Kapittel 2

Seksjon 1: Rethinking Space and Time Again

"Vi er så låst inn 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 ydmyk å innse at evolusjonær perfeksjon er en vilje-o'-the-dott 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 viktig er usynlig for øyet."

Antoine de Saint-Exupéry

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

Jeg driver-flyter bare inches over den blendende hvite overflaten av den internasjonale romstasjonen (ISS). Dette glimrende lekeplass kaller meg, koble meg til en sensasjon oppdaget i løpet av barndommen etter bygge min første fortet - et sted hvor jeg kunne holde mine topphemmelige prosjekter trygt, et sted hvor jeg kunne observere resten av verden som en outsider. Bare å være her utvider mine nerveender og øker mine sanser. I bakgrunnen er det usynlige virvler av motstand, og huden min kribler 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 håndtaket kommer innen rekkevidde. Jeg utvide min hånd og forsiktig napp på den for å omdirigere min kurs. Jeg kan føle bølgende sylinderen rotere under meg rett på signalet. Jeg må minne meg selv å puste.

Jeg fortsetter gli sakte fra en håndtaket til neste som om jeg spilte ut strofe av en veltalende symfoni. Arm over arm flytter jeg over denne flaten som musikken i hodet mitt bygger mot sitt høydepunkt. Selv om jeg ser dette romskipet trekket under meg, mistenker jeg at en tilskuer ville beskrive meg som en liten bug omkringsittende grenen av et tre. Det vil si, hvis de lot seg sammenligne en av historiens mest imponerende byggeprosjekter til den grenen av et tre.

I midten av denne strofen hører jeg de knitrende stemmene til Mission Control over mitt bein telefon. De detaljering Orbital Replacement Unit (ORU) prosedyre som Mission Specialists gjør sin vei fra Trykksatt Mating Adapter (PMA). En av disse astronautene er min dykket partner far.

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

Denne erfaringen fant sted inne i verdens største innendørs basseng (202 fot lang, 101 meter bred, og 40 fot dyp) kjent som nøytral oppdrift Laboratory (NBL). Det er en satellitt til NASAs Johnson Space Center (JSC) i Houston, Texas. Bassenget havner nøyaktig skala mock-ups av ISS, Hubble Space Telescope (HST), og romfergen Cargo Bay, som brukes til å simulere oppdrag Evas (ekstra Vehicular Aktiviteter eller 'plass walks ").

Da NBL ble opprinnelig bygget, hadde NASA noen vanskeligheter å fremskaffe egnede vann bevilgninger for det. Derfor tok det over en måned å fylle bassenget med bare en hageslange. Nå er hele volumet, sammen med sine nøye balanserte kjemikalier, blir filtrert hvert tjuefire timer.

Som astronautene fortsette sin simulering Brad og jeg begynner vår oppgave. Vår "cowboying rundt" - som er hva det heter når en EVA utføres uten tjore - er ikke bare et forsøk på å oppfylle en barndomsdrøm, vi fotografere flere av de eksterne ISS komponentene og den generelle profilen for en katalog vi er komponering. ISS er omdefinert daglig for å gjenskape byggetrinn som hver simulering mannskap vil møte i verdensrommet. Bilder av de 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 på en klumpete undersjøisk digitalkamera og knipser bilder av denne inspirerende Behemoth som det flyter under / over meg. Når minnekortet er nesten mettet jeg overlate 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 omkring. 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 forskjellig nok til å vekke en følelse av det ukjente. Det er en følelse som strømmer over kroppen min og passerer rett gjennom meg.

Plutselig husker jeg mine drømmer om å være i rommet og jeg overveldet av ønsket om å oppdage hva hvis føles å bli drivende utenfor inn i himmelen uten mulighet for henting. Å vite at jeg ikke bærer en tjore (og tillater meg å tro at jeg er i rommet i stedet for et basseng), grep jeg en annen utstående gult håndtak og akselerere mot kanten av den sylindriske laboratoriet. Jeg ser den massive strukturen farten under meg. Håndtak til å håndtere jeg trekke og dytte. Så mens jeg starter utenfor kanten av strukturen, slår jeg og ser hjemmebase drift lenger og lenger bort.

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 bli drive bort fra ISS til min uunngåelige slutten, men i stedet jeg var vitne til ISS drev bort fra meg. Dette var noe overraskende. For noen grunn, trodde hver gang jeg hadde det denne erfaringen ville være som jeg hadde visualisert det fra referanseramme av ISS. Nå jeg så den gjennom mine egne øyne - fra min egen referanseramme. Opplevelsen dypt forankret min intuisjon i den grunnleggende prinsipp i fysikk som forteller oss at alle treghet rammer er jevnbyrdige - som en konstant hastighet referanseramme er like gyldig som noen annen.

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

De største mysterier den fysiske verden er, men ekko av vår uvitenhet av rom og tid. Selv om de ligger til grunn for alle våre erfaringer og danne meget metrisk av Nature, har plass og tid holdt så hemmelig at vi ikke har selv vært i stand til å definitivt definere dem. Dette tåkete forståelse vil ikke lenger gjøre.

Det er tid for oss å krone vår søken etter en dypere essens, for å åpne dørene til en vidunderlig verden som er tilgjengelig for oss bare i kraft av vitenskapelig 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 fundert over dette problemet og var i stand til å bruke en ypperlig eksempel på hvorfor det er så vanskelig for oss. Han påpeker at Hendrik Lorentz og Henri Poincare begge produsert verdifull innsikt som kan ha lett 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 famlet gjennom en tåke av misforståelsene foisted dem av Newtonsk fysikk."

Einstein derimot klarte å kaste av Newtonsk misforståelser. Hans vilje til å starte sin etterforskning fra bunnen av, om ikke det betydde å ødelegge grunnlaget for Newtonfysikken "ledet ham, med en klar tanke om at andre ikke kunne matche, til sin nye beskrivelse av rom og tid." [2]

Lærdommen her er at hvis vi er seriøse om avhør ting, må vi spørre selv de strukturelle grunnlaget som ligger under våre forutsetninger. Vi må være villige til å gjenoppbygge hele metrisk av fysisk virkelighet - skal vår etterforskning det krever. Først 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 spørre de mest grunnleggende spørsmål 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 et rike fortsatt utenfor vår erfaring og fantasi. Mange tror at for å oppdage at riket 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 skippere 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 vår 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 tid og rom. Under denne nye retningen inngikk vi farvann som aldri før hadde blitt kartlagt. For en stund fylt drømmen om å oppdage et rikere kart seilene våre. Men denne optimismen varte ikke lenge. Etter noen korte år Einstein motvillig la ned sin kommando til de tyranniske innfall av kvantemekanikken. Fra det punktet vi har blitt tilfeldig endre kurs, nauseously flimrende fra en vei til det neste med hver nye øyeblikk.

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

Det er på tide for oss å løfte den 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 mål. For å gjøre dette, må vi finne ut hvor vi er og hvordan vi kom hit. Vi trenger å spore opp de 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, vil vi bry oss med å finne en måte å overvinne begrensninger som ligger i de kartene som faller ut av disse forutsetningene. Det er ved denne prosessen at vi skal lære å velge en ny retning, trimme seilene våre, og gjenfangst vinden. Her går vi.