How simple ideas lead to scientific discoveries

Как простые идеи приводят к научным открытиям

Translator: Jenny Zurawell

Переводчик: Alexander Treshin Редактор: Irina Zhandarova

(Музыка)

Наш мозг забавен тем, что от нас не зависит,

One of the funny things about owning a brain

is that you have no control over the things

что именно он в себя вбирает и накапливает,

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

какие факты и истории. И чем ты старше, тем больше там фактов.

And as you get older, it only gets worse.

Иногда что-то сидит в голове годами

Things stick around for years sometimes

before you understand why you're interested in them,

до того, как станет понятно, почему это тебя заинтересовало,

до того, как станет понятна значимость этого факта для тебя.

before you understand their import to you.

Вот три моих примера.

Here's three of mine.

When Richard Feynman was a young boy in Queens,

Ричард Фейнман, ещё будучи мальчиком и живя в Квинсе,

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

ходил гулять с отцом и брал с собой тележку

с мячиком. Он заметил, что когда он тянет тележку,

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

мяч в ней откатывается назад.

Он спросил отца: «Почему мяч откатывается в конец коляски?».

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

Отец ответил: «Из-за инерции».

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

Ричард спросил: «Что такое инерция?». И отец ответил:

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

«Так учёные называют явление,

Inertia is the name that scientists give

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

когда мяч откатывается в конец тележки.

(Laughter)

Но, по правде говоря, никто толком не знает».

"But in truth, nobody really knows."

Феймнман получил научные степени

Feynman went on to earn degrees

в МТИ, Принстоне, он установил причину катастрофы шаттла «Челленджер»,

at MIT, Princeton, he solved the Challenger disaster,

он даже получил Нобелевскую премию по физике

he ended up winning the Nobel Prize in Physics

за диаграммы Фейнмана, описывающие движение субатомных частиц.

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

И он считал, что тот разговор с отцом

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

дал ему понять,

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

что даже простейшие вопросы могут бросить вызов человеческим знаниям,

и именно с ними он и хотел играть.

and that that's where he wanted to play.

Так он и играл.

And play he did.

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

Теперь Эратосфен. Он был третьим главой Александрийской библиотеки

and he made many contributions to science.

и внёс большой вклад в науку.

Однако вклад, которым он больше всего памятен,

But the one he is most remembered for

began in a letter that he received as the librarian,

начался с письма, которое он получил, будучи главой библиотеки,

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

из города Сиена к югу от Александрии.

В письме упоминался факт, который не давал покоя Эратосфену.

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

Автор письма писал, что в полдень

and the fact was that the writer said,

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

в день солнцестояния, глядя в глубокий колодец,

he could see his reflection at the bottom,

он видел внизу свое отражение, а ещё он видел, что его голова

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

загораживала солнце.

I should tell you -- the idea that Christopher Columbus

Надо сказать, что мнение о том, что именно Христофор Колумб открыл, что Земля круглая, —

discovered that the world is spherical is total bull.

полный вздор. Здесь нет и доли правды.

It's not true at all.

На самом деле, каждый образованный человек понимал, что Земля круглая,

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

ещё со времён Аристотеля, а Аристотель доказал это

since Aristotle's time.

Aristotle had proved it with a simple observation.

простым наблюдением.

Он заметил, что каждый раз, когда на Луне видна тень от Земли,

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

она круглая,

it was circular,

and the only shape that constantly creates a circular shadow

а круглую тень может отбрасывать

только шар, поэтому Земля круглая.

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

Но никто не знал, какого она размера,

But nobody knew how big it was

until Eratosthenes got this letter with this fact.

пока Эрастофен не получил то самое письмо.

Он понимал, что Солнце находилось прямо над Сиеной,

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

because looking down a well, it was a straight line

потому что, если смотреть в колодец, то видно, что ствол колодца,

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

его голова и Солнце оказываются на одной прямой.

Эратосфену был известен и другой факт.

Eratosthenes knew another fact.

He knew that a stick stuck in the ground in Alexandria

Он знал, что палка, торчащая из земли в Александрии,

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

в то же время, в тот же день, в полдень,

the sun's zenith, on the solstice,

когда Солнце в зените, в день солнцестояния,

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

отбрасывала тень под углом 7,2° к своей оси.

Теперь, если вы знаете, как вычисляется длина окружности,

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

на которой есть две точки,

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

расстояние между которыми известно,

and you can extrapolate the circumference.

вы можете путём экстраполяции узнать длину окружности.

360 degrees divided by 7.2 equals 50.

Делим 360 градусов на 7,2 и получаем 50.

Да, получилось круглое число, поэтому эта история и вызывает у меня подозрения,

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

and it makes me suspicious of this story too,

но это хорошая история, так что пойдём дальше.

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

Ему нужно было знать расстояние между Сиеной и Александрией,

He needed to know the distance between Swenet and Alexandria,

что не было проблемой, ведь Эратосфен хорошо знал географию.

which is good because Eratosthenes was good at geography.

Фактически, он и придумал слово «география».

In fact, he invented the word geography.

(Laughter)

Между Сиеной и Александрией

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

проходил торговый путь,

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

и торговцам надо было знать, сколько им понадобится времени.

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

Им нужно было точное расстояние, поэтому он очень хорошо знал,

that the distance between the two cities was 500 miles.

что между двумя городами 800 км.

Multiply that times 50, you get 25,000,

Умножаем на 50 и получаем 40 000,

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

то есть окружность Земли с погрешностью менее 1 %.

Эратосфен сделал это 2200 лет назад.

He did this 2,200 years ago.

Мы живём в эпоху, когда с помощью оборудования

Now, we live in an age where

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

стоимостью в миллиарды долларов ищут бозон Хиггса,

We're discovering particles

мы открываем частицы, которые, возможно, быстрее света,

that may travel faster than the speed of light,

и все эти открытия стали возможными

and all of these discoveries are made possible

благодаря технологиям, разработанным за последние десятилетия.

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

But for most of human history,

Но на протяжении большей части истории человечества

нам приходилось совершать открытия, пользуясь только глазами, ушами и разумом.

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

Арман Физо занимался экспериментальной физикой в Париже.

Armand Fizeau was an experimental physicist in Paris.

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

По сути, он специализировался на уточнении и подтверждении результатов чужих работ,

что может звучать так, будто он был на вторых ролях,

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

but in fact, this is the soul of science,

но на самом деле в этом вся сущность науки,

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

потому что факт без независимого подтверждения — это не факт.

Он был знаком с опытами Галилея,

And he was familiar with Galileo's experiments

пытавшегося определить, обладает свет скоростью или нет.

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

А Галилей провёл поистине замечательный эксперимент.

Galileo had worked out this really wonderful experiment

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

Он и его помощник

держали по лампе. Галилей открывал свою, а помощник — свою.

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

Они очень старательно засекали время

They got the timing down really good.

They just knew their timing.

и знали время своей реакции. А затем, стоя на вершинах двух холмов

And then they stood at two hilltops,

two miles distant, and they did the same thing,

на расстоянии 3 км друг от друга, они делали то же самое, исходя из

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

предположения Галилея о том, что, если свет обладает определяемой скоростью,

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

он заметит задержку обратного света от лампы помощника.

But light was too fast for Galileo.

Но свет был слишком быстрым для Галилея.

Он ошибся на несколько порядков, предположив,

He was off by several orders of magnitude when he assumed

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

что свет примерно в 10 раз быстрее звука.

Fizeau was aware of this experiment.

Физо знал о его опыте. Он жил в Париже,

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

и там он установил две экспериментальных станции

на расстоянии примерно 8,5 км друг от друга.

roughly 5.5 miles distant, in Paris.

И он решил задачу Галилея,

And he solved this problem of Galileo's,

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

воспользовавшись для этого весьма незамысловатым оборудованием.

Он использовал вот такую штуку.

He did it with one of these.

Я на секунду спрячу пульт,

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

because I want to engage your brains in this.

потому что мне нужно, чтобы вы сейчас подключили мозг.

So this is a toothed wheel.

Вот зубчатое колесо. У него много впадин

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

и много зубьев.

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

Таким образом, Физо придумал, как посылать отдельные световые импульсы.

He put a beam behind one of these notches.

Он помещал источник света за одним из зубьев.

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

Если направить луч через впадину на зеркало

в 8 километрах, луч отразится от зеркала

five miles away, that beam is bouncing off the mirror

and coming back to me through this notch.

и вернётся ко мне через эту впадину.

Но когда он вращал колесо быстрее, происходило нечто интересное.

But something interesting happens as he spins the wheel faster.

Он заметил, что как будто начинает закрываться дверь

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

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

перед лучом света, возвращающимся к его глазу.

Why is that?

Почему так?

Потому что импульс света возвращается

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

through the same notch.

не через ту же впадину. На самом деле, он попадает в зубец.

It's actually hitting a tooth.

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

И, вращая колесо достаточно быстро,

он полностью отсекал свет.

And then, based on the distance between the two stations

Так по расстоянию между двумя станциями,

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

скорости своего колеса и числу впадин у колеса

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

он вычислил скорость света с погрешностью 2 % относительно её реального значения.

И сделал он это в 1849 г.

And he does this in 1849.

Вот это по-настоящему вдохновляет меня в науке.

This is what really gets me going about science.

Whenever I'm having trouble understanding a concept,

Каждый раз, когда мне бывает трудно что-то понять, я обращаюсь к историям открывших это людей

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

и изучаю их путь к пониманию этого.

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

What happens when you look

И когда узнаёшь, о чём думали исследователи,

at what the discoverers were thinking about

when they made their discoveries,

делая свои открытия, понимаешь,

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

что они не так уж отличаются от нас.

Все мы состоим из мяса и воды. Все мы в начале пользуемся одинаковыми средствами.

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

Мне очень нравится, что разные направления в науке называют полями деятельности.

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

Большинство воспринимают науку как закрытый черный ящик,

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

when in fact it is an open field.

тогда как на самом деле это открытое поле.

And we are all explorers.

И все мы исследователи.

Люди, совершившие эти открытия, просто чуть усерднее думали о том,

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.

с чем имели дело, и они были чуть любознательнее.

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

Их любознательность изменила представление людей о мире,

and thus it changed the world.

изменив таким образом сам мир.

They changed the world, and so can you.

Они изменили мир. И вы тоже можете его изменить.

Спасибо.

Thank you.

(Applause)

(Аплодисменты)