In the late 19th century, scientists were trying to solve a mystery.
They found that if they had a vacuum tube like this one
and applied a high voltage across it,
something strange happened.
They called them cathode rays.
But the question was: What were they made of?
In England, the 19th-century physicist J.J. Thompson
conducted experiments using magnets and electricity, like this.
And he came to an incredible revelation.
These rays were made of negatively charged particles
around 2,000 times lighter than the hydrogen atom,
the smallest thing they knew.
So Thompson had discovered the first subatomic particle,
which we now call electrons.
Now, at the time, this seemed to be a completely impractical discovery.
I mean, Thompson didn't think there were any applications of electrons.
Around his lab in Cambridge, he used to like to propose a toast:
"To the electron.
May it never be of use to anybody."
(Laughter)
He was strongly in favor of doing research out of sheer curiosity,
to arrive at a deeper understanding of the world.
And what he found did cause a revolution in science.
But it also caused a second, unexpected revolution in technology.
Today, I'd like to make a case for curiosity-driven research,
because without it,
none of the technologies I'll talk about today
would have been possible.
Now, what Thompson found here has actually changed our view of reality.
I mean, I think I'm standing on a stage,
and you think you're sitting in a seat.
But that's just the electrons in your body
pushing back against the electrons in the seat,
opposing the force of gravity.
You're not even really touching the seat.
You're hovering ever so slightly above it.
But in many ways, our modern society was actually built on this discovery.
I mean, these tubes were the start of electronics.
And then for many years,
most of us actually had one of these, if you remember, in your living room,
in cathode-ray tube televisions.
But -- I mean, how impoverished would our lives be
if the only invention that had come from here was the television?
(Laughter)
Thankfully, this tube was just a start,
because something else happens when the electrons here
hit the piece of metal inside the tube.
Let me show you.
Pop this one back on.
So as the electrons screech to a halt inside the metal,
their energy gets thrown out again
in a form of high-energy light, which we call X-rays.
(Buzzing)
And within 15 years of discovering the electron,
these X-rays were being used to make images inside the human body,
helping soldiers' lives being saved by surgeons,
who could then find pieces of bullets and shrapnel inside their bodies.
But there's no way we could have come up with that technology
by asking scientists to build better surgical probes.
Only research done out of sheer curiosity, with no application in mind,
could have given us the discovery of the electron and X-rays.
Now, this tube also threw open the gates for our understanding of the universe
and the field of particle physics,
because it's also the first, very simple particle accelerator.
Now, I'm an accelerator physicist, so I design particle accelerators,
and I try and understand how beams behave.
And my field's a bit unusual,
because it crosses between curiosity-driven research
and technology with real-world applications.
But it's the combination of those two things
that gets me really excited about what I do.
Now, over the last 100 years,
there have been far too many examples for me to list them all.
But I want to share with you just a few.
In 1928, a physicist named Paul Dirac found something strange in his equations.
And he predicted, based purely on mathematical insight,
that there ought to be a second kind of matter,
the opposite to normal matter,
that literally annihilates when it comes in contact:
antimatter.
I mean, the idea sounded ridiculous.
But within four years, they'd found it.
And nowadays, we use it every day in hospitals,
in positron emission tomography, or PET scans, used for detecting disease.
Or, take these X-rays.
If you can get these electrons up to a higher energy,
so about 1,000 times higher than this tube,
the X-rays that those produce
can actually deliver enough ionizing radiation to kill human cells.
And if you can shape and direct those X-rays where you want them to go,
that allows us to do an incredible thing:
to treat cancer without drugs or surgery,
which we call radiotherapy.
In countries like Australia and the UK,
around half of all cancer patients are treated using radiotherapy.
And so, electron accelerators are actually standard equipment
in most hospitals.
Or, a little closer to home:
if you have a smartphone or a computer --
and this is TEDx, so you've got both with you right now, right?
Well, inside those devices
are chips that are made by implanting single ions into silicon,
in a process called ion implantation.
And that uses a particle accelerator.
Without curiosity-driven research, though,
none of these things would exist at all.
So, over the years, we really learned to explore inside the atom.
And to do that, we had to learn to develop particle accelerators.
The first ones we developed let us split the atom.
And then we got to higher and higher energies;
we created circular accelerators that let us delve into the nucleus
and then create new elements, even.
And at that point, we were no longer just exploring inside the atom.
We'd actually learned how to control these particles.
We'd learned how to interact with our world
on a scale that's too small for humans to see or touch
or even sense that it's there.
And then we built larger and larger accelerators,
because we were curious about the nature of the universe.
As we went deeper and deeper, new particles started popping up.
Eventually, we got to huge ring-like machines
that take two beams of particles in opposite directions,
squeeze them down to less than the width of a hair
and smash them together.
And then, using Einstein's E=mc2,
you can take all of that energy and convert it into new matter,
new particles which we rip from the very fabric of the universe.
Nowadays, there are about 35,000 accelerators in the world,
not including televisions.
And inside each one of these incredible machines,
there are hundreds of billions of tiny particles,
dancing and swirling in systems that are more complex
than the formation of galaxies.
You guys, I can't even begin to explain how incredible it is
that we can do this.
(Laughter)
(Applause)
So I want to encourage you to invest your time and energy
in people that do curiosity-driven research.
It was Jonathan Swift who once said,
"Vision is the art of seeing the invisible."
And over a century ago, J.J. Thompson did just that,
when he pulled back the veil on the subatomic world.
And now we need to invest in curiosity-driven research,
because we have so many challenges that we face.
And we need patience;
we need to give scientists the time, the space and the means
to continue their quest,
because history tells us
that if we can remain curious and open-minded
about the outcomes of research,
the more world-changing our discoveries will be.
Thank you.
(Applause)
في أواخر القرن 19، كان العلماء يحاولون حل لغز ما.
اكتشفوا أنهم لو كان لديهم أنبوب مفرغ مثل هذا
ومررنا جهدًا عاليًا بداخله،
لحدث شيء غريب.
يُطلقون عليها أشعة الكاثود.
لكن كان السؤال هو: مما كانوا مصنوعين من؟
في إنجلترا، في القرن 19، أجرى العالم الفيزيائي (ج. ج. طومسون)،
تجارب باستخدام المغناطيس والكهرباء، مثل هذا.
وتوصّل إلى اكتشاف مذهل.
تكونت هذه الأشعة من جسيمات ذات شحنة سالبة
حوالي ألفي مرة أخف من ذرة الهيدروجين،
أصغر شيء عرفوه.
لذا اكتشف طومسون أول جسيم دون الذرية،
التي نطلق عليه الآن الإلكترونات.
الآن في ذلك الوقت، يبدو ذلك اكتشافًا غير عملي تمامًا.
أعني، لم يظن طومسون بوجود أية تطبيقات للإلكترونات.
حول مختبره في كامبريدج، كان يودُّ اقتراح نخبًا:
"في صحة الإلكترون.
الذي قد لا يجدي نفعًا لأي شخص."
(ضحك)
كان يفضل بشدة إجراء أبحاث بدافع الفضول المحض،
ليصل إلى فهم أعمق للعالم.
وما اكتشفه سبّب بالفعل ثورة في مجال العلوم.
ولكن تسبّب أيضا بثاني ثورة غير متوقعة في مجال التكنولوجيا.
اليوم، أودُّ أن أبني قضية عن الأبحاث التي يدفعها الفضول،
لأن بدونها،
أيًا من التكنولوجيات التي أتحدّث عنها اليوم
قد تكون ممكنة.
الآن، ما اكتشفه طومسون هنا قد غيّر بالفعل رؤيتنا للحقيقة.
أعني، أظن أنني أقف على مسرح،
وتظن أنك تجلس على مقعد.
لكن ذلك ليس إلا الإلكترونات في جسدك
التي تقاوم الإلكترونات في المقعد،
وتعارض قوى الجاذبية.
أنت حتى لا تلمس المقعد.
أنت تحوم حوله بدرجة ضئيلة جدًّا فوقه.
لكن من نواح عديدة، بُني مجتمعنا الحديث على هذا الاكتشاف
أعني، هذه الأنابيب كانت بداية الإلكترونيات.
ولسنوات كثيرة،
أصبح لدى معظمنا أحد هذه الإلكترونيات، إن تذكّرتم، في غرفة المعيشة،
أنبوب أشعة الكاثود في أجهزة التلفاز.
لكن... أعني، كيف قد تكون حياتنا في حالة فقر
لو كان الاختراع الوحيد الذي نتج من هنا هو التلفاز؟
(ضحك)
لحسن الحظ، لم يكن هذا الأنبوب سوى بداية،
لأنه حدث شيء آخر عندما اصطدمت الإلكترونات هنا
بقطعة معدنية بداخل الأنبوب.
دعوني أعرضها عليكم.
سأفتح الجهاز من الزر الخلفي.
بمجرد توقف صرير الإلكترونات داخل المعدن،
يتم طرد طاقاتهم مرة أخرى
في صورة ضوء ذو طاقة عالية، الذي نطلق عليه الأشعة السينية.
(طنين)
وفي خلال 15 عامًا من اكتشاف الإلكترون،
استخدمت الأشعة السينية لالتقاط صور داخل جسم الإنسان،
وذلك لمساعدة الجراحين في إنقاذ حياة الجنود،
الذين قد يجدوا أجزاء من الرصاص أو شظايا داخل أجسام الجنود.
لكن من المحال أن قد نتوصّل إلى تلك التكنولوجيا
بمطالبة العلماء بإنشاء مسابر جراحية أفضل.
مجرد البحث الذي تم بدافع الفضول المحض، دون أي تطبيق في الحسبان،
توصّلنا إلى اكتشاف الإلكترون والأشعة السينية.
الآن، طَرْح هذا الأنبوب أيضًا فتح لنا الأبواب ليجعلنا نفهم الكون
ومجال فيزياء الجسيمات،
لأنه أول مُسرِّع جسيمات بسيط جدًا.
الآن، أنا عالمة فزيائية في مجال المسرّعات، لذا أصمم مسرِّعات الجسيمات،
وأحاول فهم كيفية تصرّف الأشعة.
مجال عملي غريب قليلًا،
لأنه يربط بين البحث الذي يدفعه الفضول
والتكنولوجيا مع التطبيقات الواقعية.
لكنه مزيج من هذين الأمرين
اللذين يثيران حماسي للغاية عنما أفعله.
الآن، على مدار المائة عام الأخيرة،
يوجد هناك أمثلة عديدة بالنسبة لي لإدراجهم جميعًا.
لكن أودُّ أن أتشارك معكم القليل.
في عام 1928، عالم فيزيائي يُدعى بول ديراك اكتشف شيئًا غريبًا في معادلاته.
وتنبّأ، اعتمادًا بصورة حتمية على رؤية رياضية،
أنه ينبغي أن يكون هناك نوع آخر من المادة،
مضاد للمادة الطبيعية،
الذي يُبيد بالفعل عند ملامسته:
ألا وهي المادة المضادة.
أعني، الفكرة بدت سخيفة.
لكن خلال أربع سنوات، قد اكتشفوها.
والآن، نستخدمها يوميًا في المستشفيات،
في التصوير المقطعي بإصدار البوزيترون، الأشعة المقطعية وتستخدم في اكتشاف المرض.
أو استخدام الأشعة السينية.
إذا كان يمكنك الوصول بهذه الإلكترونات إلى طاقة أعلى،
حوالي ألف مرة أعلى من هذا الأنبوب،
فالأشعة السينية التي ستُنتِجُها
يمكنها أن تولّد بالفعل إشعاع مؤيّن كاف لقتل خلايا الإنسان.
وإذا تمكنا من تشكيل وتوجيه هذه الأشعة السينية أينما نريد،
سيُتيح لنا فعل أشياء مدهشة:
علاج السرطان بدون عقاقير أو جراحة.
التي نطلق عليها العلاج بالأشعة.
في بلاد مثل أستراليا والمملكة المتحدة،
حوالي نصف مرضى السرطان يتم علاجهم باستخدام العلاج بالأشعة.
لذا، تٌعد مسرّعات الإلكترون معدات قياسية
في معظم المستشفيات.
أو إذا اقتربنا قليلًا من المنزل:
إذا كان لديك هاتف ذكي أو كمبيوتر...
وهذا TEDx، لذا لديك كليهما الآن، أليس كذلك؟
داخل هذين الجهازين
رقائق صنعت بزرع أيونات أحادية بداخل السليكون
في عملية يُطلق عليها زرع الأيونات.
وتستخدم تلك العملية مسرّع الجسيمات.
لذلك، بدون البحث الذي يدفعه الفضول
لن يوجد شيء من هذه الأشياء على الإطلاق.
لذا، على مر السنين، تعلّمنا بالفعل البحث داخل الذرة.
ولفعل ذلك، كان علينا التعلّم لتطوير مسرّعات الجسيمات.
أول جهاز طوّرناه أتاح لنا شطر الذرة.
وبعد ذلك حصلنا على مستويات مرتفعة من الطاقة
أنشأنا مسرّعات دائرية ُتتيح لنا التعمُّق داخل النواة
وحتى إنشاء عناصر جديدة.
وآنذاك، لم نعد نستكشف فقط ما بداخل النواة.
تعلمنا بالفعل كيفية التحكم في هذه الجسيمات.
تعلمنا كيفية التفاعل مع عالمنا
على نطاق صغير للغاية للإنسان كي يراه أو يلمسه
أو حتى يشعر بوجوده.
وبعد ذلك أنشأنا مسرّعات متزايدة الحجم.
لأننا كنا نشعر بالفضول تجاه طبيعة الكون.
وبمجرد تعمقنا بشكل كبير، بدأت جسيمات جديدة في الظهور.
وفي النهاية، توصّلنا إلى الآلات الضخمة ذات الشكل الدائري
التي تأخذ حزمتين أشعة من الجسيمات في الاتجاه المضاد،
وتضغط عليهم لتصبح أصغر من عرض الشعر
وتسحقهم مع بعضهم البعض.
وباستخدام معادلة آينشتاين الطاقة= الكتلة x مربع سرعة الضوء
يمكننا أخذ كل هذه الطاقة وتحويلها إلى مادة جديدة،
جسيمات جديدة ننتزعها من صميم نسيج الكون.
الآن، يوجد حوالي 35 ألف مسرّع في العالم،
ليس من ضمنهم أجهزة التلفاز.
وبداخل كل واحدة من هذه الآلات المدهشة،
يوجد مئات وملايين من الجسيمات الدقيقة،
التي ترقص وتدور في أنظمة أكثر تعقيدًا
من تكوين المجرّات.
يا رفاق، لا أستطيع حتى أن أبدأ في شرح مدى روعة الأمر
أن يمكننا فعل ذلك.
(ضحك)
(تصفيق)
لذا، أودُّ أن أشجعكم على تكريس جهدكم ووقتكم
في الأشخاص الذين يجرون أبحاثًا بدافع الفضول.
كما قال (جوناثان سويفت) ذات مرة،
"البصيرة هي فن رؤية الأشياء غير المرئية."
ومنذ قرن مضى، فعل (ج.ج. طومسون) ذلك،
عندما كشف النقاب عن العالم دون الذرية.
والآن نحتاج إلى أن نستثمر في الأبحاث التي يدفعها الفضول،
لأن لدينا الكثير من التحديات التي نواجِهُهَا.
ونحتاج أن نتحلّى بالصبر،
نحتاج إلى إعطاء العلماء الوقت، والمساحة والوسائل
لاستمرار سعيهم،
لأن التاريخ يخبرنا
إذا كان بإمكاننا أن نظل منفتحي الذهن ونتحلّى بالفضول
تجاه نتائج البحث،
كلما زادت اكتشافاتنا التي تغير العالم.
شكرًا لكم.
(تصفيق)
১৯ শতকের শেষে, বিজ্ঞানীরা একটি রহস্যের
সমাধানের চেষ্টা করছিলো।
তাঁরা খুঁজে পেলেন যদি তাঁরা এরকম একটি ভ্যাকুয়াম টিউব পান
এবং এর মধ্যে উচ্চ ভোল্টেজ চালিত করলেন,
এক অদ্ভুত জিনিষ ঘটলো।
তাঁরা এটিকে ক্যাথোড রশ্মি বলছিলো।
কিন্তু প্রশ্ন হলোঃ এগুলো কি দিয়ে তৈরি?
ইংল্যান্ডে, ১৯ শতকের এক পদার্থবিদ, জে. জে. থম্পসন,
চুম্বক এবং বিদ্যুতের মাধ্যমে পরীক্ষা পরিচালনা করলেন, এই ভাবে।
এবং তিনি এক অবিশ্বাস্য উদঘাটন করলেন।
এই রশ্মি গুলো ঋণাত্মক আধান কণা দিয়ে গঠিত ছিলো
হাইড্রোজেন পরমাণু হতে প্রায় ২০০০ গুন হালকা,
তাদের জানা মতে ক্ষুদ্রতম জিনিস।
অতএব থম্পসন প্রথম পরমাণু হতে ক্ষুদ্র কণা আবিষ্কার করলেন,
যেটাকে আমরা এখন ইলেক্ট্রন বলি।
এখন, সেই সময়, এট মনে হয়েছিলো সম্পূর্ণ অবাস্তবধর্মী আবিষ্কার।
বলতে চাইছিলাম, থম্পসন ভাবেননি ইলেকট্রনের কোন কার্যকারিতা আছে কিনা।
ক্যামব্রিজে তাঁর ল্যাবে, তিনি শুভকামনা করতে পছন্দ করতেনঃ
"ইলেকট্রনের জন্যে।
আশা করি এটা কখনো কারো কাজে আসবেনা"।
(হাসি)
তিনি নিছক কৌতূহলের বশে দৃঢ় গবেষণার পক্ষে ছিলেন,
গভীরে পৌঁছে পৃথিবীকে বোঝার জন্যে।
এবং তিনি যেটা পেয়েছিলেন সেটি বিজ্ঞানে একটি বিপ্লব সৃষ্টি করেছিলো।
কিন্তু এটি প্রযুক্তিতে একটি দ্বিতীয় অপ্রত্যাশিত বিপ্লবের সৃষ্টি করেছিলো।
আজকে, আমি কৌতূহল দ্বারা পরিচালিত গবেষণার সমর্থনে কথা বলে চাই,
কারণ এটি ছাড়া,
কোন প্রযুক্তি যা নিয়ে আমি আজকে কথা বলতে চাই
তা সম্ভব হতোনা।
এখন, থম্পসন এখানে যেটি পেয়েছিলেন সেটি আসলে আমাদের বাস্তবতার দৃষ্টিভঙ্গিকে পরিবর্তন করেছিলো।
মানে হলো, আমি ভাবছি আমি মঞ্চে দাঁড়িয়ে আছি,
এবং আপনারা ভাবছেন আপনারা চেয়ারে বসে আছেন।
কিন্তু এটি শুধু আপনাদের শরীরের ইলেকট্রনগুলো
চেয়ারে থাকা ইলেকট্রনগুলোকে ধাক্কা দিচ্ছে,
অভিকর্ষজ বলের বিরুদ্ধে।
আপনি এমনকি চেয়ার স্পর্শ করেননি।
আপনি শুধু এটির উপর হালকা ভেসে আছেন।
কিন্তু নানা ভাবে, আমাদের আধুনিক সমাজ এই আবিষ্কারের উপর গঠিত হয়েছিলো।
আমার মতে, এই টিউবগুলো হচ্ছে ইলেক্ট্রনিক্সের সূচনা।
এবং এরপর অনেক বছর,
আমাদের অনেকের কাছে এগুলো একটি ছিলো যদি মনে করতে পারেন, আপনাদের লিভিং রুমে,
ক্যাথোড রশ্মি টিউব টেলিভিশন।
কিন্তু--আমার মতে, কতো দরিদ্র হতো আমাদের জীবন
যদি এই একমাত্র টেলিভিশন হতো একমাত্র আবিষ্কার এইখান থেকে?
(হাসি)
সৌভাগ্যক্রমে, এই টিউব ছিলো শুধু শুরু,
কারণ অন্যকিছু ঘটতো যখন ইলেক্ট্রন এইখানে
টিউবের ভিতরে ধাতুর টুকরোকে আঘাত করতো।
আসুন আপনাদের দেখাই।
এটিকে আবার ঢুকিয়ে দিলাম।
এখন যখন ইলেকট্রনগুলো কর্কশ শব্দ করে ধাতুর ভিতর থেমে যায়,
তাদের শক্তি আবার বের হয়ে যায়
উচ্চ-শক্তির আলোর আকারে যাকে আমরা এক্স-রে বলি।
(ভোঁ ভোঁ শব্দ)
এবং ইলেকট্রন আবিষ্কারের ১৫ বছরের মধ্যে,
এই এক্স-রে গুলো মানুষের শরীরের অভ্যন্তরিন ছবি তুলতে ব্যবহৃত হয়।
সার্জনদের দ্বারা সৈন্যদের জীবন বাঁচানোতে উপকার হয়েছিলো,
যারা তাঁদের শরীরের ভিতরে বুলেটের অথবা বোমার টুকরো খুঁজে পেয়েছিলো।
কিন্তু অন্য কোন উপায় ছিলোনা আমাদের পক্ষে এমন প্রযুক্তি নিয়ে আসা
বিজ্ঞানীদের বলে এরচেয়ে ভালো কোন অস্ত্রপোচারের নির্ণায়ক তৈরি করা।
কেবলমাত্র সম্পূর্ণ কৌতূহল দ্বারা পরিচালিত গবেষণা, যার কোন প্রয়োগ মাথায় নাই
আমাদের ইলেক্ট্রন এবং এক্স-রের আবিষ্কার দিতে পারে।
এখন, এই টিউব ও নতুন দ্বার খুলে দিয়েছে আমাদের বোঝার মহাবিশ্ব
এবং কণা পদারথবিজ্ঞানের ক্ষেত্র,
কারণ এটি ছিলো প্রথম খুবই সরল কণার বেগবর্ধক।
এখন, আমি এখন বেগবর্ধক পদার্থবিদ, তাই আমি কণা বেগবর্ধক নকশা করি,
এবং বোঝার চেষ্টা করি কিভাবে তরঙ্গ কাজ করে।
এবং আমার ক্ষেত্র কিছুটা ব্যাতিক্রম,
কারণ এটি পরিভ্রমণ করে কৌতূহল দ্বারা পরিচালিত গবেষণার
এবং বাস্তব বিশ্বের প্রয়োগের মধ্যে।
কিন্তু এটি এই দুই জিনিসের সমন্বয়
আমি যা করি এটি আমাকে খুবই উদ্দীপিত করে।
এখন, শেষ ১০০ বছর ধরে,
অনেক বেশি উদাহরণ রয়েছে আমার তালিকা করার।
কিন্তু অল্প কিছু শেয়ার করতে চাই
১৯২৮ সালে, পল ডিরাক নামের একজন পদার্থবিদ তাঁর সমীকরণে অদ্ভুদ কিছু পেয়েছিলেন।
এবং তিনি ভেবেছিলেন, সম্পূর্ণ গণিতের দৃষ্টিকোণ থেকে,
এখানে নিশ্চয় দ্বিতীয় কোন বস্তু থাকবে,
সাধারণ বস্তুর বিপরীত,
যেটি আক্ষরিক অর্থে ধ্বংস করে দিবে সংস্পর্শে আসলেঃ
প্রতিবস্তু।
মানে, এটা শুনতে অবাস্তব লাগে।
কিন্তু ৪ বছরের মধ্যে, তাঁরা খুঁজে পেয়েছিলো
এবং এখন, আমরা এটি প্রত্যহ হাসপাতালে ব্যবহার করি,
রোগ নির্ণয় করতে পজিট্রন ইমিশন টমোগ্রাফি, অথবা পেট স্ক্যানে
অথবা এক্স-রে নিতে।
আপনারা যদি এই ইলেকট্রনগুলোকে উচ্চ শক্তিতে নিতে পারেন,
এই টিউবের চেয়ে ১০০০ গুণ উপরে,
যে এক্স-রে গুলো উৎপন্ন করবে এটি
মানুষের কোষ মেরে ফেলার মতো আয়নিত বিকিরণ দিতে পারবে।
এবং আপনি যদি এই এক্স-রে কে আকার এবং যেখানে পাঠাতে চান সেটি দেখিয়ে দেন
এটা আমাদের অবিশ্বাস্য কিছু করার অনুমতি দেইঃ
কোন ঔষুধ এবং অস্ত্রপোচার ছাড়া ক্যান্সার নিরাময়ে
যেটাকে আমরা রেডিওথেরাপি বলি।
অস্ট্রেলিয়া এবং ইংল্যান্ডের মতো দেশে,
সব ক্যান্সার রোগীর অর্ধেক এই রেডিওথেরাপি দিয়ে চিকিৎসা করানো হয়।
এবং তাই, ইলেক্ট্রন বেগবর্ধকগুলো হলো আসলে মানসম্পন্ন যন্ত্র
সব হাসপাতালে।
অথবা, বাসার খুব কাছেঃ
যদি আপনারা স্মার্টফোন বা কম্পিউটার থাকে--
এবং এটি হলো টেড-এক্স, তাই আপনাদের দুটিই আছে এখন, তাই না?
এই যন্ত্র গুলোর ভিতরে
চিপ রয়েছে যা তৈরি করা হয়েছে সিলিকনে একটি আয়ন প্রতিস্থাপিত করে,
যে প্রক্রিয়াকে আয়ন প্রতিস্থাপন বলা হয়।
এবং এটি কণা বেগবর্ধক ব্যবহার করে।
যদিও, কৌতূহল দ্বারা পরিচালিত গবেষণা ছাড়া,
এইসব জিনিস বিদ্যমান থাকতোনা।
তাই, অনেক বছর ধরে, আমরা আসলেই শিখেছি পরমাণুর ভিতর অনুসন্ধান করা।
এবং এটি করা জন্যে, আমাদের কণা বেগবর্ধক উন্নীত করা শিখতে হয়েছিলো।
প্রথম যেটা আমরা উন্নীত করেছিলাম আসুন পরমাণুকে ভাগ করি।
এবং এরপর আমরা উচ্চ থেকে উচ্চতর শক্তি পাই;
আমরা গোলাকার বেগবর্ধক তৈরি করেছিলাম যা আমাদের নিউক্লিয়াস খনন করতে দিয়েছিলো
এবং এরপর নতুন উপাদান, ও তৈরি করা যায়।
এবং সেই মুহূর্ত থেকে, আমরা শুধু পরমাণুর ভিতরে অনুসন্ধান করছি না।
আমরা আসলে শিখেছি কিভাবে কণাকে নিয়ন্ত্রন করা যায়।
আমরা শিখেছি কিভাবে আমাদের বিশ্বের সাথে যোগাযোগ করা যায়
মানদণ্ডে এটি অনেক ক্ষুদ্র মানুষের চোখে দেখা এবং স্পর্শের জন্যে
অথবা শুধু অনুভব করা যে এটি আছে।
এবং এরপর আমরা আরো বড় এবং বড় বেগবর্ধক তৈরি করি,
কারণ আমরা মহাবিশ্বের প্রকৃতি নিয়ে কৌতূহলী।
আমরা যত গভীর থেকে গভীরে যাই, নতুন কণা ধরা দিতে শুরু করে।
অবশেষে, আমরা বিশাল গোলাকৃতি যন্ত্র পাই
যা দুইটি বিশাল তরঙ্গকে বিপরীত দিকে নিতে পারে,
তাদেরকে চুলের দৈর্ঘের চেয়ে ছোট করে ফেলতে পারে
এবং একসাথে ভর্তা করে দিতে পারে।
এবং এরপর, আইনস্টাইনের
E=mc2 ব্যবহার করতে গিয়ে
আপনি সব শক্তি নিতে পারেন এবং নতুন বস্তুতে রুপান্তর করতে পারেন,
নতুন কণাগুলো যেগুলো আমরা মহাবিশ্বের কাঠামো থেকে ছিড়ে নেই।
এইসময়ে, বিশ্বে ৩৫,০০০ এর মতো বেগবর্ধক রয়েছে,
টেলিভিশন ছাড়া।
এবং এইসব অবিশ্বাস্য যন্ত্রের প্রত্যেকটির ভিতরে,
কোটি কোটি ছোট কণা রয়েছে,
নর্তন রত এবং ঘূর্নিত অবস্থায় এমন সব ব্যবস্থায় যা অনেক জটিল
নক্ষত্রপুঞ্জের গঠনের চেয়ে।
বন্ধুরা, আমি জানিনা কিভাবে শুরু করবো ব্যাখ্যা করা কতো অবিশ্বাস্য এটি
যা আমরা করতে পারি।
(হাসি)
(হাততালি)
তাই আমি আপনাদের সময় এবং শক্তি বিনিয়োগ করতে উৎসাহ দিতে চাই
এমন সব মানুষের জন্যে যারা কৌতূহল দ্বারা পরিচালিত গবেষণা করে।
জোনাথন সুইফট একদা বলছিলেন,
"কল্পনাশক্তি এমন একটি শিল্প যা অদৃশ্যকে দেখতে পারে।"
এবং শত বছর আগে, জে. জে. থম্পসন এটি করেছিলেন,
যখন তিনি অতিপারমানবিক বিশ্বের পর্দা উন্মোচন করেছিলেন।
এবং এখন আমাদের কৌতূহল দ্বারা পরিচালিত গবেষণায় বিনিয়োগ করা প্রয়োজন,
কারণ আমাদের অনেক প্রতিকূলতা যা আমাদের মুখোমুখি হতে হয়।
এবং আমাদের দরকার ধৈর্য্য;
আমাদের প্রয়োজন বিজ্ঞানীদের সময়, জায়গা দেওয়া এবং তারমানে
তাঁদের যাত্রা চলমান রাখা,
কারণ ইতিহাস আমাদের বলে
যদি আমরা কৌতূহলী এবং খোলা মনের থাকতে পারি
গবেষণার ফলাফল নিয়ে,
আরো পৃথিবী বদলানোর মতো আবিষ্কার হতে থাকবে।
ধন্যবাদ সবাইকে।
(হাততালি)
Im späten 19. Jahrhundert versuchten Wissenschaftler ein Rätsel zu lösen.
Wenn Sie eine Vakuumröhre wie diese
unter Hochspannung setzten,
passierte etwas Merkwürdiges.
Sie nannten sie Kathodenstrahlen.
Aber die Frage war: woraus bestehen sie?
J.J. Thompson, ein englischer Physiker des 19. Jahrhunderts,
führte mit Magneten und Elektrizität Experimente wie diese durch.
Und er entdeckte etwas Unglaubliches.
Diese Strahlen bestanden aus negativ geladenen Teilchen,
die etwa 2.000 mal leichter waren als ein Wasserstoffatom,
das kleinste damals bekannte Teilchen.
Damit hatte Thompson das erste subatomare Teilchen entdeckt,
das wir heute Elektron nennen.
Nun damals erschien das wie eine komplett unnütze Entdeckung.
Damit meine ich, dass Thompson keine Anwendungen für Elektronen sah.
Auf sein Labor in Cambridge brachte er gerne folgenden Trinkspruch aus:
"Auf das Elektron.
Möge es nie Jemandem von Nutzen sein."
(Gelächter)
Er war ein großer Verfechter davon, Forschung aus reiner Neugier zu betreiben,
um damit zu einem tieferen Verständis der Welt zu gelangen.
Und was er entdeckte, löste eine wissenschaftliche Revolution aus.
Aber es brachte auch einen unerwarteten technologischen Fortschritt.
Heute möchte ich ein Plädoyer halten für Forschung, die auf Neugier basiert,
denn ohne sie,
wäre keine der Technologien, über die ich heute rede, überhaupt möglich.
Thompsons Entdeckung hat wirklich unsere Sicht auf die Welt verändert.
Ich denke, ich stehe hier auf einer Bühne,
und Sie denken, Sie sitzen in einem Sitz.
Aber das sind nur die Elektronen in Ihrem Körper,
die gegen die Elektronen in Ihrem Sitz drücken,
und sich der Schwerkraft entgegensetzten.
Sie berühren nicht einmal wirklich den Sitz.
Sie schweben in der Tat immer ganz leicht darüber.
In vieler Hinsicht basiert unsere moderne Gesellschaft auf dieser Entdeckung.
Diese Bildröhren waren der Beginn aller Elektronik.
Und dann für viele Jahre,
hatten die meisten von uns sogar eine im Wohnzimmer,
als Bestandteil von Bildröhrenfernsehern.
Aber wie jämmerlich wäre unser Leben,
wenn Fernseher das einzige Produkt dieser Entdeckung geblieben wären.
(Gelächter)
Glücklicherweise war die Bildröhre nur der Beginn,
denn es passiert noch etwas anderes, wenn Elektronen hier
auf das Metall in der Röhre auftreffen.
Ich zeige es Ihnen.
Das erst wieder Einschalten.
Wenn die Elektronen also plötzlich im Metall abbremsen,
wird ihre Energie freigesetzt
als hochenergetische Strahlung, sogenannte Röntgenstrahlen.
(Summen)
Innerhalb von 15 Jahren nach Entdeckung des Elektrons
wurden Röntgenstrahlen zum Blick in das Körperinnere verwendet,
was Chirurgen half, das Leben von Soldaten zu retten,
denn sie konnten nun Projektil- und Schrapnell-Splitter im Körper auffinden.
Wir hätten diese Technologie niemals gefunden,
wenn wir nur nach neuen chirurgischen Instrumenten geforscht hätten.
Allein eine Forschung getrieben von Neugier und ohne Nutzen im Sinn,
erlaubte uns die Entdeckung des Elektrons und der Röntgenstrahlen.
Diese Röhre hat uns auch die Türen zum Verständis unseres Universums geöffnet
und die Teilchenphysik begründet,
denn dies ist auch der erste, sehr einfache Teilchenbeschleuniger.
Ich selbst bin Beschleunigerphysikerin und entwickle Teilchenbeschleuniger,
und ich erforsche das Verhalten von Strahlen.
Mein Fachgebiet ist etwas anders,
da es von Neugier getriebene Forschung
und Technologie mit praktischen Anwendungen vereint.
Es ist die Kombination dieser beiden Aspekte,
die mich an meiner Arbeit wirklich begeistert.
In den letzten 100 Jahren
gab es zu viele Beispiele, um sie alle aufzulisten.
Darum nenne ich nur einige Ausgewählte.
1928 fand der Physiker Paul Dirac etwas Ungewöhnliches in seinen Gleichungen.
Allein auf seinem mathematischen Verständnis basierend, sagte er voraus,
dass eine zweite Form von Materie existieren müsste,
das Gegenstück zu normaler Materie,
und beide sollten sich bei Kontakt gegenseitig auslöschen:
Antimaterie.
Das hörte sich zunächst unvorstellbar an.
Aber vier Jahre später war sie gefunden.
Heute nutzen wir sie täglich in Krankenhäusern
zum Finden von Krankheiten mit Positronen- Emissions-Tomographie, oder PET-Scans.
Oder die Röntgenstrahlen.
Wenn wir die Energie dieser Elektronen erhöhen,
in etwa um das Tausendfache im Vergleich zu dieser Röhre,
dann würden die entstehenden Röntgenstrahlen
genug ionisierende Strahlung liefern, um menschliche Zellen zu zerstören.
Und wenn wir Form und Richtung dieser Röntgenstrahlen lenken können,
ermöglicht uns das etwas Großartiges:
Die Behandlung von Krebs ohne Medikamente oder Operation
durch Strahlentherapie.
In Australien und Großbritannien
wird etwa die Hälfte aller Krebspatienten mit Strahlentherapie behandelt.
Damit sind Elektronenbeschleuniger tatsächlich Standardausstattung
in den meisten Kliniken.
Oder schauen wir doch mal in Ihr Zuhause:
Sie haben ein Smartphone oder einen Computer --
und da wir hier bei TEDx sind, haben Sie vermutlich beides dabei, oder?
Nun, in diesen Geräten
sitzen Prozessoren, hergestellt durch den Einbau einzelner Ionen in Silikon.
Dieses Verfahren heißt Ionen-Implantation
und basiert auf einem Teilchenbeschleuniger.
Allerdings würde ohne Forschung aus Neugier
keines dieser Dinge überhaupt existieren.
Über die Jahre haben wir gelernt, dass Innere des Atoms zu erforschen.
Und dafür mussten wir lernen, wie man Teilchenbeschleiniger baut.
Die ersten Geräte ermöglichten uns, das Atom zu spalten.
Und dann mit immer höherer Energie
kamen kreisförmige Beschleuniger, die uns Zugang zum Atomkern ermöglichten,
und uns dann sogar erlaubten, neue Elemente zu erschaffen.
Ab diesem Punkt erforschten wir nicht mehr nur das Atominnere.
Wir hatten gelernt, diese Partikel zu kontrollieren.
Wir hatten gelernt mit unserer Welt zu interagieren
auf einer Ebene, die so winzig ist, das wir Menschen sie weder sehen, anfassen
oder wahrnehmen können.
Dann bauten wir immer größere Beschleuniger,
aus Neugier über die Beschaffenheit des Universums.
Als wir dann immer tiefer bohrten, fanden wir immer neue Teilchen.
Jetzt haben wir diese riesigen, ringförmigen Maschinen,
die zwei entgegengesetzte Teilchenstrahlen nehmen,
sie auf etwa Haaresbreite komprimieren
und dann miteinander kollidieren.
Und auf Basis von Einsteins's E=mc2
kann die frei werdende Energie, in neue Materie umgewandelt werden,
neue Teilchen, die wir dem Stoff, der unser Universum bildet, entreißen.
Heute gibt es etwa 35.000 Teilchenbeschleuniger weltweit,
ohne Fernseher mitzuzählen.
In jeder dieser unglaublichen Maschinen,
finden sich Hunderte und Milliarden winziger Teilchen,
die Tanzen und Wirbeln in Systemen, die weitaus komplexer sind
als die Geburt von Galaxien.
Mir fehlen die Worte zu beschreiben, wie fantastisch es ist,
dass wir dazu in der Lage sind.
(Lachen)
(Applaus)
Ich möchte sie heute dazu ermutigen, ihre Zeit und Energie
in Menschen zu investieren, die aus Neugier forschen.
Es war Jonathan Swift, der einst sagte:
"Vorstellungskraft ist die Fähigkeit, das Unsichtbare zu sehen."
Und genau das hat J.J. Thompson vor über 100 Jahren getan,
als er den Schleier von der subatomaren Welt lüftete.
Wir müssen jetzt in Forschung investieren, die von Neugier getrieben ist,
denn wir haben so viele Probleme zu lösen.
Und wir brauchen Geduld.
Wir müssen Wissenschaftlern die Zeit, den Freiraum und die Mittel geben,
ihre Suche fortzusetzen,
denn die Geschichte lehrt uns,
wenn wir neugierig und offen bleiben können,
in Bezug auf die Ergebnisse unserer Forschung,
werden unsere Entdeckungen umso mehr die Welt verändern.
Vielen Dank.
(Applaus)
A fines del siglo XIX, los científicos estaban tratando de resolver un misterio.
Descubrieron que si tenían un tubo de vacío como este
y aplicaban un alto voltaje,
algo extraño sucedía.
Lo llamaron rayos catódicos.
La pregunta era: ¿de qué estaban hechos?
En Inglaterra, el físico del siglo XIX J.J. Thompson
realizó experimentos utilizando imanes y electricidad, así.
Y llegó a una increíble revelación.
Estos rayos estaban compuestos de partículas cargadas negativamente
cerca de 2000 veces más ligeras que el átomo de hidrógeno,
la partícula más pequeña que conocían.
Thompson descubrió la primera partícula subatómica,
que ahora llamamos electrones.
En ese entonces, esto parecía ser un descubrimiento completamente inútil.
Es decir, Thompson no pensó que hubiera una aplicación para los electrones.
En su laboratorio en Cambridge, solía proponer un brindis:
"Por el electrón.
Que nunca sea útil para nadie".
(Risas)
Estaba muy a favor de investigar por pura curiosidad,
para llegar a un conocimiento más profundo del mundo.
Y lo que descubrió, causó una revolución en la ciencia.
Pero también causó una segunda e inesperada revolución en tecnología.
Hoy quiero defender la investigación impulsada por la curiosidad
porque sin ella
ninguna de las tecnologías de las que voy a hablar hoy
habrían sido posible.
Lo que Thompson encontró aquí cambió nuestra visión de la realidad.
Es decir, creo que estoy en un escenario
y Uds. creen que están sentados.
Pero solo son los electrones en su cuerpo
que hacen retroceder a los electrones en el asiento,
oponiéndose a la fuerza de gravedad.
Ni siquiera están tocando el asiento.
Están sobrevolando ligeramente sobre él.
De muchas maneras, nuestra sociedad moderna se construyó por descubrimiento.
Es decir, estos tubos fueron el inicio de la electrónica.
Luego, durante muchos años,
la mayoría de nosotros teníamos uno, si recuerdan, en el living,
en los TV de tubos de rayos catódicos.
Pero, ¿cuán pobres serían nuestras vidas
si el único invento que hubiese surgido de aquí fuese el televisor?
(Risas)
Por suerte, este tubo fue solo un comienzo,
porque sucede algo más cuando los electrones de aquí
golpean la pieza de metal dentro del tubo.
Déjenme mostrarles.
Volvamos a colocar este.
Cuando los electrones chirrían dentro del metal,
la energía vuelve a salir
en forma de luz de alta energía que llamamos rayos X.
(Zumbido)
Dentro de los 15 años desde que se descubrió el electrón,
estos rayos X se utilizaban para crear imágenes dentro del cuerpo humano,
ayudando a soldados cuyas vidas salvaban los cirujanos
quienes podían encontrar piezas de balas y metralla dentro de su cuerpo.
De ninguna manera podríamos haber inventado esa tecnología
pidiéndole a los científicos que construyeran mejores sondas quirúrgicas.
Solo la investigación por mera curiosidad, sin aplicación en mente,
podría habernos dado el descubrimiento del electrón y los rayos X.
Este tubo también abrió las puertas a nuestra comprensión del universo
y el campo de la física de partículas,
porque también es el primer acelerador simple de partículas.
Soy física aceleradora así que diseño aceleradores de partículas
y trato de entender cómo se comportan los rayos.
Mi campo es un poco inusual,
porque está entre la investigación impulsada por la curiosidad
y la tecnología con aplicaciones en el mundo real.
Pero es la combinación de esas dos cosas
lo que me entusiasma sobre lo que hago.
Durante los últimos 100 años,
ha habido muchos ejemplos como para enumerar todos.
Pero quiero compartirles algunos.
En 1928 un físico llamado Paul Dirac descubrió algo extraño en sus ecuaciones.
Y predijo, basándose puramente en conocimiento matemático,
que debe haber un segundo tipo de materia,
lo opuesto a la materia normal,
que literalmente aniquila cuando entra en contacto:
la antimateria.
Es decir, la idea sonaba ridícula.
Pero en 4 años la encontraron.
Hoy en día la usamos a diario en los hospitales,
en tomografía por emisión de positrones, o PET, usada para detectar enfermedades.
O por ejemplo, estos rayos X.
Si podemos llevar estos electrones a una energía mayor,
unas 1000 veces más alto que este tubo,
los rayos X que produce
pueden enviar radiación ionizante suficiente para matar células humanas.
Si uno puede moldear y dirigir los rayos X adonde se deseen que se dirijan,
eso nos permite hacer algo increíble:
tratar el cáncer sin drogas o cirugía,
que llamamos radioterapia.
En países como Australia y el Reino Unido,
cerca de la mitad de todos los pacientes con cáncer se tratan con radioterapia.
Los aceleradores de electrones son equipamiento estándar
en la mayoría de los hospitales.
Más cerca del hogar:
si tienen un teléfono inteligente o computadora,
y esto es TEDx, tienen ambos en este momento, ¿no?
Dentro de esos dispositivos
hay chips hechos mediante el implante de iones simples en silicio,
en un proceso llamado implantación de iones.
Eso utiliza un acelerador de partículas.
Sin embargo, sin la investigación impulsada por la curiosidad
ninguna de estas cosas existiría.
Con el paso de los años, aprendimos a explorar dentro del átomo.
Y para hacerlo, tuvimos que aprender a desarrollar aceleradores de partículas.
Los primeros que desarrollamos nos permitían dividir el átomo.
Luego llegamos a energías más y más altas;
creamos aceleradores circulares que nos permiten hurgar en el núcleo
y luego, incluso, crear nuevos elementos.
En ese punto, ya no solo explorábamos dentro del átomo.
Aprendimos a controlar estas partículas.
Aprendimos a interactuar con nuestro mundo
a una escala muy pequeña para que los humanos vean o toquen
o incluso sientan que está ahí.
Y luego construimos aceleradores más y más grandes
porque nos interesaba conocer la naturaleza del universo.
Al indagar más y más en profundidad, empezaron a aparecer nuevas partículas.
Finalmente, llegamos a máquinas enormes con forma de anillo
que toman dos rayos de partículas en direcciones opuestas,
las reduce a menos del ancho de un pelo
y las hace chocar.
Luego, utilizando la fórmula de Einstein E=mc2,
pueden tomar toda esa energía y convertirla en nueva materia,
nuevas partículas que arrancamos del tejido del universo.
En la actualidad hay alrededor de 35 000 aceleradores en el mundo,
sin incluir televisores.
Y dentro de cada una de estas increíbles máquinas,
hay cientos y millones de pequeñas partículas,
bailando y arremolinándose en sistemas que son más complejos
que la formación de las galaxias.
No puedo explicarles lo increíble que es
poder hacer esto.
(Risas)
(Aplauso)
Quiero motivarlos a dedicar su tiempo y energía
a personas que hacen investigaciones impulsadas por la curiosidad.
Fue Jonathan Swift quien dijo,
"La visión es el arte de ver lo invisible".
Y hace más de un siglo, J.J. Thompson hizo justo eso,
cuando sacó el velo del mundo subatómico.
Ahora necesitamos invertir en investigación impulsada por curiosidad,
porque hay muchos desafíos a los que nos enfrentamos.
Y necesitamos paciencia;
necesitamos darle el tiempo, lugar y los medios a los científicos
para que sigan su búsqueda,
porque la historia nos dice
que si nos mantenemos curiosos y con la mente abierta
sobre los resultados de la investigación,
más capaces de cambiar el mundo serán los descubrimientos.
Gracias.
(Aplausos)
در اواخر قرن ۱۹، دانشمندان تلاش می‌کردند تا معمایی را حل کنند.
آن‌ها فهمیدند که اگر لوله‌ی خلأیی مانند این داشته باشند،
و ولتاژ بالایی به آن اعمال کنند،
چیز عجیبی اتفاق می‌افتد.
آن را پرتوهای کاتدی نامیدند.
ولی سؤال این بود که: آن‌ها از چه چیزی ساخته شده‌اند؟
در انگلستان، در قرن ۱۹ ام، فیزیکدانی به نام جِی. جِی. تامسون،
آزمایشی مشابه را با استفاده از آهنربا و الکتریسیته انجام داد.
و به این کشف شگفت‌انگیز رسید.
این پرتوها از ذراتی با بار منفی ساخته‌شده بودند
حدود ۲,۰۰۰ برابر سبک‌تر از اتم هیدروژن،
کوچک‌ترین چیزی که می‌شناختند.
پس تامسون اولین ذره‌ی زیر اتمی را کشف کرده بود،
چیزی که ما امروزه الکترون می‌نامیم.
این اکتشاف در زمان خودش، کاملاً غیرکاربردی به نظر می‌رسید.
در واقع، تامسون فکر نمی‌کرد که کاربردی برای الکترون‌ها وجود داشته باشد.
اطراف آزمایشگاهش در کمبریج، جام را بالا می‌برد و می‌گفت:
«به‌سلامتی الکترون.
به امید این‌ که به درد هیچ‌کسی نخورد.»
(خنده‌ی حضار)
او شدیداً عاشق تحقیق بود، نه‌ فقط از روی کنجکاوی محض،
بلکه می‌خواست به درک عمیق‌تری از دنیا برسد.
همان چیزی که او یافت موجب انقلابی در علم شد.
اما این حرکت، موجب ایجاد انقلاب غیرمنتظره‌ دیگری در فناوری هم شد.
امروز، می‌خواهم یک پرونده برای تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی باز کنم،
زیرا بدون آن،
هیچ‌یک از فناوری‌هایی که امروز درباره‌شان حرف خواهم زد
به واقعیت تبدیل نمی‌شدند.
چیزی که تامسون ‌کشف کرد، دیدگاه ما را به مفهوم واقعیت تغییر داده است.
منظورم این است که، من فکر می‌کنم روی این جایگاه ایستاده‌ام،
و شما فکر می‌کنید روی صندلی نشسته‌اید.
اما این فقط الکترون‌های بدنتان هستند که
در حال واردکردن فشار به الکترون‌های صندلی‌تان هستند،
به علت وجود نیروی جاذبه بین آن‌ها.
شما واقعاً روی صندلی ننشسته‌اید.
بلکه با فاصله بسیار اندکی روی آن معلق هستید.
به دلایل مختلفی، جامعه مدرن ما نیز بر اساس این اکتشاف ساخته شده است.
منظورم این است که این لوله‌ها سرآغازعلم الکترونيک بودند.
و برای سال‌های زیادی،
اگر یادتان باشد، خیلی از ما یکی از این‌ها را در اتاقمان
داخل تلویزیون‌هایی با لامپ کاتدی داشتیم.
اما منظور من این است که زندگی چقدر فقیرانه می‌شد
اگر تلویزیون، تنها اختراعی بود که از اینجا شروع می‌شد؟
(خنده حضار)
خوشبختانه، این لوله تنها سرآغاز بود،
زیرا وقتی الکترون‌ها در داخل این لوله با یک قطعه فلزی
برخورد می‌کنند اتفاقات دیگری رخ می‌دهد.
اجازه دهید به شما نشان دهم.
این را دوباره روشن می‌کنیم.
به محض این که الکترون‌ها به مانعی داخل فلز برخورد می‌کنند،
انرژی آن‌ها به شکل امواج نوری
با انرژی بالا که به آن‌ها اشعه ایکس می‌گوییم آزاد می‌شود.
(وزوز)
در فاصله ۱۵ سال از کشف الکترون،
این امواج برای تصویربرداری از داخل بدن انسان استفاده می‌شدند،
به زندگی سربازها کمک کرد تا توسط جراحان نجات پیدا کنند،
زیرا آن‌ها می‌توانستند ترکش‌ها و گلوله‌ها را در داخل بدنشان پیدا کنند.
اما راهی وجود ندارد که بتوانیم به آن فناوری برسیم
به‌جز اینکه از دانشمندان بخواهیم کاوشگران بهتری برای جراحی بسازند.
فقط تحقیقات انجام‌شده با حس کنجکاوی مطلق و بدون هیچ کاربرد ذهنی،
می‌تواند به ما در کشف الکترون و اشعه ایکس کمک کند.
حالا، این لوله دروازه‌هایی را برای درک ما از جهان
و زمینه فیزیک ذرات باز کرد،
زیرا این اولین و ساده‌ترین شتاب‌دهنده ذرات است.
من یک فیزیکدانِ شتاب‌دهنده هستم، و شتاب‌دهنده ذرات را طراحی می‌کنم.
و سعی می‌کنم رفتار پرتوها را درک کنم.
زمینه‌ی کاری من کمی غیرمعمول است،
زیرا چیزی مابین تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی
و فناوری با کاربردهای دنیای واقعی است.
اما این ترکیبی از آن دو چیز است
این موضوع واقعاً من را درباره آنچه انجام می‌دهم هیجان‌زده می‌کند.
در طی ۱۰۰ سال گذشته،
نمونه‌های بسیاری وجود دارد که بخواهم همه آن‌ها را لیست کنم.
اما فقط چند مورد از آن‌ها را با شما در میان می‌گذارم.
در سال ۱۹۲۸، فیزیکدانی به نام «پُل دیراک» چیز عجیبی در معادلات خود پیدا کرد.
و او فقط بر اساس بینش ریاضی پیش‌بینی کرد،
که باید نوع دومی از ماده وجود داشته باشد،
برعکس حالت عادی مواد،
که دقیقاً هنگام تماس با ماده اول خنثی می‌شود:
پادماده.
منظورم این است که، این ایده مضحک به نظر می‌رسید.
اما در طی چهار سال آن را پیدا کردند.
و امروزه، در بیمارستان‌ها از آن استفاده می‌کنیم،
در برش‌نگاری با گسیل پوزیترونی یا پِت اسکن که برای تشخیص بیماری استفاده می‌شود.
یا با استفاده از اشعه ایکس.
اگر بتوانید الکترون‌ها را به انرژی بالایی برسانید،
تقریباً ۱۰۰۰ برابر بیشتر از این لوله،
اشعه ایکسی که تولید می‌کند
می‌تواند پرتوهای یونیزه کننده کافی برای تخریب سلول‌های انسانی ایجاد کند.
و اگر اشعه ایکس را به جایی که می‌خواهید برود، شکل دهید و هدایت کنید،
این امکان را می‌دهد که کار خارق‌العاده‌ای انجام دهیم:
درمان سرطان بدون استفاده از دارو یا جراحی،
که ما آن را رادیوتراپی می‌نامیم.
در کشورهایی مانند استرالیا و انگلیس،
حدود نیمی از بیماران سرطانی با استفاده از رادیوتراپی درمان می‌شوند.
بنابراین، شتاب‌دهنده‌های الکترونی در واقع تجهیزات استانداردی در اغلب
بیمارستان‌ها هستند.
یا کمی نزدیک‌تر به خانه:
اگر تلفن هوشمند یا رایانه دارید --
اینجا TEDx است، پس به نظرشما هردو را همراه خود دارید، درسته؟
خب، داخل آن دستگاه‌ها
تراشه‌هایی هست که با قراردادن یون‌های تکی در داخل سیلیکون ساخته می‌شود،
در فرآیندی به نام کاشت یونی.
که از شتاب‌دهنده ذرات استفاده می‌کند.
بدون تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی،
هیچ‌یک از این موارد اصلاً وجود نداشت.
با گذشت سال‌ها، یاد گرفتیم تا درون اتم‌ها را بررسی کنیم.
و برای انجام این کار، باید یاد می‌گرفتیم شتاب‌دهنده ذرات را توسعه بدهیم.
اولین مواردی که توسعه دادیم این بود که، اتم را تقسیم کردیم.
و بعد به سطوح بالاتری از انرژی رسیدیم؛
ما شتاب‌دهنده‌هایی مدورساختیم که اجازه می‌دهد به درون هسته‌ اتم برسیم
و سپس حتی عناصر جدیدی ایجاد کنیم،
و در آن زمان، فقط داخل اتم را کاوش نمی‌کردیم.
در واقع یاد گرفتیم که چگونه می‌توان این ذرات را کنترل کرد.
یاد گرفته‌ایم که چگونه با دنیای خودمان تعامل برقرار کنیم
در مقیاسی بسیار کوچک‌تر از اینکه انسان بتواند آن ببیند یا لمس کند
یا حتی حس کند که آنجا هست.
و بعد شتاب‌دهنده‌های بزرگ‌تری را ساختیم،
زیرا در مورد ماهیت جهان کنجکاو بودیم.
هرچه بیشتر دقیق شدیم، ذرات جدیدی شروع به پدیدار شدن کردند.
سرانجام به ماشین‌های حلقه‌مانند بزرگی رسیدیم
که دو پرتو ذره را در جهت‌های مخالف هم می‌گیرد،
آن‌ها را در کمتر از عرضِ یک تار مو فشار می‌دهد
و آن‌ها را به همدیگر می‌کوبد.
و سپس، بر اساس معادله جرم-انرژی اینشتین (E=mc2)،
می‌توانید تمام آن انرژی را بگیرید و به ماده جدیدی تبدیل کنید،
ذرات جدیدی که از همان عناصر اصلی جهان هستی هستند.
امروزه حدود ۳۵۰۰۰ شتاب‌دهنده در جهان وجود دارد،
که شامل تلویزیون‌ها نمی‌شود.
و درون هر یک از این ماشین‌های باورنکردنی،
صدها میلیارد ذرات ریز وجود دارد،
در سیستم‌هایی می‌رقصند و می‌چرخند که
از شکل‌گیری کهکشان‌ها هم پیچیده‌ترهستند.
من حتی نمی‌توانم توضیح دهم که چقدر باورنکردنی است
که می‌توانیم این کار را انجام دهیم.
(خنده حضار)
(تشویق حضار)
بنابراین می‌خواهم شما را تشویق کنم تا وقت و انرژی خود را برای افرادی که
پژوهش‌های مبتنی بر کنجکاوی انجام می‌دهند صرف کنید.
«جاناتان سویفت» بود که می‌گفت،
«بصیرت، هنر دیدن نادیدنی‌هاست.»
و بیش از یک قرن پیش، جِی. جِی. تامسون همین کار را کرد،
وقتی او پرده از دنیای ذرات زیراتمی برداشت.
و اکنون باید در تحقیقات مبتنی بر کنجکاوی سرمایه‌گذاری کنیم،
زیرا با چالش‌های بسیار زیادی روبرو هستیم.
و ما باید صبر داشته باشیم،
ما باید به دانشمندان زمان، فضا و تجهیزات بدهیم
تا به تلاش خود ادامه دهند،
چون تاریخ به ما آموخته
که اگر بتوانیم درباره نتایج تحقیقات
کنجکاو و خوش بین بمانیم،
اکتشافات ما، دنیا را متحول‌تر خواهد کرد.
متشکرم.
(تشویق حضار)
Fin du 19ème siècle, les scientifiques s'évertuaient à résoudre un mystère.
Ils ont découvert qu'en appliquant sur un tube sous vide comme celui-ci
un haut voltage,
quelque chose d'étrange survenait.
Ils ont appelé ce phénomène rayons cathodiques.
Mais la vraie question est celle-ci : de quoi sont-ils composés ?
Le physicien anglais du 19ème siècle, J.J. Thompson,
a conduit des expériences avec des aimants et de l'électricité, comme ceci.
Il a eu une révélation incroyable.
Ces rayons sont fait de particules chargées négativement
environ 2 000 fois plus légères qu'un atome d'hydrogène,
l'élément le plus petit connu jusqu'à ce moment-là.
Thomson venait de découvrir la première particule subatomique,
que nous appelons électron.
À l'époque, la découverte de Thomson semblait totalement inutile.
Thomson ne pensait pas qu'il y aurait des applications pour les électrons.
Il avait l'habitude de porter un toast dans son labo de Cambridge :
« Aux électrons.
Qu'ils ne se rendent jamais utiles à qui que ce soit ! »
(Rires)
Il était en faveur de la recherche par curiosité pure,
pour atteindre une compréhension plus profonde du monde.
Sa découverte a toutefois révolutionné la science.
Elle est aussi à la source d'une deuxième et inattendue révolution.
Permettez-moi de faire un plaidoyer en faveur de la recherche pour la recherche,
car sans elle,
aucune technologie que je vais évoquer avec vous
n'aurait vu le jour.
Ce que Thomson a découvert a changé notre vision de la réalité.
Voyez-vous, je pense être debout sur la scène,
et vous pensez être assis sur un siège.
Or, il s'agit d'électrons dans votre corps
qui repoussent les électrons du siège,
opposant la force de gravité.
En fait, vous ne touchez même pas votre siège.
Vous flottez un tout petit peu au-dessus.
Pour bien des aspects, notre société est construite sur cette découverte.
Ces tubes représentent le début de l'électronique.
Et pendant de nombreuses années,
la plupart d'entre nous en avons eu dans notre salon, souvenez-vous,
dans nos télévisions cathodiques.
Mais nos vies seraient bien indigentes
si la seule invention issue de ça s'était limitée à la télévision.
(Rires)
Heureusement, ce tube était juste le point de départ,
car d'autres chose se passent quand les électrons
percutent le métal à l'intérieur du tube.
Je vais vous montrer ça.
Je remets ça en place.
Quand les électrons s'immobilisent à l'intérieur du métal,
leur énergie est ré-éjectée
sous la forme de lumière à haute énergie, appelée rayons X.
(Bourdonnement)
15 ans après la découverte des électrons,
ces rayons X étaient utilisés pour créer des images de l'intérieur du corps,
sauvant la vie de soldats opérés par des chirurgiens
qui pouvaient ainsi retrouver les morceaux d'obus incrustés dans leurs corps.
Toutefois, il eut été impossible de développer cette technologie
en demandant aux scientifiques des meilleures sondes chirurgicales.
Seule de la recherche faite par curiosité pure, sans application précise,
put nous permettre de découvrir les électrons et les rayons X.
Ce tube nous ouvre aussi grand les portes de notre compréhension de l'univers,
dans le champ de la physique des particules,
car c'est en fait le tout premier, très simple, accélérateur de particules.
Je suis une physicienne des accélérateurs, je conçois des accélérateurs de particules
et j'étudie comment les faisceaux se comportent.
Mon champ d'exploration est plutôt rare
car il est à la croisée de la recherche pour la science
et des technologies avec de véritables applications.
C'est précisément la combinaison de ces deux éléments
qui me passionne dans mes recherches.
Durant le dernier siècle,
il y a trop d'exemples que pour vous les présenter tous.
J'aimerais néanmoins vous en expliquer quelques-uns.
En 1928, un physicien, Paul Durac, a constaté une chose étrange dans ses équations.
Il a prédit, sur la base d'une pure intuition mathématique,
qu'il devait y avoir une deuxième forme de matière,
opposée à la matière normale
et qui anéantit littéralement tout ce avec quoi elle entre en contact.
L'antimatière.
Cette idée était complètement farfelue.
Il leur a fallu quatre ans pour la trouver.
On l'utilise quotidiennement dans les hôpitaux,
dans la tomographie par émission de positrons, pour détecter des maladies.
Prenez ces fameux rayons X.
Quand on amène ces électrons à un niveau d'énergie plus élevé,
d'un facteur 1 000 par rapport à notre tube,
les rayons X qui sont alors produits
peuvent émettre des radiations ionisantes capables de tuer des cellules humaines.
Si on modèle et dirige ces rayons X pour qu'ils ciblent ce qu'on veut,
on peut alors réaliser une chose incroyable :
traiter les cancers sans chimie ou chirurgie,
c'est ce qu'on appelle la radiothérapie.
En Australie ou en Angleterre par exemple,
la moitié des patients atteints du cancer sont traités avec la radiothérapie.
Les accélérateurs d'électrons sont devenus des équipements standards
dans la plupart des hôpitaux.
Plus proche de nous :
si vous possédez un smartphone ou un ordinateur,
nous sommes à TEDx, vous possédez les deux, n'est-ce pas ?
À l'intérieur de ces équipements,
il y a des puces fabriquées en implantant un ion dans du silicium,
dans un processus appelé implantation ionique.
On a besoin d'un accélérateur de particules pour y parvenir.
Mais sans recherche pour la recherche,
aucune de ces choses n'existerait.
Avec le temps, nous avons appris à explorer l'intérieur des atomes.
Pour cela, nous avons dû développer des accélérateurs de particules.
On a développé les premiers pour casser les atomes.
On est ensuite passé à des niveaux énergétiques de plus en plus élevés.
On a créé des accélérateurs circulaires qui nous permettent d'explorer les noyaux
et même de créer de nouveaux éléments.
Là, nous avons dépassé le stade d'exploration des atomes.
Nous avons appris comment maîtriser ces particules.
Nous avons appris comment interagir avec notre monde
à une échelle trop petite pour pouvoir voir, toucher
et même ressentir que c'est là.
On a ensuite construit des accélérateurs encore plus grands
car nous étions curieux de connaître la nature de l'univers.
Au fur et à mesure de notre exploration, de nouvelles particules émergeaient.
Finalement, on a construit des machines gigantesques en forme d'anneau.
Deux faisceaux y circulent en sens opposé
et y sont concentrés pour devenir plus fins qu'un cheveu
avant d'entrer en collision.
À cet instant, grâce à l'équation E=mc² d'Einstein,
on prend toute cette énergie et on la convertit en matière,
en nouvelles particules qu'on extirpe du tissu de l'univers.
Il y a aujourd'hui environ 35 000 accélérateurs dans le monde,
et ce chiffre exclut les télévisions.
À l'intérieur de ces machines exceptionnelles,
il y a des centaines de milliards de petites particules
qui dansent et tourbillonnent de manière plus complexe
que la formation des galaxies.
Je ne sais pas par où commencer pour expliquer combien c'est incroyable
qu'on parvienne à faire ça.
(Rires)
(Applaudissements)
Je vous invite vivement à investir votre temps et votre énergie
dans des personnes qui font de la recherche pour la beauté de la science.
Jonathan Swift a dit ceci :
« La vision est l'art de discerner l'invisible. »
Il y a un peu plus de 100 ans, J.J. Thomson a dit la même chose,
en entrouvrant la porte du monde subatomique.
Maintenant encore, nous devons investir dans la recherche menée par curiosité
car tant de défis nous attendent.
Nous devons rester patients
et donner aux scientifiques le temps, l'espace et les moyens
pour continuer leur quête,
car l'histoire nous rappelle
que plus nous pourrons rester curieux et ouverts d'esprit
quant aux fruits de la recherche,
plus nos découvertes auront un potentiel de changer le monde.
Merci.
(Applaudissements)
בסוף המאה ה19, מדענים ניסו לפתור תעלומה.
הם גילו שאם הם לוקחים שפופרת ואקום כמו זו
ומשרים מתח חשמלי גבוה בין קצותיה,
משהו מוזר מתרחש.
הם קראו להן קרניים קתודיות.
אבל השאלה היתה: ממה הן עשויות?
באנגליה, הפיזיקאי בן המאה ה19, ג'יי ג'יי תומפסון,
ביצע ניסויים באמצעות מגנטים וחשמל, כמו זה.
והוא הגיע לתגלית מדהימה.
הקרניים האלה היו עשויות מחלקיקים בעלי מטען שלילי
שהינן קלות פי 2000 מאטום המימן,
החלקיק הקטן ביותר שהיה ידוע להם.
אז תומפסון גילה את החלקיק התת-אטומי הראשון,
היום אנחנו קוראים לחלקיקים האלו אלקטרונים
עכשיו, בזמנו, זה נראה תגלית ממש לא פרקטית.
כלומר, תומפסון לא חשב שיש איזה שימוש לאלקטרונים.
במעבדה שלו בקיימברידג' הוא נהג להרים כוסית:
"לאלקטרון.
הלוואי שלאף אחד יהיה בו שימוש לעולם".
(צחוק)
הוא תמך מאוד במחקר מתוך סקרנות טהורה,
כדי להגיע להבנה מעמיקה יותר של העולם.
ומה שהוא מצא אכן גרם למהפכה במדע.
אבל זה גם גרם למהפכה שנייה, בלתי צפויה, בטכנולוגיה.
היום, אני רוצה לטעון בעד מחקר המונע על ידי סקרנות,
כי בלעדיו,
אף אחד מהטכנולוגיות עליהן אדבר היום
לא היתה אפשרית.
עכשיו, מה שתומפסון גילה כאן למעשה שינה את תפיסת המציאות שלנו.
אני מתכוונת, אני חושבת שאני עומדת על במה,
ואתם חושבים שאתם יושבים בכסא.
אבל זה רק האלקטרונים שבגופכם
הדוחפים כנגד האלקטרונים שבכסא,
ומתנגדים לכוח הכבידה.
אתם אפילו לא נוגעים באמת בכיסא.
אתם מרחפים מעט מעליו.
אבל באופנים רבים, החברה המודרנית שלנו למעשה נבנתה על בסיס התגלית הזו.
אני מתכוונת, השפורפרות האלה היו ההתחלה של האלקטרוניקה.
ואז במשך שנים רבות,
לרבים מאתנו היה אחד כזה, אם אתם זוכרים, בסלון שלנו,
בטלוויזיות שפופרת קרן קתודית (הישנות).
אבל -- אני מתכוונת, כמה דלים היו החיים שלנו
אם ההמצאה היחידה שהיתה יוצאת מכאן היתה הטלויזיה?
(צחוק)
למרבה המזל, השפופרת הזו היתה רק ההתחלה,
בגלל שמשהו אחר קרה כשהאלקטרונים האלה
פגעו בחתיכת מתכת בתוך השפופרת.
תנו לי להראות לכם.
נדליק את זה שוב.
אז האלקטרונים נעצרים במקום בתוך המתכת,
האנרגיה שלהם מושלכת החוצה שוב
בצורה של קרני אור ברמת אנרגיה גבוהה להן אנחנו קוראים קרני רנטגן.
(זמזום)
ובתוך 15 שנים מגילוי האלקטרונים
השתמשו בקרני רנטגן כדי ליצור הדמיות של תוך הגוף האנושי,
כך שחייהם של חיילים ניצלו על ידי מנתחים,
שיכלו לאתר חתיכות קליעים ורסיסים בתוך הגוף שלהם.
אבל לא היינו יכולים להמציא את הטכנולוגיה הזאת
אם היינו מבקשים מהמדענים להמציא עזרים טובים יותר לניתוחים.
רק המחקר שנעשה מסקרנות טהורה מבלי שום מטרת יישומית,
יכול היה לתת לנו את התגלית של האלקטרון וקרני הרנטגן.
עכשיו, השפורפרת הזו גם פתחה את השער להבנה שלנו את היקום
ולתחום פיזיקת החלקיקים,
בגלל שזהו גם מאיץ החלקיקים הראשון, אם כי אחד בסיסי מאוד.
עכשיו, אני פיזיקאית חלקיקים אז אני בונה מאיצי חלקיקים,
ואני מנסה להבין איך קרניים פועלות.
והתחום שלי הוא קצת לא רגיל,
כי הוא משלב בין מחקר מונע סקרנות
וטכנולוגיה עם יישומים בעולם האמיתי.
אבל זה השילוב של שני הדברים האלה
שגורם לי להתלהב מהעבודה שלי.
במשך 100 השנים האחרונות,
היו יותר מדי דוגמאות לזה מכדי שאוכל לפרט את כולן.
אבל אני רוצה לחלוק אתכם כמה מהן.
ב1928, פיזיקאי בשם פול דיראק מצא משהו מוזר במשוואות שלו.
והוא חזה, תוך התבססות אך ורק על תובנה מתמטית,
שצריך להיות סוג שני של חומר,
ההפך מהחומר הרגיל,
שמשמיד כל דבר שבא אתו במגע:
אנטי-חומר.
כלומר, הרעיון נשמע מגוחך.
אבל בתוך ארבע שנים, הם מצאו אותו.
וכיום, אנחנו משתמשים בו בכל יום בבתי חולים,
בטומוגרפיית פליטת פוזיטרונים, או סריקת PET, כדי לזהות מחלות.
או, קחו את קרני הרנטגן האלה.
אם תוכלו להעלות את האלקטרונים האלה לרמת אנרגיה גבוהה יותר,
משהו כמו פי 1,000 גבוה יותר מהשפורפרת הזאת,
קרני הרנטגן שיופקו משפורפרת כזו
יכולות לספק מספיק קרינה מייננת על מנת להרוג תאים אנושיים.
ואם אתם יכולים לעצב ולמקד את הקרניים האלה לנקודה מסוימת,
זה מאפשר לנו לעשות משהו מדהים:
לטפל בסרטן ללא תרופות או ניתוחים.
מה שאנחנו קוראים לו טיפולי הקרנות.
במדינות כמו אוסטרליה ואנגליה,
כחצי מכל חולי הסרטן מטופלים באמצעות טיפולי הקרנות.
וכך, מאיצי אלקטרונים הם למעשה ציוד סטנדרטי
ברוב בתי החולים.
אם נתקרב מעט יותר לבית:
אם יש לכם פלאפון חכם או מחשב --
ואנחנו נמצאים בTEDx כך שיש לכם את שניהם כאן אתכם, נכון?
ובכן, בתוך שני המכשירים האלה
ישנם שבבי מחשב שבתהליך ייצורם שותלים יונים בודדים על סיליקון,
בתהליך שנקרא שתילת יונים.
תהליך שבו משתמשים במאיץ חלקיקים.
אבל ללא המחקר מונע הסקרנות,
אף אחד מהדברים האלה לא היה קיים בכלל.
אז, במהלך השנים, אנחנו ממש למדנו לחקור את המבנה הפנימי של האטום.
וכדי לעשות את זה, היינו צריכים ללמוד לפתח מאיצי חלקיקים.
הראשונים שפיתחנו אפשרו לנו לפצל את האטום.
ואז קיבלנו אנרגיות יותר ויותר גבוהות;
יצרנו מאיצים מעגליים שאפשרו לנו לצלול לתוך הגרעין
ואז אפילו ליצור יסודות חדשים.
ובנקודה הזו, כבר לא רק חקרנו את תוך האטום.
למדנו ממש איך לשלוט בחלקיקים האלה.
למדנו איך להשפיע על העולם שלנו
ברמה שקטנה מכדי לראות בעיניים או לגעת בידיים
או אפילו לחוש שיש שם משהו.
ואז בנינו מאיצים גדולים יותר ויותר,
בגלל שהסתקרנו לגבי טבעו של היקום.
וככל שהעמקנו יותר ויותר חלקיקים חדשים צצו ועלו.
בסופו של דבר, בנינו מכונות ענקיות בצורת טבעת
שלוקחות שתי קרניים של חלקיקים בכיוונים שונים,
מצמצמת אותן לפחות מעובי של שערה
ומרסקת אותן אחת לתוך השנייה.
ואז, באמצעות נוסחת E=mc2 של אינשטיין,
אתם יכולים לקחת את כל האנרגיה הזו ולהפוך אותה לחומר חדש,
חלקיקים חדשים שאנחנו קורעים מאריג היקום עצמו.
כיום, ישנם כ-35,000 מאיצים בעולם,
לא כולל טלוויזיות.
ובתוך כל אחת מהמכונות המופלאות האלה,
ישנם מאות מיליארדי חלקיקים קטנטנים,
מרקדים ומסתובבים במערכות שהינן יותר מורכבות
מההרכבים של גלקסיות.
חבר'ה, אני לא יכולה אפילו להתחיל להסביר כמה זה מדהים
שאנחנו יכולים לעשות את זה.
(צחוק)
(מחיאות כפיים)
אז אני רוצה לעודד אתכם להשקיע את הזמן והאנרגיה שלכם
באנשים שחוקרים מתוך סקרנות.
ג'ונתן סוויפט אמר פעם:
"חזון הוא האומנות של ראיית הבלתי נראה".
ולפני יותר ממאה שנים, ג'יי ג'יי תומפסון עשה בדיוק את זה,
כשהוא הסיט את הוילון וחשף את העולם התת-אטומי.
ועכשיו אנחנו צריכים להשקיע במחקר מונע סקרנות,
כיוון שיש לנו כל כך הרבה אתגרים שעומדים לפתחנו.
ואנחנו זקוקים לסבלנות;
אנחנו צריכים לתת למדענים את הזמן, המרחב והאמצעים
להמשיך במשימתם,
כיוון שההיסטוריה מספרת לנו
שאם נמשיך להיות סקרניים ונשמור על ראש פתוח
לגבי התוצאות של המחקר,
התגליות שלנו יהיו יותר משמעותיות לשינוי העולם.
תודה רבה.
(מחיאות כפיים)
A 19. sz. végén a tudósok egy rejtély megoldásán dolgoztak.
Rájöttek, hogy ha ilyen vákuumcsőre
nagyfeszültséget adnak,
valami furcsa történik.
Katódsugárzásnak nevezték el a jelenséget.
De az volt a kérdés: miből keletkezik?
Angliában J. J. Thompson 19. századi fizikus
mágnessel és villamos árammal kísérletezett: így.
Hihetetlen fölfedezésre jutott.
A sugarak a hidrogénatomnál
kb. 2 000-szer könnyebb negatív részecskékből keletkeznek,
ez volt a legkisebb ismert részecske.
Thompson fölfedezte az első szubatomi részecskét,
melyet elektron néven ismerünk.
Akkoriban ez teljesen haszontalan fölfedezésnek tűnt.
Úgy értem, Thompson nem hitte, hogy az elektron bármire használható.
Cambridge-i laborjában előszeretettel mondott pohárköszöntőt:
"Az elektronra!
Hogy soha ne legyen senki hasznára!"
(Nevetés)
A puszta kíváncsiságból végzett kísérletek makacs híve volt:
értsük meg alaposabban a világot.
Amit meglelt, forradalmat váltott ki a tudományban.
Ám a technikában is nem várt, második forradalmat idézett elő.
Ma a kíváncsiság vezérelte kutatásról fogok szólni,
mert nélküle
a ma szóba kerülő egyik technológia sem
lett volna megvalósítható.
Thompson fölfedezése megváltoztatta a valóságról alkotott képünket.
Azaz, én azt hiszem, hogy a színpadon állok,
önök meg azt hiszik, hogy a székükben ülnek.
Pedig csak a testükben lévő elektronok
taszítják el az ülésben lévő elektronokat
a gravitációs erővel ellentétes irányba.
Voltaképpen nem is érintik az ülést.
Kissé lebegnek fölötte.
De modern társadalmunk sokféleképp e fölfedezésre épül.
E csövek jelentették az elektronika nyitányát.
Aztán éveken át, ha emlékszenek,
sokunknak ott volt
a nappalijában lévő katódsugárcsöves tévéjében.
De mennyire elsivárosodna életünk,
ha a katódsugárcsőből származó egyetlen újítás csak a tévé lenne!
(Nevetés)
Hálaisten, a cső csak a kezdet volt,
mert valami más is történik,
mikor elektronok csapódnak a cső belsejében lévő fémlapba.
Megmutatom.
Megint bekapcsolom.
Ahogy az elektronok csikorogva lefékeződnek a fémben,
ismét energiát bocsátanak ki
nagyenergiájú fény, ún. röntgensugár alakjában.
(Zúgás)
Az elektron fölfedezésétől számított 15 éven belül már
röntgensugarakkal készítettek felvételeket emberi testek belsejéről,
s ezzel sebészek katonák életét menthették meg,
meglelve testükben a golyókat és a repeszszilánkokat.
De nem juthattunk volna e technikához,
ha arra kérjük orvosainkat, készítsenek jobb sebészeti szondákat.
Csak a merő kíváncsiságból végzett, az alkalmazásra nem figyelő kutatás
juttathatott minket az elektron és a röntgensugár fölfedezéséhez.
E cső bontotta le a világmindenség és a részecskefizika megértésének
útjában álló gátakat is,
mert ez volt az első, bár primitív részecskegyorsító.
Ciklotronfizikus vagyok, ezért részecskegyorsítókat tervezek.
A sugarak viselkedését igyekszem megérteni.
Szakterületem kissé szokatlan,
mert a kíváncsiság vezérelte kutatás
és az alkalmazás határterületén fekszik.
Ám e két dolog ötvözete
igencsak lelkesít a munkám során.
Az utóbbi 100 évből
még fölsorolni is sok, annyi példát tudnék említeni.
Csak párat ismertetek.
Paul Dirac fizikus 1928-ban valami furcsát talált az egyenleteiben.
Pusztán matematikai alapon megjósolta,
hogy másféle anyagnak is léteznie kell,
a normál anyag ellentettjének,
amely szó szerint megsemmisül, mikor érintkezésbe kerül vele.
Ez az antianyag.
A gondolat nevetségesnek hangzik.
De négy éven belül megtalálták.
Ma nap mint nap használjuk a kórházi gyakorlatban
a pozitronemissziós tomográfiában, PET-szkennerben betegségfölderítésre.
Vagy vegyük a röntgensugarakat.
Ha az elektronok energiaszintjét
e csőének ezerszeresére növeljük,
a keletkezett röntgensugár
emberi sejtek elöléséhez elegendő ionizáló sugárzást bocsát ki.
Ha képesek vagyunk a röntgensugarat a kívánt helyre juttatni,
azzal elképesztő dolgot tehetünk:
gyógyszerek és műtét nélkül kezelhetjük a rákot.
Ezt hívjuk sugárkezelésnek.
Az Egyesült Királyságban vagy Ausztráliában
a rákos betegeknek kb. a felét gyógyítják sugárkezeléssel.
Az elektrongyorsítók
a legtöbb kórház szokásos felszereléséhez tartoznak.
De ne menjünk olyan messzire:
ha van okostelefonunk vagy számítógépünk,
és eljövünk a TEDx-re, ugye, mindkettő velünk van?
Az említett készülékekben lévő csipek
úgy készülnek, hogy ionokat szilíciumba ültetnek be;
ezt hívják ionbeültetésnek.
Ehhez részecskegyorsító kell.
Kíváncsiság vezérelte kutatás nélkül
egyik dolog sem létezne.
Az évek alatt beletanultunk az atom belsejének kutatásába.
Ehhez meg kellett tanulnunk a részecskegyorsítók fejlesztését.
Az elsőket atomhasításra fejlesztették.
Majd magasabb energiaszintekre jutottunk:
létrehoztuk a körkörös gyorsítókat, melyekkel az atommagot kutathatjuk,
aztán még új elemet is hozhatunk létre.
Attól kezdve már nemcsak kutatjuk az atom belsejét.
Megtanultuk a részecskék irányítását.
Megtanultunk kapcsolatba kerülni az annyira kis léptékű világgal,
hogy emberi szemmel nem is látható,
nem érinthető és létezése nem érzékelhető.
Aztán mind nagyobb gyorsítókat építettünk,
mert kíváncsiak voltunk a világegyetem természetére.
Ahogy egyre mélyebbre hatoltunk, mind több részecske bukkant föl.
Végül gyűrű alakú berendezéseket építettünk,
amelyek két részecskenyalábot lőnek ki, ellentétes irányba,
s a hajszálnál vékonyabbá nyomják össze,
majd ütköztetik őket.
Azután Einstein E = mc²-ét alkalmazva
az összes energiát új anyaggá,
új részecskévé alakíthatjuk, melyet kihasítunk az univerzum szövetéből.
Jelenleg kb. 35 000 gyorsító működik a világon,
a tévéket nem számítva.
Minden egyes elképesztő berendezésben
milliárdnyi pirinyó részecske
táncol és kavarog
a galaxisok képződésénél sokkal bonyolultabb rendszerben.
Srácok, még csak bele sem fogok a magyarázatába, milyen csodálatos az,
hogy meg tudjuk csinálni.
(Nevetés)
(Taps)
Arra bátorítom önöket, ne sajnálják idejüket és energiájukat
a kíváncsiság vezérelte kutatástól.
Jonathan Swift mondta egykoron:
"A látomás a másoknak láthatatlan dolgok meglátásának művészete."
Egy évszázada J. J. Thompson épp ezt tette,
mikor föllebbentette a fátylat a szubatomi világról.
Most be kell ruháznunk a kíváncsiság vezérelte kutatásokba,
mert még sok feladat áll előttünk.
Türelemre van szükségünk,
időt kell hagynunk és módot kell adnunk a tudósoknak,
hogy kutatásaikat folytathassák,
mert a történelem arra tanít,
hogy ha a kutatások eredményei iránti kíváncsiságunkat
és érdeklődésünket megőrizzük,
fölfedezéseink annál inkább változtatnak a világon.
Köszönöm.
(Taps)
19世紀後半に科学者たちは 謎を解こうとしていました
彼らが発見したのは このような真空管に
高電圧を通したら
不思議なことが起こるということです
これを陰極線と名付けました
でも問題は これが 何なのかということでした
イギリスでは 19世紀に 物理学者のＪ・Ｊ・トムソンが
磁石や電気を使って このような実験をしました
そして 素晴らしい発見をしました
この陰極線は 負電気を帯びた粒子でできており
その粒子は知られている中で 最小の水素原子よりも
２千倍も軽かったのです
こうしてトムソンは初めて 亜原子粒子を発見しました
今では 電子と呼ばれるものです
当時これは まったく 非実用的な発見に思えました
トムソンは電子を応用することは できないと思っていたのです
ケンブリッジの研究室で こうして乾杯をしていたくらいです
「電子に乾杯 誰の役にも立ちませんよう」
（笑）
トムソンは 世の中を より深く理解できるよう
好奇心のために研究すべきだと 考えていたのです
トムソンの発見は 科学界に革命を起こしましたが
テクノロジーの世界にも 思いがけない革命を起こしました
今日は 好奇心を原動力とした研究を すべきだと主張したいと思います
なぜなら それらなしには
今日お話しするような技術は どれひとつとして
生まれなかったからです
トムソンによる発見は 実は 私たちの現実観を変えました
私は舞台上に立っていて
皆さんは椅子に座っていると 思っていますが
それは単に体の中の電子が
椅子の中の電子と押し合っていて
重力に抵抗しているだけなのです
実は 椅子に触れてすら いません
ごくわずかに椅子の上に 浮いているのです
でも多くの意味で 現代社会は この発見の上に成り立っています
これらの真空管は 家電製品の始まりでした
それに長い間
ご記憶であれば 私たちの多くが 居間に持っていたのです
ブラウン管テレビです
でも くだらないテレビ番組を 見るためにしか
陰極線が応用されなかったら どれほど貧しい人生だったことでしょう
（笑）
幸い 真空管は 始まりに過ぎませんでした
なぜなら 電子が 真空管の中の金属に触れると
また違うことが起こったからです
お見せしましょう
これを元に戻します
電子が金属の内部で 急に止まると
そのエネルギーは 再び放出されます
エネルギー価の高い Ｘ線という光線になるのです
（カタカタする音）
そして 電子が発見されてから 15年のうちに
Ｘ線は人体の内部を 映し出すのに使われるようになり
医師たちが兵士の体内から 銃弾や爆弾の破片を
見つけるのに役立ち 命を救うことになったのです
でも 先進的な手術用の 探測技術を作るように
依頼するだけでは こんな技術は生まれなかったでしょう
応用の仕方など考えない 好奇心に動かされた研究だからこそ
電子やＸ線のような発見が 生まれたのです
真空管は 宇宙に対する理解や 素粒子物理学の分野への扉も
開いてくれました
なぜなら これは非常に簡素な 最初の粒子加速器でもあるからです
私は加速器物理学者なので 粒子加速器を設計して
粒子線の動きを 理解しようとしています
私の分野が少し変わっているのは
好奇心を原動力とした研究と
実用的な技術の応用の 折衷であるからです
でも この２つの組み合わせこそが
私が研究に熱中する理由なのです
過去100年の間に
紹介できないくらいに 多くの実例がありました
少しだけ皆さんに 紹介したいと思います
1928年に物理学者ポール・ディラックが 方程式に不思議なことを見つけました
そして純粋に数学的直観だけで 予測を立てたのです
別の種類の物質が あるはずだと考えました
通常の物質とは正反対の物質で
接触すると 何もかもを消滅させる物質―
反物質です
当時は ばかばかしい考えに 思われましたが
４年後に発見されました
現在では 陽電子放射断層撮影や
PET検査など 病気を検出するために 毎日病院で使われています
Ｘ線もまたそうです
電子のエネルギーを もっと上げて
真空管の千倍くらいに強めれば
そこから生じるＸ線は
ヒトの細胞を殺せるほどの 電離放射線を起こせます
このＸ線を生み出し 照射対象を制御できたら
すごいことができるようになります
薬や手術に頼らず がんを治療できるのです
放射線治療と呼ばれるものです
オーストラリアや イギリスのような国では
がん患者の半数は 放射線療法で治療されています
ですから 粒子加速器は ほとんどの病院で
標準装備されているのです
また より身近なもので言えば
スマホやパソコンをお持ちなら―
TEDxですから 皆さんは 今どちらも持っているでしょう
そのような機器の中には
イオン注入という過程で 単イオンをシリコンに注入して作られた―
チップが入っています
これに粒子加速器が 利用されるのです
好奇心を原動力とした研究がなかったら
こういう物は何ひとつ 存在しなかったでしょう
長年をかけて 原子の内部を 探ることができるようになりました
そのためには 粒子加速器を 発展させる必要があったのです
当初の加速器では 原子を分裂させることができました
それから使うエネルギーを どんどん高められるようになりました
原子核の中を探ることのできる 円形加速器を作って
新しい粒子を 生み出すこともできました
その頃には もはや ただ原子の内部を研究するばかりではなく
さまざまな粒子を 操作できるようになったのです
人間にの目には見えず 触れられもせず
そこにあることさえ 知覚できないほどの微細な規模で
世界と関わり合えるようになったのです
そして より大きい粒子加速器を 作りました
宇宙の性質について 知りたかったからです
深く突き詰めれば 突き詰めるほど 新しい粒子が発見されました
最終的には 巨大な輪のような機械が 作られました
２つの粒子線を 反対方向に進ませるもので
粒子線を髪の毛よりも 細い幅に凝縮して
衝突させるのです
そして アインシュタインの公式 E=mc2 を使って
ここから得られたエネルギーで 新たな物質へと変換するのです
宇宙そのものから採取した 新しい粒子です
現在では 世界中に ３万５千台もの粒子加速器があり
これにテレビは含まれません
それぞれの 素晴らしい機械の中では
何千億もの微細な粒子が
銀河の誕生よりも 複雑なシステムの中を
踊ったり回ったりしています
皆さん こんなことができるのが いかにすごいか言葉で言い表せないほどです
（笑）
（拍手）
ですから 皆さんに是非とも 好奇心を原動力とした研究をする人たちに
時間とエネルギーを 投じていただきたいと思います
ジョナサン・スウィフトは かつて こう言いました
「ビジョンとは 見えないものを 見る技術である」と
まさに100年以上前に Ｊ・Ｊ・トムソンが
亜原子世界を解明したときに やってのけたことです
現在 好奇心を原動力とした研究に 投資するべきであるのは
さまざまな難題に 直面しているからです
忍耐力も必要です
科学者たちが この探求を続けられるように
時間や場所 手段などを与えるべきです
だって歴史が教えてくれているのです
私たちが研究結果に 好奇心を持って
開かれた考え方を持ち続けられれば
もっと世界を変えるような発見が 生まれるものだと
ありがとうございました
（拍手）
19세기 후반 과학자들은 미스테리를 풀고자 노력했습니다.
이런 진공관이 있어서
높은 전압을 흘리면
무슨 일이 일어나는 것을 발견했습니다.
과학자들은 음극선이라고 불렀지요.
그런데 궁금한 것은 이게 뭘로 만들어진 걸까요?
19세기 영국 물리학자 J.J. 톰슨은
자석과 전기를 이용해서 이러한 실험을 했습니다.
그리고 놀라운 발견을 했습니다.
이 선들은 음전하 입자로 만들어져
과학자들이 알고있는 가장 작은 원자인
수소 원자보다 약 2,000배나 가벼웠습니다.
그렇게 톰슨은 첫 번째 아원자 입자를 발견했고
그것을 전자라고 부릅니다.
그때는 이 발견이 완전히 비현실적으로 보였습니다.
톰슨은 전자가 실용적이지 않다고 생각했거든요.
캠브리지의 톰슨 연구소에서 톰슨은 건배사로 종종
"아무짝에 쓸모가 없을 전자를 위하여."라고 했습니다.
(웃음)
그는 순수한 호기심에서 비롯된 연구를 통해
세상을 이해하는 깊은 통찰에 무척 다다르고 싶어했습니다.
그리고 그가 발견한 것은 과학에 혁명을 가져왔죠.
또한 기술에서 부차적인, 우연한 혁명도 불러왔습니다.
오늘날에도 저는 호기심으로 시작한 연구를 하고 싶습니다.
호기심이 없다면
오늘날 어떤 기술도
가능하지 못했을 것입니다.
톰슨이 발견한 것을 통해 우리가 실제를 보는 관점이 바뀌었습니다.
즉, 저는 여기 연단에 서있고
여러분은 자리에 앉아있다고 생각됩니다.
하지만 그것은 단지 우리 몸의 전자들이
자리에 기대어 의자의 전자를 밀면서
중력을 거스르고 있을 뿐입니다.
여러분은 실제로 의자를 만지고 있지도 않지요.
여러분은 의자 위를 살짝 겉돌고 있을 뿐입니다.
하지만 현대 사회에서는 이 발견을 통해 많은 것들을 만들었습니다.
즉, 이 튜브는 전자의 시작이었습니다.
그 후 많은 시간 동안
우리 대부분은 하나 정도 가지고 있는 물건이 되었지요.
여러분 거실에는 브라운관 텔레비전이 있었을 것입니다.
하지만 그 결과가 텔레비전 뿐이었다면
우리 삶이 얼마나 별볼일 없었을까요?
(웃음)
다행히도, 이 튜브를 시작으로
무엇인가 다른 일이 발생합니다.
여기 전자가 튜브 안 금속 조각에 부딪혔을 때 말이지요.
여러분들에게 보여드리겠습니다.
이것을 켤게요.
그래서 전자가 금속에 닿아 멈추면
전자의 에너지는 다시
X선이라 부르는 고에너지 빛의 형태를 내뿜습니다.
(윙윙)
전자를 발견하고서 15년간
X선은 인체 내부 영상 촬영에 활용되어
외과의사들이 군인을 구하려 할 때
체내의 총탄과 파편을 발견하는데 도움을 주었습니다.
하지만 우리가 그 기술보다
과학자들이 더 좋은 수술 방법을 만들어 내도록 방법은 없었지요.
활용을 고려하지 않은 순수한 호기심에서 비롯된 연구만이
전자와 X선의 발견을 이끌 수 있었습니다.
이제, 이 튜브 또한 우주와 입자물리학을 이해하는
발판이 될 수 있습니다.
왜냐하면 이 튜브 또한 매우 간단한 분자 가속기이기 때문이지요.
입자 가속 물리학자로서 저는 분자 가속기를 설계하고
빛줄기가 어떻게 이동하는지 이해하려고 노력합니다.
제 연구 분야는 조금 특이한데
호기심으로 시작된 연구와
실제로 활용되는 기술 사이에 있는 분야입니다.
하지만 그 두 부분을 조합하는
제 일이 저는 정말 흥미롭습니다.
지난 100년간
나열하기 힘들만큼 너무도 많은 예들이 있습니다.
여러분과 조금만 이야기 해보지요.
1928년 폴 디락이란 물리학자는 방정식에서 이상한 것을 발견했습니다.
디락이 순수하게 수학적 직관에 기반하여 추측하기에
그것은 두 번째 종류의 물질이 있어야만 가능한 것으로
보통의 물질과는 반대되며
접촉하면 말그대로 섬멸시켜 버리는
반물질이었습니다.
그 아이디어는 터무니없게 들렸습니다.
하지만 4년 내로 그들은 반물질을 찾아냈습니다.
그리고 오늘날 우리는 반물질을 병원에서 매일
질병을 발견하려는 단층촬영이나, PET 스캔에 활용합니다.
또는 X선 촬영을 하지요.
이 전자들에 고에너지를 주어서
이 튜브보다 1,000배 더 높은 에너지를 부과하면
생성되는 X선으로
세포를 죽이는 전리 방사선을 만들 수 있습니다.
이 X선을 원하는 곳에 직접 투과하면
놀라운 것을 발견할 것입니다:
약이나 수술이 아닌 방법으로 암을 치료하는
방사선 치료라 부르는 것이지요.
호주와 영국과 같은 국가들에서는
암 환자의 절반 정도가 방사선 치료로 치료를 받습니다.
따라서 전자 가속기가 대부분의 병원에서 사실상 표준 장비입니다.
가까이 보면 가정에서
핸드폰이나 컴퓨터,
TEDx 여러분은 지금 모두 가지고 계시죠?
이러한 기기들 안에는
단일 철을 실리콘에 주입하여 만든 칩이 있는데
이 과정을 이온 주입이라 부릅니다.
여기서 전자 가속기가 이용됩니다.
호기심이 불러온 연구가 아니었다면
이 모든 일은 전혀 일어날 수 없었을 것입니다.
수년간 우리는 원자 내부를 탐구하였습니다.
그리고 우리는 전자 가속기를 개발하여야만 했습니다.
일세대 전자 가속기는 원자를 분해시키도록 개발했습니다.
그리고는 고 에너지를 주입하도록
원형 가속기를 개발하여 핵을 연구하고
새로운 원소를 만들어내기까지 했습니다.
이 지점에서 원자 내부만 연구하는 것이 아닙니다.
이 입자들을 통제하는 방법을 알았습니다.
실제 세계와
너무 작아서 인류가 보거나 만질 수 없으며 실제로 있는지
알 수도 없는 것을 교류하는 방법을 알았습니다.
그리고 더 큰 가속기를 개발하는데
이는 세계의 본질이 궁금하였기 때문입니다.
더 깊이 알아갈 수록 새로운 입자는 계속 나타났습니다.
마침내 거대한 반지 모양의 기계를 개발하여
입자에 반대 방향에서 두 개의 빛을 쏘이고
머리카락 두께보다 얇게 눌러서
서로 충돌하게 합니다.
아인슈타인의 공식 E=mc2을 이용하여
충돌 에너지를 새로운 물질에 전환시킬 수 있습니다.
새로운 물질은 새로운 입자로 우리가 꺼낸 세계의 기본 구조입니다.
오늘날 전세계적으로 35,000개의 가속기가 있으며
이는 물론 텔레비전을 제외한 숫자입니다.
이 놀라운 기계 안에는
수천억 개의 작은 입자들이 있으며
우주 형성보다도 더 복잡한 시스템에서
춤추고 소용돌이 치고 있습니다.
이것이 얼마나 놀라운지 말로 표현할 수 조차 없네요.
우리가 해내었다니 말이죠.
(웃음)
(박수)
그래서 저는 여러분이 여러분의 시간과 에너지를
호기심이 이끈 연구를 하는 사람에게 투자하기를 바랍니다.
이것은 조나단 스위프트가 말했듯이
"상상은 보이지 않는 것을 보는 예술이다."
한 세기 전에 J.J.톰슨이
아원자 세상의 베일을 벗겼던 것처럼
우리는 호기심이 이끈 연구에 투자해야만 합니다.
우리에게는 다가올 많은 문제들이 있기 때문이지요.
그리고 기다려야 합니다.
과학자들에게 시간, 공간,
탐구를 계속할 수단을 주어야 하죠.
왜냐하면 역사적으로
호기심 가득하고 열린 마음일 때의 연구 결과가
더욱 세상을 바꿀 발견으로 이끌었기 때문이죠
감사합니다.
(박수)
No fim do século XIX, os cientistas estavam a tentar resolver um mistério.
Descobriram que, se tivessem um tubo de vácuo como este
e aplicassem uma alta voltagem através dele,
algo estranho acontecia.
Chamaram-lhes raios catódicos.
Mas a questão era: De que eram feitos?
Em Inglaterra, o físico do século XIX, J.J. Thompson,
realizou experiências com ímanes e eletricidade, como esta.
E chegou a uma revelação incrível.
Estes raios eram feitos de partículas carregadas negativamente
cerca de 2000 vezes mais leves que o átomo de hidrogénio,
a coisa mais pequena que conheciam.
Thompson tinha descoberto a primeira partícula subatómica,
à qual nós chamamos agora eletrões.
Na época, essa descoberta parecia ser completamente inútil.
Thomson pensava que não havia uso para os eletrões.
No seu laboratório em Cambridge, ele costumava propor um brinde:
"Ao eletrão.
"Que nunca seja útil a ninguém."
(Risos)
Ele era profundamente a favor de fazer pesquisa por pura curiosidade,
para chegar a um entendimento mais profundo do mundo.
E o que ele descobriu causou uma revolução na ciência.
Mas também causou uma segunda e inesperada revolução na tecnologia.
Hoje, eu gostaria de defender a pesquisa orientada por curiosidade,
porque, sem ela,
nenhuma das tecnologias de que vou falar hoje seria possível.
O que Thompson descobriu aqui mudou a nossa percepção da realidade.
Eu penso que estou num palco,
e vocês pensam que estão sentados num assento.
Mas são apenas os eletrões do vosso corpo
a pressionarem os eletrões no assento,
opondo-se à força da gravidade.
Vocês nem sequer estão a tocar no assento.
Vocês estão a pairar ligeiramente acima dele.
De certa forma, a nossa sociedade atual foi construída sobre esta descoberta.
Estes tubos foram o início da eletrónica.
E, durante muitos anos,
muitos de nós tinham um destes, se vocês se lembram, na sala de estar,
nas televisões de tubos de raios catódicos.
Mas a nossa vida seria tão mais pobre
se a única invenção que tivesse saído daqui fosse a televisão.
(Risos)
Felizmente, este tubo foi apenas o início
porque algo mais acontece quando estes eletrões aqui
atingem a peça de metal dentro do tubo.
Deixem-me mostrar-vos.
Vou voltar a pôr este.
À medida que os eletrões param dentro do metal,
a energia deles volta a sair
sob a forma de uma luz de alta energia, a que chamamos raios X.
(Zumbido)
15 anos após a descoberta do eletrão,
estes raios X estavam a ser usados
para fazer imagens do interior do corpo humano,
e ajudar cirurgiões a salvar a vida de soldados,
encontrando pedaços de balas e estilhaços dentro dos corpos.
Mas nunca poderíamos ter inventado esta tecnologia
pedindo aos cientistas para construírem melhores sondas cirúrgicas.
Apenas uma pesquisa feita por pura curiosidade, sem aplicação em mente,
poderia ter-nos dado a descoberta dos eletrões e dos raios X.
Este tubo também abriu as portas da nossa compreensão do universo
e o campo da física de partículas,
porque é o primeiro e muito simples acelerador de partículas.
Eu sou física dos aceleradores, projeto aceleradores de partículas,
e tento compreender como os feixes se comportam.
O meu campo de exploração é pouco comum,
porque navega entre a pesquisa orientada pela curiosidade
e a tecnologia com aplicações no mundo real.
Mas é a combinação destas duas coisas
que me deixa muito animada com o que faço.
Nos últimos 100 anos,
houve demasiados exemplos para eu os conseguir enumerar.
Mas quero partilhar alguns.
Em 1928, um físico chamado Paul Dirac encontrou algo estranho nas suas equações.
Ele previu, baseado puramente em conhecimentos matemáticos,
que deveria existir um segundo tipo de matéria,
oposta à matéria normal,
que literalmente aniquila tudo com que entra em contacto:
a antimatéria.
Esta ideia parecia ridícula.
Mas no espaço de quatro anos, ela foi descoberta.
Hoje usamo-la todos os dias em hospitais,
na tomografia por emissão de positrões (PET), usadas para detectar doenças.
Vejam estes raios X.
Se pudermos levar estes eletrões a uma energia maior,
aproximadamente 1000 vezes mais alta do que este tubo,
os raios X que eles produzirão
podem fornecer uma radiação ionizante suficiente para matar células humanas.
Se modelarmos e direccionarmos os raios X para onde quisermos que eles vão,
isso permite-nos fazer uma coisa incrível:
tratar o cancro sem drogas nem cirurgia,
aquilo a que chamamos radioterapia.
Em países como a Austrália ou o Reino Unido,
cerca de metade dos pacientes com cancro são tratados com radioterapia.
Assim, os aceleradores de eletrões são um equipamento normal
na maioria dos hospitais.
Ou, então mais próximo de nós:
se tiverem um smartphone ou um computador
— e isto é o TEDx, por isso devem ter ambos agora convosco, não é? —
bem, dentro desses dispositivos
há "chips" que são feitos através da implantação de iões isolados em silício,
num processo chamado implantação de iões
que usa um acelerador de partículas.
Mas, sem a pesquisa orientada pela curiosidade,
nenhuma destas coisas existiria.
Ao longo dos anos aprendemos a explorar dentro do átomo.
Para fazer isso, tivemos de aprender a desenvolver aceleradores de partículas.
Os primeiros que desenvolvemos permitiram-nos dividir o átomo.
Depois chegámos a energias cada vez mais altas;
criámos aceleradores circulares que nos permitem mergulhar no núcleo
e até criar novos elementos.
Nesse momento, já não estávamos apenas a explorar o interior do átomo.
Já tínhamos aprendido a controlar essas partículas.
Já tínhamos aprendido a interagir com o nosso mundo
numa escala que é pequena demais para os humanos verem ou tocarem
ou sequer sentirem que está lá.
Depois construímos aceleradores cada vez maiores,
porque tínhamos curiosidade em relação à essência do universo.
À medida que fomos aprofundando, novas partículas começaram a aparecer.
Depois chegámos a máquinas enormes em formato de anel
que pegam em dois feixes de partículas em direcções opostas,
espremem-nos até menos da largura de um cabelo
e esmagam-nos juntos.
Usando a fórmula de Einstein E=mc2,
podemos pegar em toda essa energia e convertê-la em nova matéria,
em novas partículas que retiramos da própria estrutura do universo.
Hoje em dia, há cerca de 35 000 aceleradores no mundo,
sem incluir as televisões.
E dentro de cada uma destas máquinas incríveis,
há centenas e milhares de milhões de partículas minúsculas,
a dançar e circular em sistemas mais complexos
do que a formação das galáxias.
Nem consigo explicar como é incrível
que nós consigamos fazer isto.
(Risos)
(Aplausos)
Por isso, quero encorajar-vos a investirem o vosso tempo e energia
nas pessoas que fazem pesquisa guiada pela curiosidade.
Jonathan Swift disse em tempos:
"A visão é a arte de ver o invisível."
Há mais de um século, J.J. Thompson fez exactamente isso,
quando desvendou o mundo subatómico.
Agora precisamos de investir na pesquisa guiada pela curiosidade,
porque enfrentamos muitos desafios.
E precisamos de paciência,
precisamos de dar aos cientistas o tempo, o espaço e os meios
para continuarem a sua demanda,
porque a história diz-nos que,
se nos mantivermos curiosos e abertos
relativamente aos resultados da pesquisa,
mais revolucionárias serão as nossas descobertas.
Obrigada.
(Aplausos)
No final do século 19, os cientistas tentavam resolver um mistério.
Descobriram que se tivessem um tubo a vácuo como este aqui
e aplicassem uma alta tensão sobre ele,
alguma coisa estranha acontecia.
Os cientistas os chamaram de raios catódicos.
Mas a pergunta era: de que eles eram feitos?
Na Inglaterra, o físico do século 19 J.J. Thompson,
conduziu experimentos usando ímãs e eletricidade, deste modo.
E chegou a uma revelação incrível.
Estes raios eram feitos de partículas negativamente carregadas
aproximadamente 2 mil vezes mais leves do que o átomo de hidrogênio,
a coisa mais pequena que conheciam.
Thompson tinha descoberto a primeira partícula subatômica,
o que chamamos hoje de elétrons.
Naquele tempo, isto parecia ser uma descoberta completamente inútil.
Thompson não pensava que existiria alguma aplicação para os elétrons.
No laboratório dele em Cambridge, ele gostava de propor um brinde:
"Ao elétron. Que ele jamais seja útil a ninguém".
(Risos)
Ele era totalmente favorável à realização de pesquisas por pura curiosidade,
para se chegar a um entendimento mais profundo do mundo.
E o que ele descobriu provocou, de fato, uma revolução na ciência.
Mas também causou uma outra revolução inesperada no mundo da tecnologia.
Hoje, gostaria de defender a pesquisa motivada pela curiosidade,
por que sem ela,
nenhuma das tecnologias das quais falarei
seriam possíveis.
O que Thompson descobriu aqui mudou nossa visão sobre a realidade.
Eu acho que estou de pé em um palco,
e vocês acham que estão sentados em uma cadeira.
Mas isso são só os elétrons no seu corpo
empurrando os elétrons da cadeira,
contra a força da gravidade.
Vocês não estão nem tocando o assento.
Estão flutuando um pouco acima dele.
De muitas formas, nossa sociedade moderna se ergueu com base nessa descoberta.
Estes tubos foram o começo da eletrônica.
E então por vários anos,
a maioria de nós tinha um destes em nossa sala,
em televisões com tubo de raios catódicos.
Mas o quão empobrecida seria a nossa vida
se a única invenção que tivesse surgido daqui fosse a televisão?
(Risos)
Felizmente, este tubo foi só o começo,
porque outra coisa acontece quando os elétrons daqui
atingem o pedaço de metal dentro do tubo.
Deixem-me lhes mostrar.
Ligo isto novamente.
Enquanto os elétrons berram até parar dentro do metal,
a energia deles é jogada para fora de novo
na forma de luz de alta energia, o que chamamos de raios-X.
(Zumbido)
No prazo de 15 anos após a descoberta do elétron,
estes raios-X eram usados para fazer imagens dentro do corpo humano,
ajudando cirurgiões a salvar vidas de soldados,
quando encontravam pedaços de balas e estilhaços dentro do corpo deles.
Mas não teríamos como inventar essa tecnologia
pedindo aos cientistas para criarem sondas cirúrgicas melhores.
Somente a pesquisa realizada por pura curiosidade, sem aplicação em mente,
poderia nos ter levado à descoberta do elétron e dos raios-X.
Este tubo também abriu as portas para nosso entendimento do Universo
e do campo da física de partículas,
por que ele também é o primeiro acelerador de partículas.
Sou física de aceleradores, projeto aceleradores de partículas,
e tento entender como os feixes de luz se comportam.
E o meu campo é um pouco incomum,
porque ele mistura a pesquisa motivada pela curiosidade
e tecnologias com aplicações reais.
Mas é a combinação de duas coisas
que me deixam muito animada sobre aquilo que faço.
Nos últimos 100 anos,
tivemos vários exemplos e não vou conseguir listar todos.
Mas quero compartilhar com vocês alguns.
Em 1928, um físico chamado Paul Dirac viu algo estranho com as equações dele.
E previu, baseando-se puramente em insights matemáticos,
que deveria existir um segundo tipo de matéria,
o oposto da matéria normal,
que literalmente aniquila quando entra em contato:
a antimatéria.
A ideia parecia ridícula.
Mas dentro de quatro anos, eles a acharam.
E hoje, usamos isso todos os dias em hospitais,
em tomografias por emissão de positrões, ou em TEPs, usadas para detectar doenças.
Vejam estes raios-X.
Se conseguir levar estes elétrons a uma energia superior,
aproximadamente mil vezes superior àquela neste tubo,
os raios-X que estes produzem
podem entregar radiação ionizada suficiente para matar células humanas.
Se puder moldar e direcionar estes raios-X para onde quer que seja,
isso nos permite fazer uma coisa incrível:
tratar o câncer sem drogas ou cirurgia,
o que chamamos de radioterapia.
Em países como Austrália e no Reino Unido,
aproximadamente metade dos pacientes com câncer são tratados com radioterapia.
Então, os aceleradores de elétrons são equipamentos padrão
na maioria dos hospitais.
Um exemplo mais próximo de casa:
se vocês têm um smartphone ou um computador,
e isso é o TEDx, então vocês têm ambos agora mesmo, certo?
Dentro destes aparelhos
temos chips produzidos através da implantação de íons no silício,
em um processo chamado implantação de íon.
E isso usa um acelerador de partículas.
Sem a pesquisa motivada pela curiosidade,
nenhuma destas coisas existiria.
Ao longo dos anos, realmente aprendemos a explorar dentro do átomo.
E para fazer isso, tivemos que aprender a desenvolver aceleradores de partículas.
Os primeiros que desenvolvemos nos permitiram dividir o átomo.
E então fomos a energias cada vez maiores;
criamos aceleradores circulares que nos permitem analisar o núcleo
e então criar novos elementos.
E naquele momento, não estávamos somente explorando o interior do átomo.
Tínhamos aprendido a controlar estas partículas.
Tínhamos aprendido a interagir com nosso mundo
em uma escala pequena demais para as pessoas verem, tocarem
ou até mesmo sentirem que isto está ali.
E então construímos aceleradores cada vez maiores,
porque estávamos curiosos sobre a natureza do Universo.
Enquanto nos aprofundávamos, novas partículas começaram a aparecer.
Por fim, chegamos a enormes máquinas em formato de anel
que pegam dois feixes de partículas em direções opostas,
apertam-nas até ficarem menores que a espessura do fio de cabelo
e esmagam-nas juntas.
E então, usando "E=mc2" de Einstein,
pode-se pegar toda esta energia e convertê-la em uma nova matéria,
novas partículas que arrancamos da própria estrutura do Universo.
Nos dias de hoje, existem aproximadamente 35 mil aceleradores no mundo,
sem incluir as televisões.
E dentro de cada uma dessas máquinas incríveis,
existem centenas e bilhões de partículas minúsculas,
dançando e circulando em sistemas que são mais complexos
do que a formação de galáxias.
Não posso nem mesmo começar a explicar o quão incrível é o fato
de que podemos fazer isso.
(Risos)
(Aplausos)
Quero encorajá-los a investir o tempo e a energia de vocês
em pessoas que fazem pesquisas motivadas pela curiosidade.
Foi Jonathan Swift quem disse uma vez:
"Visão é a arte de ver o invisível".
E há mais de um século, J.J. Thompson fez justamente isso,
quando desencobriu o véu do mundo subatômico.
E agora temos que investir em pesquisas motivadas pela curiosidade,
porque enfrentamos muitos desafios.
E precisamos de paciência;
precisamos dar aos cientistas o tempo, o espaço e os meios
para continuarem a jornada deles,
porque a história nos conta
que se permanecermos curiosos e abertos
sobre os resultados de pesquisas,
mais capazes de mudar o mundo nossas descobertas serão.
Obrigada.
(Aplausos)
В XIX веке учёные пытались постичь тайну.
Они обнаружили, что если взять вот такую вакуумную трубку
и подать по ней высокое напряжение,
происходит нечто странное.
Они назвали это явление катодными лучами.
Но было неизвестно, из чего они состоят.
Английский физик XIX века Дж. Дж. Томпсон
проводил эксперименты с магнитами и электричеством, вот так.
Он сделал удивительное открытие.
Эти лучи состояли из отрицательно заряженных частиц
в 2 000 раз легче, чем атом водорода —
мельчайший из известных на тот момент.
Так Томпсон открыл первую субатомную частицу,
которую мы теперь называем электроном.
Но в то время это открытие казалось совершенно бесполезным.
То есть Томпсон не думал, что электронам будет найдено какое-то применение.
В своей лаборатории в Кембридже он любил произносить тост:
«За электрон.
Пусть он никогда никому не понадобится».
(Смех)
Он был уверен в том, что исследования, основанные на любопытстве,
дают нам более глубокое понимание мира.
Его открытие привело к научной революции,
а также ко второй, неожиданной технической революции.
Сегодня я хочу поговорить об исследованиях из любопытства,
потому что без них
ни одна из технологий, которые я затрону сегодня,
не существовала бы.
Открытие Томпсона изменило наше мировоззрение.
Я стою на сцене,
а вы сидите в креслах.
Но это электроны в вашем теле
противодействуют электронам кресла
и противостоят силе притяжения.
На самом деле вы даже не касаетесь кресла.
Вы как бы слегка висите над ним.
Но это открытие во многом стало основой современного общества.
Эти трубки стали началом электронных устройств.
На протяжении многих лет
они были в каждом доме, помните?
В телевизорах с электронно-лучевой трубкой.
Но насколько примитивной была бы наша жизнь,
если бы единственным применением этого открытия был телевизор?
(Смех)
Но к счастью, эта трубка была только началом,
потому что происходит следующее,
когда электроны ударяются о металлическую пластинку в трубке.
Я продемонстрирую.
Надо это включить снова.
Когда электроны резко останавливаются в металле,
их энергия снова выплёскивается
в форме высокомощного света, называемого рентгеновскими лучами.
(Гудение)
Через 15 лет после открытия электрона
эти лучи начали использоваться для снимков анатомических структур организма,
помогая хирургам спасать жизни раненых солдат.
Теперь они могли находить в их телах осколки пуль и шрапнель.
Эта технология никогда не была бы изобретена,
если перед учёными стояла задача создания улучшенных хирургических зондов.
Только исследования, основанные на любопытстве, без конкретной цели,
могли дать нам открытие электрона и рентгеновских лучей.
Эта трубка также открыла путь к пониманию Вселенной
и физики элементарных частиц,
так как она является первым простейшим ускорителем заряженных частиц.
Я физик, и я занимаюсь разработкой ускорителей заряженных частиц
и пытаюсь выяснить, как ведут себя лучи.
Эта сфера не совсем обычна,
потому что в ней пересекаются исследования на основе любопытства
и технологии с практическим применением.
Но именно сочетание этих двух направлений —
это любимая часть моей работы.
В течение последних 100 лет
было слишком много примеров, которых даже перечислить невозможно.
Но я поделюсь с вами несколькими из них.
В 1928 году физик Поль Дирак столкнулся с чем-то странным в своих уравнениях.
Он предсказал, основываясь только на математическом понимании,
что должен существовать другой вид вещества,
противоположный нормальному,
который буквально уничтожает его при контакте —
антивещество.
Эта идея тогда казалась просто смешной.
Но через четыре года антивещество было обнаружено.
Сегодня оно ежедневно используется в больницах,
в позитронно-эмиссионной томографии, или ПЭТ, для распознавания заболеваний.
Или эти рентгеновские лучи.
Если повысить энергию этих электронов
приблизительно в 1 000 раз выше, чем в этой трубке,
полученные в результате этого рентгеновские лучи подадут
достаточно ионизирующего излучения, чтобы уничтожить клетки организма.
Если вы можете формировать и направлять эти лучи туда, куда вам нужно,
это позволяет добиться невероятного —
излечивать раковые заболевания без лекарств и операций,
и это называется радиотерапией.
В Австралии и Соединённом Королевстве
около половины онкологических пациентов получают лечение этим способом.
Поэтому электронные ускорители являются стандартным оборудованием
в большинстве больниц.
Или более повседневный пример:
если у вас есть смартфон или компьютер —
а мы на TEDx, поэтому, скорее всего, у вас собой оба, да?
Так вот, внутри этих устройств
есть чипы, при создании которых отдельные ионы вставляются в кремний.
Этот процесс называется ионной имплантацией.
Для него необходим ускоритель заряженных частиц.
Однако без подстрекаемых любопытством исследований
ничего этого бы не существовало.
Мы годами учились правильно исследовать содержание атома.
Для этого нам пришлось разработать ускорители частиц.
Первые из них позволили нам расщепить атом.
Затем мы стали достигать более высокой энергии.
Мы создали циклические ускорители, позволявшие нам заглянуть в ядро
и даже создать новые химические элементы.
После этого мы уже не просто исследовали атом.
Мы научились контролировать эти частицы.
Мы научились взаимодействовать с миром на уровне,
который не виден и не ощутим человеком,
на уровне, о котором сложно даже подозревать.
Потом мы начали строить всё более крупные ускорители,
потому что мы хотели узнать сущность Вселенной.
По мере того, как мы копали всё глубже, начали открываться новые частицы.
Наконец, мы создали огромные кольцевые устройства,
посылающие два пучка лучей из частиц в противоположном направлении,
сжимающие их до диаметра меньше диаметра волос
и сталкивающие их друг с другом.
Используя формулу Эйнштейна E = mc²,
можно всю эту энергию преобразовать в новое вещество,
новые частицы, буквально вырванные из ткани Вселенной.
На сегодняшний день в мире около 35 000 ускорителей,
не считая телевизоры.
Внутри каждой этой невероятной машины —
сотни и миллиарды крохотных частиц,
танцующих и кружащихся внутри систем,
более сложных, чем формирование галактик.
У меня не хватает слов, чтобы описать, насколько невероятно то,
что мы на такое способны!
(Смех)
(Аплодисменты)
Поэтому я хочу попросить вас вкладывать своё время и энергию в людей,
занимающихся исследованиями, основанными на любопытстве.
Джонатан Свифт говорил:
«Видения есть искусство видеть невидимое».
Около века назад Дж. Дж. Томпсону удалось это сделать,
когда он заглянул в субатомный мир.
Теперь нам нужно инвестировать в такие исследования,
потому что на нашем пути стоит много препятствий.
Нам нужно запастись терпением;
дать учёным время, место и средства,
необходимые для их работы,
потому что история учит нас,
что чем больше мы ведомы любопытством и остаёмся непредвзятыми
в отношении результатов исследований,
тем более значимыми будут наши открытия.
Спасибо.
(Аплодисменты)
Under sent 1800-tal försökte vetenskapsmän lösa ett mysterium.
De fann att om de hade ett sånt här rör med vakuum i
och ledde högspänning genom det
så hände något märkligt.
De kallade dem för katodstrålar.
Men frågan var: Vad bestod de av?
I England genomförde 1800-talsfysikern J J Thompson experiment
med magneter och elektricitet, så här.
Han fick en fantastisk uppenbarelse.
Dessa strålar bestod av negativt laddade partiklar
som var ungefär 2 000 gånger lättare än väteatomen,
den minsta sak de kände till.
Thompson hade upptäckt den första subatomära partikeln,
som vi nu kallar elektron.
Då verkade det vara en helt oanvändbar upptäckt.
Thompson trodde inte att elektronen hade något användningsområde.
På sitt labb i Cambridge brukade han utbringa en skål:
"För elektronen.
Må den aldrig vara till nytta för någon."
(Skratt)
Han trodde starkt på att forska av ren nyfikenhet,
för att få djupare förståelse för världen.
Det han hittade orsakade en revolution inom vetenskapen.
Men det orsakade också en andra, oväntad revolution inom teknologin.
I dag vill jag argumentera för forskning driven av nyfikenhet,
för utan den
skulle ingen av teknologierna jag kommer att prata om i dag
ha varit möjliga.
Det Thompson hittade har faktiskt förändrat hur vi ser på verkligheten.
Jag tror att jag står på en scen,
och ni tror att ni sitter på en stol.
Men det är bara elektronerna i era kroppar
som trycker ifrån mot elektronerna i stolen
och motverkar tyngdkraften.
Ni rör egentligen inte ens vid stolen.
Ni svävar en ytterst liten bit ovanför den.
Men på många sätt har vårt moderna samhälle byggts på denna upptäckt.
Dessa rör var startskottet för elektroniken.
Under många år
hade de flesta av oss faktiskt en sån här, om ni minns, i våra vardagsrum,
i tv-apparater med bildrör.
Men hur fattiga skulle våra liv inte vara
om den enda uppfinningen som föddes ur detta var tv:n?
(Skratt)
Tack och lov var det här röret bara början,
för något annat händer när elektronerna här
träffar metallbiten inne i röret.
Låt mig visa er.
Vi sätter på den här igen.
När elektronerna tvärnitar inne i metallen
kastas deras energi ut igen
i form av ljus med hög energi, som vi kallar röntgenstrålning.
(Knatter)
Inom 15 år från att elektronerna upptäcktes
användes röntgenstrålning för att göra bilder av människokroppens insida,
vilket hjälpte kirurger att rädda soldaters liv
eftersom kirurgerna kunde hitta bitar av kulor och splitter i soldaternas kroppar.
Men vi skulle absolut inte ha kunnat komma på den teknologin
genom att be forskarna bygga bättre kirurgiska undersökningsinstrument.
Bara forskning som görs av ren nyfikenhet, utan något användningsområde i åtanke,
kunde ha gett oss upptäckten av elektronen och röntgenstrålning.
Det här röret slog också upp portarna till vår förståelse av universum
och till partikelfysiken,
för det är också den första, väldigt enkla, partikelacceleratorn.
Jag är acceleratorfysiker, så jag designar partikelacceleratorer
och jag försöker förstå hur strålar beter sig.
Mitt fält är lite ovanligt,
för det rör sig mellan forskning driven av nyfikenhet
och teknologi med användningsområden i verkligheten.
Men det är kombinationen av de två sakerna
som gör mig väldigt entusiastisk över det jag gör.
Under de senaste 100 åren har det funnits alldeles för många exempel
för att jag ska kunna berätta om alla.
Men jag vill dela med mig av ett par stycken.
År 1928 hittade fysikern Paul Dirac något konstigt i sina ekvationer.
Han förutsade, enbart baserat på matematisk insikt,
att det borde finnas en andra sorts materia,
motsatsen till normal materia,
som bokstavligen förintar vanlig materia när de kommer i kontakt:
antimateria.
Tanken lät löjlig.
Men inom fyra år hade de hittat den.
Nuförtiden använder vi den varje dag på sjukhus,
i positronemissionstomografi, eller PET, som används för att hitta sjukdomar.
Eller, ta de här röntgenstrålarna.
Om man kan ge de här elektronerna högre energi,
ungefär 1 000 gånger högre än i det här röret,
kan röntgenstrålarna som de producerar
ge tillräckligt mycket joniserande strålning för att döda mänskliga celler.
Om man kan forma och rikta de röntgenstrålarna dit man vill,
då får vi möjlighet att göra något fantastiskt:
att behandla cancer utan läkemedel eller operation,
vilket vi kallar strålbehandling.
I länder som Australien och Storbritannien
behandlas ungefär hälften av alla cancerpatienter med strålning.
Elektronacceleratorer är faktiskt standardutrustning
på de flesta sjukhus.
Eller, lite mer vardagligt:
om du har en smartphone eller dator -
och det här är TEDx, så ni har båda grejerna med er, eller hur?
I de enheterna
finns chipp som tillverkas genom att man implanterar enskilda joner i silikon,
genom en process som kallas jonimplantation.
Den använder en partikelaccelerator.
Men utan forskning driven av nyfikenhet
skulle ingen av de här sakerna finnas.
Med tiden har vi verkligen lärt oss att utforska inuti atomen.
För att göra det behövde vi lära oss att utveckla partikelacceleratorer.
De första vi utvecklade lät oss klyva atomer.
Sedan kunde vi skapa högre och högre energier;
vi skapade cirkulära acceleratorer som lät oss fördjupa oss i atomkärnan
och sedan till och med skapa nya grundämnen.
Vid det laget utforskade vi inte bara längre inuti atomen.
Vi hade faktiskt lärt oss att kontrollera dessa partiklar.
Vi hade lärt oss att interagera med vår värld
på en skala som är för liten för att se eller ta på för en människa,
eller ens uppfatta att den finns där.
Sedan byggde vi större och större acceleratorer,
eftersom vi var nyfikna på universums natur.
I takt med att vi tog oss djupare började nya partiklar dyka upp.
Så småningom kom vi till enorma ringlika maskiner
som tar två partikelstrålar i olika riktningar,
trycker ihop dem tunnare än ett hårstrå och slår ihop dem.
Och sedan, med hjälp av Einsteins E=mc2,
kan man ta all den energin och konvertera den till ny materia,
nya partiklar som vi sliter rakt ur tomma intet.
Nuförtiden finns det ungefär 35 000 acceleratorer i världen,
om vi inte räknar tv-apparater.
Inuti var och en av dessa fantastiska maskiner
finns miljarder pyttesmå partiklar
som dansar och virvlar i system som är mer komplexa
än skapandet av en galax.
Hörni, jag kan inte ens nästan förklara hur fantastiskt det är
att vi kan göra det här.
(Skratt)
(Applåder)
Så jag vill uppmuntra er att investera er tid och energi
i människor som utför forskning baserad på nyfikenhet
Jonathan Swift sade en gång:
"Vision är konsten att se det osynliga."
För mer än hundra år sedan gjorde J J Thompson just det,
när han avtäckte den subatomära världen.
Nu måste vi investera i forskning driven av nyfikenhet,
för vi har så många utmaningar framför oss.
Och vi behöver tålamod;
vi behöver ge forskarna tiden, utrymmet och medlen
för att fortsätta sitt sökande,
för historien visar oss
att om vi kan vara nyfikna och öppensinnade
kring forskningens resultat,
så kommer våra upptäckter förändra världen desto mer.
Tack.
(Applåder)
ช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามไขความลับ
พวกเขาพบว่าถ้าพวกเขามี ท่อสูญญากาศแบบอันนี้
และปล่อยกระแสไฟฟ้าแรงสูงผ่านมัน
บางอย่างประหลาดได้เกิดขึ้น
พวกเขาเรียกมันว่า"รังสีคาโทด"
แต่คำถามก็คือว่า มันเกิดจากอะไร?
ในประเทศอังกฤษ ศตวรรษที่ 19 นักฟิสิกส์ ชื่อ เจ เจ ทอมสัน
ได้ควบคุมการทดลองที่ใช้ แม่เหล็กและกระแสไฟฟ้าแบบนี้
และพวกเขาก็ได้เปิดเผยสิ่งอัศจรรย์
ลำแสงเหล่านี้เกิดจาก อนุภาคที่มีประจุลบ
ซึ่งเบากว่าอะตอมของไฮโดรเจน ประมาณ 2000 เท่า
สิ่งที่เล็กที่สุดที่เขารู้จัก
นั่นหมายถึงทอมสันได้ค้นพบ อนุภาคย่อยของอะตอมเป็นครั้งแรก
ซึ่งทุกวันนี้เราเรียกมันว่า "อิเล็คตรอน"
ในเวลานั้น มันดูเหมือนการค้นพบที่ ไม่มีประโยชน์เชิงปฏิบัติโดยสิ้นเชิง
ดิฉันหมายถึง ทอมสันไม่คิดว่า จะเอาอิเล็กตรอนไปใช้ประโยชน์อะไรได้
เขาเดินไปเดินมาในห้องทดลองที่เคมบริดจ์ และชอบดื่มอวยพรโดยกล่าวว่า:
"แด่ อิเล็คตรอน"
ขออย่าให้มันมีประโยชน์กับใครเลย"
(หัวเราะ)
เขาสนับสนุนการทำวิจัย จากความอยากรู้อยากเห็นล้วนๆ อย่างเต็มที่
เพื่อที่จะเข้าใจโลกได้อย่างลึกซึ้งขึ้น
และสิ่งที่เขาค้นพบก็ก่อให้เกิด การปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์จริงๆ
แต่มันยังนำไปสู่การปฏิวัติครั้งที่สอง ทางเทคโนโลยี โดยไม่คาดคิดอีกด้วย
วันนี้ ฉันอยากมากล่าวสนับสนุน การทำวิจัยขับเคลื่อนด้วยความสงสัยใคร่รู้
เพราะว่า หากไม่มีวิจัยพวกนี้
เทคโนโลยีที่ฉันจะพูดถึงในวันนี้
จะไม่มีวันเกิดขึ้นได้
สิ่งที่ทอมสันค้นพบนี้ ได้เปลี่ยนมุมมองของเราเกี่ยวกับความจริง
เช่น ฉันคิดว่าฉันกำลังยืนบนเวที
และคุณคิดว่าคุณกำลังนั่งอยู่ในที่นั่ง
แต่ที่จริง นั่นคือการที่ อิเล็คตรอนในร่างกายคุณ
กำลังผลักต้านอิเล็กตรอนในที่นั่ง
สวนทางกับแรงของแรงดึงดูด
คุณไม่ได้สัมผัสกับที่นั่งจริงๆ ด้วยซ้ำ
คุณกำลังลอยอยู่เหนือมันเล็กน้อย
แต่สังคมสมัยใหม่ของเรา ถูกสร้างขึ้นจากการค้นพบนี้ในหลายแง่มุม
ฉันหมายถึง ท่อเหล่านี้ คือจุดเริ่มต้นของพลังงานไฟฟ้า
และในหลายๆ ปีต่อมา
ถ้าคุณยังจำได้ พวกเราส่วนมาก มีสิ่งนี้อยู่ในห้องนั่งเล่น
ในท่อปล่อยรังสีคาโทดของโทรทัศน์
แต่ว่า ชีวิตของเราจะแย่แค่ไหน
ถ้าสิ่งประดิษฐ์เพียงอย่างเดียว ที่ได้มาจากสิ่งนี้ คือโทรทัศน์?
(หัวเราะ)
ต้องขอบคุณที่ท่อนี้เป็นเพียงการเริ่มต้น
เพราะมีอย่างอื่นเกิดขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนนี้
ชนกับชิ้นส่วนของโลหะภายในหลอด
ให้ฉันแสดงให้ดู
ใส่ของชิ้นนี้กลับไป
ขณะที่อิเล็กตรอน ถูกเบรคเอี๊ยดอยู่ภายในโลหะ
พลังงานของมันถูกเหวี่ยงออกมาอีกครั้ง
ในรูปแบบของแสงพลังงานสูง, ซึ่งเราเรียกว่ารังสีเอ็กซ์
(เสียงหึ่ง)
และภายใน 15 ปี ของการค้นพบอิเล็กตรอน
รังสีเอ็กซ์เหล่านี้ถูกใช้เพื่อ สร้างภาพถ่ายภายในร่างกายมนุษย์
ช่วยให้ศัลยแพทย์ ที่กำลังรักษาชีวิตทหาร
สามารถหาชิ้นส่วนของกระสุน และสะเก็ดระเบิดในร่างกายพวกเขา
แต่ไม่มีทางที่เราจะสามารถ สร้างเทคโนโลยีนี้ได้
โดยการขอให้นักวิทยาศาสตร์สร้าง เครื่องมือช่วยผ่าตัดที่ดีขึ้นกว่าเดิม
มีเพียงการวิจัยที่เกิดจากความอยากรู้ โดยไม่คิดถึงการประยุกต์ไว้ล่วงหน้าเท่านั้น
ที่อาจทำให้เราค้นพบสิ่งมหัศจรรย์แบบ อิเล็กตรอนและรังสีเอกซ์ได้
ท่อนี้ยังได้เปิดประตู สู่ความเข้าใจในจักรวาล
และสาขาวิชาฟิสิกส์อนุภาค
เพราะนี่คือตัวเร่งอนุภาค ชิ้นแรกที่เรียบง่ายมาก
ตอนนี้ ฉันเป็นนักฟิสิกส์เร่งอนุภาค ดังนั้นฉันจึงออกแบบตัวเร่งอนุภาค
ฉันพยายามและเข้าใจว่าแสงทำงานอย่างไร
สายงานของฉันนั้นค่อนข้างแปลก
เพราะมันข้ามไปมาระหว่าง การวิจัยจากความอยากรู้
และเทคโนโลยีเพื่อใช้ประโยชน์ ในโลกความเป็นจริง
แต่เพราะการผสมผสาน ของสองสิ่งนี้แหละ
ที่ทำให้ฉันรู้สึกตื่นเต้นมาก กับสิ่งที่ฉันทำ
ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา
มีตัวอย่างมากมายเกินกว่า ที่ฉันจะสาธยายได้ทั้งหมด
แต่ฉันจะเล่าให้คุณฟังสองสามอย่าง
ในปี 1928 นักฟิสิกส์ชื่อ พอล ดิรัค พบสิ่งแปลก ๆ ในสมการของเขา
และเขาทำนาย โดยมีฐานมาจาก ความเข้าใจที่ลึกซึ้งทางคณิตศาสตร์ล้วนๆ
ว่ามันน่าจะมีสสารแบบที่สอง
ที่ตรงกันข้ามกับสสารปกติ
ที่จะทำลายล้างกัน เมื่อมันมาสัมผัสกัน
นั่นคือ ปฏิสสาร (antimatter)
คือ ความคิดนี้ฟังดูไม่น่าเป็นไปได้
แต่ภายในสี่ปีพวกเขาก็พบมัน
และในปัจจุบันเราใช้มัน ทุกวันในโรงพยาบาล
ในเครื่องเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน หรือ PET สแกน สำหรับตรวจหาโรค
หรือเจ้ารังสีเอ็กซ์นี้
ถ้าคุณทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้ มีพลังงานที่สูงขึ้น
สูงกว่าหลอดนี้ประมาณ 1,000 เท่า
รังสีเอ็กซ์ที่มันสร้างขึ้น
จะสามารถส่งรังสีไอออนิกออกมา มากพอที่จะฆ่าเซลล์ของมนุษย์
และถ้าคุณสามารถปรับรูปร่าง และคุมทิศทางรังสีเอ็กซ์ตามที่คุณต้องการ
ก็จะช่วยให้เราสามารถทำสิ่งที่เหลือเชื่อ
นั่นคือ รักษาโรคมะเร็ง โดยไม่ต้องใช้ยาหรือการผ่าตัด
ซึ่งเราเรียกว่ารังสีบำบัด
ในประเทศเช่นออสเตรเลีย และสหราชอาณาจักร
ประมาณครึ่งหนึ่งของผู้ป่วยมะเร็งทั้งหมด ได้รับการรักษาโดยใช้รังสีรักษา
ดังนั้น ตัวเร่งอนุภาคอิเล็กตรอน จึงเป็นอุปกรณ์มาตรฐาน
ในโรงพยาบาลส่วนใหญ่
หรือ สิ่งที่ใกล้ตัวมากกว่านั้น
ถ้าคุณมีสมาร์ทโฟนหรือคอมพิวเตอร์
และนี่คือ TEDx ดังนั้นคุณจึงมี ของทั้งคู่อยู่กับคุณตอนนี้ใช่ไหม?
ภายในอุปกรณ์เหล่านั้น
มีชิปที่ทำขึ้นโดย ฝังไอออนเดี่ยวลงในซิลิกอน
ในกระบวนการที่เรียกว่าการฝังไอออน
ซึ่งใช้เครื่องเร่งอนุภาค
หากไม่มีงานวิจัยจากความอยากรู้
สิ่งเหล่านี้จะไม่เกิดขึ้นเลย
ดังนั้นในช่วงหลายปีมานี้ เราเรียนรู้ เพื่อสำรวจภายในอะตอมอย่างจริงจัง
และในการทำเช่นนั้น เราต้องเรียนรู้ เพื่อพัฒนาตัวเร่งอนุภาค
เครื่องรุ่นแรก ๆ ที่เราพัฒนาขึ้น ช่วยให้เราแบ่งอะตอมได้
แล้วเราก็ได้พลังงานที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ
เราสร้างตัวเร่งความเร็วแบบวงกลม ที่ช่วยให้เราเจาะเข้าไปในนิวเคลียส
แล้วสร้างองค์ประกอบใหม่ ๆ
และเมื่อถึงจุดนี้ เราไม่ได้แค่สำรวจภายในอะตอมแล้ว
แต่เราเรียนรู้วิธีการควบคุมอนุภาคเหล่านี้
เราได้เรียนรู้วิธีการโต้ตอบกับโลกของเรา
ในขนาดที่เล็กเกินกว่าที่ มนุษย์จะเห็นหรือสัมผัส
หรือแม้กระทั่งรู้สึกว่ามันมีอยู่
แล้วเราก็สร้างเครื่องเร่งอนุภาค ขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ
เพราะเราอยากรู้ เกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาล
ขณะที่เราเจาะลึกไปเรื่อยๆ อนุภาคใหม่เริ่มโผล่ขึ้นมา
ในที่สุดเราก็ได้เครื่องขนาดใหญ่ มีรูปร่างเหมือนแหวน
ที่ยิงลำแสงของอนุภาคสองลำแสง ในทิศทางตรงกันข้าม
บีบลำแสงลงให้เล็กกว่าเส้นผม
และจับมันชนกัน
จากนั้นใช้สูตร E = mc2 ของไอสไตน์
คุณสามารถใช้พลังงานทั้งหมดที่มี และแปลงมันเป็นสสารใหม่
เป็นอนุภาคใหม่ที่เราฉีก มาจากเส้นใยของจักรวาล
ทุกวันนี้มีเครื่องเร่งอนุภาค ประมาณ 35,000 เครื่องในโลก
ไม่รวมโทรทัศน์นะคะ
และภายในเครื่องมือมหัศจรรย์นี้
มีอนุภาคเล็กๆ นับแสนล้านอนุภาค
เต้นรำและหมุนในระบบ ที่ซับซ้อนมากขึ้น
ยิ่งกว่าการก่อตัวของกาแล็คซี
ฉันไม่สามารถแม้แต่จะเริ่มอธิบายได้ ว่ามันเหลือเชื่อแค่ไหน
ที่เราสามารถทำสิ่งนี้ได้
(หัวเราะ)
(เสียงปรบมือ)
ดังนั้นฉันต้องการสนับสนุนให้คุณ ลงทุนเวลาและพลังงานของคุณ
กับคนที่ทำการวิจัย ที่มาจากความอยากรู้
โจนาธานสวิฟท์เคยกล่าวไว้ว่า
"วิสัยทัศน์คือศิลปะแห่งการ เห็นสิ่งที่มองไม่เห็น"
และกว่าศตวรรษที่ผ่านมา เจเจ ทอมป์สันทำอย่างนั้น
เมื่อเขาเปิดม่าน ให้กับโลกของอนุภาคย่อย
และตอนนี้เราต้องลงทุน ในการวิจัยจากความอยากรู้
เพราะเรากำลังเผชิญความท้าทายจำนวนมาก
และเราต้องการความอดทน
เราต้องให้เวลา หนทาง และ พื้นที่ แก่นักวิทยาศาสตร์
เพื่อที่จะลุยงานสำคัญเหล่านี้ต่อ
เพราะประวัติศาสตร์บอกเราว่า
ถ้าเราสามารถคงความอยากรู้อยากเห็น
และเปิดใจกว้างเกี่ยวกับ ผลการวิจัยได้มากเท่าใด
การค้นพบของเราจะยิ่งเปลี่ยนโลก ได้มากขึ้นเท่านั้น
ขอบคุณค่ะ
(เสียงปรบมือ)
19. yüzyılın sonlarına doğru, bilim insanları
bir gizemi çözmeye çalışıyorlardı.
Ve şunu buldular; eğer bunun gibi bir vakum tüpleri olsaydı
ve içerisinden yüksek voltaj geçirilseydi,
böyle ilginç bir şey meydana gelirdi.
Bunu katot ışını olarak adlandırdılar.
Ancak buradaki soru şu: Bu neyden oluşuyor?
19. yüzyılda İngiltere'de bulunan fizikçi J.J. Thompson,
buna benzer bir deneyi elektrik ve mıknatıslar kullanarak gerçekleştirdi.
Ve inanılmaz bir şey açığa çıkardı.
Bu ışınlar, negatif yüklü parçacıklardan oluşuyordu
ve bildikleri en küçük şey olan hidrojen atomundan
neredeyse 2.000 kat daha hafifti.
Yani Thompson, ilk atomaltı parçacığı keşfetmişti.
Yani bu günümüzde bildiğimiz elektron.
Tabii, bu o zaman çok da uygulaması olmayan bir keşif gibi düşünüldü.
Yani Thompson elektronlar ile pratik bir uygulamanın olmadığını düşündü.
Cambridge'teki laboratuvarı etrafındakilere kadeh kaldırırdı:
"Elektrona.
Kimsenin asla kullanmayacağı bir şey!"
(Gülüşmeler)
Dünyayı daha derinlemesine anlayabilmek için
safiyane bir merak ile araştırmalarını yapma taraftarıydı.
Ancak bulduğu şey, bilim dünyasında devrim meydana getirdi.
Aynı zamanda teknolojide beklenmeyen ikinci büyük devrime sebep oldu.
Ben bugün, merak merkezli araştırma konusunda yeni bir konu açmak istiyorum,
çünkü merak olmadan,
benim bugün konuşacağım teknolojilerin hiçbirisi
mümkün olmazdı.
Burada Thompson'ın bulduğu şey aslında gerçeğe olan bakış açımızı değiştirdi.
Demek istediğim, ben şu anda sahnede durduğumu düşünüyorum
ve siz de koltuklarınızda oturduğunuzu düşünüyorsunuz.
Ancak bu sadece, vücudunuzdaki elektronların
yer çekimine karşı, koltuktaki elektronlara doğru
bir itiş uygulaması.
Hatta koltuklara bile gerçekten dokunmuyorsunuz.
Hafifçe üstünde havada duruyorsunuz.
Ancak birçok yönden, günümüz modern toplumu aslında bu keşif üzerine kuruldu.
Söylemeye çalıştığım şey, bu tüpler elektroniğin başlangıcıydı.
Ve sonrasında yıllarca
birçoğumuzda bunlardan bir tanesi vardı, eğer oturma odalarınızdaki
televizyonu hatırlıyorsanız, bunlar katot tüplüydüler.
Ancak söylemeye çalıştığım şey, bundan icat edilen tek buluş
televizyon olsaydı, hayatlarımız ne kadar da kısırlaşırdı değil mi?
(Gülüşmeler)
Çok şükür ki bu tüp sadece başlangıçtı.
Çünkü elektronlar tüpün içinde bir metale çarptığı zaman,
başka bir şeyler oluyor.
Hadi size göstereyim.
Bunu açalım.
Elektronlar metalin içerisinde duraksadıklarında cızırdarlar,
enerjileri yüksek enerjili ışık olarak
dışarı atılır ve biz bunu X ışınları olarak adlandırıyoruz.
(Cızırtı sesi)
Ve elektronların keşfinden itibaren 15 yıl içerisinde,
X-ışınları insan vücudunun içini görüntülemek için kullanılmaya başlandı,
cerrahlar tarafından askerlerin vücutlarındaki mermi
ve şarapnel parçalarını bulmak için ve hayatlarını kurtabilmek için kullanıldı.
Ancak bu teknolojiye bilim insanlarına daha iyi cerrahi araçlar
geliştirmelerini söyleyerek ulaşmak mümkün değildir.
Herhangi bir uygulama hedefi gütmeden,
yalnızca saf merak ile yapılan araştırmalar,
elektron ve X-ışınlarının keşfine yardımcı oldu.
Bugün bu tüp, evrenin anlaşılması için, parçaçık fiziği alanında
yeni kapıların açılmasına yardımcı oluyor,
çünkü bu tüp aynı zamanda ilk
ve oldukça basit bir parçacık ivmelendiricisi.
Ben bir ivmelendirme fizikçisiyim, ivmelendiriciler tasarlıyorum
ve ışınların davranışlarını anlamaya çalışıyorum.
Ancak benim alanım biraz alışılagelenin dışında,
çünkü merak temelli araştırma ve teknoloji ile
gerçek dünya uygulamalarının kesişiminde bulunuyor.
Ama bu iki alanın karışımı olması
yaptığım iş konusunde beni gerçekten çok heyecanlandırıyor.
Şimdi 100 yılın üstünde,
bugüne kadar sıralayabileceğim birçok örnek var.
Ama sizinle sadece birkaçını paylaşmak istiyorum.
1928 yılında, fizikçi Paul Dirac denklemlerinde ilginç bir şey keşfetti.
Ve tamamen sadece saf matematik kullanarak
ikinci tür bir madde olabileceğini öngördü,
bu bilinen maddeye tamamen karşıt
ve tam anlamıyla temas kurulduğunda ortadan anında kaybolan:
Karşı-madde.
Aslında bu fikir oldukça saçma geliyor.
Ancak takip eden dört yıl içerisinde bunu buldular.
Ve günümüzde bunu, hergün hastanelerde kullanıyoruz,
pozitron emisyonlu tomografide,
PET tarayıcılarda, hastalığı tanımlamak için kullanılıyor.
Hatta bu X ışınlarını ele alalım.
Eğer bu elektronlar ile daha yüksek enerjilere çıkabilirseniz,
mesela, bu tüpten yaklaşık 1.000 kat daha fazla,
burada üretilen X ışınları
insan hücrelerini öldürebilecek kadar iyonlaştırıcı radyasyon yayabilir.
Ve eğer bu X ışınlarını istediğiniz yöne yönlendirebilirseniz,
bu inanılmaz bir şey yapabilmemize yarar:
Kanseri ilaç ve ameliyat olmadan tedavi edebiliriz.
Buna biz radyoterapi diyoruz.
Avustralya ve Birleşik Krallık gibi ülkelerde,
kanser hastalarının yaklaşık yarısı radyoterapi ile tedavi edilir.
Ve çoğu hastanede elektron ivmelendirici de aslında oldukça
sıradan ekipmanlardandır.
Ya da biraz evlerimize bakarsak:
Eğer akıllı telefon veya bilgisayarınız varsa --
burası TEDx zaten, ikisi de yanınızda değil mi?
Evet, bu cihazların içerisinde
tekil iyonların silikona yerleştirildiği devreler bulunuyor.
Bu işleme de iyon yerleştirme deniyor.
Bu tamamen parçacık ivmelendirici kullanıyor.
Eğer merak temelli araştırmalar olmasaydı,
bu cihazlar asla var olamazdı.
Yıllar boyunca atomun içini gerçekten keşfetmeyi öğrendik.
Ama bunu öğrenebilmemiz için de,
parçacık ivmelendiricisi geliştirmemiz gerekiyordu.
İlk önce geliştirilenler atomu parçalamaya izin verdi.
Sonra daha ve daha yüksek enerjilere ulaştık.
Hatta çekirdeğin içini de kazarak, yeni elementler oluşturmak için
dairesel ivmelendiriciler oluşturduk.
Ve bu noktadan sonra, sadece atomun içerisini keşfetmiyorduk.
Aslında bu parçacıkları nasıl kontrol edebileceğimizi de öğrendik.
İnsanın görmeyeceği, dokunamayacağı, hatta orada
bir şeyler olduğunu algılayamayacağı boyutlar ile
nasıl etkileşime geçilebileceğini öğrendik.
Sonrasında daha da büyük ivmelendiriciler tasarladık.
Çünkü evrenin doğasını merak ediyorduk.
Daha da derinlere gittikçe, yeni parçacıklar da çıkmaya başladı.
Sonunda dev bir yüzük şeklinde makinelerimiz oldu
ve bunlarla iki parçacık ışınını, birbirine zıt yönlerde
saçın kalınlığından daha ince şekilde sıkıştırıyor
ve paramparça ediyoruz.
Ve sonra Einstein'ın E=mc2 formulü ile,
bütün bu enerjiyi alarak yeni bir malzemeye dönüştürebilirsiniz.
Evrenin kumaşından söktüğümüz yani parçacıklar.
Günümüzde televizyonların dışında Dünya'da neredeyse 35.000 tane
ivmelendirici var.
Ve bu inanılmaz makinelerin her birinin içerisinde,
yüzlerce, milyarlarca küçük parçacık bulunuyor.
Bunlar galaksilerden bile daha karmaşık bir şekilde
sistemler içerisinde akıyor ve dans ediyor.
Arkadaşlar inanın, bu yaptığımızın ne kadar inanılmaz olduğunu
size açıklayamam bile.
(Gülüşmeler)
(Alkışlar)
Bu yüzden sizi, merak temelli araştırmalar yapan insanlara
zamanınızı ve enerjinizi harcamanız için cesaretlendirmek istiyorum.
Jonathan Swift'in söylediği gibi,
"Öngörü görünmezi gören bir sanattır."
Ve bir asır kadar önce, atomaltı dünyanın
perdesini araladığında J.J. Thompson işte bunu yaptı.
Şimdi biz de merak temelli araştırmalara yatırım yapmalıyız.
Çünkü daha yüzleşmemiz gereken daha bir sürü zorluk var.
Ama sakin olmalıyız;
bilim insanlarına araştırmalarına devam etmeleri için
zaman, alan ve araçlar vermeliyiz.
Çünkü tarih bize diyor ki;
araştırmaların sonuçları için meraklı ve açık görüşlü olursak,
yaptığımız keşifler
dünyayı daha da değiştirebilir olacak.
Teşekkürler.
(Alkışlar)
Наприкінці 19 століття вчені намагалися осягти таємницю.
Вони виявили, що якщо взяти вакуумну трубку, як от ця,
і пропустити крізь неї високу напругу,
відбувається щось дивне.
Вони назвали це катодними променями.
Але поставало питання: з чого вони складаються?
Англійський фізик XIX століття Дж. Томсон
проводив експерименти, використовуючи магніти та струм, подібно до цього.
І він зробив неймовірне відкриття.
Ці промені складалися з негативно заряджених частинок,
майже в 2 000 разів легших за атом водню,
найменшу відому тоді частинку.
Так Томсон відкрив першу субатомну частинку,
яку ми зараз називаємо електроном.
В той час це здавалося абсолютно непрактичним відкриттям.
Я маю на увазі, Томсон думав, що електрони не мали жодного застосування.
У стінах своєї лабораторії в Кембриджі, він любив проголошувати тост:
«За електрон.
Нехай він ніколи і нікому не знадобиться».
(Сміх)
Він був палким прихильником проведення досліджень просто з цікавості,
щоб досягти глибшого розуміння світу.
І те, що він відкрив, зробило революцію в науці,
але також спричинило й іншу, несподівану революцію в технології.
Сьогодні я хочу підкреслити значущість цього дослідження,
тому що без нього
жодна з технологій, про які я сьогодні говоритиму,
не існувала б.
Так, відкриття Томсона насправді змінило наше уявлення про реальність.
Нариклад, я думаю, що я стою на сцені,
а ви думаєте, що сидите у кріслі.
Але це лише електрони у вашому тілі,
що відштовхуються від електронів крісла,
протилежно до сили тяжіння.
Ви, насправді, навіть не торкаєтесь крісла.
Ви ніби ледь ширяєте над ним.
Відкриття електрона лягло в основу багатьох звичних для нас речей.
Я маю на увазі, ці трубки були початком електроніки.
І впродовж багатьох років,
у більшості із нас була подібна трубка, якщо пам'ятаєте, у вашій вітальні,
у катодно-променевих телевізорах.
Але наскільки біднішим було б наше життя,
якби єдиним винаходом, створеним
на основі цього, було телебачення?
(Сміх)
На щастя, ця трубка була лише початком,
бо відбувається ще дещо, коли електрони
вдаряють шматок металу всередині трубки.
Я це продемонструю.
Треба це знову ввімкнути.
Коли електрони тріщать, зупинившись в металі,
їхня енергія виходить знову
у формі високоенергетичного світла, відомого як рентгенівські промені.
(Дзижчання)
І через 15 років після відкриття електрона
за допомогою рентгенівських променів почали робити знімки тіла зсередини,
що допомагало хірургам рятувати життя солдатів,
даючи змогу знаходити шматки куль і осколків всередині їхніх тіл.
Ця технологія ніколи б не була винайдена,
якби вченим поставили завдання створити кращі хірургічні зонди.
Саме дослідження, засновані на цікавості, без конкретної мети,
допомогли відкрити електрон і рентгенівські промені.
Ця трубка також відкрила шлях до розуміння Всесвіту
і фізики елементарних частинок,
оскільки вона є першим найпростішим прискорювачем заряджених частинок.
Як фізик, я займаюся розробкою прискорювачів заряджених частинок,
і намагаюся з'ясувати, як поводяться промені.
Ця сфера не зовсім звичайна,
адже у ній сполучаються дослідження, які керуються суто цікавістю,
та технології, що мають практичне застосування.
Але саме поєднання цих двох напрямків
і є улюбленою частиною моєї роботи.
Протягом останніх 100 років
було надто багато прикладів, я не змогла б перелічити їх усі.
Та хочу навести лише декілька.
У 1928 році фізик Поль Дірак зіткнувся з чимось дивним у своїх рівняннях.
Він передбачив, спираючись тільки на математичні міркування,
що повинен існувати інший вид речовини,
протилежний до нормальної речовини,
при контакті з яким відбувається анігіляція
– антиречовина.
Тоді ця ідея здавалася просто смішною.
Та через чотири роки справді відкрили антиречовину.
Сьогодні вона щодня використовується в лікарнях,
в позитронно-емісійній томографії, або ПЕТ, для діагностики захворювань.
Чи візьмімо рентгенівські промені.
Якщо ми збільшимо енергію цих електронів
приблизно в 1000 разів більше, ніж у цій трубці,
отримані в результаті рентгенівські промені
дадуть іонізуюче випромінювання, достатнє, щоб знищити клітини організму.
Якщо формувати і спрямовувати ці промені туди, куди вам потрібно,
це дозволить домогтися неймовірного:
лікувати ракові захворювання без ліків і операцій,
це називається радіотерапією.
У Австралії та Великобританії
близько половини онкохворих лікують за допомогою радіотерапії.
Тож електронні прискорювачі стали стандартним обладнанням
в більшості лікарень.
Чи більш звичний приклад:
якщо у вас є смартфон або комп'ютер –
а ми на TEDx, тому у вас із собою обидва, так?
Так ось, всередині цих пристроїв
є чіпи, створені шляхом імплантації окремих іонів в кремній,
цей процес відомий як іонна імплантація.
Для нього необхідний прискорювач заряджених частинок.
Однак, без керованих цікавістю досліджень
нічого цього б не існувало.
Нам знадобилось багато років, щоб дослідити будову атома.
Для цього нам довелося розробити прискорювачі часток.
Перші з них дозволили нам розщепити атом.
Потім ми стали досягати вищої і вищої енергії.
Ми створили циклічні прискорювачі, які дозволили нам зазирнути в ядро,
і навіть створити нові хімічні елементи.
Після цього ми вже не просто досліджували атом.
Ми навчилися контролювати ці частинки.
Ми навчилися взаємодіяти зі світом на рівні,
який людина не бачить, не відчуває на дотик,
про який навіть не підозрює.
Потім ми почали будувати все більші прискорювачі,
тому що ми хотіли дізнатися природу Всесвіту.
Мірою того, як ми копали все глибше, почали відкриватися нові частинки.
Нарешті, ми створили величезні кільцеві пристрої,
що приймають два промені з частинок у протилежних напрямках,
стискають їх до діаметра, менше за діаметр волосинки,
і зіштовхують їх одна з одною.
Використовуючи формулу Ейнштейна E = mc²,
можна всю цю енергію перетворити в нову речовину,
нові частинки, які ми вирвали з самої тканини Всесвіту.
На сьогодні існує близько 35 000 прискорювачів,
не враховуючи телевізорів.
Всередині кожної з цих неймовірних машин
є сотні мільярдів крихітних часток,
що танцюють і кружляють, утворюючи системи,
які складніші за галактичні системи.
Мені бракує слів, щоб описати, наскільки це неймовірно,
що ми на таке здатні!
(Сміх)
(Оплески)
Тому я хочу попросити вас вкладати свій час і енергію
в людей, що займаються дослідженнями, базованими на цікавості.
Джонатан Свіфт сказав:
«Видіння - це мистецтво бачити невидиме».
Близько століття тому Дж. Дж. Томпсону вдалося це зробити,
коли він відкрив завісу в субатомний світ.
Тому нам треба інвестувати в такі дослідження,
тому що перед нами стоїть багато випробувань.
Нам потрібно бути терплячими;
потрібно дати вченим час, простір і засоби,
необхідні для їхніх подальших досліджень,
адже історія вчить нас,
що чим більша наша допитливість та неупередженість
щодо результатів досліджень,
тим більш значущими будуть наші відкриття.
Дякую.
(Оплески)
19世纪晚期， 科学家在试图破解一个迷。
他们发现， 如果有一个像这样的真空管，
在上面施加高压，
会产生奇怪的现象。
他们称之为阴极射线。
但问题是： 它是由什么构成的？
在19世纪的英国， 物理学家J.J.汤普森
用磁铁和电源做了个实验，就像这样。
他从中得到了 一个不可思议的真相。
这些射线是由某种 带负电荷的粒子构成的，
大约比当时他们所知的 最小的粒子，氢原子，还轻2000倍。
于是汤普森发现了第一个亚原子粒子，
也就是我们现在所称的电子。
在当时，这似乎就是个 百无一用的发现。
我意思是，汤普森并不认为 电子能做什么用途。
在他位于剑桥的实验室里， 他过去常常邀杯道：
“为电子而干杯，
希望它永远不会对任何人有用。”
（笑声）
他纯粹是因为好奇，
为了更深入地了解世界 而投身于研究工作。
他的发现确实引发了一场科学革命。
但它也引发了另外一场 意料之外的技术革命。
今天，我想为由好奇心 驱动的研究提供充分理由，
因为如果没有它，
我们今天讨论的所有技术,
都不可能存在。
汤普森的这个发现真正地 改变了我们对现实的看法。
我指的是， 我认为我现在站在台上，
你们认为你们坐在座位上。
实际情况是： 你身体里的电子
正把椅子上的 电子往下挤，
以此对抗重力。
你甚至没有 真正碰到座位。
你只是一直在它上面 稍高一点的地方悬浮。
但在很多方面，我们现代社会 其实是建立在这个发现之上的。
我是说，这些管子是 电子学的开端。
以及在以前， 很长一段时间，
如果你还记得，在你的起居室中， 我们大多数人都拥有它的产物，
一台阴极射线管电视。
但是——我的意思是， 即使有了这个发现，
但如果电视只是这唯一的发明， 我们的生活将会多么困顿？
（笑声）
幸运的是，这个真空管只是一个开始，
因为当电子 撞到管子里的金属片时,
会发生别的事情。
让我给你们演示。
重新打开它。
所以随着电子“嘎吱一声” 急停在金属内部时，
它们的能量以高能光束的方式 被释放出来，也就是X射线。
（嗡嗡响）
在发现电子后的15年内，
这些X射线被用来拍摄人体内部的影像，
帮助拯救士兵生命的外科医生，
这样他们就能够在士兵 身体中找到子弹和弹片。
但是回到最初，如果命令科学家 发明出更好的手术探针，
这种技术就能凭空出现， 这是不可能的。
只有纯粹出于好奇做的研究， 而不考虑任何实际用途，
才能让我们 发现电子和X射线。
现在，这个真空管也为我们 理解宇宙和粒子物理领域
打开了一扇门，
因为它也是第一个粒子 加速器，结构堪称简陋。
嗯，我是加速器物理学家， 因此我设计粒子加速器，
我试着理解粒子束的行为。
我的领域有点不一般，
因为它的研究 不仅是由好奇心驱动的，
而且也与现实世界的 应用技术相关。
但这两者的结合让我对
我的工作感到非常兴奋。
嗯，在过去100年中，
有太多的案例，数不胜数。
但我想给你们分享其中几个。
1928年，一位名叫保罗 · 狄拉克的物理学家 在他的方程中发现了一些奇怪的东西。
仅仅基于数学的洞察，他预测，
应该有第二种物质，
与正常物质相反的物质，
当它们相互接触时就会湮灭：
反物质。
我是说，这个想法听起来很荒谬。
但在4年之内，他们证实了它。
如今，我们每天都在医院使用它，
正电子发射断层扫描， 或叫PET扫描，用于检测疾病。
或者，拿这些X光来说。
如果你可以把这些电子 加速到更高能量，
例如，比这个管子里的高1000倍，
由此产生的X射线实际上
可以释放足够强的电离 辐射，杀死人体细胞。
如果你能够按照实际需求 调整X射线的形状和方向，
就可以实现不可思议的事情：
无须药物或手术 就可以治疗癌症，
这就是我们说的放射疗法。
在澳大利亚和英国这样的国家，
大约一半的癌症病人 使用放射疗法。
电子加速器 实际上是很多医院的
标准配备。
或者，在日常生活中：
如果你有智能手机或电脑——
在TEDx，大家都带着它们，对吧？
嗯，这些设备中的芯片，
是在“离子注入工序”中通过
将单个离子注入硅来制造的。
这就需要粒子加速器。
没有由好奇心驱动的研究，
这些东西没有一个会存在。
那么，多年来， 我们真正学会了探索原子内部。
要做到这一点， 我们必须研究发展粒子加速器。
我们开发的第一个加速器 让我们分裂原子。
然后我们得到 越来越高的能量；
我们创造了圆形加速器， 让我们深入原子核
然后甚至产生了新的元素。
在那一刻，我们不再只是探索原子内部。
我们学会了控制这些粒子。
我们学会了在一个人类无法看到、 触摸甚至感知到的微观层面上
与世界互动。
然后我们建造越来越大的加速器，
因为我们对宇宙的本质充满好奇。
随着我们越钻越深，新的粒子接连被发现。
最终，我们建造了一个巨大的环状机器，
它把两束粒子从相反的方向
压缩到不到一根 头发那么细的宽度，
然后使它们对撞。
然后，根据爱因斯坦 质能方程E=mc^2，
你得到了所有的能量， 并把它转化为新的物质，
我们从宇宙的特定基本 结构中提取的新的粒子。
如今，全世界有35000台加速器，
不包括电视。
在这些神奇的机器里面，
有数千亿的微小粒子，
在比星系的组成 还复杂的系统中,
跳舞和旋转。
各位，我甚至都无法解释，
我们能做到这一点 是多么的不可思议。
（笑声）
（鼓掌）
所以我想鼓励 你们投入时间和精力,
支持人们去做 由好奇心驱动的研究。
乔纳森 · 斯威夫特曾经说过，
“远见是见人所未见的艺术。”
一个多世纪前， 汤普森就是这么做的，
当他揭开亚原子世界面纱时。
现在，对于由好奇心驱动的 研究，我们需要进行投入，
因为我们面对着如此多的挑战。
我们需要耐心；
我们需要提供给科学家时间、场所以及
继续他们的探求的工具，
因为历史告诉我们：
如果我们能够对研究的结果
保持好奇和开放的心态，
我们的发现就越能改变世界。
谢谢。
（鼓掌）
在十九世紀末，科學家 試圖想要破解一個謎。
他們發現，如果他們有 一支像這樣真空管，
接著讓高電壓通過它，
會發生很奇怪的現象。
他們稱之為陰極射線。
但，問題是，陰極射線 是什麼做成的？
十九世紀，在英國， 物理學家 J.J. 湯普森
用磁鐵和電來進行實驗，像這樣。
他得到了很難以置信的意外發現。
這些射線是由 帶負電的粒子所構成，
粒子的重量比氫原子 還要輕兩千倍，
氫原子是我們所知最小的東西。
所以，湯普森發現了 第一個亞原子粒子，
現在我們稱之為電子。
在當時，這似乎是個 完全不實際的發現。
我是指，湯普森不認為 電子可以做任何應用。
在他在劍橋的實驗室， 他以前會這樣子敬酒：
「敬電子。願它永遠 不會對任何人有用。」
（笑聲）
他非常支持 單純出於好奇心來做研究，
以對世界有更深的了解。
他的發現，確實造成了 一次科學的革命。
但，它也造成了科技的 第二次且是未預期的革命。
今天，我想要提出幾個例子來說明， 由好奇心驅使的研究，
因為若沒有這樣的好奇心 今天我要談得這些科技
通通都不可能發生。
湯普森的發現，改變了 我們對於現實的觀點。
我的意思是，我認為 我站在一個舞台上，
而你認為你坐在一張椅子上。
但那只是你體內的電子
在對抗著椅子的電子，
抵抗地心引力。
你甚至沒有觸碰到椅子。
你其實是停留在椅子 上方一點點的位置。
但，就許多層面來說，我們的現代 社會是建立在這項發現之上的。
我是指，這些真空管 是電子的開端。
接著，許多年來，
如果你記得的話，很多人 在客廳中都有一個這樣的東西，
就在映像管電視裡。
但——我是指， 我們的人生會有多麼無趣，
如果從這個發現產生的發明 就只有電視而已？
（笑聲）
謝天謝地，這個射線管只是個開端，
因為，當這裡的電子 撞到管內的一片金屬時，
會發生另一種現象。
讓我示範給各位看。
把這個重新打開。
所以，當電子碰撞金屬 並停在金屬內的時候，
它們的能量會再次被丟出來，
形式是高能光， 也就是我們所謂的 X 光。
（嘈雜聲）
在發現電子之後的十五年內，
這些 X 光就被用來 製造人體內的影像，
協助外科醫生拯救士兵的性命，
在士兵的體內找到 子彈碎片以及砲彈碎片。
我們不可能要求科學家
藉由找到更好的手術方法來 發現這類的科技，
唯有腦子沒有雜念， 靠著好奇心所做出來的研究，
才能發現電子和 X 光。
如今，這射線管為我們打開了一扇門，
讓我們能了解宇宙
以及粒子物理學的領域，
因為它也是第一個 非常陽春的粒子加速器。
我是加速器物理學家， 我設計粒子加速器，
我試圖了解光束的行為。
我的領域有一點不尋常，
因為它跨在好奇心驅使的研究
和真實世界應用 所需要的技術之間。
但，正是因為這兩者的結合，
讓我對於我的工作感到非常興奮。
在過去一百年間，
有太多例子了，我無法一一列舉。
但我想和各位分享其中幾個。
1928 年，物理學家保羅狄拉克
發現他的方程式有點奇怪。
他完全憑著數學上的洞見，
預測到應該還有第二種
與正常物質相反的東西存在，
就在碰觸的時候，會消失不見：
反物質。
這個想法聽起來很可笑。
但在四年後，他們終於找到了。
現今，我們每天都會 在醫院中用到它，
用在正電子發射電腦斷層掃描， 或簡稱 PET 掃描，用來偵測疾病。
或者，比如這些 X 光。
如果你能讓這些電子的 能量提升到更高，
比這種射線管還要高一千倍，
產生出來的 X 光
就會有足夠的游離輻射， 可以殺死人類細胞。
如果你能夠操控 這些 X 光的形狀和方向，
就能讓我們做到 一件很了不起的事：
不用藥物或手術就能治療癌症，
這就是所謂的放射線療法。
在像是澳洲和英國這些國家，
癌症病人有一半左右 都是用放射線療法來治療。
所以，電子加速器
其實是大部分醫院的標準配備。
或者，更樸實一點的例子：
如果你有智慧手機或是電腦——
這是 TEDx，所以你們現在應該 兩種都帶在身上，對吧？
在那些裝置內的晶片
製作方式是將單獨的 離子植入到矽當中，
這個過程叫做離子佈植。
這過程會運用到粒子加速器。
不過，若沒有好奇心驅使的研究，
這些東西都完全不會存在。
所以，多年來，
我們真的在學習探索原子的內部。
為了做到這一點， 我們得要開發出離子加速器。
我們最早開發出來的加速器， 讓我們能把原子分割。
接著，我們朝向 越來越高的能量前進；
我們創造出環形加速器， 讓我們能鑽研原子核，
接著，甚至創造出新的元素。
現在，我們不再 只是在探索原子的內部了。
我們已經學會控制 這些粒子的方法。
我們已經學會在微小規模上，
和我們的世界互動，微小到 人類肉眼看不到也摸不到，
甚至無法感覺到它的存在。
接著，我們建立的 加速器越來越大，
因為我們很好奇宇宙的本質。
隨著我們越挖越深， 新的粒子不斷出現。
最終，我們做出了 巨大的環型機器，
採用來自相反方向的兩道粒子束，
將它們擠壓到比 一根頭髮的寬度還小，
讓它們猛撞在一起。
接著，用愛因斯坦的 E=mc2，
可以把所有產生的能量 轉換成新的物質，
我們從宇宙的構造中 扯下來的新粒子。
現今，世界上有大約 三萬五千台加速器，
不包括電視機。
在每個加速器中， 都是很了不起的機器，
有數百、數十億個小粒子，
在比銀河形成還要複雜的
系統中飛舞、旋轉。
各位，我實在不知道 要如何解釋我們能做到這些
是多麼不可思議的事。
（笑聲）
（掌聲）
所以，我想要鼓勵各位， 把你們的時間和能量投資給
出於好奇心而去做研究的人。
強納森史威夫特曾經說過：
「遠見就是能洞見 大家尚未能見的一門藝術。」
這也正是超過一個世紀之前， J.J. 湯普森所做的，
他揭開了亞原子粒子世界的面紗。
現在，我們需要投資 由好奇心驅使的研究，
因為我們要面對好多挑戰。
我們需要耐心；
我們需要給科學家 時間、空間，和方法，
來持續他們的追尋，
因為歷史告訴我們，
如果我們能對研究的結果
保持好奇心和開放的心態，
我們的發現就更有可能 可以改變世界。
謝謝。
（掌聲）