Gary Greenberg: The beautiful nano details of our world

Гарри Гринберг: прекрасные нано детали нашего Мира

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Переводчик: Anatoliy Ternovskiy Редактор: Vika Hvozdz

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

Итак, я хочу поговорить немного о том, что значит смотреть на мир

from a totally unique point of view,

с совершенно иной точки зрения,

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

и начнём мы с микромира.

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

После многих лет исследований,

that there's a magical world behind reality.

я обнаружил поистине волшебный мир, скрывающийся за видимой реальностью,

And that can be seen directly through a microscope,

когда смотришь на неё через микроскоп.

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

Сегодня я вам это покажу.

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

Начнём с того, что рассмотрим что-нибудь не такое маленькое,

something that we can see with our naked eye,

что-нибудь, что можно увидеть невооружённым взглядом, например, пчелу.

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

Сейчас, когда мы смотрим на эту пчелу,

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

согласно нашей шкале, её размер составляет примерно сантиметр.

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

Но чтобы рассмотреть пчелу более подробно

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

и в полной мере проникнуться увиденным, необходимо приблизить точку обзора.

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

Это всего лишь глаз пчелы, увеличенный под микроскопом,

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

и теперь видно, что у пчелы глаз состоит

thousands of individual eyes called ommatidia,

из тысяч отдельных глазков, называемых оматидии.

and they actually have sensory hairs in their eyes

Ко всему прочему на глазах у пчелы расположены сенсорные волоски,

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

посредством которых пчела определяет насколько близко она к тому или иному объекту;

because they can't see in stereo.

ведь стереоскопическим зрением пчела не обладает.

As we go smaller, here is a human hair.

Возьмём что-нибудь поменьше, например, человеческий волос.

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

Это, пожалуй, самая маленькая вещь, которую человек может увидеть невооружённым взглядом.

It's about a tenth of a millimeter.

Длина волоска примерно одна десятая миллиметра.

And as we go smaller again,

А если увеличить ещё в десять раз,

about ten times smaller than that, is a cell.

то можно увидеть уже клетку.

So you could fit 10 human cells

Получается диаметр человеческого волоска

across the diameter of a human hair.

это десять человеческих клеток.

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

Поэтому по-настоящему углубляться в биологию и физику начинаешь именно тогда,

involved in biology and science is by looking

когда рассматриваешь

at living cells in the microscope.

живые клетки под микроскопом.

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

Когда я впервые увидел живые клетки под микроскопом,

absolutely enthralled and amazed at what they looked like.

я был просто поражён их внешним видом.

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

Рассматривая клетки иммунной системы,

they're actually moving all over the place.

можно заметить, что они постоянно двигаются.

This cell is looking for foreign objects,

Эта клетка выслеживает инородные тела,

bacteria, things that it can find.

бактерии, которые может найти поблизости,

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

а когда она находит что-то,

and recognizes it being foreign,

что распознает как чужеродное,

it will actually engulf it and eat it.

то просто поглощает и съедает это.

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

Здесь можно увидеть, как клетка находит маленькую бактерию,

and it engulfs it and eats it.

поглощает и съедает её.

If you take some heart cells from an animal,

Возьмите сердечные клетки животного

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

и положите на тарелку. Клетки будут биться,

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

потому что это их работа; у каждой клетки есть своё назначение.

and these cells, the mission is

Работа этих клеток —

to move blood around our body.

создавать ток крови в организме.

These next cells are nerve cells, and right now,

Далее нервные клетки.

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

Примечательно, что как раз в тот момент, когда мы смотрим на экран,

our brains and our nerve cells are actually doing this

в нашем мозге и с нашими нервными клетками происходит именно то, что мы сейчас наблюдаем.

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

Клетки не статичны; они постоянно двигаются, создавая новые связи.

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

Тоже самое происходит в нашем мозгу, когда мы учимся.

As you go farther down this scale here,

Далее на шкале

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

у нас располагается микрон или микрометр,

all the way down to here to a nanometer

а ещё дальше нанометр и ангстрем.

and an angstrom. Now, an angstrom is the size

Ангстрем равен длине диаметра

of the diameter of a hydrogen atom.

атома водорода.

That's how small that is.

Меньше не придумаешь.

And microscopes that we have today can actually see

С помощью современных микроскопов мы можем наблюдать отдельные атомы.

individual atoms. So these are some pictures

Вы видите их на экране.

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

Каждый изгиб — это отдельный атом.

This is a ring of cobalt atoms.

В данном случае это кольцо атомов кобальта.

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

Поэтому весь этот мир называется наномир.

is called the nano world, and the nano world,

Можно сказать, что микромир, который мы видим,

the whole micro world that we see,

это тот же наномир, помещённый

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

в оболочку микромира.

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

Это мир молекул и атомов.

But I want to talk about this larger world,

Но я хочу подробнее остановиться на мире побольше,

the world of the micro world.

а именно на микромире.

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

Представьте, что вы крохотный жучок, живущий в цветке...

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

Каким бы тогда выглядел этот цветок, будь он для вас таких вот размеров?

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

Ничего общего с тем, что мы привыкли видеть, глядя на цветок.

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

Так что если вы крохотный жучок и смотрите на цветок,

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

находясь при этом на его поверхности,

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

последняя будет выглядеть именно так.

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

Так будет выглядеть лепесток,

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

так что муравью придётся карабкаться по этим объектам.

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

Если рассмотреть поближе пестик и тычинку;

this is the style of that flower, and you notice

это пестик как раз того самого цветка,

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

можно заметить эти желеобразные объекты,

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

называемые шпорец или нектарник.

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

Так что этот муравей, который ползёт здесь,

it's in a little Willy Wonka land.

можно сказать находится в волшебной стране Вилли Вонки.

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

Для него это Диснейлэнд в миниатюре. Для нас же всё это выглядит совершенно иначе.

These are little bits of individual grain of pollen

Здесь можно видеть крупицы пыльцы.

there and there, and here is a --

Вот эта крошечная жёлтая точка

what you see as one little yellow dot of pollen,

— крупица пыльцы,

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

но если смотреть на неё через микроскоп,

of thousands of little grains of pollen.

видно, что она состоит из тысячи ещё более маленьких крупиц пыльцы.

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

Например, когда пчелы собирают пыльцу

these little plants, and they're collecting pollen,

с этих крошечных растений,

those pollen grains that they're collecting, they pack

они складывают крупицы пыльцы в специальные углубления на лапках,

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

а потом несут в улей.

and that's what makes the beehive,

Из пыльцы получается воск, из которого пчелы и строят улей,

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

а из нектара получается мёд,

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

который мы едим.

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

Вот увеличенное изображение, т.е. обычное изображение водного гиацинта.

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

Но если у вас действительно очень хорошее зрение,

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

то вы сможете рассмотреть тычинку и пестик.

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

Но взгляните, как выглядят

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

тычинка и пестик под микроскопом.

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

Вот тычинка, тысячи гранул пыльцы, а это пестик.

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

А вот эти маленькие объекты называются трихомы.

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

Именно они вырабатывают цветочный аромат,

a fragrance, and plants actually communicate

при помощи которого цветы

with one another through their fragrances.

и общаются между собой.

I want to talk about something really ordinary,

Поговорим о чем-нибудь на самом деле простом:

just ordinary sand.

об обычном песке.

I became interested in sand about 10 years ago,

Я начал интересоваться песком где-то лет десять назад,

when I first saw sand from Maui,

когда впервые увидел песок с острова Мауи.

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

На картинке всего лишь щепотка этого песка.

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

Размеры песчинок где-то одна десятая миллиметра.

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

Каждая песчинка имеет размер в одну десятую миллиметра.

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

Но если присмотреться, вы только взгляните,

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

это поистине изумительно. Тут и ракушки,

You have things like coral.

и кусочки кораллов,

You have fragments of other shells. You have olivine.

и осколки других раковин, и кристаллы хризолита,

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

и даже кусочки вулканической породы.

of a volcano there. You have tube worms.

Вот здесь немного вулканических образований и два окаменелых червя.

An amazing array of incredible things exist in sand.

Просто удивительно, сколько необычного можно обнаружить в песке!

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

И причиной всему то, что в таких местах как этот остров,

a lot of the sand is made of biological material

песок состоит из останков органических материалов.

because the reefs provide a place where all these

Рифы — это дом для различных макро- и микроорганизмов,

microscopic animals or macroscopic animals grow,

и когда они умирают,

and when they die, their shells and their teeth

их панцири, зубы и кости

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

разрушаются и становятся крупицами песка,

things like coral and so forth.

формируют коралловые рифы и т.п.

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

На фотографии песок с берегов Лахайны, Мауи.

This is from Lahaina,

Таким образом,

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

когда мы идём по пляжу, под ногами у нас находятся

walking along millions of years of biological and geological history.

миллионы лет биологической и геологической истории.

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

И хоть мы этого и не осознаем, песок —

of that entire ecology.

это своего рода документ, в котором записана вся экологическая история.

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

Что мы тут видим: игла губки,

two bits of coral here,

два осколка кораллов

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

и позвоночник морского ежа. Удивительные вещички, не правда ли?

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

Я когда впервые это увидел, подумал:

gee, this is like a little treasure trove here.

«Боже правый! Да это просто сокровищница!»

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

Я глазам своим не поверил и стал всё это разбирать

the little bits out and making photographs of them.

на маленькие частички и фотографировать каждую в отдельности.

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

Вот так выглядит большая часть песка в мире, на нашей планете.

These are quartz crystals and feldspar,

Это кристаллы кварца и шпата.

so most sand in the world on the mainland

То есть большая часть песка на материке

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

состоит из кристаллов кварца и шпата, которые образуются вследствие эрозии гранитных скал.

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

Их размывает вода и дождь,

and rain and ice and so forth,

разрушает лёд и т.п.

and they become grains of sand.

и их частички становятся песком.

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

Но есть песок куда более колоритный,

These are sand from near the Great Lakes,

например, песок с Великих Озёр.

and you can see that it's filled with minerals

В этом песке уже есть примеси розового граната,

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

зелёного эпитода и агата, и много чего ещё.

and if you look at different sands from different places,

Так что в любом уголке планеты,

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

на каждом пляже, где бы вы ни обнаружили песок, он всегда будет разным.

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

Этот песок из Биг-Сюр, Калифорния, выглядит как бриллианты.

There are places in Africa where they do the mining

Есть в Африке места, где добывают драгоценные камни

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

из речного и океанического песка;

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

и это всё равно что в буквальном смысле

at tiny jewels through the microscope.

разглядывать крохотные драгоценные камешки в микроскоп.

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

Каждая песчинка уникальная в своём роде, каждый песчаный берег не похож на другой.

Every single grain is different. There are no two grains

В мире не найти двух одинаковых песчинок.

of sand alike in the world.

У каждой где-то есть начало

Every grain of sand is coming somewhere and going somewhere.

и конец.

They're like a snapshot in time.

Они словно скриншоты во времени

Now sand is not only on Earth, but sand is

Но песок есть не только на Земле.

ubiquitous throughout the universe. In fact, outer space

Его можно встретить в любом уголке Вселенной.

is filled with sand, and that sand comes together

Космическое пространство фактически заполнено песком,

to make our planets and the Moon.

из которого в сущности и состоят планеты и наша Луна.

And you can see those in micrometeorites.

И доказательством тому — микрометеориты.

This is some micrometeorites that the Army gave me,

Вот эти — из колодцев с Южного Полюса.

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

Их раздобыли военные и отдали мне.

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

И выглядят они поистине удивительно.

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

Вот так выглядят эти крошечные элементы,

the planets and the Moon.

из которых состоят мир, в котором мы живём, планеты и Луна.

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

НАСА были нужны профессиональные снимки лунного песка.

so they sent me sand from all the different landings

Они отправили мне образцы со всех мест,

of the Apollo missions that happened 40 years ago.

где садился Аполлон 40 лет назад.

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

И я начал фотографировать песок с помощью моих 3D микроскопов.

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

Вот самый первый снимок. Что удивительно,

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

мне показалось, что он напоминает фотографию Луны.

Now, the way my microscopes work is, normally

Вот так работает мой микроскоп...

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

В обычный микроскоп разглядеть удаётся не так уж и много,

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

поэтому постоянно приходится менять фокусировку,

keep taking pictures, and then I have a computer program

фотографировать объект под каждым новым углом. Но у меня есть специальная компьютерная программа,

that puts all those pictures together

которая собирает все снимки вместе так,

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

что можно увидеть весь объект целиком.

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

Это 3D изображение,

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

поэтому его можно развернуть вправо и влево.

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

Еще раз: вид справа, вид слева.

Now something's interesting here. This looks very different

Вот кое-что интересное.

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

Этот песок не похож ни на какой другой песок с Земли.

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

А уж песка я повидал достаточно, можете мне поверить. (Смех)

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

Взгляните на отверстие в центре.

by a micrometeorite hitting the Moon.

Это след от микрометеорита попавшего в Луну.

Now, the Moon has no atmosphere, so micrometeorites

У Луны ведь нет атмосферы, поэтому

come in continuously, and the whole surface of the Moon

микрометеориты постоянно попадают на её поверхность.

is covered with powder now, because for four billion years

Теперь она сплошь покрыта пылью,

it's been bombarded by micrometeorites,

т.к. эта микрометеоритная бомбардировка продолжается вот уже 4 миллиарда лет.

and when micrometeorites come in at about

При столкновении с поверхностью скорость микрометеорита

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

колеблется от 30 до 100 тысяч км/ч, поэтому при столкновении микрометеориты просто испаряются.

And you can see here that that is --

Вы можете видеть то,

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

что осталось от метеорита при испарении:

little clump of little sand grains together.

комочек песка.

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

Просто очень маленький комочек песка.

And that's called a ring agglutinate.

Это явление носит название агглютинат.

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

На Луне почти весь песок выглядит именно так

and you'd never find that on Earth.

но на Земле Вам подобного не найти.

Most of the sand on the Moon,

Большая часть песка на Луне, особенно...

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

все знают, что на Луне

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

есть тёмные и светлые участки.

are lava flows. They're basaltic lava flows,

Так вот тёмные — это лавовые потоки.

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

И песок с темных участков выглядит вот так.

to the sand that you would see in Haleakala.

Очень похоже на песок с вулкана Халеакала в Мауи.

Other sands, when these micrometeorites come in,

Другой песок, во время столкновения микрометеорита с поверхностью Луны,

they vaporize and they make these fountains,

испаряется в виде таких микроскопических фонтанов,

these microscopic fountains that go up into the --

которые поднимаются прямо...

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

Хотел сказать «поднимаются прямо в воздух», но на Луне ведь его нет...

goes sort of up, and these microscopic glass beads

Они поднимаются вверх, мгновенно образуя такие вот стеклянные бусинки.

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

К тому времени, когда они упадут

they fall down back to the surface of the Moon,

обратно на поверхность Луны,

they have these beautiful colored glass spherules.

то будут выглядеть как разноцветные стеклянные сферы.

And these are actually microscopic;

Но вам понадобится микроскоп,

you need a microscope to see these.

чтобы разглядеть их.

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

Вот песчинка с Луны,

and you can see that the entire

и, как вы можете видеть,

crystal structure is still there.

её кристаллическая структура полностью сохранилась.

This grain of sand is probably about

Этой песчинке уже около трёх с половиной,

three and a half or four billion years old,

четырёх миллиардов лет,

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

и она никогда не подвергалась воздействию эрозии, как песок на Земле:

on Earth erodes away because of water and tumbling,

водой, воздухом, разминанием и так далее.

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

Всё, что можно найти, так это небольшой след эрозии вот здесь,

down here by the Sun, has these solar storms,

который образовался в результате воздействия радиации

and that's erosion by solar radiation.

во время солнечных бурь.

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

Сегодня я пытаюсь донести вам, что даже

things even as ordinary as a grain of sand

такие обычные вещи как песок,

can be truly extraordinary if you look closely

могут быть поистине необычными,

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

если смотреть на них вблизи или с совершенно новой точки обзора.

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

Я считаю эту мысль лучше всего можно выразить строками Уильяма Блэйка:

"To see a world in a grain of sand

«В одном мгновенье видеть вечность

and a heaven in a wild flower,

огромный мир в зерне песка,

hold infinity in the palm of your hand,

В единой горсти бесконечность

and eternity in an hour."

и небо в чашечке цветка».

Thank you. (Applause)

Спасибо! (Аплодисменты)