(Музыка)
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)
Наш мозг забавен тем, что от нас не зависит, что именно он в себя вбирает и накапливает, какие факты и истории. И чем ты старше, тем больше там фактов. Иногда что-то сидит в голове годами до того, как станет понятно, почему это тебя заинтересовало, до того, как станет понятна значимость этого факта для тебя. Вот три моих примера. Ричард Фейнман, ещё будучи мальчиком и живя в Квинсе, ходил гулять с отцом и брал с собой тележку с мячиком. Он заметил, что когда он тянет тележку, мяч в ней откатывается назад. Он спросил отца: «Почему мяч откатывается в конец коляски?». Отец ответил: «Из-за инерции». Ричард спросил: «Что такое инерция?». И отец ответил: «Так учёные называют явление, когда мяч откатывается в конец тележки. Но, по правде говоря, никто толком не знает». Феймнман получил научные степени в МТИ, Принстоне, он установил причину катастрофы шаттла «Челленджер», он даже получил Нобелевскую премию по физике за диаграммы Фейнмана, описывающие движение субатомных частиц. И он считал, что тот разговор с отцом дал ему понять, что даже простейшие вопросы могут бросить вызов человеческим знаниям, и именно с ними он и хотел играть. Так он и играл. Теперь Эратосфен. Он был третьим главой Александрийской библиотеки и внёс большой вклад в науку. Однако вклад, которым он больше всего памятен, начался с письма, которое он получил, будучи главой библиотеки, из города Сиена к югу от Александрии. В письме упоминался факт, который не давал покоя Эратосфену. Автор письма писал, что в полдень в день солнцестояния, глядя в глубокий колодец, он видел внизу свое отражение, а ещё он видел, что его голова загораживала солнце. Надо сказать, что мнение о том, что именно Христофор Колумб открыл, что Земля круглая, — полный вздор. Здесь нет и доли правды. На самом деле, каждый образованный человек понимал, что Земля круглая, ещё со времён Аристотеля, а Аристотель доказал это простым наблюдением. Он заметил, что каждый раз, когда на Луне видна тень от Земли, она круглая, а круглую тень может отбрасывать только шар, поэтому Земля круглая. Но никто не знал, какого она размера, пока Эрастофен не получил то самое письмо. Он понимал, что Солнце находилось прямо над Сиеной, потому что, если смотреть в колодец, то видно, что ствол колодца, его голова и Солнце оказываются на одной прямой. Эратосфену был известен и другой факт. Он знал, что палка, торчащая из земли в Александрии, в то же время, в тот же день, в полдень, когда Солнце в зените, в день солнцестояния, отбрасывала тень под углом 7,2° к своей оси. Теперь, если вы знаете, как вычисляется длина окружности, на которой есть две точки, расстояние между которыми известно, вы можете путём экстраполяции узнать длину окружности. Делим 360 градусов на 7,2 и получаем 50. Да, получилось круглое число, поэтому эта история и вызывает у меня подозрения, но это хорошая история, так что пойдём дальше. Ему нужно было знать расстояние между Сиеной и Александрией, что не было проблемой, ведь Эратосфен хорошо знал географию. Фактически, он и придумал слово «география». Между Сиеной и Александрией проходил торговый путь, и торговцам надо было знать, сколько им понадобится времени. Им нужно было точное расстояние, поэтому он очень хорошо знал, что между двумя городами 800 км. Умножаем на 50 и получаем 40 000, то есть окружность Земли с погрешностью менее 1 %. Эратосфен сделал это 2200 лет назад. Мы живём в эпоху, когда с помощью оборудования стоимостью в миллиарды долларов ищут бозон Хиггса, мы открываем частицы, которые, возможно, быстрее света, и все эти открытия стали возможными благодаря технологиям, разработанным за последние десятилетия. Но на протяжении большей части истории человечества нам приходилось совершать открытия, пользуясь только глазами, ушами и разумом. Арман Физо занимался экспериментальной физикой в Париже. По сути, он специализировался на уточнении и подтверждении результатов чужих работ, что может звучать так, будто он был на вторых ролях, но на самом деле в этом вся сущность науки, потому что факт без независимого подтверждения — это не факт. Он был знаком с опытами Галилея, пытавшегося определить, обладает свет скоростью или нет. А Галилей провёл поистине замечательный эксперимент. Он и его помощник держали по лампе. Галилей открывал свою, а помощник — свою. Они очень старательно засекали время и знали время своей реакции. А затем, стоя на вершинах двух холмов на расстоянии 3 км друг от друга, они делали то же самое, исходя из предположения Галилея о том, что, если свет обладает определяемой скоростью, он заметит задержку обратного света от лампы помощника. Но свет был слишком быстрым для Галилея. Он ошибся на несколько порядков, предположив, что свет примерно в 10 раз быстрее звука. Физо знал о его опыте. Он жил в Париже, и там он установил две экспериментальных станции на расстоянии примерно 8,5 км друг от друга. И он решил задачу Галилея, воспользовавшись для этого весьма незамысловатым оборудованием. Он использовал вот такую штуку. Я на секунду спрячу пульт, потому что мне нужно, чтобы вы сейчас подключили мозг. Вот зубчатое колесо. У него много впадин и много зубьев. Таким образом, Физо придумал, как посылать отдельные световые импульсы. Он помещал источник света за одним из зубьев. Если направить луч через впадину на зеркало в 8 километрах, луч отразится от зеркала и вернётся ко мне через эту впадину. Но когда он вращал колесо быстрее, происходило нечто интересное. Он заметил, что как будто начинает закрываться дверь перед лучом света, возвращающимся к его глазу. Почему так? Потому что импульс света возвращается не через ту же впадину. На самом деле, он попадает в зубец. И, вращая колесо достаточно быстро, он полностью отсекал свет. Так по расстоянию между двумя станциями, скорости своего колеса и числу впадин у колеса он вычислил скорость света с погрешностью 2 % относительно её реального значения. И сделал он это в 1849 г. Вот это по-настоящему вдохновляет меня в науке. Каждый раз, когда мне бывает трудно что-то понять, я обращаюсь к историям открывших это людей и изучаю их путь к пониманию этого. И когда узнаёшь, о чём думали исследователи, делая свои открытия, понимаешь, что они не так уж отличаются от нас. Все мы состоим из мяса и воды. Все мы в начале пользуемся одинаковыми средствами. Мне очень нравится, что разные направления в науке называют полями деятельности. Большинство воспринимают науку как закрытый черный ящик, тогда как на самом деле это открытое поле. И все мы исследователи. Люди, совершившие эти открытия, просто чуть усерднее думали о том, с чем имели дело, и они были чуть любознательнее. Их любознательность изменила представление людей о мире, изменив таким образом сам мир. Они изменили мир. И вы тоже можете его изменить. Спасибо. (Аплодисменты)