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?
در اواخر قرن ۱۹، دانشمندان تلاش میکردند تا معمایی را حل کنند. آنها فهمیدند که اگر لولهی خلأیی مانند این داشته باشند، و ولتاژ بالایی به آن اعمال کنند، چیز عجیبی اتفاق میافتد. آن را پرتوهای کاتدی نامیدند. ولی سؤال این بود که: آنها از چه چیزی ساخته شدهاند؟
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.
در انگلستان، در قرن ۱۹ ام، فیزیکدانی به نام جِی. جِی. تامسون، آزمایشی مشابه را با استفاده از آهنربا و الکتریسیته انجام داد. و به این کشف شگفتانگیز رسید. این پرتوها از ذراتی با بار منفی ساختهشده بودند حدود ۲,۰۰۰ برابر سبکتر از اتم هیدروژن، کوچکترین چیزی که میشناختند. پس تامسون اولین ذرهی زیر اتمی را کشف کرده بود، چیزی که ما امروزه الکترون مینامیم.
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."
این اکتشاف در زمان خودش، کاملاً غیرکاربردی به نظر میرسید. در واقع، تامسون فکر نمیکرد که کاربردی برای الکترونها وجود داشته باشد. اطراف آزمایشگاهش در کمبریج، جام را بالا میبرد و میگفت: «بهسلامتی الکترون. به امید این که به درد هیچکسی نخورد.»
(Laughter)
(خندهی حضار)
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.
او شدیداً عاشق تحقیق بود، نه فقط از روی کنجکاوی محض، بلکه میخواست به درک عمیقتری از دنیا برسد. همان چیزی که او یافت موجب انقلابی در علم شد. اما این حرکت، موجب ایجاد انقلاب غیرمنتظره دیگری در فناوری هم شد. امروز، میخواهم یک پرونده برای تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی باز کنم، زیرا بدون آن، هیچیک از فناوریهایی که امروز دربارهشان حرف خواهم زد به واقعیت تبدیل نمیشدند.
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?
چیزی که تامسون کشف کرد، دیدگاه ما را به مفهوم واقعیت تغییر داده است. منظورم این است که، من فکر میکنم روی این جایگاه ایستادهام، و شما فکر میکنید روی صندلی نشستهاید. اما این فقط الکترونهای بدنتان هستند که در حال واردکردن فشار به الکترونهای صندلیتان هستند، به علت وجود نیروی جاذبه بین آنها. شما واقعاً روی صندلی ننشستهاید. بلکه با فاصله بسیار اندکی روی آن معلق هستید. به دلایل مختلفی، جامعه مدرن ما نیز بر اساس این اکتشاف ساخته شده است. منظورم این است که این لولهها سرآغازعلم الکترونيک بودند. و برای سالهای زیادی، اگر یادتان باشد، خیلی از ما یکی از اینها را در اتاقمان داخل تلویزیونهایی با لامپ کاتدی داشتیم. اما منظور من این است که زندگی چقدر فقیرانه میشد اگر تلویزیون، تنها اختراعی بود که از اینجا شروع میشد؟
(Laughter)
(خنده حضار)
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.
خوشبختانه، این لوله تنها سرآغاز بود، زیرا وقتی الکترونها در داخل این لوله با یک قطعه فلزی برخورد میکنند اتفاقات دیگری رخ میدهد. اجازه دهید به شما نشان دهم. این را دوباره روشن میکنیم. به محض این که الکترونها به مانعی داخل فلز برخورد میکنند، انرژی آنها به شکل امواج نوری با انرژی بالا که به آنها اشعه ایکس میگوییم آزاد میشود.
(Buzzing)
(وزوز)
(Buzzing)
(وزوز)
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.
در فاصله ۱۵ سال از کشف الکترون، این امواج برای تصویربرداری از داخل بدن انسان استفاده میشدند، به زندگی سربازها کمک کرد تا توسط جراحان نجات پیدا کنند، زیرا آنها میتوانستند ترکشها و گلولهها را در داخل بدنشان پیدا کنند. اما راهی وجود ندارد که بتوانیم به آن فناوری برسیم بهجز اینکه از دانشمندان بخواهیم کاوشگران بهتری برای جراحی بسازند. فقط تحقیقات انجامشده با حس کنجکاوی مطلق و بدون هیچ کاربرد ذهنی، میتواند به ما در کشف الکترون و اشعه ایکس کمک کند.
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.
حالا، این لوله دروازههایی را برای درک ما از جهان و زمینه فیزیک ذرات باز کرد، زیرا این اولین و سادهترین شتابدهنده ذرات است. من یک فیزیکدانِ شتابدهنده هستم، و شتابدهنده ذرات را طراحی میکنم. و سعی میکنم رفتار پرتوها را درک کنم. زمینهی کاری من کمی غیرمعمول است، زیرا چیزی مابین تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی و فناوری با کاربردهای دنیای واقعی است. اما این ترکیبی از آن دو چیز است این موضوع واقعاً من را درباره آنچه انجام میدهم هیجانزده میکند. در طی ۱۰۰ سال گذشته، نمونههای بسیاری وجود دارد که بخواهم همه آنها را لیست کنم. اما فقط چند مورد از آنها را با شما در میان میگذارم.
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.
در سال ۱۹۲۸، فیزیکدانی به نام «پُل دیراک» چیز عجیبی در معادلات خود پیدا کرد. و او فقط بر اساس بینش ریاضی پیشبینی کرد، که باید نوع دومی از ماده وجود داشته باشد، برعکس حالت عادی مواد، که دقیقاً هنگام تماس با ماده اول خنثی میشود: پادماده. منظورم این است که، این ایده مضحک به نظر میرسید. اما در طی چهار سال آن را پیدا کردند. و امروزه، در بیمارستانها از آن استفاده میکنیم، در برشنگاری با گسیل پوزیترونی یا پِت اسکن که برای تشخیص بیماری استفاده میشود.
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.
یا با استفاده از اشعه ایکس. اگر بتوانید الکترونها را به انرژی بالایی برسانید، تقریباً ۱۰۰۰ برابر بیشتر از این لوله، اشعه ایکسی که تولید میکند میتواند پرتوهای یونیزه کننده کافی برای تخریب سلولهای انسانی ایجاد کند. و اگر اشعه ایکس را به جایی که میخواهید برود، شکل دهید و هدایت کنید، این امکان را میدهد که کار خارقالعادهای انجام دهیم: درمان سرطان بدون استفاده از دارو یا جراحی، که ما آن را رادیوتراپی مینامیم. در کشورهایی مانند استرالیا و انگلیس، حدود نیمی از بیماران سرطانی با استفاده از رادیوتراپی درمان میشوند. بنابراین، شتابدهندههای الکترونی در واقع تجهیزات استانداردی در اغلب بیمارستانها هستند.
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.
یا کمی نزدیکتر به خانه: اگر تلفن هوشمند یا رایانه دارید -- اینجا TEDx است، پس به نظرشما هردو را همراه خود دارید، درسته؟ خب، داخل آن دستگاهها تراشههایی هست که با قراردادن یونهای تکی در داخل سیلیکون ساخته میشود، در فرآیندی به نام کاشت یونی. که از شتابدهنده ذرات استفاده میکند.
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.
بدون تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی، هیچیک از این موارد اصلاً وجود نداشت. با گذشت سالها، یاد گرفتیم تا درون اتمها را بررسی کنیم. و برای انجام این کار، باید یاد میگرفتیم شتابدهنده ذرات را توسعه بدهیم. اولین مواردی که توسعه دادیم این بود که، اتم را تقسیم کردیم. و بعد به سطوح بالاتری از انرژی رسیدیم؛ ما شتابدهندههایی مدورساختیم که اجازه میدهد به درون هسته اتم برسیم و سپس حتی عناصر جدیدی ایجاد کنیم، و در آن زمان، فقط داخل اتم را کاوش نمیکردیم. در واقع یاد گرفتیم که چگونه میتوان این ذرات را کنترل کرد. یاد گرفتهایم که چگونه با دنیای خودمان تعامل برقرار کنیم در مقیاسی بسیار کوچکتر از اینکه انسان بتواند آن ببیند یا لمس کند یا حتی حس کند که آنجا هست.
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.
و بعد شتابدهندههای بزرگتری را ساختیم، زیرا در مورد ماهیت جهان کنجکاو بودیم. هرچه بیشتر دقیق شدیم، ذرات جدیدی شروع به پدیدار شدن کردند. سرانجام به ماشینهای حلقهمانند بزرگی رسیدیم که دو پرتو ذره را در جهتهای مخالف هم میگیرد، آنها را در کمتر از عرضِ یک تار مو فشار میدهد و آنها را به همدیگر میکوبد. و سپس، بر اساس معادله جرم-انرژی اینشتین (E=mc2)، میتوانید تمام آن انرژی را بگیرید و به ماده جدیدی تبدیل کنید، ذرات جدیدی که از همان عناصر اصلی جهان هستی هستند.
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.
امروزه حدود ۳۵۰۰۰ شتابدهنده در جهان وجود دارد، که شامل تلویزیونها نمیشود. و درون هر یک از این ماشینهای باورنکردنی، صدها میلیارد ذرات ریز وجود دارد، در سیستمهایی میرقصند و میچرخند که از شکلگیری کهکشانها هم پیچیدهترهستند. من حتی نمیتوانم توضیح دهم که چقدر باورنکردنی است که میتوانیم این کار را انجام دهیم.
(Laughter)
(خنده حضار)
(Applause)
(تشویق حضار)
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.
بنابراین میخواهم شما را تشویق کنم تا وقت و انرژی خود را برای افرادی که پژوهشهای مبتنی بر کنجکاوی انجام میدهند صرف کنید. «جاناتان سویفت» بود که میگفت، «بصیرت، هنر دیدن نادیدنیهاست.» و بیش از یک قرن پیش، جِی. جِی. تامسون همین کار را کرد، وقتی او پرده از دنیای ذرات زیراتمی برداشت.
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.
و اکنون باید در تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی سرمایهگذاری کنیم، زیرا با چالشهای بسیار زیادی روبرو هستیم. و ما باید صبر داشته باشیم، ما باید به دانشمندان زمان، فضا و تجهیزات بدهیم تا به تلاش خود ادامه دهند، چون تاریخ به ما آموخته که اگر بتوانیم درباره نتایج تحقیقات کنجکاو و خوش بین بمانیم، اکتشافات ما، دنیا را متحولتر خواهد کرد.
Thank you.
متشکرم.
(Applause)
(تشویق حضار)