(Musik)
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)
En av de lustiga sakerna med att äga en hjärna är bristen på kontroll över vad den samlar in och bevarar, fakta och berättelser. Och ju äldre man blir, desto värre blir det. Vissa saker stannar kvar i flera år ibland innan man förstår varför de är intressanta, innan man förstår varför de är viktiga. Här är tre av mina. När Richard Feynman var en ung pojke i Queens gick han promenader med sin far, en liten vagn och en boll. Han märkte att när han drog vagnen rullade bollen bak i vagnen. Och han frågade sin far: "Varför rullar bollen bakåt i vagnen?" Och hans far svarade: "Det är tröghet." Han sa: "Vad är tröghet?" Och hans far sa: "Ah". "Tröghet är namnet som forskarna gett fenomenet att bollen rullar bakåt i vagnen. (Skratt) Men i själva verket vet ingen riktigt vad det är." Feynam fortsatte med att skaffa sig examina vid MIT och Princeton, förklarade Challenger-katastrofen, och fortsatte med att få ett Nobelpris i fysik för sina Feynmandiagram som beskriver subatomära partikelrörelser. Och han säger att det var det samtalet med pappan som gav honom en känsla att de enklaste frågorna kan förflytta dig mot gränserna för det mänskliga vetandet, och det var där han ville leka. Och lekte gjorde han. Eratosthenes var tredjebibliotekarie vid det stora biblioteket i Alexandria, och han har kommit med många bidrag till vetenskapen. Men det han är mest ihågkommen för började med ett brev han fick som bibliotekarie från staden Syene, som låg söder om Alexandria. Brevet innehöll en upplysning som fastnade i Eratosthenes minne. Författaren påstod att klockan 12 på dagen vid sommarsolståndet, kunde han titta ner i en djup brunn och se sin spegelbild i botten av brunnen och också att huvudet blockerade solen. Det är värt att påpeka: att Kristoffer Colombus upptäckte att jorden var rund är bara trams. Det är inte alls sant. I själva verket visste varje bildad människa att jorden var rund ända sedan Aristoteles, och han hade bevisat det med en enkel observation. Han såg att jordens skugga på månen alltid var rund och den enda form som alltid ger en rund skugga är ett klot. Alltså är jorden rund. Men ingen visste hur stor den var förrän Eratosthenes fick brevet med den här uppgiften. Han insåg att solen stod rakt över staden Syene, eftersom när man tittar ner i en brunn, finns det en linje hela vägen från brunnens botten förbi killens huvud upp till solen. Eratosthenes visste en sak till. Han visste att en pinne som satts i marken i Alexandria. vid samma tid på året klockan 12 på dagen, då solen är i zenit, vid sommarsolståndet, ger en skugga som visar solen i vinkeln 7,2 grader. Så om man nu vet hur stor cirkelns omkrets är, och man har två punkter på den, är allt man behöver avståndet mellan dessa två punkter, så kan man räkna ut omkretsen. 360 grader dividerat med 7,2 är lika med 50. Jag vet, det jämna talet gör att jag också blir lite misstänksam mot historien, men det är en bra historia, så vi fortsätter den. (Skratt) Han behövde veta avståndet mellan Syene och Alexandria, och det gick bra eftersom Eratosthenes var bra på geografi. Det var faktiskt han som uppfann ordet geografi. (Skratt) Vägen mellan Syene och Alexandria var en handelsväg, och för handelsmän var det viktigt att veta hur lång tid resan tog. De behövde veta den exakta distansen, så han visste med stor precision att avståndet mellan de två städerna var 800 km. Multiplicera det med 50 och du får 40 000, vilket är inom 1 procent från det rätta värdet på jordens omkrets. Han beräknade detta för 2 200 år sedan. Nu lever vi i en tidsålder där maskiner för flera miljarder dollar letar efter Higgs boson. Vi upptäcker partiklar som kanske kan röra sig snabbare än ljuset, och alla dessa upptäckter har blivit möjliga tack vare teknologi som utvecklats under de senaste decennierna. Men under större delen av mänsklighetens historia, fick vi göra upptäckter med våra ögon, öron och hjärnor. Armand Fizeau var en experimentell fysiker i Paris. Hans specialitet var att förfina och bekräfta andras resultat, vilket kan tyckas vara lite av en tjatig verksamhet, men det är i själva verket vetenskapens kärna, för det finns inte något sådant som fakta som inte kan bekräftas. Han var bekant med Galileos experiment, där han försökte ta reda på om ljus har en hastighet Galileo hade tänkt ut ett fantastiskt experiment där han och hans assistent hade var sin lampa. Båda höll i sin lampa. Galileo slog på sin lampa, och hans assistent slog på sin. De tränade så att de var rätt så samtidiga. De timade in det, och sedan ställde de sig på var sin kulle, 3 km ifrån varandra, och gjorde om experimentet, och Galileos antagandet var att om ljusets hastighet var mätbar skulle han kunna se en fördröjning i ljussignalen tillbaka från assistenten. Men ljuset var för snabbt för Galileo. Hans antagande om ljushastigheten var flera storleksordningar fel när han antog att ljuset var ungefär 10 gånger snabbare än ljudet. Fizeau kände till experimentet. Han bodde i Paris och satte upp två experimentstationer, ungefär 9 km från varandra i Paris. Och han löste Galileos problem, och han gjorde det med ganska enkel utrustning. Han gjorde det med en sådan här. Jag ska lägga undan fjärrkontrollen ett ögonblick för jag vill sätta fart på era hjärnor. Det här är ett kugghjul. Det har hack och en massa tänder. Detta blev Fizeaus lösning för att skicka korta pulser av ljus. Han skickade en ljusstråle mot kuggarna. Om jag riktar en stråle mellan kuggarna mot en spegel 9 km bort, kommer den att reflekteras i spegeln och komma tillbaka till mig genom samma hack. Men något intressant inträffar när han roterar hjulet allt fortare. Han ser att det ser ut som en dörr börjar stängas i vägen för ljusstrålen som reflekteras. Varför? Det beror på att ljuspulsen inte kommer igenom samma hack när den kommer tillbaka, den träffar faktisk en kugge. Och om han snurrar hjulet tillräckligt snabbt kommer ljuset att helt blockeras. Då kan man med hjälp av avståndet mellan de två försöksplatserna, hastigheten på hjulet och antalet kuggar, beräkna ljushastigheten och han kom så nära som 2% från det rätta värdet. Detta gör han 1849. Det är sådant som får igång mitt intresse för vetenskap. När jag har svårt att förstå ett koncept tar jag reda på saker om dem som har gjort upptäckten. Jag tittar på berättelserna om hur de kom att inse saker. Och det som händer när man tittar på vad dessa upptäckare tänkte på när de gjorde sina upptäckter är att man förstår att de är inte så olika oss. Vi är alla behållare av kött och vatten. Vi har alla samma förutsättningar. Jag gillar idén att de olika grenarna av vetenskap kallas forskningsområden. De flesta människor ser vetenskap som en stängd, svart låda, när det egentligen är ett öppet fält . Och vi är alla utforskare. De som gjorde dessa upptäckter har bara tänkt lite mer på vad de såg, och varit lite mer nyfikna. Deras nyfikenhet har ändrat vår syn på världen, och på så sätt förändrat världen. De har ändrat på världen, och det kan du också göra. Tack. (Applåder)