(Zene)
One of the funny things about owning a brain is that you have no control over the things that it gathers and holds onto, the facts and the stories. And as you get older, it only gets worse. Things stick around for years sometimes before you understand why you're interested in them, before you understand their import to you. Here's three of mine. When Richard Feynman was a young boy in Queens, he went for a walk with his dad and his wagon and a ball. He noticed that when he pulled the wagon, the ball went to the back of the wagon. He asked his dad, "Why does the ball go to the back of the wagon?" And his dad said, "That's inertia." He said, "What's inertia?" And his dad said, "Ah. Inertia is the name that scientists give to the phenomenon of the ball going to the back of the wagon." (Laughter) "But in truth, nobody really knows." Feynman went on to earn degrees at MIT, Princeton, he solved the Challenger disaster, he ended up winning the Nobel Prize in Physics for his Feynman diagrams, describing the movement of subatomic particles. And he credits that conversation with his father as giving him a sense that the simplest questions could carry you out to the edge of human knowledge, and that that's where he wanted to play. And play he did. Eratosthenes was the third librarian at the great Library of Alexandria, and he made many contributions to science. But the one he is most remembered for began in a letter that he received as the librarian, from the town of Swenet, which was south of Alexandria. The letter included this fact that stuck in Eratosthenes' mind, and the fact was that the writer said, at noon on the solstice, when he looked down this deep well, he could see his reflection at the bottom, and he could also see that his head was blocking the sun. I should tell you -- the idea that Christopher Columbus discovered that the world is spherical is total bull. It's not true at all. In fact, everyone who was educated understood that the world was spherical since Aristotle's time. Aristotle had proved it with a simple observation. He noticed that every time you saw the Earth's shadow on the Moon, it was circular, and the only shape that constantly creates a circular shadow is a sphere, Q.E.D. the Earth is round. But nobody knew how big it was until Eratosthenes got this letter with this fact. So he understood that the sun was directly above the city of Swenet, because looking down a well, it was a straight line all the way down the well, right past the guy's head up to the sun. Eratosthenes knew another fact. He knew that a stick stuck in the ground in Alexandria at the same time and the same day, at noon, the sun's zenith, on the solstice, the sun cast a shadow that showed that it was 7.2 degrees off-axis. If you know the circumference of a circle, and you have two points on it, all you need to know is the distance between those two points, and you can extrapolate the circumference. 360 degrees divided by 7.2 equals 50. I know it's a little bit of a round number, and it makes me suspicious of this story too, but it's a good story, so we'll continue with it. He needed to know the distance between Swenet and Alexandria, which is good because Eratosthenes was good at geography. In fact, he invented the word geography. (Laughter) The road between Swenet and Alexandria was a road of commerce, and commerce needed to know how long it took to get there. It needed to know the exact distance, so he knew very precisely that the distance between the two cities was 500 miles. Multiply that times 50, you get 25,000, which is within one percent of the actual diameter of the Earth. He did this 2,200 years ago. Now, we live in an age where multi-billion-dollar pieces of machinery are looking for the Higgs boson. We're discovering particles that may travel faster than the speed of light, and all of these discoveries are made possible by technology that's been developed in the last few decades. But for most of human history, we had to discover these things using our eyes and our ears and our minds. Armand Fizeau was an experimental physicist in Paris. His specialty was actually refining and confirming other people's results, and this might sound like a bit of an also-ran, but in fact, this is the soul of science, because there is no such thing as a fact that cannot be independently corroborated. And he was familiar with Galileo's experiments in trying to determine whether or not light had a speed. Galileo had worked out this really wonderful experiment where he and his assistant had a lamp, each one of them was holding a lamp. Galileo would open his lamp, and his assistant would open his. They got the timing down really good. They just knew their timing. And then they stood at two hilltops, two miles distant, and they did the same thing, on the assumption from Galileo that if light had a discernible speed, he'd notice a delay in the light coming back from his assistant's lamp. But light was too fast for Galileo. He was off by several orders of magnitude when he assumed that light was roughly ten times as fast as the speed of sound. Fizeau was aware of this experiment. He lived in Paris, and he set up two experimental stations, roughly 5.5 miles distant, in Paris. And he solved this problem of Galileo's, and he did it with a really relatively trivial piece of equipment. He did it with one of these. I'm going to put away the clicker for a second because I want to engage your brains in this. So this is a toothed wheel. It's got a bunch of notches and it's got a bunch of teeth. This was Fizeau's solution to sending discrete pulses of light. He put a beam behind one of these notches. If I point a beam through this notch at a mirror, five miles away, that beam is bouncing off the mirror and coming back to me through this notch. But something interesting happens as he spins the wheel faster. He notices that it seems like a door is starting to close on the light beam that's coming back to his eye. Why is that? It's because the pulse of light is not coming back through the same notch. It's actually hitting a tooth. And he spins the wheel fast enough and he fully occludes the light. And then, based on the distance between the two stations and the speed of his wheel and the number of notches in the wheel, he calculates the speed of light to within two percent of its actual value. And he does this in 1849. This is what really gets me going about science. Whenever I'm having trouble understanding a concept, I go back and I research the people that discovered that concept. I look at the story of how they came to understand it. What happens when you look at what the discoverers were thinking about when they made their discoveries, is you understand that they are not so different from us. We are all bags of meat and water. We all start with the same tools. I love the idea that different branches of science are called fields of study. Most people think of science as a closed, black box, when in fact it is an open field. And we are all explorers. The people that made these discoveries just thought a little bit harder about what they were looking at, and they were a little bit more curious. And their curiosity changed the way people thought about the world, and thus it changed the world. They changed the world, and so can you. Thank you. (Applause)
Az egyik izgalmas dolog az emberi agyban, hogy nem mi döntjük el, hogy mit tárol és jegyez meg, legyen szó adatokról vagy sztorikról. Ahogy öregszünk, egyre rosszabb lesz. Néha egyes információk évekig tárolódnak az elménkben, mielőtt megértenénk, hogy miért érdekelnek bennünket ennyire, mielőtt, megértenénk, hogy miért fontosak számunkra. Mutatok 3 ilyet az én elmémből. Amikor Richard Feyman még csak egy kisfiú volt Queensben, sétálni mentek az apjával és a kocsijukkal meg egy labdával. Észrevette, hogy amikor meghúzza a kocsit, a labda a kocsi végébe gurul. Megkérdezte az apját: "Miért gurul a labda a kocsi végébe?" És az apja azt mondta: "a tehetetlenség miatt." "Mi az a tehetetlenség?" kérdezte. És az apja válaszolt: "Ah. A tehetetlenség az a név amit a tudósok adnak annak a jelenségnek amikor a labda visszagurul a kocsi végébe. De igazából senki sem tudja." Feynman később diplomákat szerzett az MIT-n, a Princetonon, megoldotta a Challenger katasztrófát, és végül elnyerte a fizikai Nobel-díjat a Feynman diagramokért, amik a szubatomi részecskék mozgásait írják le. És azt vallja, hogy az apjával folytatott beszélgetés adta az ötletet, hogy a legegyszerűbb kérdés is elvezethet az emberi tudás határaihoz, és az az a hely, ahol ő játszani szeretne. És játszott is. Eratoszthenész volt az Alexandriai Könyvtár harmadik könyvtárosa, és nagyban hozzájárult a tudományokhoz. De amiért a leginkább emlékszünk rá, egy levéllel kezdődött, amit könyvtárosként kapott, Szuanu városából, Alexandriától délre. A levélben állt valami, ami megragadt Eratoszthenész elméjében, és ez az a tény volt, hogy az író szerint délben, a napforduló idején, amikor lenézett ebbe a mély kútba, látta a saját tükörképét az alján, és azt is látta, hogy a feje pont kitakarja a Napot. Na most el kell hogy mondjam, az az elmélet, hogy Kolumbusz fedezte fel, hogy a Föld gömbölyű, totális hülyeség. Egyáltalán nem igaz. Valójában, minden tanult ember tudta, hogy a Föld gömbölyű amióta Arisztotelész bebizonyította egy egyszerű megfigyeléssel. Észrevette, hogy minden alkalommal amikor a Föld árnyékát látjuk a Holdon, az kör alakú, és az egyetlen forma ami állandóan kör alakú árnyékot vet, az a gömb, magyarul a Föld gömb alakú. De senki nem tudta mekkora a Föld, amíg Eratoszthenész meg nem kapta ezt a levelet. Tehát ő megértette, hogy a nap pontosan Szuanu városa felett állt, mert lenézve egy kútba, az egy egyenes vonal felfelé, teljesen a kút aljáig, keresztül a férfi fején, felfelé a Napig. De Eratoszthenész valami mást is tudott. Tudta, hogy ha egy botot leszúrunk a földbe Alexandriában, ugyanabban az időben, ugyanazon a napon, délben, a Nap zenitjén, napfordulókor, akkor a Nap egy olyan árnyékot vet, ami 7,2 fokos szöget zár be a függőlegessel. Na most, ha ismerjük a kör kerületét, és meg van adva rajta két pont, az egyetlen dolog amit tudnunk kell az a két pont közötti távolság, és így kikövetkeztethető a kerület. 360 fok elosztva 7,2-vel az 50. Tudom, hogy ez egy elég kerek szám, és ez nekem is gyanús egyébként, de ez egy olyan jó sztori, hogy folytatom. Ismernie kellett a távolságot Szuanu és Alexandria között, ami könnyű volt, tekintve, hogy Eratoszthenész jó volt földrajzban. Tulajdonképpen ő találta ki a földrajz szót. Az út Szuanu és Alexandria között kereskedelmi út volt, és a kereskedők tudni akarták, mennyi ideig tart egyik városból a másikba jutni. A pontos távolságra volt szüksége, úgyhogy egész pontosan tudta, hogy a két város közötti távolság 800 kilométer. Ha ezt megszorozzuk ötvennel, az 40.000 kilométer, ami kevesebb mint 1 százalék hibával adja meg a Föld kerületét. Ezt 2200 évvel ezelőtt számolta ki. Ma, egy olyan korban élünk, ahol több milliárd dolláros gépek keresik a Higgs-bozont. Felfedezünk részecskéket, amik talán gyorsabban mozognak a fénysebességnél, és ezek a felfedezések lehetővé váltak annak a technológiának köszönhetően, amit az utóbbi pár évszázadban fejlesztettünk ki. De az emberi történelem nagy részében, ezeket a felfedezéseket a saját szemünkkel, fülünkkel és elménkkel kellett megtennünk. Armand Frizeau kísérleti fizikus volt Párizsban. A szakterülete mások eredményeinek pontosítása és megerősítése volt, és ez egy kicsit "futottak még" kategóriának tűnhet, de tulajdonképpen ez a tudomány lelke, mert olyan nincs, hogy egy tényt ne lehetne függetlenül megállapítani. Ismerte Galileo kísérleteit, amivel ő megpróbálta megállapítani, hogy a fénynek van-e sebessége. Így, Galileo kidolgozta ezt a csodálatos kísérletet, amiben neki és az asszisztensének is volt egy lámpája, mindkettőjük tartotta a saját lámpáját. Galileo kinyitotta a lámpáját, és az asszisztens is kinyitotta az övét. És remek volt az időzítésük. Ismerték a reakcióidejüket. Kimentek két domb tetejére, 3,2 kilométerre egymástól, és ugyanezt játszották el, azt feltételezve, hogy ha a fénynek van megfigyelhető sebessége, akkor késleltetést tapasztalna a fényben, ami az asszisztensétől jön vissza. De a fény túl gyors volt Galileonak. Nagyságrendekkel tévedett, amikor azt feltételezte, hogy a fény nagyjából 10-szer olyan gyors, mint a hang. Fizeau ismerte ezt a kísérletet. Párizsban élt, és felállított két kísérleti állomást, nagyjából 8,7 kilométerre egymástól, Párizsban. Megoldotta Galileo problémáját, méghozzá egy egészen hétköznapi eszköz segítségével. Egy ilyen eszközzel csinálta. Leteszem a távkapcsolót egy pillanatra, mert azt szeretném, hogy ide figyeljetek. Ez egy fogaskerék. Vannak rajta bevágások, és vannak rajta fogak. Ez volt Fizeau megoldása egyedi fényimpulzusok küldésére. Egy fénynyalábot helyezett ezek mögé a fogak mögé. Ha ezt a fénynyalábot a bevágásokon át irányítom rá egy tükörre, 8,7 kilométerre innen, a fénynyaláb visszaverődik a tükörről, és visszajön hozzám ezen a bevágáson keresztül. De valami egészen érdekes dolog történik, amikor gyorsabban forgatja a kereket. Észreveszi, hogy olyan, mintha egy ajtó kezdene becsukódni, a fénynyalábon ahogy az visszasugárzik a szemébe. Miért történik ez? Mert a fény impulzus nem ugyanazon a bevágáson keresztül jön vissza. Tulajdonképpen beleütközik egy fogba. És elég gyorsan kezdi tekerni a kereket ahhoz, hogy teljesen elzárja a fény útját. És ezután, a két állomás távolságára alapozva, illetve a kerék sebességére és a bevágások számára alapozva, kiszámolja a fény sebességét kevesebb mint 2 % eltéréssel a tulajdonképpeni értéktől. Ez 1849-ben történt. Ez az ami számomra fantasztikus a tudományban. Mindig, amikor nem értek egy fogalmat, visszamegyek és tanulmányozom azokat az embereket, akik felfedezték azt. Tanulmányozom a történetet, ahogyan ők megértették. És az, ami akkor történik, amikor rájössz, hogy mire gondoltak a felfedezők, amikor ezeket a felfedezéseket tették, segít megérteni, hogy ők nem sokban különböznek tőlünk. Mindannyian hús és vér vagyunk. Mindannyian ugyanazon eszközök birtokában vagyunk. Tetszik az ötlet, hogy a tudomány különböző részeit "tudományterületeknek" hívják. A legtöbb ember a tudományra egy zárt, fekete dobozként tekint, pedig valójában ez egy nyitott terület. És mi mindannyian felfedezők vagyunk. Azok az emberek, akik ezeket a felfedezéseket tették, csak egy kicsit erősebben gondolkoztak, arról, ami előttük volt, és egy kicsit kíváncsibbak voltak. És az ő kíváncsiságuk megváltoztatta az emberek gondolkodását a világról, és ez megváltoztatta a világot. Ők megváltoztatták a világot, és te is meg tudod. Köszönöm. (Taps)