Capitolo 2

Sezione 1: Ripensare Space and Time Again

"Siamo così bloccato nel mondo dei nostri sensi che, anche se facilmente capire e temono una perdita della vista, non possiamo evocare l'immagine di un mondo visivo oltre il nostro. E 'umiliante rendersi conto che la perfezione evolutiva è un will-o'-the-wisp e che il mondo non è esattamente quello che noi immaginiamo che sia quando ci si misura attraverso una lente di umana presunzione. "

Timothy H. Goldsmith

"L'essenziale è invisibile agli occhi".

Antoine de Saint-Exupéry

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

Sto andando alla deriva, galleggia a pochi centimetri sopra la superficie bianco abbagliante della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Questo parco giochi brillante mi chiama, mi collega a una sensazione di scoperta durante l'infanzia dopo aver costruito il mio primo fort - un luogo dove poter tenere i miei progetti top-secret di sicurezza, un luogo dove ho potuto osservare il resto del mondo come un outsider. Basta essere qui dilata le mie terminazioni nervose e acuisce i miei sensi. Sullo sfondo ci sono vortici invisibili di resistenza e le mie pizzica la pelle con un costante agitazione. Mentre guardo la struttura prima di me è impossibile dire se mi sto muovendo e si sta muovendo. Tutto ciò che esiste del moto tra noi è relazionale, nessun altro significato sopravvive. Un altro manico giallo arriva a portata di mano. Estendo la mia mano e delicatamente tirare su di esso per reindirizzare il mio corso. Riesco a sentire il cilindro billowing ruotare sotto di me proprio al momento giusto. Devo ricordare a me stesso di respirare.

Io continuo scivolare lentamente da una maniglia per il prossimo come se stessi giocando la strofa di una sinfonia eloquente. Braccio sul braccio mi muovo su questa superficie come la musica nella mia testa costruisce verso il suo apogeo. Anche se io sto guardando questa mossa nave spaziale sotto di me, ho il sospetto che uno spettatore mi descrivono come un piccolo bug che circonda il ramo di un albero. Cioè, se hanno permesso loro di confrontare uno dei progetti di costruzione più imponenti della storia al ramo di un albero.

Nel mezzo di questa stanza sento le voci scoppiettanti di Controllo Missione per il mio cellulare ossea. Sono in dettaglio il gruppo orbitale sostituzione (ORU) Procedura di come le Specialisti di Missione si fanno strada dal Pressurized Mating Adapter (PMA). Uno di questi astronauti è il padre del mio compagno di.

Dopo aver completato il nostro NASA nitrox certificazione, Brad e mi impegno la nostra prima missione. Il mio cuore batte costantemente esprimere quanto grande di un affare questo è per me. Anche l'accesso al ponte superiore è strettamente limitato, ma ora, come cavi di volo ufficiali, con gli astronauti fluttuano intorno alla ISS con un progetto tutto nostro. La sensazione è esaltante.

Questa esperienza ha avuto luogo all'interno di più grande piscina coperta del mondo (202 metri di lunghezza, 101 metri di larghezza e 40 metri di profondità), conosciuto come il Neutral Buoyancy Laboratory (NBL). Si tratta di un satellite della NASA Johnson Space Center (JSC) di Houston, Texas. La piscina ospita scala esatta mock-up della ISS, l'Hubble Space Telescope (HST), e la Space Shuttle Cargo Bay, che vengono utilizzati per simulare la missione di Eva ('passeggiate spaziali' attività extraveicolari o).

Quando la NBL è stato costruito, la NASA ha avuto qualche difficoltà appaltanti le dotazioni appropriate per la sua acqua. Di conseguenza, ci sono voluti più di un mese per riempire la piscina usando solo un tubo da giardino. Ora l'intero volume, insieme ai suoi prodotti chimici ben equilibrati, viene filtrato ogni ventiquattro ore.

Mentre gli astronauti continuano la loro simulazione Brad e io comincio il nostro compito. Il nostro 'cowboying intorno' - che è ciò che viene chiamato quando un EVA viene eseguita senza una pastoia - non è solo un tentativo di realizzare un sogno d'infanzia, stiamo fotografando alcuni dei componenti esterni della ISS e il suo profilo generale per un catalogo che siamo comporre. La ISS è riconfigurato tutti i giorni per replicare la fase di costruzione che ogni equipaggio simulazione si incontrano nello spazio. Foto delle fasi intermedie saranno un utile riferimento. Volontariato per questo compito ci ha dato una buona scusa per entrare in piscina ogni giorno.

Sto portando un ingombrante macchina fotografica subacquea digitale e scattare le immagini di questo colosso ispiratore galleggia sotto / sopra di me. Quando la memory card è quasi saturo I mano la macchina fotografica a Brad e cominciare ad esplorare. Ci vuole fantasia sorprendentemente poco a far finta che io sia in realtà nello spazio. Tutto è a galleggiamento neutro - solo che fluttuavano. La stiva dello Space Shuttle è visibile in lontananza, e quando le conversazioni con cessate il Mission Control, un silenzio inquietante che mi circonda. I colori sono differenti - non del tutto, come sarebbero nello spazio, ma abbastanza diverso da innescare una sensazione di familiarità. E 'una sensazione che si riversa sul mio corpo e passa proprio attraverso di me.

Improvvisamente mi ricordo i miei sogni di essere nello spazio e sono superati con la voglia di scoprire cosa succede se sente ad essere scivolare verso il cielo senza possibilità di recupero. Sapendo che non sto indossando una pastoia (e permettendo a me stesso di credere che io sia nello spazio, invece di una piscina), ho afferrare un altro manico giallo sporgente e accelerare verso il bordo del laboratorio cilindrico. Vedo la mossa massiccia struttura sotto di me. Ansa ad ansa tiro e spingere. Poi, come lancio fuori dal bordo della struttura, mi volto a guardare base di drift a casa sempre più lontano.

In quel momento mi ha colpito. In quel momento ho davvero capito cosa significa dire che la velocità è del tutto relazionale. Mi aspettavo di sperimentare ciò che è stato come essere allontanando dalla Stazione Spaziale Internazionale alla mia inevitabile fine, ma invece ho visto l'ISS alla deriva lontano da me. Questo era un po 'sorprendente. Per qualche motivo, ogni volta che avevo immaginato ciò che questa esperienza sarebbe come avevo visualizzato dal sistema di riferimento della ISS. Ora stavo vedendo con i miei occhi - dal mio quadro di riferimento. L'esperienza profondamente radicata la mia intuizione nel principio fondamentale della fisica che ci dice che tutti i sistemi inerziali sono in condizioni di parità - che un sistema di riferimento costante la velocità è altrettanto valido come qualsiasi altro.

Galileo Galilei collegato a questo principio all'interno della cabina di una nave. [1] Einstein utilizzato la stazione ferroviaria di Berna, in Svizzera per raccontare la sua connessione. Avevo imparato da loro intuizioni e aveva completamente accettato il principio di sistemi inerziali come una verità fondamentale. Ma fino a quando ho effettivamente visto la deriva ISS oltre la mia portata, il mio intuito non l'aveva assorbito. Non avevo capito gli enigmi che vengono con questa verità. Non avevo lottato con i misteri che circondano questa semplice proprietà dello spazio-tempo. Non avevo mai chiesto il motivo è che tutti i sistemi inerziali sono uguali. Questa semplice domanda risulta essere molto profonda.

I più grandi misteri del regno fisico sono solo echi della nostra ignoranza di spazio e tempo. Anche se alla base di tutte le nostre esperienze e formano la stessa metrica della natura, spazio e tempo sono rimasti in modo clandestino che non abbiamo nemmeno potuto definitivamente li definiscono. Questa comprensione non è più nebuloso fare.

E 'tempo per noi per coronare la nostra ricerca di una più profonda essenza, per aprire le porte di un mondo meraviglioso che è accessibile a noi solo con la forza dell'immaginazione scientifica, per imparare a vedere ciò che è invisibile agli occhi. Per fare questo dobbiamo mettere a fuoco il cuore stesso della nostra ignoranza. Dobbiamo riconoscere la radice della nostra confusione e alle prese con domande che riflettono quella radice.

Questa non è una cosa facile, infatti, è estremamente difficile. Il brillante fisico Kip Thorne meditato questo problema ed è stato in grado di utilizzare un superbo esempio del perché è così difficile per noi. Egli osserva che Hendrik Lorentz e Henri Poincaré entrambi prodotti intuizioni preziose che potrebbero essere facilmente portato a scoprire nuova visione di Einstein, ma nessuno dei due ha preso il passo finale. Perché? La risposta, secondo Thorne, è che entrambi gli uomini "sono stati a tentoni verso la stessa revisione dei nostri concetti di spazio e tempo come Einstein, ma sono stati tentoni attraverso una nebbia di equivoci imposto loro dalla fisica newtoniana."

Einstein invece era in grado di intrecciare idee sbagliate newtoniana. La sua volontà di iniziare la sua inchiesta da zero, anche se non voleva dire distruggere le fondamenta della fisica newtoniana, "lo ha portato, con una chiarezza di pensiero che gli altri non poteva competere, alla sua nuova descrizione dello spazio e del tempo". [2]

La lezione qui è che se vogliamo veramente mettere in discussione le cose, dobbiamo mettere in discussione anche le basi strutturali che si trovano sotto le nostre ipotesi. Dobbiamo essere disposti a ricostruire l'intera metrica della realtà fisica - dovrebbe nostra indagine lo richiedono. Solo allora potremo raggiungere le profondità della nostra ignoranza. Solo da questo stato d'animo possiamo veramente iniziare un nuovo viaggio.

In questo spirito, chiediamo le domande più fondamentali che possiamo - domande circa la metrica dello spazio-tempo. Che cos'è lo spazio? Che ore sono? Queste domande sembrano essere del tutto embrionale, e sembra che le risposte devono essere immediatamente evidente, ma non lo sono. Ipotesi di soluzione a queste domande sono arrivate a rappresentare i centrotavola di un regno ancora di là della nostra esperienza e fantasia. Molti credono che per scoprire quel mondo è fondamentale per noi per risolvere il dibattito sulla essenza dello spazio e del tempo. Dobbiamo fare questo, saremo sicuramente aprire una nuova porta per il viaggio che ha plasmato la nostra storia intellettuale.

Newton, che era uno dei capitani più influenti in questa ricerca, ha guidato il nostro cammino sotto la direzione che spazio e tempo sono reali - che sono entità fisiche. Ma dopo Newton si ritirò il suo comando, Mach invertito la rotta, insistendo sul fatto che spazio e tempo non sono vere e proprie entità fisiche a tutti. Più tardi, Einstein ci ha reindirizzato a un titolo completamente nuovo, ridefinendo ciò che intendiamo per spazio e tempo. Nell'ambito di questa nuova direzione siamo entrati in acque che non erano mai stati delineati. Per un po 'il sogno di scoprire una mappa ricca riempito le nostre vele. Ma questo ottimismo non durò a lungo. Dopo pochi anni Einstein rinunciò a malincuore il suo comando ai capricci tirannici della meccanica quantistica. Da quel momento siamo stati casualmente cambiando rotta, nauseously tremolante da una voce all'altra con ogni nuovo momento.

Il vento soffia ancora, ma le nostre vele raramente catturare. È diventato sempre più evidente che si perdono nel mezzo di un oceano disorientante, la filatura di una pesante ancora.

E 'tempo per noi di porre termine a tale ancoraggio. E 'giunto il momento di ristabilire una rubrica sulla nostra ricerca intellettuale e di usare la nostra vele spiegate per spingerci verso la nostra destinazione prezioso. Per fare questo, abbiamo bisogno di capire dove siamo e come siamo arrivati ​​qui. Abbiamo bisogno di tracciare le idee che ci hanno guidato fino a questo punto, e poi abbiamo bisogno di sapere quali presupposti tali idee sono basate su. Dopo aver fatto questo, ci occuperemo di trovare un modo per superare le limitazioni insite nelle mappe che cadono fuori di tali ipotesi. E 'da questo processo che impareremo come si sceglie una nuova direzione, tagliare le nostre vele, e riprendere il vento. Qui andiamo.