het volgende met elke nieuwe moment.

De wind waait nog steeds, maar onze zeilen zelden vast te leggen is. Het is steeds duidelijker geworden dat we verloren in het midden van een oceaan desoriënterend, spinning over een zwaar anker.

Het is tijd voor ons om dat anker te tillen. Het is tijd voor ons om opnieuw een rubriek op onze intellectuele zoektocht, en onze volle zeilen gebruiken om ons voort te bewegen in de richting van onze dierbare bestemming. Om dit te doen, moeten we uitzoeken waar we zijn en hoe we hier. We moeten op te sporen uit de ideeën die ons hebben geleid tot dit punt, en dan moeten we weten wat aannames die ideeën zijn gebaseerd op. Nadat we dit gedaan, zullen we ons bezig met het vinden van een manier om de beperkingen die inherent zijn aan de kaarten die buiten val van die veronderstellingen te overwinnen. Het is door dit proces, dat zullen we leren hoe je een nieuwe richting kiezen, trim de zeilen, en heroveren de wind. Hier gaan we.