برایان کاکس:چرا ما به کاوشگر ها نیازمندیم؟

ما در دوره ای سخت و چالش برانگیز از اقتصاد به سر می بریم، البته. و یکی از اولین قربانیان دوره های سخت اقتصادی، فکر میکنم، بودجه عمومی از هر نوعی هست، اما مطمئنا در این لحظه در خط مقدم بودجه عمومی برای علم است، و مشخصا علم و کاوش مبتنی بر کنجکاوی. من می خوام در حدود 15 دقیقه سعی کنم و شما رو متقاعد کنم که این یک کار مضحک و احمقانه هست.
اما من فکر می کنم برای چیدن این صحنه، من می خوام نشون بدم - اسلاید بعدی تلاش من نیست برای نشون دادن بدترین اسلاید TED در تاریخ اون، اما اون یه مقدار شلوغ پلوغه. (خنده حاضران) اما واقعا، این تقصیر من نیست؛ این اسلاید از روزنامه گاردینه. و این واقعا یک بیان زیباست از اینکه علم چقدر هزینه بر می داره. چرا که، اگه من قصد داشته باشم موردی رو فراهم کنم برای ادامه دادن در خرج کردن روی علم و کاوش مبتنی بر کنجکاوی، من باید به شما بگم که اون چقدرهزینه بر می داره. پس این یه بازیه که بهش میکن "بودجه علم رو بیاب." این مقداریه که دولت انگلستان خرج می کنه. شما اونجا می بینید که، این مقدار 620 میلیارد در ساله.
بودجه علم واقعا - اگه به سمت چپتون نگاه کنید، دسته ای از حباب های بنفش هست و بعد دسته ای از حباب های زرد. و این یکی از اون دسته ی حباب های زرده دور اون حباب زرد بزرگ - حدود 3.3 میلیارد پوند در سال هست غیر از اون 620 میلیارد. که هر چیزی رو در انگلستان تامین مالی می کنه از تحقیقات پزشکی، کاوش فضایی، جایی که من فعالیت می کنم، در سرن در ژنو، فیزیک ذرات، مهندسی، حتی هنر و علوم انسانی، تامین شده از بودجه علمه، که اون 3.3 میلیارده، اون حباب کوچک زرد دور اون حباب نارنجی، در بالا سمت چپ نمایشگر. پس اون چیزیه که ما در مورد اون بحث می کنیم. این درصد، همون حدودیه که در ایالات متحده و آلمان و فرانسه هست. مجموع بودجه تحقیقات و تولید در اقتصاد، که از بودجه عمومی تامین می شود، حدود 0.6 درصد تولید ناخالص داخلی ست. پس این چیزیه که ما داریم در موردش بحث می کنیم.
اولین چیزی که من می خوام بگم، و مستقیما از مجموعه "شگفتی های منظومه خورشیدی" هست اینه که کاوش ما از منظومه خورشیدی و جهان به ما نشان داده است که اونها به شکل غیر قابل توصیفی زیبا هستند. این تصویریه که واقعا فرستاده شده است توسط کاوشگر فضایی کاسینی حول زحل، البته بعد از اینکه ما فیلم براداری "شگفتی های منظومه خورشیدی" رو تموم کردیم؛ به همین خاطر این تصویر در اون مجموعه نیست. این از انسلدوس (ماه زحل) هست. اون بزرگ فراگیر، اون کره سفید در گوشه، زحله، که در پس زمینه تصویر قرار داره. و اون هلال، انسلدوس هست، که حدودا به بزرگی جزایر بریتانیاست. قطر اون حدود 500 کیلومتر هست. پس یک ماه کوچک. چه دل ربا و زیباست... اینکه یک تصویر پردازش نشده است، به هر حال باید بگم. این تصویر سیاه سفیده، که مستقیما از مدار زحل گرفته شده است.
اونچه که زیباست اینه که، شما احتمالا در شاخه ای که اونجا هست، می تونید نوعی ضعیف از دسته هایی از دود که از اون شاخه بلند می شوند را ببینید. به این روش ما اون رو در "شگفتی های منظومه خورشیدی" تصویر سازی می کنیم. این یک تصویر سازی زیباست. اونچه که ما یافتیم اون دسته های ضعیف بودند که در واقع فواره هایی از یخ هستند که از سطح این ماه کوچک به بالا میان. این به خودی خود دل ربا و زیباست، اما ما فکر می کنیم مکانیزمی که توان اون فواره ها رو تامین می کنه نیاز به دریاچه هایی از آب مایع داره زیر سطح این ماه. و اونچه که در مورد اون مهمه اینه که در سیاره خودمون زمین، هر جایی که آب مایع پیدا می کنیم، حیات رو می یابیم. پس یافتن شاهدی قوی از آب، استخر هایی از آب، زیر سطح یک ماه 750 میلیون مایل دور از زمین واقعا شگفت انگیزه. پس اونچه که ما داریم می گیم، ضرورتا، اینه که شاید اون یک محیطی برای حیات در منظومه خورشیدیه. خوب به من اجازه بدین که بگم اون فقط یه تصویر سازی بود. من فقط می خوام این تصویر رو نشون بدم. که تصویر دیگه ای از انسلدوس هست. این برای وقتیه که کاسینی زیر انسلدوس پرواز می کرد. پس اون راه خیلی کوتاهی رو طی کرد، فقط چند کیلومتر بالا تر از سطح. و دوباره، تصویری واقعی از فواره های یخ که در فضا به بالا می روند، واقعا زیبا.
اما اون اولین نامزد برای حیات در منظومه خورشیدی نیست. اون احتمالا این مکانه، که ماه مشتری ست، اروپا. و دوباره، ما می بایست به منظومه مشتری پرواز می کردیم برای اینکه درکی داشته باشید، این ماه، همچون بیشتر ماه ها، چیزی بود غیر از یک گوی بی جان از تخته سنگ ها. اون واقعا یک ماه یخی هست. پس اونچه شما دارید بهش نگاه می کنید سطح ماه اروپاست، که ورقه ضخیمی از یخه، احتمالا به ضخامت یک صد کیلومتر. اما با حساب اینکه ماه اروپا در کنش و واکنش است با میدان مغناطیسی مشتری، و نگاه کردن به اینکه اون ترک ها در یخ که می تونید روی تصویر ببینید که به اطراف حرکت می کنند، ما به قوت دریافت کرده ایم که که اقیانوسی از مایع احاطه کرده است کل سطح اروپا را. پس زیر اون یخ، اقیانوسی از مایع دور کل ماه وجود داره. ما فکر می کنیم اون می تونه صدها کیلومتر عمق داشته باشه. ما فکر می کنیم که اون آب نمک باشه، و به این معنیه که مقدار آب بیشتری روی اون ماه مشتری وجود داره نسبت به آبی که درون مجموع اقیانوس های روی زمین وجود داره. پس اون مکان، ماه کوچکی حول مشتری، احتمالا اولین نامزد هست برای یافتن حیات روی یک ماه یا جسمی خارج از زمین، که ما در موردش می دونیم. کشفی عظیم و زیبا.
کاوش ما از منظومه خورشیدی به ما آموخته است که منظومه خورشیدی زیباست. این همچنین ممکنه اشاره کرده باشه به راه پاسخ دادن به یکی از عمیق ترین سوالاتی که شما احتمالا می تونید بپرسید، که اینه، "آیا ما در جهان تنها هستیم؟" آیا استفاده دیگری برای کاوش و علم وجود داره، غیر از اون حس شگفتی؟ خوب، وجود داره. این یک تصویر خیلی مشهوره که در اولین شب کریسمس من گرفته شده 24 دسامبر 1968، وقتی که من حدود 8 ماه ام بود. اون عکس توسط آپولو 8 گرفته شد وقتی که پشت اون ماه رفت. طلوع زمین از آپولو 8. عکسی مشهور؛ خیلی از مردم میگند این عکسیه که سال 1968 رو نجات داد، که یک سال پرآشوب بود آشوب دانشجویی در پاریس، اوج جنگ ویتنام. دلیلی که بسیاری از مردم اینچنین در مورد اون تصویر فکر میکنند، و الگور بارها آن را در TED گفته است، اینه که این تصویر، به طور قابل بحثی آغاز اون حرکت محیطی زیستی بود. زیرا برای اولین بار، ما دیدیم که جهان ما، نه آنچنان جامد و غیر متحرک، و مکانی غیر قابل نابودی، بلکه بسیار کوچک و جهانی بسیار شکننده به نظر می آمد فقط آویزان شده از سیاهی فضا.
و اونچه که نه چندان گفته شد درباره کاوش فضایی، درباره برنامه آپولو، مشارکت اقتصادی ای هست که اون ایجاد کرد. منظورم اینه که در حالی شما می تونید این بحث ها رو انجام بدین که، اون شگفت انگیز بود و دستاوردی عظیم داشت و عکس هایی چون این رو به ما رسوند، که اون هزینه زیادی داشت ، مگه نه؟ خوب، واقعا مطالعات زیادی انجام شده است درباره تاثیر اقتصادی اون، تاثیر اقتصادی آپولو. بزرگترین اون در سال 1975 بود توسط "چیس اکونومتریکس". و اون نشون داد که به ازای هر یک دلاری که برای آپولو خرج شد، 14 تا به اقتصاد ایالات متحده برگشت. پس برنامه آپولو خرج خودش رو داد در تشویق کردن، در مهندسی، در دستاورد هایش و من فکر می کنم در تشویق دانشمندان و مهندسان جوان 14 برابر بیشتر. پس کاوش می تونه خرج خودش رو بده.
در مورد اکتشاف علمی چطور؟ در مورد به راه انداختن خلاقیت چطور؟ خوب، این به نظر مثل تصویری تقریبا از هیچ، میاد. این چیه؟ تصویری از طیف هیدروژن. نگاه کنید، در دهه های 1880 و 1890 بسیاری از دانشمندان و مشاهده گران، نگاه کردند به نور ساطع شده از اتم ها. و تصاویر عجیبی رو مثل این دیدند. وقتی شما این نور رو به منشور می تابونید، چی می بینید؟ اینکه هیدروژن رو برانگیخته می کنید و اون فقط تابش نمیکنه مثل یک چراغ با نور سفید، اون فقط نور رو با رنگ های مشخص بیرون میده، یه قرمز، یه آبی، چند آبی تیره. حالا اون راهنما شد به فهمی از ساختار اتمی زیرا به روشی که اون توضیح داده شده است اتم هایی هستند که تک هسته ای هستند با الکترون هایی که به دور آنها می گردند. و اون الکترون ها فقط می تونند در مکان های مشخصی باشند. و وقتی اونها به مکان بعدی ای که می تونند باشند، پریدند و دوباره به مکان قبلی بازگشتند، اونها نوری در رنگ های مشخص تولید می کنند.
و این واقعیت که وقتی اتم ها رو برانگیخته می کنید، فقط نور رو در رنگ های بسیار خاصی بیرون می دن، یکی از کلید هایی بود به گسترش نظریه کوانتومی رهنمون کرد، نظریه ساختار اتم ها. من فقط می خواسم این تصویر رو نشون بدم، چون قابل توچه بود. این واقعا تصویری از طیف خورشیده. و حالا، این تصویری از اتم هایی هست که در جو خورشید نور رو جذب می کنند. و دوباره، اونها فقط نور رو در رنگ های خاص جذب می کنند وقتی به تراز بالا می پرند و به حالت پایه برمی گردند، به تراز بالا می پرند و به حالت پایه برمی گردند. اما به تعداد خطوط مشکی در اون طیف نگاه کنید. و به عنصر هلیوم فقط با زل زدن به نور آمده از خورشید کشف شد چرا که بعضی از اون خطوط مشکی که پیدا شده بودند با عنصر شناخته شده ای مطابقت نداشتند. و این دلیلی است که هلیوم، هلیوم نامیده شده است. اون "هلیوس" نامیده شده است - واژه "هلیوس" برگرفته از نام لاتین خورشید.
حالا اون مبهم به نظر می رسه، و اون در واقع یک تعقیب مبهم بود، اما نظریه کوانتومی به زودی راهنمایی کرد به فهمی از رفتار الکترون ها در مواد، مثلا مثل سیلیکون. نحوه ای که سیلیکون رفتار می کنه، این واقعیت که شما می تونید ترانزیستور بسازید، به طور خالص یک پدیده کوانتومی ست. پس بدون اون فهم مبتنی بر کنجکاوی از ساختار اتم ها، که به این نظریه مبهم مکانیک کوانتومی رهمنون شد، الان ما ترانزیستور نداشتیم، تراشه های سیلیکونی نداشتیم، ما این بنیان تقریبا کامل رو نداشتیم از اقتصاد مدرن مون.
من فکر می کنم یه مورد دیگه، از چرخشی شگفت انگیز در این داستان وجود داره. در "شگفتی های منظومه خورشیدی"، ما تاکید بر این داریم که قوانین فیزیک جهانی اند. این یکی از باورنکردنی ترین موارد درباره فیزیکه و درباره فهمی از طبیعت که روی زمین کسب می کنید، اینکه شما می تونید اون رو انتقال بدین، نه فقط به سیاره ها، بلکه به دورترین ستاره ها و کهکشان ها. و یکی از پیش بینی های شگفت آور مکانیک کوانتومی، فقط با نگاه کردن به ساختار اتم ها - همون نظریه ای که ترانزیستور ها رو توصیف می کنه - اینه که ستاره ای نمی تونه در جهان وجود داشته باشه که به انتهای عمرش رسیده باشه در حالی که جرمش دقیقا از 1.4 برابر جرم خورشید بیشتر باشه. که این محدودیتیه که روی جرم ستارگان اعمال شده. شما می تونید اون رو روی تکه ای کاغذ در آزمایشگاه حل کنید، تلسکوپی بردارید، اون رو رو به آسمون قرار بدید و بفهمید که ستاره مرده ای وجود نداره که جرم اون از 1.4 جرم خورشید بیشتر باشه. این واقعا یه پیش بینی باورنکردنیه.
چه اتفاقی می افته وقتی ستاره ای دارید که درست روی مرز این جرم قرار داره؟ خوب، این تصویری از اونه. این تصویری از یه کهکشانه، یه کهکشان متداول که بهش میگن "باغچه ما" با چی؟ 100 میلیارد ستاره مثل خورشید ما در اون. اون فقط یکی از میلیارد ها کهکشان در جهانه. یک میلیارد ستاره در هسته کهکشانی وجود داره، و به این دلیله که به این درخشانی نورافشانی می کنه. اون حدود 50 میلیون سال نوری از ما دوره، پس یکی از کهکشان های در همسایگی ماست. اما اون ستاره درخشان اونجا واقعا یکی از ستاره های درون اون کهکشانه. پس اون ستاره هم 50 میلیون سال نوری از ما دوره. اون ستاره قسمتی از اون کهکشانه و می درخشه به درخشانی مرکز اون کهکشان با یک میلیارد خورشید در اون. اون از نوع انفجار ابر نواختری Ia هست. اون یه پدیده باور نکردنیه، به خاطر اینکه اون ستاره ای هست که در اونجا قرار می گیره. اون یه کوتوله کربن-اکسیژنیه. اون اونجا قرار می گیره، با جرمی حدود 1.3 جرم خورشید. و اون یه ستاره شریک داره که به دور اون حرکت می کنه، پس یه ستاره بزرگ، گوی بزرگی از گاز. و اونچه که اون انجام میده، مکیدن گاز ستاره شریکش هست، تا اینکه اون به حدی به نام حد چاندراسخار برسه، و پس از اون منفجر میشه. و اون منفجر میشه، و می درخشه به درخشندگی یک میلیارد خورشید برای مدتی حدود دو هفته، و آزاد می کنه از خودش، نه فقط انرژی بلکه مقدار عظیمی از عناصر شیمیایی به داخل جهان. در واقع اون یک کوتوله کربن-اکسیژنی هست.
ولی کربن و اکسیژنی وجود نداشت در جهان در زمان انفجار بزرگ. و همچنین کربن و اکسیژنی در جهان وجود نداشت در نسل اول ستارگان. اون در ستارگان به وجود اومد، شبیه اونچه گفته شد ابتدا محبوس شدند و بعد به جهان بازگشتند در انفجار هایی مثل اون برای اینکه در سیارات دوباره چگالیده بشه، در ستاره ها، در منظومه های خورشیدی جدید و در واقع در آدم ها مثل ما. من فکر می کنم این یک بیان قابل توجه از توان، زیبایی و جهانی بودن قوانین فیزیکه، برای اینکه ما اون فرآیند رو می فهمیم، برای اینکه ما می فهمیم ساختار اتم ها رو اینجا روی زمین.
این یه نقل قول زیباست که من پیدا کردم - ما داریم از تحصیل نعمت غیر مترقبه صحبت می کنیم - از الکساندر فلمینگ. "من وقتی بعد از طلوع آفتاب از خواب بیدار شدم در 28 سپتامبر 1928، مطمینا برنامه ریزی نکرده بودم که همه علم پزشکی رو دگرگون کنم با کشف اولین آنتی بیوتیک جهان." کاوشگران اتم هم قصد نداشتند که ترانزیستور رو اختراع کنند. و مطمینا قصد نداشتند که مکانیک انفجار های ابر نواختری رو توضیح بدن، که در نهایت به ما گفت که کجاست ساختار های پایه ای حیات که در جهان ساخته شد. پس من فکر می کنم که علم می تونه... تحصیل نعمت غیر مترقبه مهمه. اون می تونه زیبا باشه. اون می تونه چیز های شگفت انگیزی رو کشف کنه. من فکر می کنم اون در نهایت می تونه کشف کنه عمیق ترین ایده ها رو برای ما درباره جای ما در جهان و حقیقتا اهمیت سیاره خانه ما.
این یک تصویر تماشایی از سیاره ماست. این شبیه سیاره ما نیست. این شبیه مشتریه، به خاطر اینکه اون هست. این تصویر توسط کاوشگر فضایی کاسینی گرفته شده است. اما این یه تصویر مشهوره، نه به خاطر زیبایی و ابهت حلقه های زحل، بلکه به خاطر اون حباب کوچک و ضعیف که از زیر یکی از اون حلقه ها آویزونه. و اگه من تصویر رو اونجا بزرگ کنم، شما اون رو می بینید. اون شبیه به یک ماهه، اما در واقع اون تصویری از زمینه. این تصویری از زمین بود که در چارچوب زحل گرفته شده بود. اون سیاره ماست از 750 میلیون مایل دورتر. من فکر می کنم زمین ویژگی عجیبی پیدا می کنه هر چی فاصله بیشتری از اون پیدا می کنی، بیشتر زیبا به نظر می رسه.
اما این دور ترین یا مشهور ترین تصویر از سیاره مون نیست. اون تصویر توسط چیزی که اون رو فضاپیمای ویجر می نامند، گرفته شد. و این تصویر منه در مقابل اون، به عنوان مقیاس. ویجر یه ماشین کوچیکه. اون الان 10 میلیارد مایل دورتر از زمینه، با اون دیش با توان 20 وات در حال پراکندن اطلاعاته، و ما هنوز با اون در ارتباطیم. و اما اون مشتری ، زحل اورانوس و نپتون رو را ملاقات کرده. و بعد از اینکه همه اون چهار تا سیاره رو ملاقات کرد، کارل سیگن، که یکی از قهرمانان بزرگ منه، این ایده شگفت انگیز رو داشت از به دور چرخیدن ویجر و عکس گرفتن از هر سیاره ای که ملاقات کرده بود. و اون این تصویر رو از زمین گرفت. این خیلی مشکله که زمین رو اونجا ببینی، به اون عکس میگن "نقطه آبی کمرنگ"، اما زمین آویزونه از اون میله نور. اون زمینه از فاصله 4 میلیارد مایلی.
و من می خوام برای شما اونچه رو که سیگن درباره اون نوشت، فقط برای پایان (صحبتم)، بخونم، برای اینکه من نمی تونم کلمات رو به اون زیبایی بگم برای توصیف اونچه که او دید در اون تصویری که گرفته بود. او گفت، "دوباره به اون نقطه توجه کنید. اون اینجاست، اون خونه هست، اون ماییم. روی اون، هر کی رو که دوست دارید، هر کی رو که می شناسید، هر کی رو که درباره اون شنیده اید، همه انسان هایی که تا حالا زندگی هاشون رو گذروندند. انبوهی از لذت و رنج هزاران مذهب بی پروا، ایدئولوژی ها و عقیده های اقتصادی، هر شکارچی و علف خوار، هر قهرمان و ترسو، هر آفریننده و نابودگر تمدن، هر شاه و رعیت، هر زوج جوان عاشق، هر مادر و پدر، هر کودک امیدوار، مخترع و کاوشگر، هر معلم اخلاق، هر سیاستمدار فاسد، هر ستاره بزرگ، هر رهبر عالی هر قدیس و گناهکار در تاریخ گونه های ما، اونجا زندگی کردند، روی نقطه ای از غبار، معلق در پرتو خورشید. گفته شده است که نجوم یک تجربه متواضع کننده و شخصیت ساز است. بیانی بهتر از این شاید وجود نداشته باشد از زشتی خودبینی های بشر از این تصویر دور، از جهان کوچک ما. برای من، این تاکید می کنه روی مسیولیت من تا با دیگری مهربانانه تر برخورد کنم و مراقبت کنم و گرامی بدارم اون نقطه آبی کمرنگ رو، تنها خونه ای که ما تا حالا شناختیم."
کلماتی زیبا درباره قدرت علم و کاوش. این بحث همیشه بوده، و در آینده هم همیشه خواهد بود، که ما به اندازه کافی درباره جهان می دونیم. شما می تونستید این بحث رو در دهه 1920 داشته باشید؛ که پنسیلین رو نداشتید. شما می تونستید این بحث رو در دهه 1980 داشته باشید؛ که ترانزیستور رو نداشتید. و این بحث، امروز در این دوره سخت اقتصادی انجام شد. مطمئنا"، ما به اندازه کافی می دونیم. ما نیازی نداریم که چیزی دیگه ای درباره جهانمون کشف کنیم.
اجازه بدین آخرین کلمات رو از کسی بگم که به سرعت داره قهرمان من میشه، هامفری دیوی، که علم اش رو در انتهای قرن 19 ام به انجام رسوند. او در همه اون مدت به روشنی تحت یورش بود. ما به اندازه کافی از انتهای قرن 19 ام می دونیم. فقط از اون بهره برداری کن؛ چیز هایی رو بساز. او اینچنین گفت، او گفت، "هیچ چیزی بیشتر از این در جهت پیشرفت ذهن بشر که فرض کنیم نظرات مون درباره علم نهایی هستن، نحس نیست، طوری که پیروزی ما کامل شده، که هیچ رازی در طبیعت نمونده، و اینکه هیچ جهان نو ای برای دست یابی نمونده."
متشکرم.
(تشویق)