(音楽)
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)
脳について 面白いと思うのは 脳が集め蓄える事実や話を 自分ではコントロールできないことです しかも 年を取るほど ひどくなります ずっと気になっていたことが 何年もかかってやっと なぜ興味を 持ち続けていたのか どんな意味があったのか 分かったりします 私の場合の例を3つ お話しします リチャード ファインマンは クイーンズ区の子供時代に ボールを載せた台車を引いて お父さんと歩いていたとき 台車を引くとボールが 後ろに動くことに 気がつきました 「台車を引くとボールが 後ろに行くのはどうして?」と聞くと お父さんが 「慣性のためだよ」と言うので 「慣性って何?」と聞くと お父さんは言いました 「慣性っていうのはね 台車を引くと その上のボールが後ろに動く現象に 科学者が付けた名前だけど 本当のところは 誰にも分からないんだ」 ファインマンは MITとプリンストンで学位を取り スペースシャトル チャレンジャー号の 悲劇の謎を解き明かし 素粒子の動きを説明する ファインマン・ダイアグラムの功績により ノーベル物理学賞を受賞しました 彼はその時の父親との会話が 人類の知を広げることにつながったと 語っています 単純な疑問が人類の知の限界を超えさせるんだ という感覚を得たのだと それが彼のやりたかったことであり 彼はその通りにしたのです エラトステネスは アレクサンドリア図書館の3番目の司書で 科学に多くの貢献をしました 彼の最もよく知られている功績は 司書として受取った 一通の手紙が元になりました アレクサンドリアの南にある シエネからの その手紙には 彼の心に長く留まることになる あることが書かれていました 手紙の主によれば 夏至の日に 深い井戸を覗き込むと 水に映る自分の姿が見え 自分の頭が 太陽を隠していた とのことでした 地球が丸いのを発見したのは コロンブスだという話は まったくでたらめです 実際は アリストテレスの時代から 教養ある人はみんな 地球が丸いのを知っていました アリストテレスが 単純な観察から それを証明しました アリストテレスは 気付いたんです 月に映る地球の影は常に丸く 常に丸い影を作る形は 球体なので 地球は球体のはずだと 証明終わり しかし地球の大きさは エラトステネスが 件の手紙を受け取るまで 誰も知りませんでした 太陽がシエネの真上に来る ということが彼には分かりました 何故なら 井戸を覗き込んだとき 井戸の底から 男の頭を通り越し 太陽まで一直線だったからです エラトステネスが もう1つ知っていたのは 同じ夏至の日の正午 アレクサンドリアで 地面に棒を立てると 棒に影ができて 太陽は真上から 7.2度 傾いているということです さて 円周と その上の2点が 与えられているとき その2点間の距離さえ 分かれば 補外して円周の長さを 知ることができます 360度を 7.2度で 割ると 50 です — きりが良すぎて 話がうますぎる気もしますが いい話なので まぁ 続けましょう シエネとアレクサンドリアの間の 距離が必要ですが 幸い地理学は エラトステネスの得意とするところでした 実は「地理」(geography) という言葉を 作ったのも 彼だったんです シエネとアレクサンドリアを 結ぶ道は 交易路であり 商人が所要時間を 知る必要から 2都市の距離は 非常に正確な値が知られていました 500マイルです それを50倍した25,000マイルが 地球の周囲の長さということになり これは実際の値に対し 誤差1%未満です 彼は 2,200年も前に それを計算したんです さて 今私たちは ヒッグス粒子を見つけるために 数十億ドルの機械装置を 使うような時代を生きています 光よりも早い素粒子を 見つけようとしていますが そのような発見は ここ数十年間に発達した技術で 可能になったことです しかし人類の歴史の 大部分においては 発見のために 自分たちの目と耳と 頭を使う以外にありませんでした アルマン・フィゾーは パリに住む実験物理学者でした 彼が得意としたのは 他の人の成果を より洗練させ検証することでした そんなのつまらないと 思うかもしれませんが これは科学にとって 本質的なことで 独立して検証できなければ 科学的事実とは言えないのです 光に速度はあるのか 調べようとした ガリレオの実験の話を 彼は よく知っていました ガリレオは素晴らしい 実験を考え出しました ガリレオと助手がランプを持ち ガリレオがランプのふたを開けたら 助手もランプのふたを開けます 素早くできるように 練習しました そして反応時間を把握すると 互いに2マイル離れた丘に立って 同じことをしました ガリレオの予想では もし光に認識可能な速度があるなら 光が見えるタイミングが 遅くなるはずです しかし 光は速すぎました ガリレオは 光は音より 10倍くらい速いと考えましたが これは実際とは 何桁も違っています フィゾーは この実験を知っていて パリに住んでいた彼は 2つの実験施設を 約5.5マイル離れたところに 作りました そして 彼は このガリレオの問題を 比較的簡単な仕掛けで 解決しました こんなものを使ったんです リモコンはしまっておきます 皆さんには こっちに集中してほしいので これは歯車で 切込みと歯が たくさんあります これを使って光の離散的パルスを送る というのが彼のアイデアでした 切込みの1つを通して ビームを送ります それが 5.5マイル向こうにある 鏡に反射して 戻ってきて 同じ切込みを 通ります しかし 歯車を高速で回転させると 面白いことが起きます 戻ってくる光が 徐々に遮断され始めるんです 何故でしょう? 行きと帰りで 光は同じ切り込みを通れず 歯車の歯に 当たるためです 歯車を 十分速く 回転させると 光が完全に遮られます 2つの実験施設の間の距離と 歯車の回転速度 歯車の切込みの数を元に 光の速度を誤差2%未満という精度で 求めることができました 1849年のことです これが 私の 科学に取り組む方法です 何かの概念がよく理解できない時 それを発見した人のことを調べます 彼らが どうやってその概念を 理解するに到ったのか 発見者の思考の跡を 辿ると 彼らも自分とそんなに 違った人間ではないと 気付きます 同じ肉体を持つ人間で 同じ道具を使います 科学のそれぞれの分野が「フィールド」と 呼ばれているのが気に入っています 多くの人は科学を閉じた ブラックボックスみたいに考えていますが 実際は開かれている フィールドであり 誰でも探索できるんです このような発見をした人々は ほんの少し物事を注意して見 ほんの少し人より 好奇心が強かっただけなんです そして彼らの好奇心が 人々の世界に対する考え方を変え 世界を変えることになりましたが 皆さんだって 世界を変えることができるんです ありがとうございました (拍手)