(Muziek)
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)
Het grappige aan je brein is dat je geen controle hebt over welke feiten en verhalen het verzamelt en onthoudt. Veroudering maakt het alleen maar erger. Soms blijft iets jarenlang hangen, voor je begrijpt waar je interesse vandaan komt en waarom het voor jou belangrijk is. Ik heb er drie. Een nog jonge Richard Feynman ging wandelen met zijn vader, zijn kar en een bal. Hij merkte op dat als hij aan de kar trok, de bal naar achteren in de kar rolde. Hij vroeg zijn vader: "Waarom rolt de bal naar achteren?" Zijn vader antwoordde: "Dat is traagheid." Hij vroeg: "Wat is traagheid?" "Traagheid is de naam van de geleerden voor het fenomeen dat de bal naar achteren in de kar rolt. Maar in werkelijkheid weet niemand het." Feynman haalde zijn diploma's op MIT, Princeton. Hij loste de ramp met de Challenger op. Hij won de Nobelprijs voor Natuurkunde voor zijn Feynman-diagrammen, die de bewegingen van subatomaire deeltjes beschrijven. Die conversatie met zijn vader bracht hem tot het besef dat eenvoudige vragen tot belangrijke kennis kunnen leiden, en dat dat zijn speelveld moest zijn. Zo gebeurde het ook. Eratosthenes was de derde hoofdbibliothecaris van de beroemde bibliotheek van Alexandrië. Hij droeg veel bij aan de wetenschap. Hij is het meest bekend door een brief die hij als bibliothecaris ontving uit Swenet, een stad in het zuiden van Alexandrië. Iets uit die brief bleef hangen bij Eratosthenes. De schrijver beschrijft een middag tijdens de zonnewende. Hij keek in een diepe put en zag zijn reflectie op de bodem. Hij zag ook dat zijn hoofd de zon afschermde. Ik moet jullie vertellen: het was niet Columbus die ontdekte dat de aarde rond is. Ik moet jullie vertellen: het was niet Columbus die ontdekte dat de aarde rond is. Iedereen met een opleiding begreep dat de aarde rond was sinds Aristoteles dat bewezen had met een simpele observatie. Hij observeerde dat de schaduw van de aarde op de maan cirkelvormig was. Hij observeerde dat de schaduw van de aarde op de maan cirkelvormig was. De enige vorm die altijd een cirkelvormige schaduw geeft, is een bol, dus is de aarde rond. Maar niemand wist hoe groot ze was, tot Eratosthenes deze brief las. Hij begreep dat de zon recht boven Swenet stond, omdat het een rechte lijn was van de bodem van de put, langs het hoofd van de man naar de zon. Eratosthenes wist nog iets. Hij wist dat een stok in de grond in Alexandrië, op dezelfde tijd en dag, op de middag, tijdens de zenith, op de zonnewende, de zon een schaduw wierp onder een hoek van 7,2 graden. Als je de omtrek van een cirkel weet, en twee punten erop neemt, moet je enkel nog de afstand tussen die twee punten weten en je kunt de omtrek extrapoleren. 360 graden gedeeld door 7,2 is 50. Ik weet dat dat een mooi rond getal is, het deed mij ook twijfelen aan dit verhaal, maar het is een leuk verhaal, dus we blijven erbij. Hij moest de afstand weten tussen Swenet en Alexandrië. Eratosthenes was heel goed in geografie. Hij vond het woord geografie uit. De weg tussen Swenet en Alexandrië was een handelsroute. De handelaars wilden graag weten hoe lang het duurde om er te komen. Ze wilden de exacte afstand weten. Hij wist precies dat de afstand tussen de twee steden 800 kilometer was. Vermenigvuldig dat met 50 en je hebt 40.000. Een afwijking van minder dan één procent van de werkelijke diameter van de aarde. Hij deed dit 2200 jaar geleden. We leven nu in een tijdperk waar machines van vele miljoenen euro's zoeken naar het Higgsdeeltje. We hebben deeltjes ontdekt die mogelijk sneller dan het licht reizen. Al deze ontdekkingen zijn mogelijk geworden door technologieën die de laatste tientallen jaren ontwikkeld zijn. Voor het grootste deel van de geschiedenis moesten we deze dingen ontdekken door onze ogen, oren en verstand te gebruiken. Armand Fizeau was een experimenteel natuurkundige uit Parijs. Zijn specialiteit was het verfijnen en bevestigen van andermans resultaten. Het klinkt een beetje als een goede tweede, maar dit is de geest van de wetenschap. Feiten moeten onafhankelijk getoetst kunnen worden. Hij wist dat Galileo experimenteerde met lichtsnelheid. Hij had een prachtig experiment bedacht: hij en zijn assistent hadden elk een lamp. Ze staken de lampen aan en kregen de timing aardig onder de knie. Ze gingen elk bovenop een heuvel staan, drie kilometer uit elkaar, en ze deden hetzelfde. Galileo nam aan dat als licht een waarneembare snelheid had, hij de vertraging zou zien van het licht uit de andere lamp. Het licht was te snel voor Galileo. Hij zat er verschillende orden van grootte naast met zijn aanname dat licht ongeveer tien keer sneller was dan de snelheid van het geluid. Fizeau kende dit experiment. Hij woonde in Parijs, waar hij twee experimentele stations opzette, ongeveer negen kilometer uit elkaar in Parijs. Hij loste het probleem van Galileo op met relatief eenvoudige middelen. Hij deed het hiermee. Ik zal de afstandsbediening even wegdoen, omdat ik jullie breinen erbij wil betrekken. Dit is een nokkenwiel met kepen en tanden. Dit is een nokkenwiel met kepen en tanden. Dit was Fizeaus oplossing om discrete lichtpulsen te versturen. Hij zette een lichtstraal achter een van de kepen. Als ik een lichtstraal door de keep op een spiegel richt negen kilometer verder, weerkaatst die straal op de spiegel en komt terug door deze keep. Er gebeurt iets interessants als hij het wiel sneller laat draaien. Het lijkt alsof er een deur dichtgaat voor de lichtstraal die in zijn oog valt. Waarom is dat? Omdat de lichtpuls niet via dezelfde keep terugkomt. Hij raakt inderdaad een tand. Als hij het wiel snel genoeg laat draaien, blokkeert hij het licht volledig. Gebaseerd op de afstand tussen de stations, de snelheid van het wiel en het aantal nokken op het wiel, berekent hij de snelheid van het licht binnen twee procent van de werkelijke waarde. Hij doet dit in 1849. Daardoor raak ik niet uitgepraat over de wetenschap. Als ik een concept niet goed begrijp, kijk ik naar de mensen die dat concept ontdekt hebben, hoe zij het gingen begrijpen. Als je onderzoekt wat de ontdekkers dachten bij hun ontdekkingen, merk je dat ze niet zo verschillend van ons zijn. We zijn allemaal van vlees en bloed. We beginnen allemaal met dezelfde middelen. Ik vind het prachtig dat de takken van de wetenschap vakgebieden worden genoemd. De meeste mensen zien de wetenschap als een gesloten zwarte doos, terwijl het een open gebied is. We zijn allemaal ontdekkers. De mensen die deze ontdekkingen deden, dachten wat harder na over wat ze zagen. Ze waren een beetje nieuwsgieriger. Hun nieuwsgierigheid veranderde hoe mensen over de wereld dachten, waardoor de wereld veranderde. Zij veranderden de wereld. Jullie kunnen dat ook. Dank u. (Applaus)