Bab 2

Bagian 1: Rethinking Ruang dan Waktu Lagi

"Kami sangat terkunci ke dalam dunia indra kita sendiri bahwa, meskipun kita mudah memahami dan takut kehilangan penglihatan, kita tidak bisa menyulap gambar dari dunia visual di luar kita sendiri. Hal ini merendahkan hati untuk menyadari bahwa kesempurnaan evolusi adalah cetusan api dan bahwa dunia tidak cukup apa yang kita bayangkan hal itu terjadi ketika kita mengukurnya melalui lensa diri penting manusia. "

Timotius H. Goldsmith

"Yang penting tidak terlihat oleh mata."

Antoine de Saint-Exupéry

Netral Buoyancy Laboratory, NASA Johnson Space Center, Houston, Texas.

Saya melayang-melayang inci tepat di atas permukaan putih menyilaukan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Ini taman bermain brilian panggilan untuk saya, menghubungkan saya ke sebuah sensasi ditemukan selama masa kanak-kanak setelah membangun benteng pertama saya - tempat di mana aku bisa menjaga rahasia saya proyek aman, tempat di mana aku bisa mengamati seluruh dunia sebagai orang luar. Cukup berada di sini melebarkan ujung saraf saya dan mempertinggi indera saya. Di latar belakang ada pusaran yang tak terlihat dari perlawanan dan tingles kulitku dengan pengaduk konstan. Ketika saya melihat struktur sebelum saya tidak mungkin untuk mengatakan apakah saya pindah atau bergerak. Semua yang ada dari gerak antara kami adalah relasional, ada arti lain bertahan. Lain menangani kuning datang dalam jangkauan. Saya mengulurkan tangan saya dan secara lembut menarik di atasnya untuk redirect saja saya. Aku bisa merasakan silinder mengepul memutar di bawahku tepat di biliar. Saya harus mengingatkan diri untuk bernapas.

Saya terus meluncur perlahan dari satu pegangan ke yang berikutnya seolah-olah saya sedang bermain di luar bait dari sebuah simfoni yang fasih. Lengan atas lengan saya pindah permukaan ini sebagai musik di kepala saya membangun menuju puncaknya. Meskipun saya menonton ini bergerak ruang kapal di bawah saya, saya menduga bahwa penonton itu akan menggambarkan saya sebagai bug kecil melingkari cabang pohon. Artinya, jika mereka membiarkan diri mereka membandingkan salah satu proyek yang paling mengesankan dalam sejarah konstruksi untuk cabang pohon.

Di tengah bait ini saya mendengar suara-suara serak dari Mission Control melalui telepon tulang saya. Mereka merinci Unit Penggantian Orbital (Oru) prosedur sebagai Spesialis Misi membuat jalan mereka dari Adapter Perkawinan bertekanan (PMA). Salah satu astronot adalah ayah menyelam pasangan saya.

Setelah menyelesaikan kami NASA Nitrox sertifikasi, Brad dan aku melakukan misi pertama kami. Pemukulan jantung saya terus-menerus mengungkapkan seberapa besar dari kesepakatan ini adalah untuk saya. Bahkan akses ke dek atas secara ketat dibatasi, tapi sekarang, sebagai lead penerbangan resmi, kami mengambang dengan astronot sekitar ISS dengan proyek kita sendiri. Sensasi menyenangkan.

Pengalaman ini terjadi di dalam kolam renang indoor terbesar di dunia (202 meter, 101 kaki lebar, dan 40 meter) yang dikenal sebagai Laboratorium Buoyancy Netral (NBL). Ini adalah satelit NASA Johnson Space Center (JSC) di Houston, Texas. Kolam pelabuhan skala yang tepat mock-up dari ISS, Hubble Space Telescope (HST), dan Space Shuttle Cargo Bay, yang digunakan untuk mensimulasikan misi EVA ('ruang berjalan' Drawings Kegiatan Ekstra atau).

Ketika NBL ini awalnya dibangun, NASA harus beberapa kesulitan pengadaan alokasi air yang sesuai untuk itu. Akibatnya, butuh lebih dari satu bulan untuk mengisi kolam hanya menggunakan selang taman. Sekarang seluruh volume, bersama dengan bahan kimia yang hati-hati seimbang, disaring setiap dua puluh empat jam.

Sebagai astronot mereka terus simulasi Brad dan aku mulai tugas kita. Kami cowboying sekitar '- yang adalah apa yang disebut ketika EVA dilakukan tanpa menambatkan - bukan hanya upaya untuk memenuhi impian masa kecilnya; kita memotret beberapa komponen ISS eksternal dan profil umum untuk katalog kami menulis. ISS adalah ulang setiap hari untuk meniru tahap konstruksi yang masing-masing kru simulasi akan menemukan di ruang angkasa. Foto dari tahap-tahap peralihan akan menjadi referensi yang bermanfaat. Kesukarelawanan untuk tugas ini memberi kita alasan yang baik untuk masuk ke kolam setiap hari.

Aku membawa kamera digital besar di bawah air dan memotret ini raksasa inspirasional seperti mengapung di bawah / di atas saya. Bila kartu memori hampir jenuh aku menyerahkan kamera ke Brad dan mulai mengeksplorasi. Dibutuhkan imajinasi sangat sedikit berpura-pura bahwa saya sebenarnya di ruang angkasa. Semuanya netral apung - hanya ngambang. Teluk Cargo dari Space Shuttle terlihat di kejauhan, dan ketika percakapan dengan gencatan Misi Kontrol, keheningan yang menakutkan mengelilingi saya. Warna-warna yang berbeda juga - tidak seperti mereka akan di angkasa, tetapi berbeda cukup untuk memicu perasaan kenal. Ini adalah perasaan yang mengalir di tubuh saya dan melewati tepat melalui saya.

Tiba-tiba saya ingat mimpi saya berada di ruang dan saya mengatasi dengan keinginan untuk menemukan apa jika rasanya akan hanyut ke langit tanpa kemungkinan pengambilan. Mengetahui bahwa saya tidak mengenakan menambatkan (dan mengizinkan diriku untuk percaya bahwa Aku di dalam ruang bukan kolam renang), saya mencengkeram pegangan lain kuning menonjol dan mempercepat menuju tepi laboratorium silinder. Saya melihat langkah struktur besar di bawahku. Menangani untuk menangani I menarik dan mendorong. Lalu, saat saya memulai dari tepi struktur, saya berbalik dan menonton melayang rumah dasar semakin jauh.

Saat itulah aku tersadar. Saat itulah aku benar-benar tahu apa artinya mengatakan bahwa kecepatan sepenuhnya relasional. Saya berharap untuk mengalami apa rasanya akan menyimpang jauh dari ISS sampai akhir tak terelakkan saya, tetapi saya menyaksikan ISS Gerakan jauh dari saya. Hal ini cukup mengejutkan. Untuk beberapa alasan, setiap kali saya harus membayangkan apa pengalaman ini akan seperti aku membayangkan itu dari bingkai referensi dari ISS. Sekarang aku melihatnya dengan mata saya sendiri - dari kerangka acuan saya sendiri. Pengalaman berakar intuisi saya pada prinsip dasar dalam fisika yang memberitahu kita bahwa semua frame inertial berada pada pijakan yang sama - yang satu kecepatan bingkai referensi tetap sama berlaku seperti yang lain.

Galileo Galilei terhubung ke prinsip ini di dalam kabin kapal. [1] Einstein menggunakan stasiun kereta api di Bern, Swiss berhubungan hubungannya dengan itu. Saya telah belajar dari wawasan mereka dan telah sepenuhnya menerima prinsip frame inertial sebagai kebenaran mendasar. Tapi sampai aku benar-benar melihat drift ISS luar jangkauan saya, intuisi saya tidak diserap itu. Saya tidak memahami teka-teki yang datang dengan kebenaran ini. Aku tidak bergumul dengan misteri yang mengelilingi properti sederhana dari ruang-waktu. Saya tidak pernah bertanya mengapa itu adalah bahwa semua frame inersia adalah sama. Pertanyaan sederhana ini ternyata sangat mendalam.

Misteri terbesar dari alam fisik hanyalah gema dari ketidaktahuan kita tentang ruang dan waktu. Meskipun mereka mendasari semua pengalaman dan membentuk sangat metrik Alam, ruang dan waktu tetap jadi rahasia bahwa kita bahkan belum mampu definitif mendefinisikan mereka. Pemahaman samar-samar tidak akan lagi dilakukan.

Sudah saatnya bagi kita untuk mahkota pencarian kami untuk esensi lebih dalam, untuk membuka pintu dunia yang menakjubkan yang dapat diakses oleh kita hanya dengan kekuatan imajinasi ilmiah, belajar untuk melihat apa yang kasat mata. Untuk melakukan ini kita harus fokus pada inti dari ketidaktahuan kita. Kita harus mengakui akar dari kebingungan dan bergulat dengan pertanyaan-pertanyaan yang mencerminkan akar itu.

Ini bukan hal yang mudah dilakukan, bahkan, adalah sangat sulit. Para ahli fisika brilian Kip Thorne merenungkan masalah ini dan bisa menggunakan contoh yang luar biasa mengapa sangat sulit bagi kami. Dia mencatat bahwa Hendrik Lorentz dan Henri Poincare baik yang dihasilkan wawasan berharga yang bisa dengan mudah membawa mereka untuk menemukan visi baru Einstein, tetapi keduanya tidak mengambil langkah akhir. Mengapa? Jawabannya, menurut Thorne, adalah bahwa baik laki-laki "sedang mencari-cari ke arah revisi sama pengertian kita tentang ruang dan waktu seperti Einstein, tapi mereka meraba-raba melalui kabut kesalahpahaman disisipkan pada mereka dengan fisika Newton."

Einstein sebaliknya mampu membuang kesalahpahaman Newton. Kesediaannya untuk memulai investigasinya dari awal, apakah itu berarti menghancurkan dasar-dasar fisika Newtonian, "membawanya, dengan kejelasan pemikiran orang lain tidak bisa cocok, untuk deskripsi baru tentang ruang dan waktu." [2]

Pelajaran di sini adalah bahwa jika kita serius mempertanyakan hal, kita perlu mempertanyakan bahkan fondasi struktural yang berada di bawah asumsi kita. Kita harus bersedia untuk membangun kembali metrik seluruh realitas fisik - harus penyelidikan kami memerlukannya. Hanya kemudian dapat kita mencapai ke kedalaman ketidaktahuan kita. Hanya dari keadaan pikiran kita benar-benar dapat memulai perjalanan baru.

Dalam semangat ini, mari kita mengajukan pertanyaan yang paling mendasar kita bisa - pertanyaan tentang metrik ruang-waktu. Apa itu ruang? Apa itu waktu? Pertanyaan-pertanyaan ini tampaknya sepenuhnya embrio, dan tampaknya bahwa jawaban harus siap jelas, tetapi mereka tidak. Solusi hipotetis atas pertanyaan-pertanyaan telah datang untuk mewakili centerpieces dari sebuah dunia masih di luar pengalaman kita dan imajinasi. Banyak yang percaya bahwa untuk menemukan wilayah yang sangat penting bagi kita untuk menyelesaikan perdebatan tentang esensi ruang dan waktu. Haruskah kita melakukannya, kita pasti akan membuka pintu baru untuk perjalanan yang telah membentuk sejarah intelektual kita.

Newton, yang merupakan salah satu kapten paling berpengaruh pada pencarian ini, dipelopori perjalanan kita di bawah arahan bahwa ruang dan waktu adalah nyata - bahwa mereka adalah entitas fisik. Tapi setelah Newton pensiun perintahnya, Mach berbalik arah kami dengan bersikeras bahwa ruang dan waktu bukanlah entitas-entitas fisik yang nyata sama sekali. Kemudian, Einstein diarahkan kita ke pos yang sama sekali baru dengan mendefinisikan kembali apa yang kita maksud dengan ruang dan waktu. Di bawah ini arah baru kami memasuki perairan yang belum pernah dipetakan. Untuk sementara, impian menemukan sebuah peta yang lebih kaya diisi layar kita. Namun optimisme ini tidak berlangsung lama. Setelah beberapa tahun Einstein enggan melepaskan komandonya pada keinginan tirani mekanika kuantum. Sejak saat itu kita telah berubah secara acak saja, nauseously berkedip-kedip dari satu pos ke depan dengan setiap saat baru.

Angin masih berhembus tapi kami jarang layar menangkap itu. Hal ini telah menjadi semakin jelas bahwa kita tersesat di tengah samudra disorientasi, berputar tentang jangkar berat.

Sudah saatnya bagi kita untuk mengangkat jangkar itu. Sudah saatnya bagi kita untuk membangun kembali pos pada pencarian intelektual kita, dan menggunakan layar terkembang kita untuk mendorong kita ke arah tujuan yang berharga kami. Untuk melakukan ini, kita perlu mencari tahu di mana kita berada dan bagaimana kita sampai di sini. Kita harus menelusuri ide-ide yang telah membimbing kita ke titik ini, dan kemudian kita perlu mencari tahu apa asumsi ide-ide tersebut didasarkan pada. Setelah kami melakukan ini, kita akan menyibukkan diri dengan mencari cara untuk mengatasi keterbatasan yang melekat dalam peta yang jatuh dari asumsi-asumsi. Ini adalah dengan proses ini bahwa kita akan belajar bagaimana cara memilih arah baru, trim layar kita, dan menangkap kembali angin. Di sini kita pergi.