Argumenten för forskning driven av nyfikenhet

Till synes poänglös vetenskaplig forskning kan leda till makalösa upptäckter, säger fysikern Suzie Sheehy. I denna föreläsning och teknikdemonstration visar hon hur många av våra moderna teknologier är knutna till experiment som gjordes av ren nyfikenhet för flera århundraden sedan -- och argumenterar för att vi borde investera i mer sådant för att få en djupare förståelse för världen.

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)

(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)