How simple ideas lead to scientific discoveries

Le scoperte scientifiche nascono dalle idee semplici

Translator: Jenny Zurawell

Traduttore: Monica Deola Revisore: Anna Cristiana Minoli

(Musica)

Una delle cose più divertenti dell'avere un cervello

One of the funny things about owning a brain

is that you have no control over the things

è non avere nessun controllo su ciò che raccoglie e trattiene,

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

che siano fatti o storie. Con il passare del tempo le cose non fanno che peggiorare.

And as you get older, it only gets worse.

A volte le cose rimangono lì per anni,

Things stick around for years sometimes

before you understand why you're interested in them,

prima di riuscire a capire perché sono interessanti

o importanti per noi.

before you understand their import to you.

Tre esempi che mi riguardano.

Here's three of mine.

When Richard Feynman was a young boy in Queens,

Da piccolo Richard Feyman, che viveva a Queens,

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

uscì per una passeggiata con il padre, con un carretto e una palla.

Notò che quando tirava il carretto,

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

la palla arretrava in fondo al carretto.

Perciò chiese al padre "Perché la palla si sposta indietro?".

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

E il padre rispose "È l'inerzia".

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

Feynman chiese "Che cos'è l'inerzia?". E suo padre rispose: "Ah!

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

Inerzia è la parola che gli scienziati usano per

Inertia is the name that scientists give

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

descrivere il fenomeno della palla che si sposta verso il retro del carretto.

(Laughter)

Ma la verità è che nessuno lo sa".

"But in truth, nobody really knows."

In seguito Feyman si diplomò all'MIT e a Princeton,

Feynman went on to earn degrees

risolse il caso del disastro del Challenger,

at MIT, Princeton, he solved the Challenger disaster,

e infine vinse il Nobel per la fisica per i diagrammi di Feynman,

he ended up winning the Nobel Prize in Physics

che descrivono il movimento delle particelle subatomiche.

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

Feynman attribuisce a quella conversazione con il padre

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

il merito di avergli fatto capire

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

che sono le domande più semplici a condurre ai limiti estremi della conoscenza,

e quello era quello che voleva esplorare.

and that that's where he wanted to play.

Ed è ciò che fece.

And play he did.

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

Eratostene era il terzo bibliotecario della Biblioteca di Alessandria,

and he made many contributions to science.

e diede molti contributi importanti al progresso della scienza.

Quello per il quale è maggiormente ricordato

But the one he is most remembered for

began in a letter that he received as the librarian,

iniziò con una lettera che ricevette dal bibliotecario

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

della città di Syene, a sud di Alessandria.

La lettera descriveva un fatto che rimase impresso nella mente di Eratostene.

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

Lo scrivente sosteneva che a mezzogiorno

and the fact was that the writer said,

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

del solstizio, sporgendosi al di sopra di un profondo pozzo,

he could see his reflection at the bottom,

poteva vedere la propria immagine riflessa sul fondo e vedeva anche che la sua testa

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

bloccava la luce del sole.

I should tell you -- the idea that Christopher Columbus

Adesso ve lo devo dire: l'idea che sia stato Cristoforo Colombo a scoprire che la Terra è rotonda

discovered that the world is spherical is total bull.

è una stupidaggine. Non è assolutamente vera.

It's not true at all.

La verità è che qualsiasi persona con un minimo di cultura sapeva che la Terra era rotonda

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

sin dai tempi di Aristotele e Aristotele lo aveva dimostrato

since Aristotle's time.

Aristotle had proved it with a simple observation.

con una semplice osservazione.

Aveva notato che l'ombra che la Terra proietta sulla Luna

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

è circolare.

it was circular,

L'unica forma la cui ombra è sempre circolare

and the only shape that constantly creates a circular shadow

è la sfera, e infatti la Terra è rotonda.

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

Ma nessuno ne conosceva le dimensioni

But nobody knew how big it was

until Eratosthenes got this letter with this fact.

finché Eratostene non ricevette quella lettera.

Capì che il sole si trovava esattamente sopra la città di Syene

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

because looking down a well, it was a straight line

perché i raggi solari arrivavano dritti

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

sul fondo del pozzo, passando sopra la testa fino al sole.

Eratostene era a conoscenza di un altro fatto.

Eratosthenes knew another fact.

He knew that a stick stuck in the ground in Alexandria

Sapeva che ad Alessandria un palo conficcato nel terreno

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

a mezzogiorno di un certo giorno,

the sun's zenith, on the solstice,

ossia il solstizio, quando il sole raggiunge lo zenit,

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

proiettava un'ombra che si discostava dall'asse di 7,2 gradi.

Ora, se si conosce la circonferenza di un cerchio,

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

e sono dati due punti sulla circonferenza,

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

basta conoscere la distanza fra quei due punti

and you can extrapolate the circumference.

per calcolare la circonferenza.

360 degrees divided by 7.2 equals 50.

Trecentosessanta gradi diviso 7,2 fa 50.

Mi rendo conto che 50 un numero fin troppo tondo e fa dubitare anche me della veridicità della storia,

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

and it makes me suspicious of this story too,

ma trattandosi di una storia divertente continuerò a raccontarvela.

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

Eratostene aveva bisogno di conoscere la distanza fra Syene e Alessandria,

He needed to know the distance between Swenet and Alexandria,

il che era un bene, perché Eratostene era bravo in geografia.

which is good because Eratosthenes was good at geography.

Tanto bravo che la parola geografia l'aveva inventata lui.

In fact, he invented the word geography.

(Laughter)

La strada che collegava Syene ad Alessandria

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

era una strada commerciale

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

e i mercanti dovevano sapere quanto ci voleva a percorrerla.

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

Eratostene doveva conoscere la distanza esatta

that the distance between the two cities was 500 miles.

fra le due città e sapeva che era di 800 chilometri.

Multiply that times 50, you get 25,000,

Moltiplicate 800 per 50 e otterrete 40.000,

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

che corrisponde al diametro della Terra con un errore dell'un per cento.

Questa scoperta risale a 2200 anni fa.

He did this 2,200 years ago.

Viviamo in un'epoca in cui

Now, we live in an age where

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

si usano macchinari da miliardi di dollari per scoprire il bosone di Higgs.

We're discovering particles

Stiamo scoprendo particelle che potrebbero superare la velocità della luce.

that may travel faster than the speed of light,

Tutte queste scoperte sono rese possibili

and all of these discoveries are made possible

dalla tecnologia sviluppata negli ultimi decenni.

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

But for most of human history,

Ma per gran parte della storia dell'umanità

abbiamo dovuto scoprire le cose usando occhi, orecchie e cervello.

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

Armand Fizeau era un fisico sperimentale parigino.

Armand Fizeau was an experimental physicist in Paris.

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

Era specializzato nel rifinire e confermare le scoperte altrui,

il che potrebbe farlo sembrare l'ultimo arrivato,

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

but in fact, this is the soul of science,

ma in realtà la scienza consiste proprio in questo,

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

perché non esiste fatto che non possa essere corroborato indipendentemente.

Conosceva gli esperimenti di Galileo

And he was familiar with Galileo's experiments

che cercavano di determinare se la luce avesse velocità.

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

Galileo aveva escogitato questo magnifico esperimento

Galileo had worked out this really wonderful experiment

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

nel quale lui e il suo assistente tenevano ciascuno una lampada.

Galileo accendeva la sua lampada e lo stesso faceva il suo assistente,

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

riuscendo a sincronizzarsi perfettamente.

They got the timing down really good.

They just knew their timing.

Quando trovarono la sincronia perfetta si misero ciascuno sulla cima di due colline distanti

And then they stood at two hilltops,

two miles distant, and they did the same thing,

tre chilometri l'una dall'altra e fecero la stessa cosa.

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

Galileo pensava che se la luce fosse stata dotata di velocità finita

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

avrebbe notato un ritardo nella luce che arrivava dalla lampada del suo assistente.

But light was too fast for Galileo.

Ma la luce era troppo veloce per Galileo.

Si sbagliò di diversi ordini di grandezza quando suppose

He was off by several orders of magnitude when he assumed

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

che la velocità della luce fosse circa 10 volte quella del suono.

Fizeau was aware of this experiment.

Fizeau conosceva questo esperimento.

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

A Parigi, dove viveva, costruì due stazioni sperimentali

distanti l'una dall'altra circa nove chilometri.

roughly 5.5 miles distant, in Paris.

Così riuscì a risolvere il problema di Galileo

And he solved this problem of Galileo's,

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

utilizzando un dispositivo relativamente semplice,

simile a questo.

He did it with one of these.

Per il momento non userò il puntatore

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

because I want to engage your brains in this.

perché voglio che ci ragioniate sopra.

So this is a toothed wheel.

Questa è una ruota dentata. È dotata di una serie di tacche

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

e di una serie di denti.

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

Fizeau risolse così il problema dei segnali luminosi separati.

He put a beam behind one of these notches.

Mise il raggio di luce dietro a una delle tacche.

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

Se punto un raggio di luce verso uno specchio a otto chilometri di distanza,

attraverso una delle tacche, il raggio viene riflesso dallo specchio

five miles away, that beam is bouncing off the mirror

and coming back to me through this notch.

e ritorna verso di me sempre passando attraverso una tacca.

Ma aumentando la velocità della ruota si verifica qualcosa di molto interessante.

But something interesting happens as he spins the wheel faster.

Quando il raggio di luce torna indietro, a Fizeau sembra di vedere

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

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

qualcosa di simile a una porta che sta per chiudersi.

Why is that?

Di cosa si tratta?

La spiegazione è che il raggio luminoso non torna indietro

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

through the same notch.

attraverso la stessa tacca, ma colpisce un dente.

It's actually hitting a tooth.

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

Facendo girare la ruota abbastanza velocemente

la luce viene bloccata completamente.

And then, based on the distance between the two stations

Sulla base della distanza fra le due stazioni,

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

la velocità e il numero di tacche della ruota,

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

è possibile calcolare la velocità della luce con un errore del due per cento.

Fizeau lo fa nel 1849.

And he does this in 1849.

È questo che mi piace della scienza.

This is what really gets me going about science.

Whenever I'm having trouble understanding a concept,

Ogni volta che non riesco a capire un concetto, faccio delle ricerche sulla persona che lo ha scoperto

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

e analizzo la storia del modo usato per chiarirlo.

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

What happens when you look

Quando si studia il processo mentale

at what the discoverers were thinking about

when they made their discoveries,

che ha permesso di fare una certa scoperta, si capisce

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

che gli scienziati non sono poi così diversi da noi.

Siamo tutti involucri di carne e acqua. Partiamo tutti con gli stessi strumenti.

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

Adoro l'idea che le diverse branche della scienza siano chiamate campi di studio.

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

Gran parte delle persone vedono la scienza come un territorio oscuro e delimitato

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

when in fact it is an open field.

quando in realtà è un campo aperto.

And we are all explorers.

Siamo tutti esploratori.

Chi scopre qualcosa si avventura solo un po' più in profondità con il pensiero,

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.

ed è un po' più curioso.

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

La curiosità di queste persone ha cambiato il modo in cui la gente percepisce il mondo,

and thus it changed the world.

cambiando il mondo stesso.

They changed the world, and so can you.

Loro hanno cambiato il mondo, e la stessa cosa potete fare voi.

Grazie.

Thank you.

(Applause)

(Applausi)