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?
Cuối thế kỷ XIX, khi các nhà khoa học đang cố giải mã một bí ẩn, họ phát hiện nếu có một ống chân không như thế này, áp điện áp cao lên, thì có chuyện lạ xảy ra. Chúng được gọi là tia âm cực. Nhưng câu hỏi đặt ra là: Chúng được tạo nên từ cái gì?
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.
Tại nước Anh, vào thế kỷ XIX, nhà vật lý học J.J.Thompson tiến hành thí nghiệm dùng nam châm và điện, như thế này. Rồi khám phá ra một điều hết sức kỳ diệu. Các tia này được tạo thành từ các hạt mang điện tích âm nhẹ hơn nguyên tử hydro khoảng 2.000 lần, thứ nhỏ nhất họ biết thời đó. Thompson đã khám phá ra hạt hạ nguyên tử đầu tiên, ngày nay, chúng ta gọi là electron.
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."
Vào thời điểm đó, nó dường như là khám phá hoàn toàn không có tính ứng dụng. Ý tôi là, Thompson nghĩ electron không thể ứng dụng vào đâu được. Tại khu vực phòng thí nghiệm của mình ở Cambridge, ông từng nâng ly uống mừng: “Chúc mừng electron. Chúc nó vĩnh viễn chẳng hữu dụng cho bất kì ai.”
(Laughter)
(Tiếng cười)
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.
Ông rất thích nghiên cứu thuần vì sự tò mò, để hiểu sâu hơn về thế giới. Thứ ông tìm ra đã tạo nên cuộc cách mạng trong khoa học, cũng tạo nên cuộc cách mạng thứ hai, không ngờ tới trong công nghệ. Hôm nay, tôi muốn trình bày về nghiên cứu dựa trên sự tò mò, vì nếu không có nó, không có công nghệ nào hôm nay tôi kể ra có thể có mặt.
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?
Thứ Thompson phát hiện đã thực sự thay đổi cái nhìn của chúng ta về thực tại. Ý tôi là, tôi nghĩ rằng tôi đang đứng trên sân khấu, và bạn nghĩ rằng bạn đang ngồi trên ghế. Nhưng đó chỉ là các electron trong cơ thể bạn đẩy lại các electron trên ghế, chống lại lực hấp dẫn. Bạn thậm chí còn không thực sự chạm vào ghế, mà chỉ hơi lơ lửng phía trên. Theo nhiều cách, xã hội hiện đại thực được xây dựng trên nền tảng khám phá này. Ý tôi là, những chiếc ống này là sự khởi đầu của ngành điện tử. Rồi nhiều năm sau, hầu hết mọi người đều có nó, nếu các bạn còn nhớ, trong phòng khách của mình: ống tia âm cực trong ti vi. Nhưng, ý tôi là, cuộc sống của chúng ta sẽ buồn tẻ biết bao nếu phát minh duy nhất từ vật này là ti vi?
(Laughter)
(Tiếng cười)
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.
Rất may, ống này chỉ là khởi đầu, vì một hiện tượng khác xảy ra khi các electron này va vào thanh kim loại bên trong ống. Để tôi cho các bạn thấy. Bật cái này lên lại. Khi các electron đột ngột bị thanh kim loại cản lại, phát ra năng lượng theo hướng ngược lại dưới dạng chùm sáng có năng lượng cao, gọi là tia X.
(Buzzing)
(Tiếng ù)
(Buzzing)
(Tiếng ù)
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.
15 năm sau khi khám phá ra electron, tia X được dùng để chụp hình bên trong cơ thể người, giúp bác sĩ phẫu thuật cứu sống binh sĩ, tìm kiếm các mảnh đạn và mảnh bom bên trong cơ thể họ. Nhưng chúng ta không thể nào tìm ra công nghệ đó bằng cách yêu cầu các nhà khoa học tạo ra các đầu dò phẫu thuật tốt hơn. Chỉ nghiên cứu được thực hiện thuần vì tính tò mò, không nghĩ gì đến ứng dụng, mới có thể đưa đến sự phát hiện electron và tia X.
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.
Chiếc ống này còn mở ra những cánh cổng cho ta sự hiểu biết về vũ trụ và lĩnh vực vật lý hạt, bởi vì nó cũng là máy gia tốc hạt đơn giản đầu tiên. Tôi là một nhà vật lý gia tốc, nên tôi thiết kế máy gia tốc hạt, tôi cố gắng tìm hiểu cách các chùm tia hoạt động. Lĩnh vực của tôi hơi khác thường, vì nó là sự giao thoa giữa nghiên cứu dựa trên sự tò mò với các ứng dụng công nghệ trong thực tế. Nhưng chính sự kết hợp giữa hai điều này khiến tôi rất thích thú với công việc của mình. Hơn 100 năm qua, có quá nhiều ví dụ để có thể liệt kê hết. Tôi chỉ muốn kể cho bạn nghe vài ví dụ.
In 1928, a physicist named Paul Dirac found something strange in his equations.
Năm 1928, một nhà vật lý tên là Paul Dirac
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.
phát hiện có điều kỳ lạ trong phương trình của mình. Ông ấy đã dự đoán, hoàn toàn dựa trên kiến thức toán học, rằng phải có một loại vật chất thứ hai ngược với vật chất bình thường, triệt tiêu nhau theo nghĩa đen khi chúng tiếp xúc với nhau: phản vật chất. Ý tôi là, ý tưởng này nghe có vẻ buồn cười. Vậy mà bốn năm sau đó, họ đã tìm ra nó. Ngày nay, chúng ta dùng nó hàng ngày trong các bệnh viện. để chụp cắt lớp phát xạ positron, hay chụp PET, để phát hiện bệnh.
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.
Hay là, ví dụ như tia X. Khi kích thích electron lên mức năng lượng cao, cao hơn khoảng 1.000 lần so với ống này, tia X được tạo ra có thể tạo ra bức xạ ion hóa đủ để tiêu diệt tế bào trong cơ thể người. Điều chỉnh cường độ dòng và định hướng được chúng đến nơi ta muốn, cho phép ta làm một chuyện kỳ diệu: chữa ung thư mà không cần dùng thuốc hay phẫu thuật, hay còn gọi là xạ trị. Ở những nước như Úc, hay Anh khoảng một nửa số bệnh nhân ung thư được điều trị bằng phương pháp xạ trị. Nên máy gia tốc hạt thực sự là thiết bị tiêu chuẩn ở hầu hết các bệnh viện.
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.
Hay, gần gũi hơn một chút: nếu bạn có điện thoại thông minh hay máy tính, đây là TEDx, vì vậy mọi người có cả hai bên mình bây giờ, đúng không? Bên trong những thiết bị đó là những con chip được tạo ra bằng cách đưa ion đơn lẻ vào tấm silic, nhờ một quá trình được gọi là cấy ion dùng máy gia tốc hạt.
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.
Nếu không có những nghiên cứu dựa trên sự tò mò, chẳng có thứ nào trong chúng có mặt cả. Trong những năm qua, chúng ta tìm cách khám phá bên trong nguyên tử. Và để làm vậy, chúng ta phải học cách tạo ra máy gia tốc hạt. Đầu tiên tạo ra máy cho phép phân tách nguyên tử. Rồi sau đó với năng lượng cao hơn; tạo ra máy gia tốc vòng, giúp phân tách hạt nhân, thậm chí, có thể tạo ra nguyên tố mới. Đến đây, chúng ta không chỉ khám phá bên trong nguyên tử nữa. Chúng ta đã thực tìm cách kiểm soát những hạt này. Chúng ta học cách tương tác với thế giới trên quy mô nhỏ đến mức con người không thể nhìn thấy hay chạm vào hay thậm chí là cảm nhận.
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.
Và rồi, chúng ta tạo ra những máy gia tốc ngày càng lớn hơn, vì chúng ta tò mò về bản chất của vũ trụ. Chúng ta càng nghiên cứu sâu hơn, những hạt mới bắt đầu xuất hiện. Cuối cùng, chúng ta có chiếc máy khổng lồ có hình dạng như cái nhẫn dùng hai chùm hạt ngược chiều nhau nén lại dưới kích thước của sợi tóc, rồi bắn vào nhau. Sau đó, sử dụng phương trình của Einstein: E=mc2, lấy toàn bộ năng lượng đó chuyển thành vật chất mới, các hạt mới được tách ra từ những sợi tơ trời.
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.
Ngày nay, có khoảng 35.000 máy gia tốc trên toàn thế giới, không kể ti vi. Bên trong mỗi chiếc máy kỳ diệu này, có hàng trăm tỷ hạt nhỏ, nhảy múa và xoay vòng trong hệ phức tạp hơn cả cấu tạo của các thiên hà. Các bạn à, tôi thậm chí còn chưa thể bắt đầu lý giải được sự kì diệu của những điều ta làm được.
(Laughter)
(Tiếng cười)
(Applause)
(Vỗ tay)
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.
Vì vậy, tôi muốn khuyến khích các bạn dành thời gian và công sức của mình cho những người làm nghiên cứu dựa trên sự tò mò. Jonathan Swift đã từng nói rằng: “Tầm nhìn là thuật nhìn ra những thứ vô hình.” Hơn một thế kỷ trước, J.J.Thompson đã làm điều này, khi ông vén bức màn của thế giới hạ nguyên tử.
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.
Giờ, chúng ta cần đầu tư vào những nghiên cứu dựa trên sự tò mò, bởi vì chúng ta phải đối mặt với rất nhiều thách thức. Và chúng ta cần kiên nhẫn, chúng ta cần cho các nhà khoa học thời gian, không gian và phương tiện, để tiếp tục công việc của họ, bởi vì lịch sử nói với ta rằng nếu chúng ta có thể giữ sự tò mò và cởi mở với kết quả nghiên cứu thì những khám phá của chúng ta càng có khả năng thay đổi thế giới.
Thank you.
Cảm ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)