Kapitel 2

Avsnitt 1: Rethinking Space och Time Again

"Vi är så låsta i en värld av våra egna sinnen att även om vi lätt förstå och rädsla en synförlust, kan vi inte trolla en bild av en visuell värld bortom vår egen. Det är ödmjuka att inse att evolutionära perfektion är en IRRBLOSS och att världen är inte riktigt vad vi tror att det ska vara när vi mäta det genom en lins av mänsklig självtillräcklighet. "

Timothy H. Goldsmith

"Det väsentliga är osynligt för ögat."

Antoine de Saint-Exupéry

Neutral flytkraft Laboratory, NASA: s Johnson Space Center, Houston, Texas.

Jag är drivande flytande strax inches över bländande vita ytan på den internationella rymdstationen (ISS). Denna briljanta lekplats samtal till mig, ansluta mig till en sensation upptäcktes under barndomen efter att ha byggt min första fästning - en plats där jag kunde hålla min topphemliga projekt säker, en plats där jag kunde observera resten av världen som en outsider. Att bara vara här vidgar mina nervändar och ökar mina sinnen. I bakgrunden finns osynliga virvlar av motstånd och min pirrar huden med en konstant rör om. När jag tittar på den struktur framför mig är det omöjligt att avgöra om jag flyttar eller den rör sig. Allt som existerar i rörelse mellan oss är relationella, överlever ingen annan betydelse. En annan gula handtaget kommer inom räckhåll. Jag sträcker min hand och försiktigt ryck på den för att omdirigera min kurs. Jag kan känna det böljande cylindern rotera under mig rätt på kö. Jag måste påminna mig själv att andas.

Jag fortsätter glida långsamt från ett handtag till nästa som om jag spelade ut strofen av en vältalig symfoni. Arm över arm jag flytta över denna yta som musiken i mitt huvud bygger mot sin höjdpunkt. Även om jag ser detta drag rymdskepp under mig, misstänker jag att en åskådare skulle beskriva mig som en liten bugg som omger en trädgren. Det är, om de lät sig att jämföra ett av historiens mest imponerande byggprojekt på en trädgren.

I mitten av denna stanza jag hör knastrande röster för uppdraget kontroll över mitt ben telefon. De är med uppgifter om Orbital Replacement Unit (ORU) procedur som Mission Specialist ta sig ur den trycksatta Parning Adapter (PMA). En av dessa astronauter är min dyka partner far.

Efter att ha avslutat vår NASA nitrox certifiering, Brad och jag åtar mig vårt första uppdrag. Mitt bultande hjärta är ständigt uttrycker hur stor grej det här är för mig. Även tillgång till däcket ovan är hårt begränsad, men nu som officiell flygning leder, vi flyter med astronauter runt ISS med ett projekt av vår egen. Den känslan är entusiasmerande.

Denna erfarenhet ägde rum inne i världens största simhall (202 meter lång, 101 meter bred och 40 meter djup) kallas neutral flytkraft Laboratory (NBL). Det är en satellit till NASA: s Johnson Space Center (JSC) i Houston, Texas. Poolen hamnar exakt skala modeller av ISS, Hubble Space Telescope (HST) och rymdfärjan Cargo Bay, som används för att simulera uppdrag EVAs (Extra Vehicular Aktiviteter eller "promenader space").

När NBL ursprungligen byggdes, hade NASA vissa svårigheter att anskaffa lämpliga vatten anslag för det. Därför tog det över en månad för att fylla poolen med bara en trädgårdsslang. Nu hela volymen, tillsammans med dess noga avvägd kemikalier, filtreras varje dygn.

Som astronauterna fortsätta sin simulering Brad och jag börjar vår uppgift. Vår "cowboying runt" - vilket är vad det kallas när en EVA utförs utan tjuder - är inte bara ett försök att uppfylla en barndomsdröm, vi fotograferar flera av de externa ISS komponenter och dess allmänna profil för en katalog som vi komponerande. ISS är konfigureras dagligen för att replikera byggnadsstadium att varje simulering besättningen kommer att stöta på i rymden. Bilder av mellanliggande stadier kommer att bli en användbar referens. Volontärarbete för denna uppgift gav oss en bra ursäkt att komma in i poolen varje dag.

Jag bär en skrymmande underwater digital kamera och knäppa bilder på denna inspirerande koloss som flyter under / över mig. När minneskortet nästan är mättad jag lämnar kameran till Brad och börja utforska. Det tar förvånansvärt lite fantasi för att låtsas att jag faktiskt i rymden. Allt är neutral flytkraft - bara flyter omkring. Lastrummet på rymdfärjan syns långt borta, och när samtalen med markkontrollen upphöra, omger en spöklik tystnad mig. Färgerna är olika också - inte riktigt som de skulle vara i rymden, men olika nog för att utlösa en känsla av det okända. Det är en känsla som häller över min kropp och passerar rakt igenom mig.

Plötsligt minns jag mina drömmar av att vara i rymden och jag är överväldigad av en önskan att upptäcka vad om känns att vara drivande ut i himlen utan möjlighet till hämtning. Att veta att jag inte bär en tjuder (och tillåta mig själv att tro att jag är i rymden istället för en pool), grepp jag en annan utstickande gula handtag och accelerera mot kanten av cylindriska laboratoriet. Jag ser den massiva strukturen flyttas under mig. Handtaget för att hantera jag drar och tryck. Sedan, när jag startar utanför kanten av struktur, vänder jag mig och titta driver hemmabas längre och längre bort.

Det är då det slog mig. Det är då jag verkligen räknat ut vad det innebär att säga att hastigheten är helt relationell. Jag hade väntat mig att uppleva hur det var att vara driver bort från ISS till min oundvikliga slutet, men istället bevittnade jag ISS driver bort från mig. Detta var något överraskande. Av någon anledning trodde varje gång jag hade vad denna erfarenhet skulle vara som jag hade visualiserat det från referensram av ISS. Nu var jag att se det genom mina egna ögon - från min egen referensram. Den erfarenhet djupt rotad min intuition i den grundläggande princip i fysiken som säger oss att alla tröga ramar är på lika villkor - att en konstant hastighet referensram är lika giltig som alla andra.

Galileo Galilei är anslutna till denna princip i kupén på ett fartyg. [1] Einstein använde tågstationen i Bern, Schweiz att relatera sin anslutning till det. Jag hade lärt av sina insikter och hade helt accepterat principen om tröga ramar som en grundläggande sanning. Men tills jag faktiskt såg på ISS glida utanför mitt räckhåll, hade min intuition absorberas inte. Jag hade inte förstått gåtor som kommer med denna sanning. Jag hade inte brottats med de mysterier som omger denna enkla egenskap hos rumtiden. Jag hade aldrig frågat varför det är att alla tröga ramar är lika. Denna enkla fråga visar sig vara en mycket djupgående.

De största mysterierna av den fysiska världen är bara ekon av vår okunnighet om tid och rum. Även om de ligger till grund för alla våra erfarenheter och utgör själva metriska av naturen, har tid och förblev så hemliga att vi inte ens kunnat definitivt definiera dem. Detta dunkla förståelse kommer inte längre göra.

Det är dags för oss att kröna vårt sökande efter en djupare grund och botten att öppna dörrarna till en förunderlig värld som är tillgänglig för oss endast genom kraften i vetenskapliga fantasi, att lära sig att se vad som är osynligt för ögat. För att göra detta måste vi fokusera på kärnan i vår okunnighet. Vi måste erkänna roten till vår förvirring och brottas med frågor som återspeglar denna rot.

Detta är inte en lätt sak att göra, i själva verket är det extremt svårt. Den lysande fysikern Kip Thorne begrundade detta problem och kunde använda ett utmärkt exempel på varför det är så svårt för oss. Han konstaterar att Hendrik Lorentz och Henri Poincaré både fram värdefulla insikter som kunde lätt ha fått dem att upptäcka Einsteins nya vision, men ingen av dem tog det sista steget. Varför? Svaret, enligt Thorne, är att både män "var trevande mot samma revidering av våra föreställningar om tid och rum som Einstein, men de var famlande genom en dimma av missuppfattningar prackade på dem av Newtons fysik."

Einstein däremot kunde avm Newtonsk missuppfattningar. Hans vilja att börja sin utredning från början, oavsett om det innebar att förstöra grunden för Newtonsk fysik "ledde honom, med en klarhet i tanken att andra inte kunde matcha, till sin nya beskrivning av rum och tid". [2]

Lärdomen här är att om vi menar allvar med att ifrågasätta saker, måste vi fråga även den strukturella grunden som ligger under våra antaganden. Vi måste vara beredda att bygga om hela metriska av fysiska verkligheten - bör vår undersökning kräver det. Först då kan vi nå in i djupet av vår okunnighet. Bara från detta sinnestillstånd kan vi initiera verkligen en ny resa.

I denna anda, låt oss be de mest grundläggande frågor vi kan - frågor om metriska av rumtiden. Vad är rymden? Vad är tid? Dessa frågor verkar vara helt embryonala, och det verkar som svaren ska vara lätt uppenbart, men de är inte. Hypotetiska lösningar på dessa frågor har kommit att representera centerpieces ett rike fortfarande bortom vår erfarenhet och fantasi. Många tror att för att upptäcka att riket är det viktigt för oss att lösa debatten om essensen av tid och rum. Ska vi uppnå detta kommer vi öppnar säkert en ny dörr för resan som har format vår intellektuella historia.

Newton, som var en av de mest inflytelserika kaptenerna på denna strävan i spetsen vår resa under ledning att tid och rum är verkliga - att de är fysiska enheter. Men efter Newton pensionerad hans kommando, vände Mach vår kurs genom att insistera på att tid och rum är inte riktiga fysiska enheter alls. Senare Einstein omdirigeras oss till en helt ny rubrik genom att omdefiniera vad vi menar med tid och rum. Enligt denna nya riktning vi in ​​vatten som aldrig tidigare kartlagts. För en stund, fylld drömmen om att upptäcka ett rikare karta våra segel. Men denna optimism varade inte länge. Efter några korta år Einstein avstod motvilligt hans kommando till tyranniska nycker kvantmekanik. Från den tidpunkten har vi slumpmässigt kursen ändrar, nauseously flimmer från en rubrik till nästa med varje nytt ögonblick.

Vinden blåser fortfarande men våra segel sällan fånga den. Det har blivit alltmer uppenbart att vi är förlorade mitt i en förvirrande havet, spinning om ett tungt ankare.

Det är dags för oss att lyfta som ankare. Det är dags för oss att återupprätta en rubrik på vår intellektuella strävan och att använda vår fulla segel för att driva oss mot våra högt värderade mål. För att göra detta behöver vi ta reda på var vi är och hur vi kom hit. Vi måste spåra upp de idéer som har väglett oss till denna punkt, och då behöver vi ta reda på vilka antaganden dessa idéer är baserade på. Efter att vi gjort detta kommer vi att intressera oss för att hitta ett sätt att övervinna de inneboende begränsningarna i de kartor som faller ut av dessa antaganden. Det är genom denna process som vi kommer att lära sig att välja en ny riktning, trimma våra segel, och återta vinden. Nu kör vi.