How simple ideas lead to scientific discoveries

كيف أدت أفكار بسيطة إلى اكتشافات علمية

Translator: Jenny Zurawell

المترجم: Mohamed Gouraizim المدقّق: khalid marbou

(موسيقى)

أحد الأمور المضحكة بخصوص امتلاك دماغ

One of the funny things about owning a brain

is that you have no control over the things

هو عدم قدرتنا على التحكم بالأشياء التي يلتقطها ويحتفظ بها،

that it gathers and holds onto, the facts and the stories.

الحقائق والقصص. حينما تكبر تصبح الأمور أسوأ

And as you get older, it only gets worse.

في بعض الأحيان هناك أمور تبقى في الذاكرة لسنوات

Things stick around for years sometimes

before you understand why you're interested in them,

قبل أن تفهم لماذا تهمك

ولماذا هي مهمة بالنسبة لك

before you understand their import to you.

سأخبركم بـثلاثة أمثلة خاصة بي

Here's three of mine.

When Richard Feynman was a young boy in Queens,

حينما كان ريتشارد فاينمان فتى يافعا في مدينة كوينز

he went for a walk with his dad and his wagon and a ball.

ذهب ليتنزه رفقة والده وعربته

وكرة، فلاحظ أنه حينما يجر العربة

He noticed that when he pulled the wagon, the ball went to the back of the wagon.

تتجه الكرة صوب مؤخرة العربة

فسأل والده: "لماذا تتجه الكرة صوب مؤخرة العربة؟"

He asked his dad, "Why does the ball go to the back of the wagon?"

فأجابه والده: "إنه القصور الذاتي"

And his dad said, "That's inertia."

فسأله"ما هو القصور الذاتي؟" فأجابة والده

He said, "What's inertia?" And his dad said, "Ah.

"إنه الاسم الذي أطلقه العلماء

Inertia is the name that scientists give

to the phenomenon of the ball going to the back of the wagon."

على ظاهرة توجه الكرة صوب مؤخرة العربة"

(Laughter)

لكن الحقيقة، أن لا أحد كان يعلم

"But in truth, nobody really knows."

حصل فايمن فيما بعد على درجات علمية

Feynman went on to earn degrees

من جامعات MIT وبرينستون، وحل لغز تشالنجر،

at MIT, Princeton, he solved the Challenger disaster,

وانتهى به المطاف بالفوز بجائزة نوبل في الفيزياء

he ended up winning the Nobel Prize in Physics

عن مخططات فايمن التي تصف حركة الجسيمات تحت الذرية.

for his Feynman diagrams, describing the movement of subatomic particles.

ويرجع الفضل في ذالك إلى المحادثة التي كانت مع والده

And he credits that conversation with his father as giving him a sense

والتي مكنته من فهم

that the simplest questions could carry you out to the edge of human knowledge,

أن أبسط الأسئلة قد تدفعك إلى حدود المعرفة الإنسانية،

وهناك كان يود أن يلعب.

and that that's where he wanted to play.

وقد فعل.

And play he did.

Eratosthenes was the third librarian at the great Library of Alexandria,

كان إراتوستينس الأمين الثالث للمكتبة الكبرى في الإسكندرية

and he made many contributions to science.

ولقد قام بالعديد من الإسهامات العظيمة للعلوم.

لكن أكثر ما يتذكره الناس

But the one he is most remembered for

began in a letter that he received as the librarian,

قد بدأ بـرسالة تلقاها كأمين مكتبة،

from the town of Swenet, which was south of Alexandria.

من مدينة أسوان، التي تقع في جنوب الإسكندرية.

تضمنت الرسالة حقيقة ظلت راسخة في ذهن إراتوستينس

The letter included this fact that stuck in Eratosthenes' mind,

وكانت الحقيقة أن الكاتب قال عند الظهيرة

and the fact was that the writer said,

at noon on the solstice, when he looked down this deep well,

يوم الانقلاب الشمسي، عندما نظر إلى أسفل بئر عميق

he could see his reflection at the bottom,

استطاع أن يرى انعكاس صورته في الأسفل ولاحظ أن رأسه

and he could also see that his head was blocking the sun.

هو الذي كان يحجب الشمس

I should tell you -- the idea that Christopher Columbus

دعوني أخبركم أن فكرة كريستوف كلومبس حول اكتشاف كروية الأرض

discovered that the world is spherical is total bull.

كانت ساذجة تماما، وليست صحيحة بتاتا.

It's not true at all.

في الحقيقة، كل من تلقى تعليمه قد يفهم أن الأرض كروية

In fact, everyone who was educated understood that the world was spherical

منذ عصر أرسطو، حيث أثبت أرسطو ذالك

since Aristotle's time.

Aristotle had proved it with a simple observation.

بـملاحظة بسيطة.

حيث لاحظ أن كل مرة يرى فيها ظل الأرض على القمر

He noticed that every time you saw the Earth's shadow on the Moon,

يكون دائرياً،

it was circular,

و الشكل الوحيد الذي قد يخلق ظلاً دائرياً باستمرار

and the only shape that constantly creates a circular shadow

هي الكرة، وبالتالي فالأرض كروية

is a sphere, Q.E.D. the Earth is round.

لكن لا أحد كان يعلم كم كان حجمها

But nobody knew how big it was

until Eratosthenes got this letter with this fact.

حتى استقبل إراتوستينس هذه الرسالة والتي بها تلك الحقيقة.

فعلم أن الشمس متواجدة مباشرة فوق مدينة أسوان،

So he understood that the sun was directly above the city of Swenet,

because looking down a well, it was a straight line

لأنه بالنظر لأسفل البئر، كان خطا مستقيما

all the way down the well, right past the guy's head up to the sun.

بدايةً من أسفل البئر لرأسه وصولا للشمس.

علم إراتوستينس بحقيقة أخرى.

Eratosthenes knew another fact.

He knew that a stick stuck in the ground in Alexandria

علم أن العصا المغروسة في الأرض في الإسكندرية

at the same time and the same day, at noon,

في نفس الوقت في نفس اليوم، عند الظهيرة،

the sun's zenith, on the solstice,

عند وقت ذروة الشمس، وقت الانقلاب،

the sun cast a shadow that showed that it was 7.2 degrees off-axis.

الشمس تلقي بظلالها بدرجة 7.2 خارج المحور.

الآن، إن كنتم تعلمون محيط دائرة،

If you know the circumference of a circle, and you have two points on it,

وعليها نقطتان،

all you need to know is the distance between those two points,

كل ما يتوجب عليكم معرفته هي المسافة بين هاتين النقطتين،

and you can extrapolate the circumference.

لكي تحصلوا على محيط هذه الدائرة.

360 degrees divided by 7.2 equals 50.

360 درجة قسمة 7.2 يعادل 50.

أعلم أنه رقم تقريبي وهذا ما يجعلني أرتاب من هذة القصة أيضاً،

I know it's a little bit of a round number,

and it makes me suspicious of this story too,

لكنها قصة رائعة، وسنكملها.

but it's a good story, so we'll continue with it.

He needed to know the distance between Swenet and Alexandria,

يحتاج لمعرفة المسافة بين أسوان والإسكندرية

وهذا أمر رائع لأن إراتوستينس كان جيدا في الجغرافيا.

which is good because Eratosthenes was good at geography.

في الحقيقة، هو من قدم مصطلح الجغرافيا.

In fact, he invented the word geography.

(Laughter)

كان الطريق بين أسوان والإسكندرية

The road between Swenet and Alexandria was a road of commerce,

طريقاً تجارياً،

and commerce needed to know how long it took to get there.

ويحتاج التجار لمعرفة كم من الوقت يُستغرق للوصول هناك.

It needed to know the exact distance, so he knew very precisely

كان يحتاج لمعرفة المسافة بالضبط، وبالتالي كان يعرف بدقة كبيرة

that the distance between the two cities was 500 miles.

أن المسافة بين المدينتين هي 500 ميل.

Multiply that times 50, you get 25,000,

اضرب ذالك في 50 وستحصل على 25,000،

which is within one percent of the actual diameter of the Earth.

والتي تعتبر قريبة بـ1% من القطر الفعلي للكرة الأرضية

لقد قام بذالك قبل 2,200 سنة.

He did this 2,200 years ago.

الآن نحن نعيش في عصر حيث

Now, we live in an age where

multi-billion-dollar pieces of machinery are looking for the Higgs boson.

تستخدم فيه أجهزة بمليارات الدولارات للبحث عن بوزون هيغز.

We're discovering particles

وحالياً نكتشف جزيئات قد تتنقل أسرع من سرعة الضوء،

that may travel faster than the speed of light,

وكل تلك الإكتشافات صارت ممكنة

and all of these discoveries are made possible

بفضل التكنولوجيا التي طورت في العقود القليلة الماضية

by technology that's been developed in the last few decades.

But for most of human history,

لكن بالنسبة لمعظم التاريخ البشري

كان علينا اكتشاف هذه الأشياء باستخدام أعيننا وآذاننا وعقولنا

we had to discover these things using our eyes and our ears and our minds.

كان أرماند فيزو عالم فيزياء يقوم بإجراء تجارب في باريس

Armand Fizeau was an experimental physicist in Paris.

His specialty was actually refining and confirming other people's results,

في الواقع كان تخصصه تحسين وتأكيد نتائج الآخرين،

ربما يبدو هذا الأمر غير مميز،

and this might sound like a bit of an also-ran,

but in fact, this is the soul of science,

لكنه في الحقيقة يعتبر جوهر العلم،

because there is no such thing as a fact that cannot be independently corroborated.

لأنه لا يوجد شيء كحقيقة لا يمكن إثباتها بشكل مستقل.

وكان على ذراية بتجارب غاليليو

And he was familiar with Galileo's experiments

في محاولته لإثبات إذا ماكان للضوء سرعة أم لا.

in trying to determine whether or not light had a speed.

فغاليلو قام بتلك التجربة الجميلة

Galileo had worked out this really wonderful experiment

where he and his assistant had a lamp, each one of them was holding a lamp.

حيث كان هو ومساعده يحملان مصابيح

كان كل واحدٍ منهم يحمل مصباحاً، فيقوم بفتح مصباحه ومساعده كذالك.

Galileo would open his lamp, and his assistant would open his.

وحصلوا على التوقيت بشكل جيد،

They got the timing down really good.

They just knew their timing.

تعرفوا على توقيتهم بشكل جيد ووقفوا على تلين،

And then they stood at two hilltops,

two miles distant, and they did the same thing,

تبعدان ميلين عن بعض، قاما بنفس الشيء على فرضية

on the assumption from Galileo that if light had a discernible speed,

إنه لو كان للضوء سرعة ملحوظة،

he'd notice a delay in the light coming back from his assistant's lamp.

سيلاحظ غاليليو تأخرا في سرعة الضوء القادمة من مصباح مساعده.

But light was too fast for Galileo.

لكن الضوء كان سريعا جداً بالنسبه لغاليليو.

كان بعيداً عن القيمة التي افترضها

He was off by several orders of magnitude when he assumed

that light was roughly ten times as fast as the speed of sound.

أن سرعة الضوء أكبر من سرعة الصوت بـحوالي 10 مرات.

Fizeau was aware of this experiment.

كان فيزو على علم بهذة التجربة. وقد عاش في باريس،

He lived in Paris, and he set up two experimental stations,

وأنشأ محطتين للتجارب،

تبعدان عن بعضهما حوالي 5 أميال ونصف،

roughly 5.5 miles distant, in Paris.

في باريس. وحل اشكالية غاليليو،

And he solved this problem of Galileo's,

and he did it with a really relatively trivial piece of equipment.

وقد قام بذالك بـالاستعانة بقطعة من المعدات البسيطة.

قام بإجرائها باستخدام واحدة من هذه.

He did it with one of these.

سأقوم بوضع جهاز التحكم جانباً لبضعة ثوان.

I'm going to put away the clicker for a second

because I want to engage your brains in this.

لأني أريد أن أقحم عقولكم في هذا الأمر.

So this is a toothed wheel.

هذه عجلة مسننة. لديها مجموعة من الشقوق

It's got a bunch of notches and it's got a bunch of teeth.

وكذلك مجموعة من الأسنان.

This was Fizeau's solution to sending discrete pulses of light.

كان هذا حل فيزو لإرسال نبضات منفصلة من الضوء.

He put a beam behind one of these notches.

قام بوضع شعلة خلف واحدة من هذه الشقوق.

If I point a beam through this notch at a mirror,

إذا وجهت شعلة من خلال واحدة من هذه الشقوق على المرآة،

على بعد خمسة أميال، سيرتد الضوء من المرآة.

five miles away, that beam is bouncing off the mirror

and coming back to me through this notch.

وسيعود إلي من خلال هذا الشق.

لكن أمر مثير سيحدث حينما يدير العجلة بسرعة.

But something interesting happens as he spins the wheel faster.

لاحظ أنه يبدو كباب بدأ بالانغلاق.

He notices that it seems like a door is starting to close

on the light beam that's coming back to his eye.

إلى شعاع الضوء الذي يأتي إلى عينه.

Why is that?

لماذا هذا؟

لأنه بسبب أن نبضات الضوء، لا تأتي

It's because the pulse of light is not coming back

through the same notch.

من خلال نفس الشق، إنها في الواقع تصطدم بسن العجلة.

It's actually hitting a tooth.

And he spins the wheel fast enough and he fully occludes the light.

وعندما يدير العجلة بسرعة كافية

سيقوم بحبس الضوء تماماً. وبعد ذالك،

And then, based on the distance between the two stations

اعتمادا على المسافة بين المحطتين

and the speed of his wheel and the number of notches in the wheel,

وسرعة عجلته وعدد الشقوق في العجلة،

he calculates the speed of light to within two percent of its actual value.

قام بحساب سرعة ضوء مقاربة بـ 2% للقيمة الحقيقية.

قام بتلك التجربة عام 1849.

And he does this in 1849.

وهذا ما يجعلني حقاً مهتما بـالعلم.

This is what really gets me going about science.

Whenever I'm having trouble understanding a concept,

كلما كان لدي مشكلة في فهم مفهوم، أذهب وأبحث عمن اكتشف هذا المفهوم.

I go back and I research the people that discovered that concept.

ألقي نظرة على قصة توصلهم لفهم المفهوم.

I look at the story of how they came to understand it.

What happens when you look

وماذا يحدث حينما تلقي نظرة على ما كان يفكر فيه المكتشفون

at what the discoverers were thinking about

when they made their discoveries,

لحظة توصلهم لاكتشافاتهم، أنك تفهم

is you understand that they are not so different from us.

أنهم ليسوا مختلفين عنا.

جميعنا بشر من لحم ودم. وجميعنا بدأ بـنفس الأدوات.

We are all bags of meat and water. We all start with the same tools.

تعجبني فكرة اطلاق مصطلح المجالات الدراسية على مختلف الفروع العلمية.

I love the idea that different branches of science are called fields of study.

العديد من الناس يعتقدون أن العلم مغلق، صندوق أسود،

Most people think of science as a closed, black box,

when in fact it is an open field.

لكنه في الواقع مجال مفتوح

And we are all explorers.

وجميعنا مستكشفون.

والناس الذين حققوا تلك الاكتشافات فقط فكروا أكثر قليلاً

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.

بما كانوا ينظرون إليه، وكانوا أكثر فضولا.

And their curiosity changed the way people thought about the world,

وفضولهم هذا غير طريقة تفكير الناس عن العالم.

and thus it changed the world.

وبالتالي هذا ما غير العالم.

They changed the world, and so can you.

لقد غيروا العالم، وأنتم كذالك باستطاعتكم ذلك.

شكراُ لكم.

Thank you.

(Applause)

(تصفيق)