في أواخر القرن 19، كان العلماء يحاولون حل لغز ما. اكتشفوا أنهم لو كان لديهم أنبوب مفرغ مثل هذا ومررنا جهدًا عاليًا بداخله، لحدث شيء غريب. يُطلقون عليها أشعة الكاثود. لكن كان السؤال هو: مما كانوا مصنوعين من؟
In the late 19th century, scientists were trying to solve a mystery. They found that if they had a vacuum tube like this one and applied a high voltage across it, something strange happened. They called them cathode rays. But the question was: What were they made of?
في إنجلترا، في القرن 19، أجرى العالم الفيزيائي (ج. ج. طومسون)، تجارب باستخدام المغناطيس والكهرباء، مثل هذا. وتوصّل إلى اكتشاف مذهل. تكونت هذه الأشعة من جسيمات ذات شحنة سالبة حوالي ألفي مرة أخف من ذرة الهيدروجين، أصغر شيء عرفوه. لذا اكتشف طومسون أول جسيم دون الذرية، التي نطلق عليه الآن الإلكترونات.
In England, the 19th-century physicist J.J. Thompson conducted experiments using magnets and electricity, like this. And he came to an incredible revelation. These rays were made of negatively charged particles around 2,000 times lighter than the hydrogen atom, the smallest thing they knew. So Thompson had discovered the first subatomic particle, which we now call electrons.
الآن في ذلك الوقت، يبدو ذلك اكتشافًا غير عملي تمامًا. أعني، لم يظن طومسون بوجود أية تطبيقات للإلكترونات. حول مختبره في كامبريدج، كان يودُّ اقتراح نخبًا: "في صحة الإلكترون. الذي قد لا يجدي نفعًا لأي شخص."
Now, at the time, this seemed to be a completely impractical discovery. I mean, Thompson didn't think there were any applications of electrons. Around his lab in Cambridge, he used to like to propose a toast: "To the electron. May it never be of use to anybody."
(ضحك)
(Laughter)
كان يفضل بشدة إجراء أبحاث بدافع الفضول المحض، ليصل إلى فهم أعمق للعالم. وما اكتشفه سبّب بالفعل ثورة في مجال العلوم. ولكن تسبّب أيضا بثاني ثورة غير متوقعة في مجال التكنولوجيا. اليوم، أودُّ أن أبني قضية عن الأبحاث التي يدفعها الفضول، لأن بدونها، أيًا من التكنولوجيات التي أتحدّث عنها اليوم قد تكون ممكنة.
He was strongly in favor of doing research out of sheer curiosity, to arrive at a deeper understanding of the world. And what he found did cause a revolution in science. But it also caused a second, unexpected revolution in technology. Today, I'd like to make a case for curiosity-driven research, because without it, none of the technologies I'll talk about today would have been possible.
الآن، ما اكتشفه طومسون هنا قد غيّر بالفعل رؤيتنا للحقيقة. أعني، أظن أنني أقف على مسرح، وتظن أنك تجلس على مقعد. لكن ذلك ليس إلا الإلكترونات في جسدك التي تقاوم الإلكترونات في المقعد، وتعارض قوى الجاذبية. أنت حتى لا تلمس المقعد. أنت تحوم حوله بدرجة ضئيلة جدًّا فوقه. لكن من نواح عديدة، بُني مجتمعنا الحديث على هذا الاكتشاف أعني، هذه الأنابيب كانت بداية الإلكترونيات. ولسنوات كثيرة، أصبح لدى معظمنا أحد هذه الإلكترونيات، إن تذكّرتم، في غرفة المعيشة، أنبوب أشعة الكاثود في أجهزة التلفاز. لكن... أعني، كيف قد تكون حياتنا في حالة فقر لو كان الاختراع الوحيد الذي نتج من هنا هو التلفاز؟
Now, what Thompson found here has actually changed our view of reality. I mean, I think I'm standing on a stage, and you think you're sitting in a seat. But that's just the electrons in your body pushing back against the electrons in the seat, opposing the force of gravity. You're not even really touching the seat. You're hovering ever so slightly above it. But in many ways, our modern society was actually built on this discovery. I mean, these tubes were the start of electronics. And then for many years, most of us actually had one of these, if you remember, in your living room, in cathode-ray tube televisions. But -- I mean, how impoverished would our lives be if the only invention that had come from here was the television?
(ضحك)
(Laughter)
لحسن الحظ، لم يكن هذا الأنبوب سوى بداية، لأنه حدث شيء آخر عندما اصطدمت الإلكترونات هنا بقطعة معدنية بداخل الأنبوب. دعوني أعرضها عليكم. سأفتح الجهاز من الزر الخلفي. بمجرد توقف صرير الإلكترونات داخل المعدن، يتم طرد طاقاتهم مرة أخرى في صورة ضوء ذو طاقة عالية، الذي نطلق عليه الأشعة السينية.
Thankfully, this tube was just a start, because something else happens when the electrons here hit the piece of metal inside the tube. Let me show you. Pop this one back on. So as the electrons screech to a halt inside the metal, their energy gets thrown out again in a form of high-energy light, which we call X-rays.
(طنين)
(Buzzing)
(طنين)
(Buzzing)
وفي خلال 15 عامًا من اكتشاف الإلكترون، استخدمت الأشعة السينية لالتقاط صور داخل جسم الإنسان، وذلك لمساعدة الجراحين في إنقاذ حياة الجنود، الذين قد يجدوا أجزاء من الرصاص أو شظايا داخل أجسام الجنود. لكن من المحال أن قد نتوصّل إلى تلك التكنولوجيا بمطالبة العلماء بإنشاء مسابر جراحية أفضل. مجرد البحث الذي تم بدافع الفضول المحض، دون أي تطبيق في الحسبان، توصّلنا إلى اكتشاف الإلكترون والأشعة السينية.
And within 15 years of discovering the electron, these X-rays were being used to make images inside the human body, helping soldiers' lives being saved by surgeons, who could then find pieces of bullets and shrapnel inside their bodies. But there's no way we could have come up with that technology by asking scientists to build better surgical probes. Only research done out of sheer curiosity, with no application in mind, could have given us the discovery of the electron and X-rays.
الآن، طَرْح هذا الأنبوب أيضًا فتح لنا الأبواب ليجعلنا نفهم الكون ومجال فيزياء الجسيمات، لأنه أول مُسرِّع جسيمات بسيط جدًا. الآن، أنا عالمة فزيائية في مجال المسرّعات، لذا أصمم مسرِّعات الجسيمات، وأحاول فهم كيفية تصرّف الأشعة. مجال عملي غريب قليلًا، لأنه يربط بين البحث الذي يدفعه الفضول والتكنولوجيا مع التطبيقات الواقعية. لكنه مزيج من هذين الأمرين اللذين يثيران حماسي للغاية عنما أفعله. الآن، على مدار المائة عام الأخيرة، يوجد هناك أمثلة عديدة بالنسبة لي لإدراجهم جميعًا. لكن أودُّ أن أتشارك معكم القليل.
Now, this tube also threw open the gates for our understanding of the universe and the field of particle physics, because it's also the first, very simple particle accelerator. Now, I'm an accelerator physicist, so I design particle accelerators, and I try and understand how beams behave. And my field's a bit unusual, because it crosses between curiosity-driven research and technology with real-world applications. But it's the combination of those two things that gets me really excited about what I do. Now, over the last 100 years, there have been far too many examples for me to list them all. But I want to share with you just a few.
في عام 1928، عالم فيزيائي يُدعى بول ديراك اكتشف شيئًا غريبًا في معادلاته. وتنبّأ، اعتمادًا بصورة حتمية على رؤية رياضية، أنه ينبغي أن يكون هناك نوع آخر من المادة، مضاد للمادة الطبيعية، الذي يُبيد بالفعل عند ملامسته: ألا وهي المادة المضادة. أعني، الفكرة بدت سخيفة. لكن خلال أربع سنوات، قد اكتشفوها. والآن، نستخدمها يوميًا في المستشفيات، في التصوير المقطعي بإصدار البوزيترون، الأشعة المقطعية وتستخدم في اكتشاف المرض.
In 1928, a physicist named Paul Dirac found something strange in his equations. And he predicted, based purely on mathematical insight, that there ought to be a second kind of matter, the opposite to normal matter, that literally annihilates when it comes in contact: antimatter. I mean, the idea sounded ridiculous. But within four years, they'd found it. And nowadays, we use it every day in hospitals, in positron emission tomography, or PET scans, used for detecting disease.
أو استخدام الأشعة السينية. إذا كان يمكنك الوصول بهذه الإلكترونات إلى طاقة أعلى، حوالي ألف مرة أعلى من هذا الأنبوب، فالأشعة السينية التي ستُنتِجُها يمكنها أن تولّد بالفعل إشعاع مؤيّن كاف لقتل خلايا الإنسان. وإذا تمكنا من تشكيل وتوجيه هذه الأشعة السينية أينما نريد، سيُتيح لنا فعل أشياء مدهشة: علاج السرطان بدون عقاقير أو جراحة. التي نطلق عليها العلاج بالأشعة. في بلاد مثل أستراليا والمملكة المتحدة، حوالي نصف مرضى السرطان يتم علاجهم باستخدام العلاج بالأشعة. لذا، تٌعد مسرّعات الإلكترون معدات قياسية في معظم المستشفيات.
Or, take these X-rays. If you can get these electrons up to a higher energy, so about 1,000 times higher than this tube, the X-rays that those produce can actually deliver enough ionizing radiation to kill human cells. And if you can shape and direct those X-rays where you want them to go, that allows us to do an incredible thing: to treat cancer without drugs or surgery, which we call radiotherapy. In countries like Australia and the UK, around half of all cancer patients are treated using radiotherapy. And so, electron accelerators are actually standard equipment in most hospitals.
أو إذا اقتربنا قليلًا من المنزل: إذا كان لديك هاتف ذكي أو كمبيوتر... وهذا TEDx، لذا لديك كليهما الآن، أليس كذلك؟ داخل هذين الجهازين رقائق صنعت بزرع أيونات أحادية بداخل السليكون في عملية يُطلق عليها زرع الأيونات. وتستخدم تلك العملية مسرّع الجسيمات.
Or, a little closer to home: if you have a smartphone or a computer -- and this is TEDx, so you've got both with you right now, right? Well, inside those devices are chips that are made by implanting single ions into silicon, in a process called ion implantation. And that uses a particle accelerator.
لذلك، بدون البحث الذي يدفعه الفضول لن يوجد شيء من هذه الأشياء على الإطلاق. لذا، على مر السنين، تعلّمنا بالفعل البحث داخل الذرة. ولفعل ذلك، كان علينا التعلّم لتطوير مسرّعات الجسيمات. أول جهاز طوّرناه أتاح لنا شطر الذرة. وبعد ذلك حصلنا على مستويات مرتفعة من الطاقة أنشأنا مسرّعات دائرية ُتتيح لنا التعمُّق داخل النواة وحتى إنشاء عناصر جديدة. وآنذاك، لم نعد نستكشف فقط ما بداخل النواة. تعلمنا بالفعل كيفية التحكم في هذه الجسيمات. تعلمنا كيفية التفاعل مع عالمنا على نطاق صغير للغاية للإنسان كي يراه أو يلمسه أو حتى يشعر بوجوده.
Without curiosity-driven research, though, none of these things would exist at all. So, over the years, we really learned to explore inside the atom. And to do that, we had to learn to develop particle accelerators. The first ones we developed let us split the atom. And then we got to higher and higher energies; we created circular accelerators that let us delve into the nucleus and then create new elements, even. And at that point, we were no longer just exploring inside the atom. We'd actually learned how to control these particles. We'd learned how to interact with our world on a scale that's too small for humans to see or touch or even sense that it's there.
وبعد ذلك أنشأنا مسرّعات متزايدة الحجم. لأننا كنا نشعر بالفضول تجاه طبيعة الكون. وبمجرد تعمقنا بشكل كبير، بدأت جسيمات جديدة في الظهور. وفي النهاية، توصّلنا إلى الآلات الضخمة ذات الشكل الدائري التي تأخذ حزمتين أشعة من الجسيمات في الاتجاه المضاد، وتضغط عليهم لتصبح أصغر من عرض الشعر وتسحقهم مع بعضهم البعض. وباستخدام معادلة آينشتاين الطاقة= الكتلة x مربع سرعة الضوء يمكننا أخذ كل هذه الطاقة وتحويلها إلى مادة جديدة، جسيمات جديدة ننتزعها من صميم نسيج الكون.
And then we built larger and larger accelerators, because we were curious about the nature of the universe. As we went deeper and deeper, new particles started popping up. Eventually, we got to huge ring-like machines that take two beams of particles in opposite directions, squeeze them down to less than the width of a hair and smash them together. And then, using Einstein's E=mc2, you can take all of that energy and convert it into new matter, new particles which we rip from the very fabric of the universe.
الآن، يوجد حوالي 35 ألف مسرّع في العالم، ليس من ضمنهم أجهزة التلفاز. وبداخل كل واحدة من هذه الآلات المدهشة، يوجد مئات وملايين من الجسيمات الدقيقة، التي ترقص وتدور في أنظمة أكثر تعقيدًا من تكوين المجرّات. يا رفاق، لا أستطيع حتى أن أبدأ في شرح مدى روعة الأمر أن يمكننا فعل ذلك.
Nowadays, there are about 35,000 accelerators in the world, not including televisions. And inside each one of these incredible machines, there are hundreds of billions of tiny particles, dancing and swirling in systems that are more complex than the formation of galaxies. You guys, I can't even begin to explain how incredible it is that we can do this.
(ضحك)
(Laughter)
(تصفيق)
(Applause)
لذا، أودُّ أن أشجعكم على تكريس جهدكم ووقتكم في الأشخاص الذين يجرون أبحاثًا بدافع الفضول. كما قال (جوناثان سويفت) ذات مرة، "البصيرة هي فن رؤية الأشياء غير المرئية." ومنذ قرن مضى، فعل (ج.ج. طومسون) ذلك، عندما كشف النقاب عن العالم دون الذرية.
So I want to encourage you to invest your time and energy in people that do curiosity-driven research. It was Jonathan Swift who once said, "Vision is the art of seeing the invisible." And over a century ago, J.J. Thompson did just that, when he pulled back the veil on the subatomic world.
والآن نحتاج إلى أن نستثمر في الأبحاث التي يدفعها الفضول، لأن لدينا الكثير من التحديات التي نواجِهُهَا. ونحتاج أن نتحلّى بالصبر، نحتاج إلى إعطاء العلماء الوقت، والمساحة والوسائل لاستمرار سعيهم، لأن التاريخ يخبرنا إذا كان بإمكاننا أن نظل منفتحي الذهن ونتحلّى بالفضول تجاه نتائج البحث، كلما زادت اكتشافاتنا التي تغير العالم.
And now we need to invest in curiosity-driven research, because we have so many challenges that we face. And we need patience; we need to give scientists the time, the space and the means to continue their quest, because history tells us that if we can remain curious and open-minded about the outcomes of research, the more world-changing our discoveries will be.
شكرًا لكم.
Thank you.
(تصفيق)
(Applause)