(Nhạc dạo đầu)
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)
Một trong những điều nực cười của việc sở hữu một bộ não là bạn không thể kiểm soát những gì nó thu thập và lưu trữ hay các dữ kiện và câu chuyện. Điều này càng chuyển biến xấu đi khi chúng ta già đi. Thỉnh thoảng có những điều đã nằm hằng năm trong đầu mình trước khi kịp hiểu tại sao mình lại quan tâm tới chuyện đó, và kịp hiểu tầm quan trọng của nó đối với mình. Đây là ba câu chuyện mà tôi không thể quên được. Khi Richard Feyman còn nhỏ sống tại quận Queens (thành phố New York, Mỹ), mỗi lần đi dạo với cha mình, ông thường đem theo một quả bóng đặt vào một cái xe kéo rồi kéo theo. Cứ mỗi lần ông kéo cái xe đẩy quả bóng lại lăn ra phía sau xe. Ông hỏi cha: "Bố ơi, vì sao quả bóng lại chạy về phía sau xe?" Cha ông trả lời, "Bởi vì quán tính con ạ." Ông lại hỏi, "Quán tính là gì hả bố?" Cha ông trả lời, "Ờ thì,.. quán tính là tên các nhà khoa học đặt cho hiện tượng quả bóng lăn về phía sau xe kéo. Nhưng thật ra không ai biết được con ạ." Rồi ông Feyman đi học rồi lấy bằng của trường MIT, của Princeton, ông tìm ra nguyên nhân của vụ nổ tàu vũ trụ Challenger và cuối cùng thì ông đoạt giải Nô-ben Vật lý cho công trình các hoạ đồ Feyman dùng để miêu tả sự chuyển động của các hạt hạ phân tử. Ông nhắc đến lần nói chuyện với cha lúc còn nhỏ đó đã chỉ cho ông thấy rằng bắt nguồn những câu hỏi đơn giản nhất, chúng ta có thể đi đến tận ranh giới sự hiểu biết của loài người và ranh giới đó là nơi ông muốn tung hoành. Và trên thực tế ông đã tung hoành thật oanh liệt. Tiếp theo, Eratosthenes là vị thủ thư thứ ba của thư viện thành phố Alexandria (thuộc Hy Lạp cổ đại) và ông có rất nhiều đóng góp cho khoa học. Công trình đáng nhớ nhất của ông khởi đầu khi ông làm thủ thư và nhận được một lá thư từ thành phố Swenet, nằm về phía nam Alexandria. Nội dung lá thư có một điều làm Eratosthenes nhớ mãi đó là người viết thư tả rằng vào buổi trưa ngày chí, hễ ông ta nhìn xuống giếng thì có thể nhìn thấy bóng mình ở đáy giếng, và cũng thấy rằng đầu của mình che mất mặt trời. Giờ thì tôi muốn nói rằng, chuyện Christopher Columbus phát hiện ra là trái đất hình cầu là chuyện nhảm. Hoàn toàn sai sự thật. Trên thực tế, người đi học ai cũng biết trái đất hình cầu từ thời của Aristotle, và Aristotle đã chứng minh được điều đó chỉ từ một quan sát đơn giản. Ông thấy rằng bóng của trái đất trên mặt trăng luôn luôn là hình tròn, và hình khối mà luôn tạo ra bóng hình tròn chính là hình cầu. Bài toán trái đất hình cầu đã được chứng minh. Tuy nhiên, không ai đoán được kích thước của địa cầu cho đến khi Eratosthenes nhận được lá thư này. Ông hiểu rằng mặt trời nằm chính ngay trên thành phố Swenet, vì khi nhìn xuống giếng, mặt trời, đầu của anh viết thư, và đáy giếng là 3 điểm trên môt đường thẳng. Eratosthenes còn biết thêm một điều nữa. Ông biết rằng cắm một cây gậy xuống đất tại Alexandria vào đúng thời gian và đúng ngày đó, lúc giữa trưa, khi mặt trời ở điểm cao nhất, vào ngày chí, bóng của cây gậy tạo một góc 7.2 độ. Để tìm chu vi của một đường tròn, nếu ta có 2 điểm trên vòng tròn này, chúng ta chỉ cần biết khoảng cách giữa 2 điểm đó để suy ra chu vi của nó. Lấy 360 độ chia cho 7.2 ta được 50. Tôi biết con số này hơi tròn trĩnh quá, làm tôi cũng thấy hơi nghi ngờ câu chuyện này, nhưng chuyện đang đến hồi hay, nên ta tiếp tục theo dõi. Giờ ông cần biết khoảng cách từ Swenet đến Alexandria và điều này thì đơn giản vì Eratosthenes giỏi địa lý. Thực ra ông chính là người nghĩ ra từ "địa lý" Tuyến đường nối Swenet và Alexandria là tuyến đường thương mại, và hễ đi buôn thì phải biết đi lại mất bao lâu. Cần biết khoảng cách chính xác nên ông biết rằng khoảng cách giữa 2 thành phố là 500 dặm. Nhân với 50, ta được 25.000, sai số của phép tính này là một phần trăm so với độ dài chính xác đường kính trái đất. Ông đã tính ra con số này 2,200 năm trước. GIờ đây, chúng ta đang sống trong một thời đại mà người ta sử dụng các cỗ máy trị giá hàng chục tỷ đô-la để đi tìm hạt Higgs. Chúng ta sẽ tìm ra được những phân tử có thể di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng, và tất cả các khám phá này đều được được thực hiện nhờ vào công nghệ chỉ mới được phát triển trong vài thập kỷ gần đây. Tuy nhiên xuyên suốt phần lớn lịch sử loài người chúng ta phải dưa vào mắt, vào tai, vào trí óc để phát hiện ra những điều này. Armand Fizeau là một nhà vật lý thực nghiệm tại Paris. Ông chuyên kiểm tra, hoàn thiện và xác nhận kết quả thí nghiệm của các nhà vật lý khác, Nghe thì có vẻ như ông chỉ là nhà khoa học hạng 2 nhưng thật ra việc ông làm là mấu chốt của khoa học, bởi trong khoa học, hễ là sự thật thì sẽ có thể được chứng minh độc lập. Ông Fizeau đã quen với các thí nghiệm của Gallileo để xác định xem ánh sáng có tốc độ hay không. Thí nghiệm kỳ thú này như sau Gallieo và trợ lý mỗi người cầm một cái đèn, Khi Galileo mở đèn, anh trợ lý cũng sẽ mở đèn. Hai người tập để có thể mở đèn cùng một lúc. Đến khi tập được rồi, hai người đứng trên hai ngọn đồi cách nhau 2 dặm, rồi cùng nhau mở đèn, bới Galileo giả định rằng nếu ánh sáng có một tốc độ xác định thì ông sẽ thấy là có gián đoạn từ ánh sáng phát ra từ đèn của anh trợ lý. Nhưng vận tốc của ánh sáng quá nhanh cho Galileo kịp trông thấy điều gì. Galileo đoán trệch đến vài bậc khi ông giả định rằng tốc độ ánh sáng nhanh hơn tốc độ âm thanh chừng 10 lần. Ông Fizeau để ý đến thí nghiệm này. Ông sống ở Paris, nên ông bố trí 2 trạm thí nghiệm, cách nhau khoảng 5 dặm rưỡi ở Paris. Và ông đã giải quyết được vấn đề của Galileo mả chỉ sử dụng một dụng cụ có thể nói là khá tầm thường. Đây chính là dụng cụ mà ông đã dùng. Bây giờ tôi sẽ tạm không dùng máy chiếu nữa vì tôi muốn các bạn sự dụng trí não của mình. Đây là một cái bánh răng cưa. Nó có rãnh, nó có răng cưa. Và đây chính là giải pháp mà Fizeau đã dùng để phân ra các xung ánh sáng. Ông đặt môt đèn sau một trong những cái rãnh này, Khi tôi chiếu ánh đèn qua cái rãnh này vào mặt gương cách đây năm dặm, ánh đèn sẽ phản chiếu từ mặt gương và quay lại chỗ tôi cũng qua cái rãnh này. Nhưng khi ông Fizeau quay bánh răng cưa nhanh hơn, một điều kỳ thú xảy ra. Ông nhận thấy như có một cánh cửa đang đóng lại chặn dòng ánh sáng đang quay trở lại mắt ông. Tại sao như vậy? Đó là bởi vì xung ánh sáng không quay lại qua cùng cái rãnh đó. Ánh sáng thực ra đang chạm phải một cái răng cưa. Và nếu ông quay bánh răng cưa nhanh đến một mức nhất định, ông hoàn toàn chặn dòng sáng. Từ đó, dựa trên khoảng cách giữa 2 trạm phát sáng và vận tốc bánh răng cưa và với số rãnh trên bánh răng cưa, ông tính ra vận tốc ánh sáng với sai số dưới 2% so với vận tốc chính xác. Và ông đã làm được điều này vào năm 1849. Chính đây là động lực khiến tôi đam mê nghiên cứu khoa học. Mỗi khi gặp một vấn đề khó, tôi sẽ lại đi tìm đọc về nhà khoa học đã tìm ra vấn đế đó. và đọc về quá trình họ đã nghiên cứu để hiểu vấn đề đó. Khi bạn đọc về quá trình nghiên cứu dẫn đến phát minh hay định nghĩa mới, bạn sẽ thấy rằng các nhà khoa học thật ra cũng không khác chúng ta là mấy. Họ và chúng ta đều là người trần mắt thịt, Họ và chúng ta đều sinh ra với từng đó bộ phận. Tôi thích khi gọi các ngành khác nhau của khoa học là các địa hạt nghiên cứu. Đại đa số chúng ta nghĩ rằng khoa học là một ngôi nhà kín cổng cao tường khó vào nhưng khoa học thật ra như một địa hạt rộng mở. Và tất cả chúng ta đều là những nhà khai phá. Những nhà phát hiện thực ra chỉ cố gắng suy nghĩ sâu hơn một chút về những vấn đề họ đang tìm hiểu, và họ tò mò hơn người thường chút xíu. Chính sự tò mò của họ đã thay đổi cách con người suy nghĩ về thế giới và từ đó thay đổi thế giới này. Họ đã thay đổi thế giới, và các bạn cũng có thể làm được như vậy. Xin cảm ơn các bạn. (Vỗ tay)