How simple ideas lead to scientific discoveries

چطور ایده‌های ساده منجر به کشفیات علمی شدند؟

Translator: Jenny Zurawell

Translator: Mana Ahmady Reviewer: soheila Jafari

(موسیقی)

یکی از چیزهای با مزه درباره داشتن یک مغز

One of the funny things about owning a brain

is that you have no control over the things

اینه که شما هیچ کنترلی روی چیزهایی که جمع و جور می‌کند و نگه می‌دارد ندارید،

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

واقعیت‌ها و داستان‌ها. و هرچی هم پیرتر می‌شید، اوضاع بدتر می‌شه.

And as you get older, it only gets worse.

گاهی سال‌ها همانطور تو ‌ذهنتون می‌ماند.

Things stick around for years sometimes

before you understand why you're interested in them,

حتی قبل از اینکه متوجه بشوید که چرا بهشون علاقمندید،

حتی پیش از اینکه معنی آنها را درک کنید.

before you understand their import to you.

خب سه تا از این چیزها برای من اینها هستند.

Here's three of mine.

When Richard Feynman was a young boy in Queens,

وقتی ریچارد فاینمن پسر جوانی بود که در کویینز زندگی می‌کرد،

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

به همراه پدرش با ارابه‌ و توپش رفت پیاده‌روی. و متوجه شد که وقتی ارابه را می‌کشد،

به همراه پدرش با ارابه‌ و توپش رفت پیاده‌روی. و متوجه شد که وقتی ارابه را می‌کشد،

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

توپ به عقب ارابه می‌ره.

و از پدرش پرسید: «چرا توپ به عقب ارابه قِل می‌خوره؟»

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

و پدرش گفت: «این اینرسی ست.»

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

او گفت: «اینرسی چیه؟» و پدرش گفت: «آها.

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

اینرسی نامی‌ست که دانشمندان روی پدیده‌ی عقب رفتن توپ در ارابه گذاشتند.

Inertia is the name that scientists give

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

اینرسی نامی‌ست که دانشمندان روی پدیده‌ی عقب رفتن توپ در ارابه گذاشتند.

(Laughter)

اما در حقیقت، هیچ‌کس واقعا نمی‌داند.»

"But in truth, nobody really knows."

فاینمَن شروع کرد به طی کردن درجات علمی

Feynman went on to earn degrees

در اِم آی تی و پرینستون، و فاجعه‌ی فضاپیمای چلنجر را حل کرد،

at MIT, Princeton, he solved the Challenger disaster,

و دست آخر جایزه‌ی نوبل فیزیک را به خاطر نمودار فاینمن برد که جابجایی ذرات زیر اتمی را توضیح می‌ده.

he ended up winning the Nobel Prize in Physics

و دست آخر جایزه‌ی نوبل فیزیک را به خاطر نمودار فاینمن برد که جابجایی ذرات زیر اتمی را توضیح می‌ده.

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

و از آن مکالمه با پدرش به عنوان نشانه‌ای یاد می‌کند

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

و از آن مکالمه با پدرش به عنوان نشانه‌ای یاد می‌کند

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

که ساده‌ترین پرسش‌ها می‌تونند شما را به لبه‌ی دانش بشری ببرند،

و این جایی بود که او می‌خواست زندگی‌اش را پیش ببره.

and that that's where he wanted to play.

و مردانه بازی کرد.

And play he did.

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

خب اراتوستن سومین کتابدار کتابخانه‌ی بزرگ اسکندریه بود،

and he made many contributions to science.

و او کمک زیادی به علم کرد.

اما چیزی که بیش از همه به خاطرش یه یاد آورده می‌شه

But the one he is most remembered for

began in a letter that he received as the librarian,

از نامه‌ای آغاز شد که وقتی کتابدار بود از شهر آسوان، در جنوب اسکندریه، دریافت کرد،

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

از نامه‌ای آغاز شد که وقتی کتابدار بود از شهر آسوان، در جنوب اسکندریه، دریافت کرد،

این نامه شامل یک نکته بود که در ذهن اراتوستن باقی ماند،

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

و آن نکته این بود که نویسنده‌ی آن نامه گفته بود که در ظهر

and the fact was that the writer said,

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

در انقلاب تابستانی، وقتی در یک چاه عمیق نگاه می‌کند،

he could see his reflection at the bottom,

می‌تونه بازتاب خودش را در قعر آن ببیند، و همچنین می‌تونه ببینه که سرش

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

جلوی خورشید را گرفته.

I should tell you -- the idea that Christopher Columbus

حالا، باید بهتون بگم - این فکر که کریستوف کلمب کشف کرد که زمین کروی‌ست

discovered that the world is spherical is total bull.

کاملا چرنده. اصلا حقیقت نداره.

It's not true at all.

در واقع، از زمان ارسطو هر آدم تحصیل‌کرده‌ای می‌دانست که جهان کروی‌ست و ارسطو اثباتش کرده بود

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

در واقع، از زمان ارسطو هر آدم تحصیل‌کرده‌ای می‌دانست که جهان کروی‌ست و ارسطو اثباتش کرده بود

since Aristotle's time.

Aristotle had proved it with a simple observation.

فقط با یک سری مشاهدات ساده.

او متوجه شد که هربار که سایه‌ی زمین روی ماه می‌افته

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

گرد است،

it was circular,

و تنها شکلی که همیشه یک سایه‌ی گرد ایجاد می‌کند

and the only shape that constantly creates a circular shadow

یک کره است، و به این ترتیب ثابت می‌شه که زمین گرد است.

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

اما هیچ‌کس نمی‌دانست که اندازه‌اش چقدر است

But nobody knew how big it was

until Eratosthenes got this letter with this fact.

تا اینکه اراتوستن این نامه را با این نکته دریافت کرد.

بنابراین فهمید که خورشید مستقیما بر فراز شهر اسوان است،

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

because looking down a well, it was a straight line

چون نگاه به درون یک چاه، یک خط مستقیم است

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

از قعر چاه، تا سر آن یارو و از آنجا تا خورشید.

اراتوستن نکته‌ی دیگری را هم می‌دانست.

Eratosthenes knew another fact.

He knew that a stick stuck in the ground in Alexandria

می‌دانست که چوبی که در اسکندریه، در همان ساعت و روز، در ظهر به زمین فرو رفته،

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

می‌دانست که چوبی که در اسکندریه، در همان ساعت و روز، در ظهر به زمین فرو رفته،

the sun's zenith, on the solstice,

در زمانی که خورشید، در انقلاب تابستانی، در اوج‌ست،

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

با خورشید سایه‌ای می‌سازد که نشان‌دهنده‌ی خروج از محور‌ با زاویه‌ی ۷/۲ درجه‌ست.

حالا، اگر شما محیط یک دایره را بدانید،

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

و دو نقطه روی آن داشته باشید،

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

همه‌ی آنچه بهش نیاز دارید اینه که بفهمید فاصله‌ی میان آن دونقطه چقدر است،

and you can extrapolate the circumference.

و بعد می‌تونید محیط را برون‌یابی کنید.

360 degrees divided by 7.2 equals 50.

سیصد و شصت درجه را اگر بر ۷/۲ تقسیم کنیم می‌شه ۵۰.

می‌دانم یک کم زیادی رُند است، و باعث می‌شه من هم به این داستان شک کنم.

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

and it makes me suspicious of this story too,

اما داستان خوبیه، پس بگذارید ادامه‌اش بدیم.

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

او لازم داشت که فاصله‌ی میان اسوان و اسکندریه را بداند،

He needed to know the distance between Swenet and Alexandria,

که براش آسان بود چون اراتوستن جغرافی‌اش خوب بود.

which is good because Eratosthenes was good at geography.

درواقع، او بود که واژه‌ی جغرافی را ابداع کرد.

In fact, he invented the word geography.

(Laughter)

جاده‌ی میان اسوان و اسکندریه

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

یک جاده‌ی بازرگانی بود،

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

و برای تجارت لازم بود که بدانند چقدر طول می‌کشه که به آنجا برسند.

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

لازم بود که فاصله‌ی دقیق را بدانند، بنابراین او دقیقا می‌دانست

that the distance between the two cities was 500 miles.

که فاصله‌ی میان این دو شهر ۸۰۵ کیلومتر است.

Multiply that times 50, you get 25,000,

اگر آن را در ۵۰ ضرب کنیم، می‌شه ۲۵٫۰۰۰.

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

که با دقت یک درصد برابر قطر واقعی زمین است.

او این کار را ۲٫۲۰۰ سال پیش انجام داد.

He did this 2,200 years ago.

حالا، ما در دوره‌ای زندگی می‌کنیم که

Now, we live in an age where

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

دستگاه‌های چند میلیارد دلاری دارن به دنبال ذرات بنیادی هیگز می‌گردند.

We're discovering particles

ما داریم ذراتی کشف می‌کنیم که می‌تونن با سرعتی بیشتر از سرعت نور حرکت کنند،

that may travel faster than the speed of light,

و همه‌ی این کشفیات توسط فن‌آوری ممکن شده که تنها چند دهه از پیدایش‌اش می‌گذره.

and all of these discoveries are made possible

و همه‌ی این کشفیات توسط فن‌آوری ممکن شده که تنها چند دهه از پیدایش‌اش می‌گذره.

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

But for most of human history,

اما در بیشتر تاریخ بشری،

ما باید این چیزها را با به‌کارگیری گوش‌ها و چشم‌ها و ذهن خودمان کشف می‌کردیم.

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

آرماند فیزو یک فیزیکدان تجربی اهل پاریس بود.

Armand Fizeau was an experimental physicist in Paris.

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

تخصص او در حقیقت، پیراستن و تایید نتایج کار دیگران بود،

و این ممکنه به نظر مثل یک بازنده باشه،

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

but in fact, this is the soul of science,

اما در اصل این روح دانش است،

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

چون هیچ‌چیزی نمی‌تونه به عنوان یک واقعیت به تنهایی و مستقلا به اثبات برسه.

و او با آزمایش‌های گالیله آشنا بود

And he was familiar with Galileo's experiments

که در آنها او تلاش داشت که تعیین کند که نور دارای سرعت است یا نه.

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

خب، گالیله آزمایش جالبی ترتیب داد

Galileo had worked out this really wonderful experiment

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

که او و دستیارش با یک چراغ انجامش دادند،

هرکدام از آنها یک چراغ در دست داشتند. و گالیله چراغش را روشن می‌کرد، بعد دستیارش همین کار را می‌کرد.

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

و آنها یک زمان‌سنج دقیق داشتند.

They got the timing down really good.

They just knew their timing.

آنها زمان‌بندی را به دقت رعایت می‌کردند. بعد آنها روی دو تپه ایستادند،

And then they stood at two hilltops,

two miles distant, and they did the same thing,

با فاصله‌ی سه کیلومتر از هم، و همین کار را انجام دادند، فرضیه‌ی

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

گالیله این بود که اگر نور دارای سرعت قابل تشخیص باشد،

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

او متوجه تاخیر در بازگشت نور از چراغ دستیارش خواهد شد.

But light was too fast for Galileo.

اما نور برای گالیله خیلی سریع بود.

فرضیه‌ی او که نور حدودا ۱۰مرتبه از صوت سریع‌ترست با مراتب شدت زیادی از واقعیت دور بود.

He was off by several orders of magnitude when he assumed

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

فرضیه‌ی او که نور حدودا ۱۰مرتبه از صوت سریع‌ترست با مراتب شدت زیادی از واقعیت دور بود.

Fizeau was aware of this experiment.

فیزو از این آزمایش آگاه بود. او در پاریس زندگی می‌کرد،

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

و دو ایستگاه تجربی برپا کرد،

که فاصله‌شان در پاریس حدودا نه کیلومتر بود. و او مساله گالیله را حل کرد،

roughly 5.5 miles distant, in Paris.

که فاصله‌شان در پاریس حدودا نه کیلومتر بود. و او مساله گالیله را حل کرد،

And he solved this problem of Galileo's,

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

و او این کار را با ابزار واقعا پیش پا افتاده‌ای انجام داد.

او این کار را با یکی از اینها انجام داد.

He did it with one of these.

من می‌خوام ریموت را برای یک لحظه کنار بگذارم

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

because I want to engage your brains in this.

چون می‌خوام ذهن شما را با این درگیر کنم.

So this is a toothed wheel.

این یک چرخ‌دنده است. یه عالمه شکاف دارد

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

و کلی هم دندانه.

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

این راه‌حل فیزو برای فرستادن پالس‌های گسسته‌ی نور بود.

He put a beam behind one of these notches.

او پرتو نوری را در پشت یکی از این شکاف‌ها قرار داد.

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

اگر یک پرتو را از درون این شکاف به یک آینه بتابانم،

که هشت‌کیلومتر دورتره، این پرتو به آینه می‌خورد

five miles away, that beam is bouncing off the mirror

and coming back to me through this notch.

و از درون شکاف به سوی من بازمی‌گردد.

اما همین که چرخ‌دنده را تندتر بچرخانیم چیز جالبی رخ می‌ده.

But something interesting happens as he spins the wheel faster.

او متوجه شد که این مانند دری‌ست که بر روی پرتو نوری که درحال بازتاب به چشم‌هاش است، بسته می‌شه.

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

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

او متوجه شد که این مانند دری‌ست که بر روی پرتو نوری که درحال بازتاب به چشم‌هاش است، بسته می‌شه.

Why is that?

چرا اینطوره؟

چون پالس نور از همان شکاف که رفته برنمی‌‌گرده. درواقع به دندانه برخورد می‌‌کند.

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

through the same notch.

چون پالس نور از همان شکاف که رفته برنمی‌‌گرده. درواقع به دندانه برخورد می‌‌کند.

It's actually hitting a tooth.

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

و او آنقدر چرخ‌دنده را سریع چرخاند

تا کاملا مسیر نور را مسدود کرد. و سپس،

And then, based on the distance between the two stations

بر اساس فاصله‌ی میان دو ایستگاه

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

و سرعت چرخ‌دنده و تعداد شکاف‌های روی آن،

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

تونست سرعت نور را با دقت دو درصد از مقدار واقعی‌اش محاسبه کند.

و او این کار را در سال ۱۸۴۹ انجام داد.

And he does this in 1849.

این واقعا چیزی‌ست که مرا وا می‌دارد که به دانش دلگرم بشم.

This is what really gets me going about science.

Whenever I'm having trouble understanding a concept,

هرگاه که برای دریافت یک مفهوم به مشکل برمی‌خورم، بازمی‌گردم و مردمی را می‌کاوم که آن مفهوم را کشف کردند.

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

من قصه‌ای را که منجر به فهمیدن آن شد از نو بررسی می‌کنم.

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

What happens when you look

و چیزی که رخ می‌ده، وقتی به این فکر می‌کنی که کاشف‌ها به چی فکر می‌کردند

at what the discoverers were thinking about

when they made their discoveries,

وقتی در حال به ثمر نشاندن یافته‌هاشون بودند، اینه که تو می‌فهمی

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

که آنها چندان متفاوت از ما نیستند.

همه‌ی ما از یک گوشت و خونیم. همه‌ی ما با ابزارهای مشابهی آغاز کردیم.

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

من عاشق این اندیشه‌ام که اسم شاخه‌های گوناگون دانش را گذاشتیم زمینه‌های مطالعاتی.

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

بیشتر آدم‌ها درباره‌ی دانش مانند یک جعبه‌ی سیاه مهر و موم شده فکر می‌کنند،

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

when in fact it is an open field.

درحالی که واقعا یک سرزمین باز است.

And we are all explorers.

و همه‌ی ما کاشف هستیم.

کاشفان، تنها کمی سرسخت‌تر به چیزی که بررسی‌اش می‌کردند اندیشیدند، و کمی کنجکاوتر بودند.

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.

کاشفان، تنها کمی سرسخت‌تر به چیزی که بررسی‌اش می‌:کردند اندیشیدند، و کمی کنجکاوتر بودند.

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

و کنجکاوی آنها راهی که مردم به دنیا می‌اندیشیدند را تغییر داد،

and thus it changed the world.

و در نتیجه جهان را تغییر داد.

They changed the world, and so can you.

آنها گیتی را تغییر دادند، و شما هم می‌تونید.

سپاسگزارم.

Thank you.

(Applause)

(تشویق)