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?
בסוף המאה ה19, מדענים ניסו לפתור תעלומה. הם גילו שאם הם לוקחים שפופרת ואקום כמו זו ומשרים מתח חשמלי גבוה בין קצותיה, משהו מוזר מתרחש. הם קראו להן קרניים קתודיות. אבל השאלה היתה: ממה הן עשויות?
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.
באנגליה, הפיזיקאי בן המאה ה19, ג'יי ג'יי תומפסון, ביצע ניסויים באמצעות מגנטים וחשמל, כמו זה. והוא הגיע לתגלית מדהימה. הקרניים האלה היו עשויות מחלקיקים בעלי מטען שלילי שהינן קלות פי 2000 מאטום המימן, החלקיק הקטן ביותר שהיה ידוע להם. אז תומפסון גילה את החלקיק התת-אטומי הראשון, היום אנחנו קוראים לחלקיקים האלו אלקטרונים
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."
עכשיו, בזמנו, זה נראה תגלית ממש לא פרקטית. כלומר, תומפסון לא חשב שיש איזה שימוש לאלקטרונים. במעבדה שלו בקיימברידג' הוא נהג להרים כוסית: "לאלקטרון. הלוואי שלאף אחד יהיה בו שימוש לעולם".
(Laughter)
(צחוק)
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.
הוא תמך מאוד במחקר מתוך סקרנות טהורה, כדי להגיע להבנה מעמיקה יותר של העולם. ומה שהוא מצא אכן גרם למהפכה במדע. אבל זה גם גרם למהפכה שנייה, בלתי צפויה, בטכנולוגיה. היום, אני רוצה לטעון בעד מחקר המונע על ידי סקרנות, כי בלעדיו, אף אחד מהטכנולוגיות עליהן אדבר היום לא היתה אפשרית.
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?
עכשיו, מה שתומפסון גילה כאן למעשה שינה את תפיסת המציאות שלנו. אני מתכוונת, אני חושבת שאני עומדת על במה, ואתם חושבים שאתם יושבים בכסא. אבל זה רק האלקטרונים שבגופכם הדוחפים כנגד האלקטרונים שבכסא, ומתנגדים לכוח הכבידה. אתם אפילו לא נוגעים באמת בכיסא. אתם מרחפים מעט מעליו. אבל באופנים רבים, החברה המודרנית שלנו למעשה נבנתה על בסיס התגלית הזו. אני מתכוונת, השפורפרות האלה היו ההתחלה של האלקטרוניקה. ואז במשך שנים רבות, לרבים מאתנו היה אחד כזה, אם אתם זוכרים, בסלון שלנו, בטלוויזיות שפופרת קרן קתודית (הישנות). אבל -- אני מתכוונת, כמה דלים היו החיים שלנו אם ההמצאה היחידה שהיתה יוצאת מכאן היתה הטלויזיה?
(Laughter)
(צחוק)
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.
למרבה המזל, השפופרת הזו היתה רק ההתחלה, בגלל שמשהו אחר קרה כשהאלקטרונים האלה פגעו בחתיכת מתכת בתוך השפופרת. תנו לי להראות לכם. נדליק את זה שוב. אז האלקטרונים נעצרים במקום בתוך המתכת, האנרגיה שלהם מושלכת החוצה שוב בצורה של קרני אור ברמת אנרגיה גבוהה להן אנחנו קוראים קרני רנטגן.
(Buzzing)
(זמזום)
(Buzzing)
(זמזום)
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.
ובתוך 15 שנים מגילוי האלקטרונים השתמשו בקרני רנטגן כדי ליצור הדמיות של תוך הגוף האנושי, כך שחייהם של חיילים ניצלו על ידי מנתחים, שיכלו לאתר חתיכות קליעים ורסיסים בתוך הגוף שלהם. אבל לא היינו יכולים להמציא את הטכנולוגיה הזאת אם היינו מבקשים מהמדענים להמציא עזרים טובים יותר לניתוחים. רק המחקר שנעשה מסקרנות טהורה מבלי שום מטרת יישומית, יכול היה לתת לנו את התגלית של האלקטרון וקרני הרנטגן.
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.
עכשיו, השפורפרת הזו גם פתחה את השער להבנה שלנו את היקום ולתחום פיזיקת החלקיקים, בגלל שזהו גם מאיץ החלקיקים הראשון, אם כי אחד בסיסי מאוד. עכשיו, אני פיזיקאית חלקיקים אז אני בונה מאיצי חלקיקים, ואני מנסה להבין איך קרניים פועלות. והתחום שלי הוא קצת לא רגיל, כי הוא משלב בין מחקר מונע סקרנות וטכנולוגיה עם יישומים בעולם האמיתי. אבל זה השילוב של שני הדברים האלה שגורם לי להתלהב מהעבודה שלי. במשך 100 השנים האחרונות, היו יותר מדי דוגמאות לזה מכדי שאוכל לפרט את כולן. אבל אני רוצה לחלוק אתכם כמה מהן.
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.
ב1928, פיזיקאי בשם פול דיראק מצא משהו מוזר במשוואות שלו. והוא חזה, תוך התבססות אך ורק על תובנה מתמטית, שצריך להיות סוג שני של חומר, ההפך מהחומר הרגיל, שמשמיד כל דבר שבא אתו במגע: אנטי-חומר. כלומר, הרעיון נשמע מגוחך. אבל בתוך ארבע שנים, הם מצאו אותו. וכיום, אנחנו משתמשים בו בכל יום בבתי חולים, בטומוגרפיית פליטת פוזיטרונים, או סריקת PET, כדי לזהות מחלות.
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.
או, קחו את קרני הרנטגן האלה. אם תוכלו להעלות את האלקטרונים האלה לרמת אנרגיה גבוהה יותר, משהו כמו פי 1,000 גבוה יותר מהשפורפרת הזאת, קרני הרנטגן שיופקו משפורפרת כזו יכולות לספק מספיק קרינה מייננת על מנת להרוג תאים אנושיים. ואם אתם יכולים לעצב ולמקד את הקרניים האלה לנקודה מסוימת, זה מאפשר לנו לעשות משהו מדהים: לטפל בסרטן ללא תרופות או ניתוחים. מה שאנחנו קוראים לו טיפולי הקרנות. במדינות כמו אוסטרליה ואנגליה, כחצי מכל חולי הסרטן מטופלים באמצעות טיפולי הקרנות. וכך, מאיצי אלקטרונים הם למעשה ציוד סטנדרטי ברוב בתי החולים.
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.
אם נתקרב מעט יותר לבית: אם יש לכם פלאפון חכם או מחשב -- ואנחנו נמצאים בTEDx כך שיש לכם את שניהם כאן אתכם, נכון? ובכן, בתוך שני המכשירים האלה ישנם שבבי מחשב שבתהליך ייצורם שותלים יונים בודדים על סיליקון, בתהליך שנקרא שתילת יונים. תהליך שבו משתמשים במאיץ חלקיקים.
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.
אבל ללא המחקר מונע הסקרנות, אף אחד מהדברים האלה לא היה קיים בכלל. אז, במהלך השנים, אנחנו ממש למדנו לחקור את המבנה הפנימי של האטום. וכדי לעשות את זה, היינו צריכים ללמוד לפתח מאיצי חלקיקים. הראשונים שפיתחנו אפשרו לנו לפצל את האטום. ואז קיבלנו אנרגיות יותר ויותר גבוהות; יצרנו מאיצים מעגליים שאפשרו לנו לצלול לתוך הגרעין ואז אפילו ליצור יסודות חדשים. ובנקודה הזו, כבר לא רק חקרנו את תוך האטום. למדנו ממש איך לשלוט בחלקיקים האלה. למדנו איך להשפיע על העולם שלנו ברמה שקטנה מכדי לראות בעיניים או לגעת בידיים או אפילו לחוש שיש שם משהו.
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.
ואז בנינו מאיצים גדולים יותר ויותר, בגלל שהסתקרנו לגבי טבעו של היקום. וככל שהעמקנו יותר ויותר חלקיקים חדשים צצו ועלו. בסופו של דבר, בנינו מכונות ענקיות בצורת טבעת שלוקחות שתי קרניים של חלקיקים בכיוונים שונים, מצמצמת אותן לפחות מעובי של שערה ומרסקת אותן אחת לתוך השנייה. ואז, באמצעות נוסחת E=mc2 של אינשטיין, אתם יכולים לקחת את כל האנרגיה הזו ולהפוך אותה לחומר חדש, חלקיקים חדשים שאנחנו קורעים מאריג היקום עצמו.
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.
כיום, ישנם כ-35,000 מאיצים בעולם, לא כולל טלוויזיות. ובתוך כל אחת מהמכונות המופלאות האלה, ישנם מאות מיליארדי חלקיקים קטנטנים, מרקדים ומסתובבים במערכות שהינן יותר מורכבות מההרכבים של גלקסיות. חבר'ה, אני לא יכולה אפילו להתחיל להסביר כמה זה מדהים שאנחנו יכולים לעשות את זה.
(Laughter)
(צחוק)
(Applause)
(מחיאות כפיים)
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.
אז אני רוצה לעודד אתכם להשקיע את הזמן והאנרגיה שלכם באנשים שחוקרים מתוך סקרנות. ג'ונתן סוויפט אמר פעם: "חזון הוא האומנות של ראיית הבלתי נראה". ולפני יותר ממאה שנים, ג'יי ג'יי תומפסון עשה בדיוק את זה, כשהוא הסיט את הוילון וחשף את העולם התת-אטומי.
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.
ועכשיו אנחנו צריכים להשקיע במחקר מונע סקרנות, כיוון שיש לנו כל כך הרבה אתגרים שעומדים לפתחנו. ואנחנו זקוקים לסבלנות; אנחנו צריכים לתת למדענים את הזמן, המרחב והאמצעים להמשיך במשימתם, כיוון שההיסטוריה מספרת לנו שאם נמשיך להיות סקרניים ונשמור על ראש פתוח לגבי התוצאות של המחקר, התגליות שלנו יהיו יותר משמעותיות לשינוי העולם.
Thank you.
תודה רבה.
(Applause)
(מחיאות כפיים)