Gary Greenberg: The beautiful nano details of our world

Gary Greenberg: Bildschöne Nano-Details unserer Welt

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Übersetzung: Angelika Lueckert Leon Lektorat: Judith Matz

So I want to talk a little bit about seeing the world

Ich möchte ein bisschen darüber reden, wie es ist, die Welt

from a totally unique point of view,

aus einer ganz einzigartigen Perspektive zu sehen,

and this world I'm going to talk about is the micro world.

und die Welt, über die ich reden werde, ist die Mikrowelt.

I've found, after doing this for many, many years,

Ich stellte nach vielen Jahren, die ich das nun mache, fest,

that there's a magical world behind reality.

dass es hinter der Wirklichkeit eine magische Welt gibt.

And that can be seen directly through a microscope,

Und das können wir direkt durch ein Mikroskop sehen

and I'm going to show you some of this today.

und ich werde Ihnen heute einiges davon zeigen.

So let's start off looking at something rather not-so-small,

Betrachten wir zuerst etwas, das nicht ganz so klein ist,

something that we can see with our naked eye,

etwas, das wir mit dem bloßen Auge sehen können,

and that's a bee. So when you look at this bee,

und das ist eine Biene. Sehen wir sie uns an:

it's about this size here, it's about a centimeter.

Sie hat diese Größe, circa ein Zentimeter.

But to really see the details of the bee, and really

Aber um die Biene detailliert zu sehen und sie

appreciate what it is, you have to look a little bit closer.

wirklich schätzen zu können, muss man etwas näher hinsehen.

So that's just the eye of the bee with a microscope,

Das ist nur das Auge der Biene durch das Mikroskop betrachtet,

and now all of a sudden you can see that the bee has

und jetzt kann man plötzlich erkennen, dass die Biene

thousands of individual eyes called ommatidia,

tausende individueller Augen hat, Ommatidien genannt,

and they actually have sensory hairs in their eyes

und sie haben tatsächlich Sinneshärchen in ihren Augen,

so they know when they're right up close to something,

damit sie wissen, wann sie ganz nah bei etwas sind,

because they can't see in stereo.

weil sie nicht stereo sehen können.

As we go smaller, here is a human hair.

Vergrößern wir den Maßstab, sehen wir ein menschliches Haar.

A human hair is about the smallest thing that the eye can see.

So ein Haar ist in etwa das kleinste, was das Auge sehen kann.

It's about a tenth of a millimeter.

Es misst circa einen Zehntel Millimeter.

And as we go smaller again,

Jetzt wird es noch kleiner,

about ten times smaller than that, is a cell.

etwa zehnmal so klein. Wir sehen eine Zelle.

So you could fit 10 human cells

Man könnte also zehn menschliche Zellen

across the diameter of a human hair.

in den Durchmesser eines menschlichen Haars stecken.

So when we would look at cells, this is how I really got

Dieses Betrachten der Zellen hat mich wirklich

involved in biology and science is by looking

in die Biologie und Wissenschaft hineingezogen,

at living cells in the microscope.

das Betrachten von lebenden Zellen im Mikroskop.

When I first saw living cells in a microscope, I was

Als ich das erste Mal lebende Zellen in einem Mikroskop sah, war ich

absolutely enthralled and amazed at what they looked like.

absolut fasziniert und überrascht, wie sie aussahen.

So if you look at the cell like that from the immune system,

Wenn man sich so eine Zelle des Immunsystems ansieht,

they're actually moving all over the place.

bewegen sie sich tatsächlich ständig.

This cell is looking for foreign objects,

Diese Zelle sucht nach einem Fremdkörper,

bacteria, things that it can find.

Bakterien, Dinge, die sie finden kann.

And it's looking around, and when it finds something,

Und sie sieht sich um und wenn sie etwas findet

and recognizes it being foreign,

und es als Fremdkörper identifiziert,

it will actually engulf it and eat it.

wird sie das tatsächlich umhüllen und essen.

So if you look right there, it finds that little bacterium,

Schauen Sie mal hier. Sie findet das Bakterium,

and it engulfs it and eats it.

umschließt und frisst es.

If you take some heart cells from an animal,

Wenn man ein paar Herzzellen von einem Tier nimmt

and put it in a dish, they'll just sit there and beat.

und sie in eine Schale legt, liegen sie einfach da und schlagen.

That's their job. Every cell has a mission in life,

Das ist ihr Job. Jede Zelle hat eine Aufgabe in ihrem Leben,

and these cells, the mission is

und diese Zellen, ihre Aufgabe ist es,

to move blood around our body.

das Blut durch den Körper zu bewegen.

These next cells are nerve cells, and right now,

Diese nächsten Zellen sind Nervenzellen und gerade jetzt,

as we see and understand what we're looking at,

während wir sehen und verstehen, was wir betrachten,

our brains and our nerve cells are actually doing this

tun unsere Gehirne und Nervenzellen genau das,

right now. They're not just static. They're moving around

gerade jetzt. Sie sind nicht einfach statisch. Sie bewegen sich

making new connections, and that's what happens when we learn.

und formen neue Verbindungen und das passiert, wenn wir lernen.

As you go farther down this scale here,

Wenn man diesen Maßstab weiter vergrößert,

that's a micron, or a micrometer, and we go

sehen wir ein Mikron, oder einen Mikrometer, und schließlich

all the way down to here to a nanometer

kommen wir zum Nanometer

and an angstrom. Now, an angstrom is the size

und zum Ångström. So ein Ångström hat die Größe

of the diameter of a hydrogen atom.

vom Durchmesser eines Wasserstoffatoms.

That's how small that is.

So klein ist es.

And microscopes that we have today can actually see

Und die Mikroskope, die wir heute haben, können tatsächlich

individual atoms. So these are some pictures

einzelne Atome sehen. Hier sind also ein paar Bilder

of individual atoms. Each bump here is an individual atom.

von einzelnen Atomen. Jede Beule hier ist ein individuelles Atom.

This is a ring of cobalt atoms.

Das ist ein Ring von Kobaltatomen.

So this whole world, the nano world, this area in here

Also diese ganze Welt, die Nanowelt, dieser Bereich hier drin

is called the nano world, and the nano world,

wird Nanowelt genannt und die Nanowelt,

the whole micro world that we see,

die ganze Mikrowelt, die wir sehen,

there's a nano world that is wrapped up within that, and

in ihr ist eine Nanowelt enthalten und

the whole -- and that is the world of molecules and atoms.

die gesamte – und das ist die Welt der Moleküle und Atome.

But I want to talk about this larger world,

Aber ich möchte über die größere Welt sprechen,

the world of the micro world.

die Welt der Mikrowelt.

So if you were a little tiny bug living in a flower,

Wenn man also ein winziges Insekt in einer Blume ist,

what would that flower look like, if the flower was this big?

wie würde diese Blume aussehen, wenn die Blume so groß wäre?

It wouldn't look or feel like anything that we see

Sie würde nicht wie etwas aussehen oder sich anfühlen

when we look at a flower. So if you look at this flower here,

wie unsere Sicht auf eine Blume. Sieht man also diese Blume hier

and you're a little bug, if you're on that surface

aus der Perspektive eines kleinen Insekts auf der Oberfläche

of that flower, that's what the terrain would look like.

dieser Blume, sieht so das Gelände aus.

The petal of that flower looks like that, so the ant

Die Blüte dieser Blume würde so aussehen, die Ameise

is kind of crawling over these objects, and if you look

kriecht also über all diese Objekte und wenn man ein

a little bit closer at this stigma and the stamen here,

bisschen genauer das Stigma und das Staubgefäß hier betrachtet,

this is the style of that flower, and you notice

das ist der Stil dieser Blume, und man bemerkt,

that it's got these little -- these are like little jelly-like things

dass es diese kleinen – die sind wie kleine gelee-artige Dinger,

that are what are called spurs. These are nectar spurs.

die Sporen genannt werden. Das sind Nektarsporen.

So this little ant that's crawling here, it's like

Diese kleine Ameise krabbelt also hier, sie ist wie

it's in a little Willy Wonka land.

in einem kleinen Willy-Wonka-Land.

It's like a little Disneyland for them. It's not like what we see.

Es ist wie ein kleines Disneyland für sie. Es ist nicht so, wie wir es sehen.

These are little bits of individual grain of pollen

Das sind einzelne kleine Körner von Blütenstaub

there and there, and here is a --

hier und hier, und hier ist ein –

what you see as one little yellow dot of pollen,

was Sie als ein kleinen gelben Punkt von Blütenstaub sehen,

when you look in a microscope, it's actually made

wenn man in einem Mikroskop schaut, besteht es in Wirklichkeit

of thousands of little grains of pollen.

aus tausenden von kleinen Körnern.

So this, for example, when you see bees flying around

Also das hier, wenn man Bienen auf diesen kleinen Pflanzen

these little plants, and they're collecting pollen,

herumfliegen sieht und sie sammeln Pollen,

those pollen grains that they're collecting, they pack

diese Pollenkörner, die sie sammeln, packen sie

into their legs and they take it back to the hive,

in ihre Beine und bringen sie zurück zu ihrem Bienenstock,

and that's what makes the beehive,

und daraus entsteht erst der Bienenstock,

the wax in the beehive. And they're also collecting nectar,

das Wachs in dem Bienenstock. Und sie sammeln auch Nektar

and that's what makes the honey that we eat.

und daraus entsteht der Honig, den wir essen.

Here's a close-up picture, or this is actually a regular picture

Hier ist eine Nahaufnahme, eigentlich ist das ein normales Foto

of a water hyacinth, and if you had really, really good vision,

von einer Wasserhyazinthe. Wenn man eine richtig gute Sehkraft hat,

with your naked eye, you'd see it about that well.

kann man das mit dem bloßen Auge genauso gut sehen.

There's the stamen and the pistil. But look what the stamen

Hier sind Staubgefäß und Blütenstempel. Aber schauen Sie, wie das Staubgefäß

and the pistil look like in a microscope. That's the stamen.

und der Blütenstempel im Mikroskop aussehen. Das ist das Staubgefäß.

So that's thousands of little grains of pollen there,

Also hier sind tausende von kleinen Pollenkörnern

and there's the pistil there, and these are the little things

und hier ist der Blütenstempel und diese kleine Dinger hier

called trichomes. And that's what makes the flower give

werden Trichome genannt. Sie geben den Blumen ihren

a fragrance, and plants actually communicate

Duft und Pflanzen kommunizieren tatsächlich

with one another through their fragrances.

über Duftstoffe miteinander.

I want to talk about something really ordinary,

Ich möchte über etwas wirklich Normales sprechen,

just ordinary sand.

nur einfachen Sand.

I became interested in sand about 10 years ago,

Ich begann mich vor zehn Jahren für Sand zu interessieren,

when I first saw sand from Maui,

als ich zum ersten Mal Sand aus Maui sah,

and in fact, this is a little bit of sand from Maui.

und hier ist sogar ein bisschen Sand aus Maui.

So sand is about a tenth of a millimeter in size.

Sand hat ungefähr eine Größe von einem Zehntel Millimeter.

Each sand grain is about a tenth of a millimeter in size.

Jedes Sandkorn hat eine Größe von einem Zehntel Millimeter.

But when you look closer at this, look at what's there.

Aber schauen Sie mal genauer hin. Sehen Sie das?

It's really quite amazing. You have microshells there.

Es ist wirklich erstaunlich. Es gibt hier Mikromuscheln.

You have things like coral.

Es gibt Dinge wie Korallen.

You have fragments of other shells. You have olivine.

Es gibt noch mehr Muschelfragmente. Man findet Olivin.

You have bits of a volcano. There's a little bit

Es gibt Stücke von Vulkanen. Hier ist etwas

of a volcano there. You have tube worms.

von einem Vulkan. Es gibt Röhrenwürmer.

An amazing array of incredible things exist in sand.

Eine überraschende Anzahl unglaublicher Dinge existieren im Sand.

And the reason that is, is because in a place like this island,

Und das liegt daran, dass an so einem Ort

a lot of the sand is made of biological material

viel Sand aus Bio-Material besteht,

because the reefs provide a place where all these

weil die Riffs all diesen winzigen

microscopic animals or macroscopic animals grow,

Tierchen eine Heimat bieten,

and when they die, their shells and their teeth

und wenn sie sterben, lösen sich ihre Schalen, ihre Zähne

and their bones break up and they make grains of sand,

und ihre Knochen auf und formen Sandkörner,

things like coral and so forth.

Dinge wie Koralle und so weiter.

So here's, for example, a picture of sand from Maui.

Hier ist zum Beispiel ein Bild von Sand aus Maui.

This is from Lahaina,

Dieser ist aus Lahaina,

and when we're walking along a beach, we're actually

und wenn wir einen Strand entlang laufen, laufen wir in Wirklichkeit

walking along millions of years of biological and geological history.

über Jahrmillionen biologischer und geologischer Geschichte.

We don't realize it, but it's actually a record

Wir merken es nicht, aber es ist tatsächlich eine Aufzeichnung

of that entire ecology.

der ganzen Ökologie.

So here we see, for example, a sponge spicule,

Also hier sehen wir, zum Beispiel, eine Schwammnadel,

two bits of coral here,

hier zwei Stücke einer Koralle,

that's a sea urchin spine. Really some amazing stuff.

das ist der Stachel eines Seeigels. Wirklich unglaubliches Zeug.

So when I first looked at this, I was -- I thought,

Als ich das nun das erste Mal ansah, war ich – ich dachte,

gee, this is like a little treasure trove here.

Mann, das hier ist wie eine kleine Fundgrube,

I couldn't believe it, and I'd go around dissecting

ich konnte es nicht glauben und ich begann, die

the little bits out and making photographs of them.

kleinen Stücke herauszulösen und Fotos von ihnen zu machen.

Here's what most of the sand in our world looks like.

So sieht der meiste Sand auf unserer Welt aus.

These are quartz crystals and feldspar,

Das sind Quarzkristalle und Feldspat,

so most sand in the world on the mainland

auf dem Festland besteht der meiste Sand in unserer Welt

is made of quartz crystal and feldspar. It's the erosion of granite rock.

aus Quarz und Feldspat, der Auswaschung von Granit.

So mountains are built up, and they erode away by water

Die Berge bauen sich auf und werden durch Wasser komplett abgetragen

and rain and ice and so forth,

und durch Regen und Eis und so weiter,

and they become grains of sand.

und sie werden zu Sandkörnern.

There's some sand that's really much more colorful.

Es gibt Sand, der wirklich sehr viel bunter ist.

These are sand from near the Great Lakes,

Das ist Sand aus der Nähe der Großen Seen,

and you can see that it's filled with minerals

und man kann sehen, dass er voller Mineralien ist,

like pink garnet and green epidote, all kinds of amazing stuff,

wie rosa Granat und grüner Epidot, alle möglichen Dinge,

and if you look at different sands from different places,

und wenn man Sand von verschiedenen Orten betrachtet,

every single beach, every single place you look at sand,

jeder einzelne Strand, jeder einzelne Ort, dessen Sand man anschaut,

it's different. Here's from Big Sur, like they're little jewels.

ist unterschiedlich. Dieser aus "Big Sur" ist wie kleine Juwelen.

There are places in Africa where they do the mining

Es gibt Orte in Afrika, wo sie Juwelen abbauen

of jewels, and you go to the sand where the rivers have

und wenn man den Sand in den Flüssen anschaut,

the sand go down to the ocean, and it's like literally looking

die den Sand zum Meer bringen, ist es förmlich, als wenn man

at tiny jewels through the microscope.

winzige Juwelen durch ein Mikroskop ansieht.

So every grain of sand is unique. Every beach is different.

Jedes Sandkorn ist also einzigartig. Jeder Strand ist anders.

Every single grain is different. There are no two grains

Jedes Korn ist anders. Es gibt keine zwei

of sand alike in the world.

Sandkörner in der Welt, die gleich sind.

Every grain of sand is coming somewhere and going somewhere.

Jedes Sandkorn kommt von irgendwo und geht irgendwo hin.

They're like a snapshot in time.

Sie sind eine Momentaufnahme in der Zeit.

Now sand is not only on Earth, but sand is

Sand gibt es nun nicht nur auf der Erde, er ist auch

ubiquitous throughout the universe. In fact, outer space

im ganzen Universum allgegenwärtig. Tatsächlich ist das Weltall

is filled with sand, and that sand comes together

mit Sand angefüllt und Sand verbindet sich,

to make our planets and the Moon.

um unsere Planeten und den Mond zu bilden.

And you can see those in micrometeorites.

Sie können diese Mikrometeoriten sehen.

This is some micrometeorites that the Army gave me,

Das sind Mikrometeoriten, die mir die Armee gegeben hat,

and they get these out of the drinking wells in the South Pole.

sie hatte sie aus Trinkwasserquellen am Südpol.

And they're quite amazing-looking, and these are the

Sie sehen ziemlich faszinierend aus und sie sind die

tiny constituents that make up the world that we live in --

winzigen Komponenten, aus denen die Welt besteht, in der wir leben –

the planets and the Moon.

die Planeten und der Mond.

So NASA wanted me to take some pictures of Moon sand,

Die NASA wollte nun, dass ich Fotos vom Mondsand mache,

so they sent me sand from all the different landings

daher schickten sie mir Sand von allen Landungen

of the Apollo missions that happened 40 years ago.

der Apollo-Mission, die vor 40 Jahren stattfand.

And I started taking pictures with my three-dimensional microscopes.

Und ich begann, Fotos mit meinem 3D-Mikroskop zu machen.

This was the first picture I took. It was kind of amazing.

Das war das erste Bild, das ich machte. Es war ziemlich beeindruckend.

I thought it looked kind of a little bit like the Moon, which is sort of interesting.

Ich fand, dass es ein bisschen wie der Mond aussah. Irgendwie faszinierend.

Now, the way my microscopes work is, normally

Nun, Mikroskope funktionieren normalerweise so,

in a microscope you can see very little at one time,

dass man in einem Mikroskop nur sehr wenig auf einmal sieht,

so what you have to do is you have to refocus the microscope,

man muss also das Mikroskop beim Fotografieren immer wieder

keep taking pictures, and then I have a computer program

neu ausrichten, und dann benutze ich ein Computerprogramm,

that puts all those pictures together

das alle Bilder in ein Bild zusammenfügt,

into one picture so you can see actually what it looks like,

damit man sehen kann, wie es wirklich aussieht,

and I do that in 3D. So there, you can see,

und ich mache das in 3D. Also hier sehen Sie

is a left-eye view. There's a right-eye view.

eine Ansicht von links. Das ist eine Ansicht von rechts.

So sort of left-eye view, right-eye view.

Also quasi linkes Auge, rechtes Auge.

Now something's interesting here. This looks very different

Nun, das ist interessant. Das sieht ganz anders aus,

than any sand on Earth that I've ever seen, and I've

als aller Sand auf der Erde, den ich je gesehen haben, und ich habe

seen a lot of sand on Earth, believe me. (Laughter)

eine Menge Sand auf der Erde gesehen, glauben Sie mir. (Gelächter)

Look at this hole in the middle. That hole was caused

Betrachten Sie dieses Loch in der Mitte. Dieses Loch entstand

by a micrometeorite hitting the Moon.

durch einen Mikrometeorit, der auf den Mond traf.

Now, the Moon has no atmosphere, so micrometeorites

Nun, der Mond hat keine Atmosphäre, daher treten die

come in continuously, and the whole surface of the Moon

Mikrometeoriten dauernd ein und die ganze Mondoberfläche

is covered with powder now, because for four billion years

ist jetzt mit Staub bedeckt, weil sie über vier Milliarden Jahre

it's been bombarded by micrometeorites,

von Mikrometeoriten bombardiert wurde

and when micrometeorites come in at about

und wenn Mikrometeoriten mit bis zu 100 000 km/h

20 to 60,000 miles an hour, they vaporize on contact.

eintreten, verdampfen sie bei Kontakt.

And you can see here that that is --

Und hier können Sie sehen, dass das –

that's sort of vaporized, and that material is holding this

das ist quasi verdampft und das Material hält diesen

little clump of little sand grains together.

kleinen Klumpen aus Sandkörnern zusammen.

This is a very small grain of sand, this whole thing.

Das ist ein ganz kleines Sandkorn, das ganze Ding.

And that's called a ring agglutinate.

Und das nennt sich agglutinierter Ring.

And many of the grains of sand on the Moon look like that,

Und viele der Sandkörner auf dem Mond sehen so aus,

and you'd never find that on Earth.

und man würde sie nie auf der Erde finden.

Most of the sand on the Moon,

Der meiste Sand auf dem Mond,

especially -- and you know when you look at the Moon,

besonders – und Sie wissen, wenn Sie den Mond anschauen,

there's the dark areas and the light areas. The dark areas

gibt es dunkle Flächen und helle Flächen. Die dunklen Flächen

are lava flows. They're basaltic lava flows,

sind Lavaströme. Es sind basaltische Lavaströme,

and that's what this sand looks like, very similar

und so sieht dieser Sand aus, sehr ähnlich

to the sand that you would see in Haleakala.

wie der der Sand, den man in Haleakala sehen würde.

Other sands, when these micrometeorites come in,

Anderer Sand, wenn diese Mikrometeoriten eintreten,

they vaporize and they make these fountains,

verdampfen sie und bilden Fontänen,

these microscopic fountains that go up into the --

diese mikroskopischen Fontänen, die hoch steigen in die –

I was going to say "up into the air," but there is no air --

ich wollte sagen "hoch in die Luft", aber es gibt dort keine Luft –

goes sort of up, and these microscopic glass beads

die irgendwie hoch steigen und diese mikroskopischen Glasperlen

are formed instantly, and they harden, and by the time

bilden sich direkt und sie härten aus, und zu der Zeit,

they fall down back to the surface of the Moon,

wenn sie wieder auf die Oberfläche des Mondes runterfallen,

they have these beautiful colored glass spherules.

bilden sie diese schönen farbigen Glaskügelchen.

And these are actually microscopic;

Und die sind eigentlich mikroskopisch;

you need a microscope to see these.

man braucht ein Mikroskop, um sie zu sehen.

Now here's a grain of sand that is from the Moon,

Hier ist nun ein Sandkorn, das vom Mond ist,

and you can see that the entire

und man kann sehen, dass die komplette

crystal structure is still there.

Kristallstruktur immer noch da ist.

This grain of sand is probably about

Dieses Sandkorn ist wahrscheinlich so

three and a half or four billion years old,

dreieinhalb oder vier Milliarden Jahre alt,

and it's never eroded away like the way we have sand

und es war nie einer Erosion ausgesetzt, wie der Sand

on Earth erodes away because of water and tumbling,

auf der Erde erodiert, durch Wasser und Bewegung,

air, and so forth. All you can see is a little bit of erosion

Luft und so weiter. Alles, was man sehen kann, ist ein kleines bisschen Erosion

down here by the Sun, has these solar storms,

hier unten durch die Sonne, sie hat diese Eruptionen,

and that's erosion by solar radiation.

und das ist Erosion durch Sonnenstrahlung.

So what I've been trying to tell you today is

Heute habe ich versucht, Ihnen zu zeigen,

things even as ordinary as a grain of sand

dass auch solche gewöhnlichen Dinge wie ein Sandkorn

can be truly extraordinary if you look closely

wirklich außergewöhnlich sein können, wenn man genau hinsieht

and if you look from a different and a new point of view.

und man aus einem anderen und neuen Blickwinkel schaut.

I think that this was best put by William Blake when he said,

Ich denke, dass es William Blake am besten ausdrückte, als er sagte:

"To see a world in a grain of sand

"Um die Welt in einem Sandkorn zu sehen

and a heaven in a wild flower,

und den Himmel in einer wilden Blume,

hold infinity in the palm of your hand,

halte die Unendlichkeit in der flachen Hand

and eternity in an hour."

und die Stunde rückt in die Ewigkeit."

Thank you. (Applause)

Danke. (Applaus)