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)
Salah satu hal yang unik tentang memiliki sebuah otak adalah bahwa Anda tidak bisa mengendalikan hal-hal yang dikumpulkan dan diingatnya, fakta-fakta dan kisah-kisah. Semakin tua Anda, semakin memburuk. Hal-hal tertentu kadang tinggal di dalam ingatan kita bertahun-tahun sebelum Anda memahami mengapa Anda tertarik kepada hal tersebut, sebelum Anda mengerti dampaknya untuk Anda. Berikut tiga hal yang saya baru sadari. Ketika Richard Feynman masih remaja di Queens, dia berjalan-jalan dengan ayahnya menggunakan kereta-keretaannya membawa sebuah bola. Dan dia menyadari saat dia menarik keretanya, bolanya bergulir ke bagian belakang kereta. Dan dia bertanya kepada ayahnya, "Kenapa bola itu bergulir ke belakang kereta, Yah?" "Itu namanya inersia," jawab ayahnya. Lalu dia bertanya lagi, " Apa itu inersia, Yah?" Kemudian ayahnya menjawab, "Ah. Inersia adalah sebutan yang diberikan ilmuwan terhadap peristiwa bergulirnya bola ke belakang kereta. Namun yang sebenarnya, tidak seorang pun tahu." Feynman lalu pergi kuliah dan memperoleh gelar akademik di MIT, Princeton, dia memecahkan misteri kecelakaan Challanger, dan dia memenangkan hadiah Nobel di bidang Fisika untuk diagram Feynman yang menggambarkan pergerakan partikel sub-atom. Dan dia berterima kasih pada pembicaraannya dengan ayahnya saat itu, yang memberikan arahan baginya bahwa pertanyaan yang paling sederhana dapat membawa kita ke ujung pengetahuan manusia, dan disanalah dia ingin bermain. Dan dia memang bermain. Nah, Eratosthenes adalah pustakawan ketiga di Perpustakaan Alexandria, dan dia memberi banyak kontribusi bagi ilmu pengetahuan. Namun yang membuatnya diingat bermula saat dia menerima sebuah surat saat berkerja sebagai pustakawan, dari kota Swenet, di selatan Alexandria. Surat itu menceritakan sebuah kejadian yang melekat di ingatan Eratosthenes, dan kejadiannya adalah, si penulis berkata bahwa pada siang hari pada waktu matahari berada di titik balik, ketika ia melihat ke dalam sebuah sumur, dia dapat melihat bayangannya di dasar sumur, dan dia juga dapat melihat bahwa kepalanya menghalangi matahari. Saya harus menceritakan kepada Anda -- pernyataan yang mengatakan bahwa Christopher Columbus menemukan bahwa bumi ini bulat adalah bohong belaka. Tidak benar sama sekali. Kenyataannya, semua orang yang berpendidikan tahu bahwa bumi itu bulat sejak zaman Aristoteles, dan Aristoteles telah membuktikannya dengan sebuah pengamatan sederhana. Dia mencermati bahwa setiap Anda melihat bayangan bumi di bulan bayangan itu bulat, dan satu-satunya bentuk yang selalu menghasilkan bayangan bulat adalah lingkaran, yang membuktikan bahwa bumi itu bulat. Namun tidak seorangpun tahu berapa besarnya hingga Eratosthenes memperoleh surat ini. Jadi dia paham bahwa matahari berada tepat di atas kota Swenet, karena dengan melihat ke dalam sumur, dapat ditarik sebuah garis lurus dari dalam sumur, tepat melewati kepalanya hingga ke matahari. Eratosthenes mengetahui fakta lain. Dia tahu bahwa sebuah tiang yang ditancapkan ke tanah di Alexandria pada saat dan hari yang sama, tengah hari, matahari sedang berada di zenit, di titik baliknya, matahari akan menghasilkan bayangan yang berada 7,2 derajat dari titik aksis. Nah, jika Anda tahu keliling sebuah lingkaran, dan Anda punya dua titik diatasnya, dan Anda harus mengetahui jarak kedua titik tersebut, Anda bisa mengasumsikan keliling lingkaran 360 derajat dibagi 7,2 sama dengan 50. Saya tahu angkanya bulat, yang juga membuat saya curiga dengan kebenaran cerita ini, namun ini adalah cerita yang bagus, jadi kita akan lanjutkan saja. Dia ingin tahu jarak antara Swenet dan Alexandria, ini baik, karena Eratosthenes pintar dalam geografi. Kenyataannya dia menciptakan kata geografi. Jalan antara Swenet dan Alexandria adalah jalur perdagangan, dan dalam perdagangan perlu diketahui berapa lama dibutuhkan untuk sampai kesana. Perlu diketahui jarak yang tepat, jadi dia tahu persis bahwa jarak antar kedua kota tersebut adalah 500 mil. Kalikan dengan 50, akan Anda peroleh 25,000, yang merupakan satu persen dari diameter bumi yang sebenarnya. Dia melakukan hal ini 2.200 tahun yang lalu. Saat ini kita hidup di era dimana mesin berharga jutaan milyar dolar berusaha menemukan partikel Higgs. Kita menemukan partikel yang dapat berjalan lebih cepat dari kecepatan cahaya, dan semua penemuan tersebut dimungkinkan oleh teknologi yang telah dikembangkan dalam beberapa dekade terakhir ini. Namun dalam sebagian besar sejarah manusia, kita harus menemukan benda-benda ini menggunakan mata, telinga, dan pikiran kita. Armand Fizaeu adalah seorang fisikawan eksperimental di Paris. Keahliannya adalah memperbaiki dan mengkonfirmasi hasil penemuan orang lain, mungkin kedengarannya seperti ikut-ikutan, namun kenyataannya ini adalah jiwa dari ilmu pengetahuan, karena tidak ada fakta yang tidak dapat didukung secara independen. Dan dia sangat mengenal percobaan Galileo yang mencoba untuk menentukan apakah cahaya memiliki kecepatan. Jadi, Galileo melakukan percobaan yang sangat bagus dimana dia dan asistennya memiliki sebuah lampu, masing-masing mereka memegang sebuah lampu. Galileo akan menghidupkan lampunya dan diikuti oleh asistennya. Dan waktunya sangat berdekatan. Mereka tahu waktunya. Lalu mereka berdiri pada dua puncak bukit, berjarak dua mil, dan mengulangi hal yang sama dengan asumsi dari Galileo bahwa jika cahaya memiliki kecepatan yang dapat diamati, dia akan mengetahui jika cahaya yang datang dari asistennya agak terlambat. Namun cahaya terlalu cepat bagi Galileo. Dia ternyata keliru hingga 10 pangkat sekian saat mengasumsikan bahwa cahaya sekitar 10 kali lebih cepat dari kecepatan suara. Fizeau mengetahui percobaan Galileo ini. Dia tinggal di Paris, lalu dia membangun dua stasiun penelitian, jarak keduanya sekitar 5,5 mil, berlokasi di Paris. Dan dia memecahkan masalah Galileo, dan dengan peralatan yang sederhana. Dia melakukannya dengan sesuatu seperti ini. Saya akan menjauhkan remote-nya dulu, karena saya ingin menyibukkan otak Anda dengan ini. Jadi ini adalah roda gigi. Roda ini memiliki banyak lekukan serta sejumlah gigi. Ini adalah solusi Fizeau untuk mengirimkan pendaran cahaya Dia meletakkan sumber cahaya di balik salah satu lekukan ini. Jika saya melewatkan cahaya melewati lekukan ini menuju sebuah cermin, yang berjarak 5 mil jauhnya, pendar cahaya tersebut memantul di cermin dan kembali menuju saya melalui lekukan ini Namun satu hal menarik terjadi saat dia memutar roda ini lebih cepat. Dia melihatnya seperti sebuah pintu yang mulai menutup pada pendar cahaya yang kembali ke matanya. Mengapa demikian? Itu karena pendar cahaya tidak datang melalui lekukan yang sama. Cahaya tersebut sebenarnya menghantam gigi. Lalu dia memutar roda cukup cepat sehingga dia menutup jalan buat cahaya sepenuhnya. Kemudian, berdasarkan jarak antara dua stasiun ini dan kecepatan roda serta jumlah lekukan pada roda, dia menghitung kecepatan cahaya menjadi sekitar dua persen dari nilai sebenarnya. Dan dia melakukan hal ini tahun 1849. Inilah yang membuat saya bersemangat tentang sains. Setiap saya mengalami kesulitan memahami suatu konsep, saya mencari tahu tentang orang yang menemukan konsep tersebut. Saya membaca cerita bagaimana mereka akhirnya memahami masalah tersebut. Dan apa yang terjadi saat Anda memahami apa yang dipikirkan oleh para penemu saat mereka menemukan temuannya, Anda akan paham bahwa mereka tidak terlalu berbeda dengan kita. Kita semua adalah tumpukan daging dan air. Kita semua mulai dengan alat yang sama. Saya suka ide bahwa cabang ilmu pengetahuan yang berbeda disebut bidang studi. Sebagian besar orang beranggapan bahwa sains adalah kotak hitam yang tertutup, padahal kenyataannya sains adalah bidang yang terbuka. Dan kita semua adalah penjelajahnya. Orang-orang yang menemukan temuan-temuan ini hanya berpikir sedikit lebih keras tentang apa yang sedang mereka cari, dan mereka sedikit lebih ingin tahu. Dan rasa ingin tahu mereka mengubah cara orang-orang berpikir tentang dunia, dan karenanya penemuan itu mengubah dunia. Mereka mengubah dunia, dan Anda juga bisa. Terima kasih. (Tepuk tangan)