How simple ideas lead to scientific discoveries

単純なアイデアが科学的発見につながるとき

Translator: Jenny Zurawell

翻訳: Kuniko Onozuka 校正: Yasushi Aoki

（音楽）

One of the funny things about owning a brain

脳について 面白いと思うのは

is that you have no control over the things

脳が集め蓄える事実や話を 自分ではコントロールできないことです

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

しかも 年を取るほど ひどくなります

And as you get older, it only gets worse.

Things stick around for years sometimes

ずっと気になっていたことが 何年もかかってやっと

before you understand why you're interested in them,

なぜ興味を 持ち続けていたのか

どんな意味があったのか 分かったりします

before you understand their import to you.

私の場合の例を３つ お話しします

Here's three of mine.

When Richard Feynman was a young boy in Queens,

リチャード ファインマンは クイーンズ区の子供時代に

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

ボールを載せた台車を引いて お父さんと歩いていたとき

台車を引くとボールが 後ろに動くことに

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

気がつきました

「台車を引くとボールが 後ろに行くのはどうして？」と聞くと

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

お父さんが 「慣性のためだよ」と言うので

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

「慣性って何？」と聞くと お父さんは言いました

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

「慣性っていうのはね 台車を引くと

Inertia is the name that scientists give

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

その上のボールが後ろに動く現象に 科学者が付けた名前だけど

(Laughter)

本当のところは 誰にも分からないんだ」

"But in truth, nobody really knows."

ファインマンは MITとプリンストンで学位を取り

Feynman went on to earn degrees

at MIT, Princeton, he solved the Challenger disaster,

スペースシャトル チャレンジャー号の 悲劇の謎を解き明かし

he ended up winning the Nobel Prize in Physics

素粒子の動きを説明する ファインマン・ダイアグラムの功績により

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

ノーベル物理学賞を受賞しました

彼はその時の父親との会話が 人類の知を広げることにつながったと

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

語っています

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

単純な疑問が人類の知の限界を超えさせるんだ という感覚を得たのだと

and that that's where he wanted to play.

それが彼のやりたかったことであり

And play he did.

彼はその通りにしたのです

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

エラトステネスは アレクサンドリア図書館の３番目の司書で

and he made many contributions to science.

科学に多くの貢献をしました

彼の最もよく知られている功績は

But the one he is most remembered for

began in a letter that he received as the librarian,

司書として受取った 一通の手紙が元になりました

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

アレクサンドリアの南にある シエネからの その手紙には

彼の心に長く留まることになる あることが書かれていました

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

and the fact was that the writer said,

手紙の主によれば

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

夏至の日に 深い井戸を覗き込むと

he could see his reflection at the bottom,

水に映る自分の姿が見え 自分の頭が

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

太陽を隠していた とのことでした

I should tell you -- the idea that Christopher Columbus

地球が丸いのを発見したのは コロンブスだという話は

discovered that the world is spherical is total bull.

まったくでたらめです

It's not true at all.

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

実際は アリストテレスの時代から 教養ある人はみんな

地球が丸いのを知っていました アリストテレスが 単純な観察から

since Aristotle's time.

Aristotle had proved it with a simple observation.

それを証明しました

アリストテレスは 気付いたんです

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

月に映る地球の影は常に丸く

it was circular,

常に丸い影を作る形は 球体なので

and the only shape that constantly creates a circular shadow

地球は球体のはずだと 証明終わり

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

しかし地球の大きさは エラトステネスが

But nobody knew how big it was

until Eratosthenes got this letter with this fact.

件の手紙を受け取るまで 誰も知りませんでした

太陽がシエネの真上に来る ということが彼には分かりました

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

because looking down a well, it was a straight line

何故なら 井戸を覗き込んだとき 井戸の底から

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

男の頭を通り越し 太陽まで一直線だったからです

エラトステネスが もう１つ知っていたのは

Eratosthenes knew another fact.

He knew that a stick stuck in the ground in Alexandria

同じ夏至の日の正午

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

アレクサンドリアで 地面に棒を立てると

the sun's zenith, on the solstice,

棒に影ができて

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

太陽は真上から 7.2度 傾いているということです

さて 円周と その上の２点が

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

与えられているとき

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

その2点間の距離さえ 分かれば

補外して円周の長さを 知ることができます

and you can extrapolate the circumference.

360 degrees divided by 7.2 equals 50.

360度を 7.2度で 割ると 50 です —

きりが良すぎて 話がうますぎる気もしますが

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

and it makes me suspicious of this story too,

いい話なので まぁ 続けましょう

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

シエネとアレクサンドリアの間の 距離が必要ですが

He needed to know the distance between Swenet and Alexandria,

which is good because Eratosthenes was good at geography.

幸い地理学は エラトステネスの得意とするところでした

実は「地理」(geography) という言葉を 作ったのも 彼だったんです

In fact, he invented the word geography.

(Laughter)

シエネとアレクサンドリアを 結ぶ道は

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

交易路であり

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

商人が所要時間を 知る必要から

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

２都市の距離は 非常に正確な値が知られていました

that the distance between the two cities was 500 miles.

500マイルです

Multiply that times 50, you get 25,000,

それを50倍した25,000マイルが 地球の周囲の長さということになり

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

これは実際の値に対し 誤差1%未満です

彼は 2,200年も前に それを計算したんです

He did this 2,200 years ago.

さて 今私たちは ヒッグス粒子を見つけるために

Now, we live in an age where

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

数十億ドルの機械装置を 使うような時代を生きています

We're discovering particles

光よりも早い素粒子を 見つけようとしていますが

that may travel faster than the speed of light,

and all of these discoveries are made possible

そのような発見は ここ数十年間に発達した技術で

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

可能になったことです

But for most of human history,

しかし人類の歴史の 大部分においては

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

発見のために 自分たちの目と耳と 頭を使う以外にありませんでした

アルマン・フィゾーは パリに住む実験物理学者でした

Armand Fizeau was an experimental physicist in Paris.

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

彼が得意としたのは 他の人の成果を より洗練させ検証することでした

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

そんなのつまらないと 思うかもしれませんが

but in fact, this is the soul of science,

これは科学にとって 本質的なことで

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

独立して検証できなければ 科学的事実とは言えないのです

光に速度はあるのか 調べようとした

And he was familiar with Galileo's experiments

ガリレオの実験の話を 彼は よく知っていました

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

ガリレオは素晴らしい 実験を考え出しました

Galileo had worked out this really wonderful experiment

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

ガリレオと助手がランプを持ち

ガリレオがランプのふたを開けたら 助手もランプのふたを開けます

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

素早くできるように 練習しました

They got the timing down really good.

They just knew their timing.

そして反応時間を把握すると

And then they stood at two hilltops,

互いに２マイル離れた丘に立って 同じことをしました

two miles distant, and they did the same thing,

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

ガリレオの予想では もし光に認識可能な速度があるなら

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

光が見えるタイミングが 遅くなるはずです

But light was too fast for Galileo.

しかし 光は速すぎました

ガリレオは 光は音より 10倍くらい速いと考えましたが

He was off by several orders of magnitude when he assumed

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

これは実際とは 何桁も違っています

Fizeau was aware of this experiment.

フィゾーは この実験を知っていて パリに住んでいた彼は

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

２つの実験施設を

約5.5マイル離れたところに 作りました

roughly 5.5 miles distant, in Paris.

そして 彼は このガリレオの問題を

And he solved this problem of Galileo's,

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

比較的簡単な仕掛けで 解決しました

He did it with one of these.

こんなものを使ったんです

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

リモコンはしまっておきます

because I want to engage your brains in this.

皆さんには こっちに集中してほしいので

So this is a toothed wheel.

これは歯車で 切込みと歯が

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

たくさんあります

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

これを使って光の離散的パルスを送る というのが彼のアイデアでした

He put a beam behind one of these notches.

切込みの１つを通して ビームを送ります

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

それが 5.5マイル向こうにある

鏡に反射して 戻ってきて

five miles away, that beam is bouncing off the mirror

and coming back to me through this notch.

同じ切込みを 通ります

しかし 歯車を高速で回転させると 面白いことが起きます

But something interesting happens as he spins the wheel faster.

戻ってくる光が

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

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

徐々に遮断され始めるんです

Why is that?

何故でしょう？

行きと帰りで 光は同じ切り込みを通れず

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

through the same notch.

歯車の歯に 当たるためです

It's actually hitting a tooth.

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

歯車を 十分速く 回転させると

光が完全に遮られます

And then, based on the distance between the two stations

２つの実験施設の間の距離と

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

歯車の回転速度 歯車の切込みの数を元に

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

光の速度を誤差２％未満という精度で 求めることができました

And he does this in 1849.

1849年のことです

これが 私の 科学に取り組む方法です

This is what really gets me going about science.

Whenever I'm having trouble understanding a concept,

何かの概念がよく理解できない時 それを発見した人のことを調べます

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

彼らが どうやってその概念を 理解するに到ったのか

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

What happens when you look

発見者の思考の跡を 辿ると

at what the discoverers were thinking about

when they made their discoveries,

彼らも自分とそんなに 違った人間ではないと

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

気付きます

同じ肉体を持つ人間で 同じ道具を使います

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

科学のそれぞれの分野が「フィールド」と 呼ばれているのが気に入っています

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

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

多くの人は科学を閉じた ブラックボックスみたいに考えていますが

when in fact it is an open field.

実際は開かれている フィールドであり

And we are all explorers.

誰でも探索できるんです

このような発見をした人々は ほんの少し物事を注意して見

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.

ほんの少し人より 好奇心が強かっただけなんです

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

そして彼らの好奇心が 人々の世界に対する考え方を変え

and thus it changed the world.

世界を変えることになりましたが

They changed the world, and so can you.

皆さんだって 世界を変えることができるんです

ありがとうございました

Thank you.

(Applause)

（拍手）