How simple ideas lead to scientific discoveries

Đường đến các phát minh khoa học từ những ý tưởng đơn giản

Translator: Jenny Zurawell

Translator: H Lan Nguyen Reviewer: An Nguyen Hoang

(Nhạc dạo đầu)

Một trong những điều nực cười của việc sở hữu một bộ não là

One of the funny things about owning a brain

is that you have no control over the things

bạn không thể kiểm soát những gì nó thu thập và lưu trữ

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

hay các dữ kiện và câu chuyện. Điều này càng chuyển biến xấu đi khi chúng ta già đi.

And as you get older, it only gets worse.

Thỉnh thoảng có những điều đã nằm hằng năm trong đầu mình

Things stick around for years sometimes

before you understand why you're interested in them,

trước khi kịp hiểu tại sao mình lại quan tâm tới chuyện đó,

và kịp hiểu tầm quan trọng của nó đối với mình.

before you understand their import to you.

Đây là ba câu chuyện mà tôi không thể quên được.

Here's three of mine.

When Richard Feynman was a young boy in Queens,

Khi Richard Feyman còn nhỏ sống tại quận Queens (thành phố New York, Mỹ),

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

mỗi lần đi dạo với cha mình, ông thường đem theo một quả bóng đặt vào một cái xe kéo

rồi kéo theo. Cứ mỗi lần ông kéo cái xe đẩy

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

quả bóng lại lăn ra phía sau xe.

Ông hỏi cha: "Bố ơi, vì sao quả bóng lại chạy về phía sau xe?"

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

Cha ông trả lời, "Bởi vì quán tính con ạ."

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

Ông lại hỏi, "Quán tính là gì hả bố?" Cha ông trả lời, "Ờ thì,..

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

quán tính là tên các nhà khoa học đặt cho

Inertia is the name that scientists give

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

hiện tượng quả bóng lăn về phía sau xe kéo.

(Laughter)

Nhưng thật ra không ai biết được con ạ."

"But in truth, nobody really knows."

Rồi ông Feyman đi học rồi lấy bằng

Feynman went on to earn degrees

của trường MIT, của Princeton, ông tìm ra nguyên nhân của vụ nổ tàu vũ trụ Challenger

at MIT, Princeton, he solved the Challenger disaster,

và cuối cùng thì ông đoạt giải Nô-ben Vật lý

he ended up winning the Nobel Prize in Physics

cho công trình các hoạ đồ Feyman dùng để miêu tả sự chuyển động của các hạt hạ phân tử.

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

Ông nhắc đến lần nói chuyện với cha lúc còn nhỏ đó

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

đã chỉ cho ông thấy rằng

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

bắt nguồn những câu hỏi đơn giản nhất, chúng ta có thể đi đến tận ranh giới sự hiểu biết của loài người

và ranh giới đó là nơi ông muốn tung hoành.

and that that's where he wanted to play.

Và trên thực tế ông đã tung hoành thật oanh liệt.

And play he did.

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

Tiếp theo, Eratosthenes là vị thủ thư thứ ba của thư viện thành phố Alexandria (thuộc Hy Lạp cổ đại)

and he made many contributions to science.

và ông có rất nhiều đóng góp cho khoa học.

Công trình đáng nhớ nhất của ông

But the one he is most remembered for

began in a letter that he received as the librarian,

khởi đầu khi ông làm thủ thư và nhận được một lá thư

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

từ thành phố Swenet, nằm về phía nam Alexandria.

Nội dung lá thư có một điều làm Eratosthenes nhớ mãi

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

đó là người viết thư tả rằng vào buổi trưa

and the fact was that the writer said,

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

ngày chí, hễ ông ta nhìn xuống giếng

he could see his reflection at the bottom,

thì có thể nhìn thấy bóng mình ở đáy giếng, và cũng thấy rằng đầu của mình

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

che mất mặt trời.

I should tell you -- the idea that Christopher Columbus

Giờ thì tôi muốn nói rằng, chuyện Christopher Columbus phát hiện ra là trái đất hình cầu

discovered that the world is spherical is total bull.

là chuyện nhảm. Hoàn toàn sai sự thật.

It's not true at all.

Trên thực tế, người đi học ai cũng biết trái đất hình cầu

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

từ thời của Aristotle, và Aristotle đã chứng minh được điều đó

since Aristotle's time.

Aristotle had proved it with a simple observation.

chỉ từ một quan sát đơn giản.

Ông thấy rằng bóng của trái đất trên mặt trăng

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

luôn luôn là hình tròn,

it was circular,

và hình khối mà luôn tạo ra bóng hình tròn

and the only shape that constantly creates a circular shadow

chính là hình cầu. Bài toán trái đất hình cầu đã được chứng minh.

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

Tuy nhiên, không ai đoán được kích thước của địa cầu

But nobody knew how big it was

until Eratosthenes got this letter with this fact.

cho đến khi Eratosthenes nhận được lá thư này.

Ông hiểu rằng mặt trời nằm chính ngay trên thành phố Swenet,

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

because looking down a well, it was a straight line

vì khi nhìn xuống giếng, mặt trời, đầu của anh viết thư,

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

và đáy giếng là 3 điểm trên môt đường thẳng.

Eratosthenes còn biết thêm một điều nữa.

Eratosthenes knew another fact.

He knew that a stick stuck in the ground in Alexandria

Ông biết rằng cắm một cây gậy xuống đất tại Alexandria

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

vào đúng thời gian và đúng ngày đó, lúc giữa trưa,

the sun's zenith, on the solstice,

khi mặt trời ở điểm cao nhất, vào ngày chí,

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

bóng của cây gậy tạo một góc 7.2 độ.

Để tìm chu vi của một đường tròn,

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

nếu ta có 2 điểm trên vòng tròn này,

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

chúng ta chỉ cần biết khoảng cách giữa 2 điểm đó

and you can extrapolate the circumference.

để suy ra chu vi của nó.

360 degrees divided by 7.2 equals 50.

Lấy 360 độ chia cho 7.2 ta được 50.

Tôi biết con số này hơi tròn trĩnh quá, làm tôi cũng thấy hơi nghi ngờ câu chuyện này,

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

and it makes me suspicious of this story too,

nhưng chuyện đang đến hồi hay, nên ta tiếp tục theo dõi.

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

Giờ ông cần biết khoảng cách từ Swenet đến Alexandria

He needed to know the distance between Swenet and Alexandria,

và điều này thì đơn giản vì Eratosthenes giỏi địa lý.

which is good because Eratosthenes was good at geography.

Thực ra ông chính là người nghĩ ra từ "địa lý"

In fact, he invented the word geography.

(Laughter)

Tuyến đường nối Swenet và Alexandria

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

là tuyến đường thương mại,

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

và hễ đi buôn thì phải biết đi lại mất bao lâu.

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

Cần biết khoảng cách chính xác nên ông biết rằng

that the distance between the two cities was 500 miles.

khoảng cách giữa 2 thành phố là 500 dặm.

Multiply that times 50, you get 25,000,

Nhân với 50, ta được 25.000,

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

sai số của phép tính này là một phần trăm so với độ dài chính xác đường kính trái đất.

Ông đã tính ra con số này 2,200 năm trước.

He did this 2,200 years ago.

GIờ đây, chúng ta đang sống trong một thời đại mà

Now, we live in an age where

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

người ta sử dụng các cỗ máy trị giá hàng chục tỷ đô-la để đi tìm hạt Higgs.

We're discovering particles

Chúng ta sẽ tìm ra được những phân tử có thể di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng,

that may travel faster than the speed of light,

và tất cả các khám phá này đều được được thực hiện

and all of these discoveries are made possible

nhờ vào công nghệ chỉ mới được phát triển trong vài thập kỷ gần đây.

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

But for most of human history,

Tuy nhiên xuyên suốt phần lớn lịch sử loài người

chúng ta phải dưa vào mắt, vào tai, vào trí óc để phát hiện ra những điều này.

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

Armand Fizeau là một nhà vật lý thực nghiệm tại Paris.

Armand Fizeau was an experimental physicist in Paris.

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

Ông chuyên kiểm tra, hoàn thiện và xác nhận kết quả thí nghiệm của các nhà vật lý khác,

Nghe thì có vẻ như ông chỉ là nhà khoa học hạng 2

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

but in fact, this is the soul of science,

nhưng thật ra việc ông làm là mấu chốt của khoa học,

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

bởi trong khoa học, hễ là sự thật thì sẽ có thể được chứng minh độc lập.

Ông Fizeau đã quen với các thí nghiệm của Gallileo

And he was familiar with Galileo's experiments

để xác định xem ánh sáng có tốc độ hay không.

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

Thí nghiệm kỳ thú này như sau

Galileo had worked out this really wonderful experiment

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

Gallieo và trợ lý mỗi người cầm một cái đèn,

Khi Galileo mở đèn, anh trợ lý cũng sẽ mở đèn.

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

Hai người tập để có thể mở đèn cùng một lúc.

They got the timing down really good.

They just knew their timing.

Đến khi tập được rồi, hai người đứng trên hai ngọn đồi

And then they stood at two hilltops,

two miles distant, and they did the same thing,

cách nhau 2 dặm, rồi cùng nhau mở đèn, bới Galileo

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

giả định rằng nếu ánh sáng có một tốc độ xác định

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

thì ông sẽ thấy là có gián đoạn từ ánh sáng phát ra từ đèn của anh trợ lý.

But light was too fast for Galileo.

Nhưng vận tốc của ánh sáng quá nhanh cho Galileo kịp trông thấy điều gì.

Galileo đoán trệch đến vài bậc khi ông giả định rằng

He was off by several orders of magnitude when he assumed

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

tốc độ ánh sáng nhanh hơn tốc độ âm thanh chừng 10 lần.

Fizeau was aware of this experiment.

Ông Fizeau để ý đến thí nghiệm này. Ông sống ở Paris,

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

nên ông bố trí 2 trạm thí nghiệm,

cách nhau khoảng 5 dặm rưỡi ở Paris.

roughly 5.5 miles distant, in Paris.

Và ông đã giải quyết được vấn đề của Galileo

And he solved this problem of Galileo's,

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

mả chỉ sử dụng một dụng cụ có thể nói là khá tầm thường.

Đây chính là dụng cụ mà ông đã dùng.

He did it with one of these.

Bây giờ tôi sẽ tạm không dùng máy chiếu nữa

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

because I want to engage your brains in this.

vì tôi muốn các bạn sự dụng trí não của mình.

So this is a toothed wheel.

Đây là một cái bánh răng cưa. Nó có rãnh,

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

nó có răng cưa.

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

Và đây chính là giải pháp mà Fizeau đã dùng để phân ra các xung ánh sáng.

He put a beam behind one of these notches.

Ông đặt môt đèn sau một trong những cái rãnh này,

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

Khi tôi chiếu ánh đèn qua cái rãnh này vào mặt gương

cách đây năm dặm, ánh đèn sẽ phản chiếu từ mặt gương

five miles away, that beam is bouncing off the mirror

and coming back to me through this notch.

và quay lại chỗ tôi cũng qua cái rãnh này.

Nhưng khi ông Fizeau quay bánh răng cưa nhanh hơn, một điều kỳ thú xảy ra.

But something interesting happens as he spins the wheel faster.

Ông nhận thấy như có một cánh cửa đang đóng lại

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

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

chặn dòng ánh sáng đang quay trở lại mắt ông.

Why is that?

Tại sao như vậy?

Đó là bởi vì xung ánh sáng không quay lại

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

through the same notch.

qua cùng cái rãnh đó. Ánh sáng thực ra đang chạm phải một cái răng cưa.

It's actually hitting a tooth.

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

Và nếu ông quay bánh răng cưa nhanh đến một mức nhất định,

ông hoàn toàn chặn dòng sáng. Từ đó,

And then, based on the distance between the two stations

dựa trên khoảng cách giữa 2 trạm phát sáng

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

và vận tốc bánh răng cưa và với số rãnh trên bánh răng cưa,

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

ông tính ra vận tốc ánh sáng với sai số dưới 2% so với vận tốc chính xác.

Và ông đã làm được điều này vào năm 1849.

And he does this in 1849.

Chính đây là động lực khiến tôi đam mê nghiên cứu khoa học.

This is what really gets me going about science.

Whenever I'm having trouble understanding a concept,

Mỗi khi gặp một vấn đề khó, tôi sẽ lại đi tìm đọc về nhà khoa học đã tìm ra vấn đế đó.

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

và đọc về quá trình họ đã nghiên cứu để hiểu vấn đề đó.

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

What happens when you look

Khi bạn đọc về quá trình nghiên cứu dẫn đến phát minh

at what the discoverers were thinking about

when they made their discoveries,

hay định nghĩa mới, bạn sẽ thấy rằng các nhà khoa học

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

thật ra cũng không khác chúng ta là mấy.

Họ và chúng ta đều là người trần mắt thịt, Họ và chúng ta đều sinh ra với từng đó bộ phận.

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

Tôi thích khi gọi các ngành khác nhau của khoa học là các địa hạt nghiên cứu.

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

Đại đa số chúng ta nghĩ rằng khoa học là một ngôi nhà kín cổng cao tường khó vào

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

when in fact it is an open field.

nhưng khoa học thật ra như một địa hạt rộng mở.

And we are all explorers.

Và tất cả chúng ta đều là những nhà khai phá.

Những nhà phát hiện thực ra chỉ cố gắng suy nghĩ sâu hơn một chút

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.

về những vấn đề họ đang tìm hiểu, và họ tò mò hơn người thường chút xíu.

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

Chính sự tò mò của họ đã thay đổi cách con người suy nghĩ về thế giới

and thus it changed the world.

và từ đó thay đổi thế giới này.

They changed the world, and so can you.

Họ đã thay đổi thế giới, và các bạn cũng có thể làm được như vậy.

Xin cảm ơn các bạn.

Thank you.

(Applause)

(Vỗ tay)