Kapittel 2

Seksjon 1: Rethinking Space and Time Again

"Vi er så låst i en verden av våre egne sanser at selv om vi lett forstå og frykter tap av syn, kan vi ikke trylle et bilde av en visuell verden utenfor vår egen. Det er ydmykhet å innse at evolusjonære perfeksjon er en vilje-o'-the-Wisp og at verden er ikke helt hva vi forestille det å være når vi måler det gjennom en linse av menneskelig selvhøytidelighet. "

Timothy H. Gullsmed

"Hva er essensielt er usynlig for øyet."

Antoine de Saint-Exupéry

Nøytral Oppdrift Laboratory, NASAs Johnson Space Center, Houston, Texas.

Jeg er drifting-flytende like inches over den blendende hvite overflaten av International Space Station (ISS). Dette glimrende lekeplass samtaler til meg, koble meg til en sensasjon oppdaget i løpet av barndommen etter bygging mitt første fortet - et sted hvor jeg kunne holde meg topphemmelige prosjekter trygt, et sted hvor jeg kunne observere resten av verden som en outsider. Bare å være her dilates mine nerveender og øker mine sanser. I bakgrunnen er det usynlige virvler av motstand og huden min snurring med en konstant oppsikt. Når jeg ser på strukturen før meg er det umulig å si om jeg beveger meg eller det er bevegelse. Alt som finnes av bevegelse mellom oss er relasjonell, overlever ingen annen mening. Et annet gule håndtere kommer innen rekkevidde. Jeg strekker hånden min og forsiktig napp på den for å omdirigere min kurs. Jeg kan føle det bølgende sylinderen roterer under meg rett på signalet. Jeg må minne meg selv til å puste.

Jeg fortsetter glir sakte fra den ene håndtaket til det neste som om jeg spilte ut strofe av en veltalende symfoni. Arm over arm jeg flytte over denne flaten som musikken i hodet mitt bygger mot sitt høydepunkt. Selv om jeg ser dette romskip flytte under meg, mistenker jeg at en tilskuer vil beskrive meg som en liten bug omkranser den grenen av et tre. Det vil si, hvis de tillot seg å sammenligne en av historiens mest imponerende byggeprosjekter til gren av et tre.

I midten av denne strofen jeg hører knitrende stemmene til Mission Control over mitt bein telefon. De er detaljering Orbital Replacement Unit (Oru) prosedyre som Mission Spesialist gjør sin vei fra trykksatt Mating Adapter (PMA). En av disse astronauter er min dykke partner far.

Etter å ha fullført vår NASA nitrox sertifisering, Brad og jeg gjøre vårt første oppdrag. Mitt bankende hjerte er i stadig uttrykker hvor stor av en avtale dette er for meg. Selv adgang til dekket over er tett begrenset, men nå som offisielle fly leder, er vi flyter med astronauter rundt ISS med et prosjekt av vår egen. Den følelsen er spennende.

Denne opplevelsen fant sted i verdens største innendørs svømmebasseng (202 fot lang, 101 meter bred og 40 meter dyp) kjent som nøytral oppdrift Laboratory (NBL). Det er en satellitt til NASAs Johnson Space Center (JSC) i Houston, Texas. Bassenget havner eksakte skala mock-ups av ISS, Hubble Space Telescope (HST) og Space Shuttle Cargo Bay, som brukes til å simulere oppdrag EVA-tallet (Extra Vehicular Aktiviteter eller "plass går").

Da NBL ble opprinnelig bygget, hadde NASA noen problemer med å fremskaffe egnede vannet bevilgninger for det. Derfor tok det over en måned å fylle bassenget med bare en hageslange. Nå er hele volumet, sammen med sine nøye balansert kjemikalier, filtreres hver tjuefire timer.

Da astronautene fortsette sin simulering Brad og jeg begynner vår oppgave. Vår "cowboying rundt" - som er hva det kalles når en EVA utføres uten tjore - er ikke bare et forsøk på å oppfylle en barndomsdrøm, vi er fotografere flere av de eksterne ISS komponentene og dens generelle profil for en katalog vi er komponere. ISS er omkonfigureres daglig for å gjenskape byggetrinn som hver simulering mannskapet vil møte i verdensrommet. Bilder av mellomliggende stadiene vil være en nyttig referanse. Frivillig for denne oppgaven ga oss en god unnskyldning for å komme inn i bassenget hver dag.

Jeg bærer en klumpete undervanns digitalt kamera og knipser bilder av denne inspirerende Behemoth som det flyter under / over meg. Når minnekortet er nesten mettet jeg hånden kameraet til Brad og begynne å utforske. Det tar overraskende lite fantasi til å late som jeg er faktisk i verdensrommet. Alt er nøytralt spenstig - bare flyter rundt. Den Cargo Bay of Space Shuttle er synlig i det fjerne, og når samtalene med Mission Control opphøre, omgir en uhyggelig stillhet meg. Fargene er forskjellige også - ikke helt som de ville være i rommet, men forskjellige nok til å vekke en følelse av det ukjente. Det er en følelse som øser over hele kroppen min og passerer rett gjennom meg.

Plutselig Jeg husker mine drømmer om å være i rommet og jeg er overveldet av ønsket om å oppdage hva hvis det føles å være drivende utenfor inn i himmelen uten mulighet for henting. Å vite at jeg ikke iført tjore (og tillater meg å tro at jeg er i rommet i stedet for et basseng), grep jeg en annen fremtredende gule håndtak og akselerere mot kanten av sylindriske laboratoriet. Jeg ser den massive strukturen seg under meg. Håndtaket til å håndtere jeg trekke og skyve. Så, som jeg starter utenfor kanten av strukturen, slår jeg og ser base drift lenger og lenger vekk.

Det var da det slo meg. Det var da jeg virkelig funnet ut hva det betyr å si at hastigheten er helt relasjonell. Jeg hadde forventet å oppleve hvordan det var å være drivende bort fra ISS til min uunngåelige slutten, men i stedet jeg var vitne til ISS driver vekk fra meg. Dette var noe overraskende. Av en eller annen grunn forestilte hver gang jeg hadde det denne erfaringen ville være som jeg hadde visualisert det fra referanseramme av ISS. Nå var jeg ser det gjennom mine egne øyne - fra min egen referanseramme. Opplevelsen dypt rotfestet min intuisjon i det grunnleggende prinsippet i fysikk som forteller oss at alle treghet rammer er på lik linje - at en konstant hastighet referanseramme er like gyldig som alle andre.

Galileo Galilei knyttet til dette prinsippet inne i kabinen på et skip. [1] Einstein brukte jernbanestasjonen i Bern, Sveits å forholde seg sin tilknytning til det. Jeg hadde lært av sin innsikt og hadde helt akseptert prinsippet om treghet rammer som en fundamental sannhet. Men inntil jeg faktisk så den ISS drift utenfor min rekkevidde, hadde min intuisjon ikke absorberes det. Jeg hadde ikke forstått de gåtene som kommer med denne sannheten. Jeg hadde ikke kjempet med mysteriene som omgir denne enkle eiendom på rom og tid. Jeg hadde aldri spurt hvorfor det er at alle treghet rammer er like. Dette enkle spørsmålet viser seg å være en veldig dyp.

Den største mysterier av den fysiske verden er, men ekko av vår uvitenhet om rom og tid. Selv om de ligger til grunn for alle våre erfaringer og danner veldig metriske of Nature, har plass og tid forble så hemmelige at vi ikke engang kunnet definitivt definere dem. Dette nebulous forståelse vil ikke lenger gjøre.

Det er på tide for oss å krone vår søken etter en dypere essens, til å åpne dørene til en vidunderlig verden som er tilgjengelig for oss bare i kraft av vitenskapelige fantasi, for å lære å se hva som er usynlig for øyet. For å gjøre dette må vi fokusere på selve kjernen i vår uvitenhet. Vi må erkjenne roten av forvirring vårt og kjempe med spørsmål som gjenspeiler det rot.

Dette er ikke en enkel ting å gjøre, faktisk, er det ekstremt vanskelig. Den geniale fysikeren Kip Thorne grunnet dette problemet og var i stand til å bruke et ypperlig eksempel på hvorfor det er så vanskelig for oss. Han påpeker at Hendrik Lorentz og Henri Poincaré begge produsert verdifull innsikt som kunne lett ha ledet dem til å oppdage Einsteins nye visjon, men ingen av dem tok det siste skrittet. Hvorfor? Svaret, ifølge Thorne, er at både menn "famlet mot samme revisjon av våre forestillinger om tid og rom som Einstein, men de var famlende gjennom en tåke av misforståelser foisted på dem ved newtonsk fysikk."

Einstein derimot klarte å fell Newtonian misforståelser. Hans vilje til å starte sin etterforskning fra bunnen av, uansett om det betydde å ødelegge grunnlaget for newtonsk fysikk, "førte ham, med en klarhet i tanken at andre ikke kunne matche, til sin nye beskrivelse av tid og rom". [2]

Lærdommen her er at hvis vi er seriøse om avhør ting, må vi spørsmålet selv de strukturelle grunnlaget som ligger under våre forutsetninger. Vi må være villige til å gjenoppbygge hele metriske av fysisk virkelighet - bør vår etterforskning krever det. Bare da kan vi komme inn i dypet av vår uvitenhet. Bare fra denne sinnstilstand kan vi virkelig starte en ny reise.

I denne ånd, la oss be de mest grunnleggende spørsmålene vi kan - spørsmål om beregningen av rom og tid. Hva er plass? Hva er tid? Disse spørsmålene synes å være helt embryonale, og det synes at svarene skal være lett synlig, men er de ikke. Hypotetiske løsninger på disse spørsmålene har kommet til å representere centerpieces av en verden fortsatt utenfor vår erfaring og fantasi. Mange tror at for å oppdage at rike det er avgjørende for oss å løse debatten om essensen av rom og tid. Skal vi oppnå dette, vil vi sikkert åpne en ny dør for reisen som har formet vår intellektuelle historie.

Newton, som var en av de mest innflytelsesrike kapteiner på denne søken, i spissen vår reise i regi at rom og tid er reelle - at de er fysiske enheter. Men etter Newton pensjonert hans kommando, snudde Mach våre kurs ved å insistere på at rom og tid er ikke virkelige fysiske enheter i det hele tatt. Senere Einstein omdirigert oss til en helt ny overskrift ved å omdefinere hva vi mener med rom og tid. Under denne nye retningen inngikk vi farvann som aldri før hadde blitt kartlagt. For en stund fylt drømmen om å oppdage et rikere kartet vårt seil. Men denne optimismen varte ikke lenge. Etter noen korte år Einstein motvillig la ned sin kommando til tyranniske innfall av kvantemekanikken. Fra det punktet vi har blitt tilfeldig endre kurs, nauseously flimringen fra en vei til det neste med hver nye øyeblikk.

Vinden blåser fortsatt men vår seilene sjelden fange den. Det har blitt stadig mer åpenbart at vi er tapt i midten av en forvirrende hav, spinning om et tungt anker.

Det er på tide for oss å løfte som anker. Det er på tide for oss å re-etablere en overskrift på vår intellektuelle søken, og å bruke vår fulle seil for å drive oss mot vår skattede destinasjon. For å gjøre dette, må vi finne ut hvor vi er og hvordan vi kom hit. Vi trenger å spore ut ideer som har ledet oss til dette punktet, og da må vi finne ut hvilke forutsetninger disse ideene er basert på. Etter at vi har gjort dette, skal vi bry oss med å finne en måte å overvinne begrensninger som ligger i kartene som faller ut av disse forutsetninger. Det er ved denne prosessen at vi skal lære å velge en ny retning, trimme seilene, og gjenfangst vinden. Here we go.