26703715 مشاوره آموزشی رایگان

26703715 مشاوره آموزشی رایگان

فیزیک شگفت‌انگیز زندگی روز‌مره

Helen Czerski

The fascinating physics of everyday life

Physics doesn't just happen in a fancy lab -- it happens when you push a piece of buttered toast off the table or drop a couple of raisins in a fizzy drink or watch a coffee spill dry. Become a more interesting dinner guest as physicist Helen Czerski presents various concepts in physics you can become familiar with using everyday things found in your kitchen.


تگ های مرتبط :

Physics, Science, Play
همان‌طور که شنیده‌اید، من فیزیکدان هستم. و فکر می‌کنم طرز صحبت ما درباره فیزیک به کمی تغییر نیاز دارد. من اهل همینجا همین پایین جاده هستم؛ دیگر اینجا زندگی نمی‌کنم. اما اهل اینجا بودن یعنی من یک ننهٔ شمالی دارم، مامان مامانم. و ننه خیلی باهوش است؛ تحصیلات رسمی چندانی نداشته‌است، اما باهوش است. و وقتی دانشجوی سال دوم کارشناسی فیزیک در دانشگاه کمبریج بودم، به یاد دارم که بعدازظهری در خانه ننه در آرمستون مشغول مطالعه مکانیک کوانتومی بودم. و کلی پوشه به خط، می‌دانید، هیرو گلیف جلویم باز بود -- باید روراست باشیم. و ننه از راه رسید، و به این پوشه نگاهی کرد،
و گفت، «اون چیه؟» من گفتم، «ننه، این مکانیک کوانتومیه.» و سعی کردم درباره چیزهایی که در آن صفحه بود کمی توضیح بدهم. به هسته اتم و ثابت‌های A و B انیشتین مربوط بود. و ننه خیلی به نظر تحت تاثیر قرار گرفته بود. و بعد گفت، «اوه، وقتی اینها رو یاد بگیری چه کار می‌تونی بکنی؟» (خنده) «نمیدونم، مامان.» (خنده) فکر کنم چیزی درباره کامپیوتر گفتم، چون آن موقع این تنها چیزی بود که در فکرم می‌گذشت. اما می‌توانیم آن سوال را گسترش دهیم چون سوال بسیار خوبی است -- «چه می‌توانیم بکنیم وقتی آن را می‌دانیم؟» و «آن» فیزیک است.
و من فهمیده‌ام که وقتی درباره فیزیک در جامعه و به نحوی تصویر آن صحبت می‌کنیم، درباره کارهایی که می‌توانیم با آن بکنیم حرف نمی‌زنیم. درک ما از ماهیت فیزیک به کمی تغییر نیاز دارد. نه تنها به کمی تغییر نیاز دارد، که به اشتراک گذاشتن این نقطه نظر برای جامعه ما حیاتی است، و این را تنها به خاطر اینکه فیزیکدان هستم و جانبدارانه حرف می‌زنم و فکر می‌کنم ما مهم‌تریین آدم‌های دنیاهستیم نمی‌گویم. روراست. پس، تصور ما از فیزیک -- بیایید روراست باشیم، مشکل تصور داریم -- خیلی از این پیش‌تر نیامده است. این تصویر مشهوری از کنفرانس سلوی سال ۱۹۲۷ است.
این زمانی است که مغزهای بزرگ فیزیک با جبرگرایی و معنای اینکه تنها احتمال این هست که آن ذره در جایی حضور داشته باشد، و اساساً با واقعیت آنها دست به گریبان بودند. و این همه بسیار دشوار بود. و می‌بینید که آنها همه آدم‌های اخموی کت و شلوار پوشیده هستند. ماری کوری -- ممکن است بگویم، "ماری آنتونیت،" که ممکن است محرکی برای کتاب باشد، ماری کوری، پایین سومی از سمت چپ، او را هم راه داده بودند، اما باید مثل بقیه لباس می‌پوشید. (خنده) خوب، فیزیک این شکلی است -- پر از خطوط هیروگلیف است،
این‌ها مربوط موج و ذرات هستند. ابن برداشت هنرمندی از برخورد دو سیاهچاله است، که در واقع ارزش نگاه کردن به آن می‌دهد. خوشحالم که مجبور نبودم برآورد خطر را برای آنچه آنجا می‌گذشت بنویسم. نکته اینجاست: این تصور موجود درباره فیزیک است، نه؟ عجیب و سخت است، افراد عجیبی به آن مشغولند و لباس‌هاس عجیب می‌پوشند. غیر قابل دسترسی است، جای دیگری است، و اساساً چرا باید اهمیت بدهم؟ و مشکل آن این است که من فیزیکدان هستم، و این را مطالعه می‌کنم. این -- این شغل من است، نه؟
من ارتباط بین اتمسفر و اقیانوس را مطالعه می‌کنم. اتمسفر عظیم است، اقیانوس عظیم است، و لایه نازکی که این دو را به هم پیوند می‌دهد بسیار مهم است، چون جایی است که چیزها از یک مخزن بزرگ به دیگری می‌روند. می‌توانید سطح دریا را ببینید -- من این فیلم را گرفته‌ام -- میانگین ارتفاع آن امواج ده متر بود. پس این قطعاً فیزیک است که اینجا درحال رخ دادن است -- چیزهای زیادی هست -- این قطعاً فیزیک است. و با این وجود در درک فرهنگی ما از فیزیک جایی ندارد و این مرا آزار می‌دهد. خوب برداشت فرهنگی ما از فیزیک شامل چه چیزی است؟ از آنجا که من فیزیکدان هستم، باید یک نمودار داشته باشیم، خوب؟
اجازه داریم. این پایین زمان را داریم، از چیزهای خیلی سریع، تا چیزهای خیلی آهسته. چیزهای کوچک این پایین، چیزهای بزرگ بالا. پس برداشت فرهنگی فعلی ما از فیزیک این شکلی است. فیزیک کوانتوم در گوشه پایین قرار دارد، خیلی کوچک و عجیب است، خیلی سریع اتفاق می‌افتد، و در کل راه درازی است ... تا مسائلی که در زندگی روزمره اهمیت دارند. و بعد از آن کیهان‌شناسی را داریم که آن بالا است؛ خیلی بزرگ، خیلی دور، و همین‌طور خیلی عجیب. و اگر به جاهایی مثل سیاه‌چاله‌ها
در ابتدای شروع جهان بروید، می‌دانیم که این خط مقدم فیزیک است، درست؟ کارهای بسیاری برای کشف فیزیک جدید در این مکان‌ها انجام شده است. اما نکته اینجاست، که فاصله بسیار بزرگی را در این میان مشاهده می‌کنید. و در این جای خالی، چیزهای زیادی هست. سیارات و نوشیدنی‌ها و آتشفشان‌ها و ابرها و کلارینت‌ها و حباب‌ها و دلفین‌ها و همه چیزهایی که زندگی روزمره ما را شکل می‌دهند. و غافلگیر خواهید شد از اینکه همه این‌ها هم به فیزیک مربوط هستند -- فیزیک در میانه است، منتها کسی درباره آن حرف نمی‌زند. و نکته این‌ها همه این است که آنها بر اساس تعداد نسبتاً کمی از قوانین فیزیک کار می‌کنند،
چیزهایی مثل قانون حرکت نیوتن، ترمودینامیک، کمی دینامیک چرخش. در این میان فیزیک در گستره وسیعی به کار می‌آید، از چیزهای خیلی خیلی کوچک تا چیزهای خیلی خیلی بزرگ. باید خیلی تلاش کنید تا از این خارج شوید. و همچنین در مطالعه فیزیک، در اینجا پیشگامی داریم منتها کسی درباره آن حرف نمی‌زند. این جهان، جهان پیچیدگی است. وقتی این قوانین با هم کار کنند، جهان زیبا، شلوغ، و پیچیده‌ای را به وجود می‌آورند که در آن زندگی می‌کنیم. اساساً این چیزی است که به صورت روزمره برای من اهمیت دارد.
و این چیزی است که درباره آن صحبت نمی‌کنیم. تحقیقات فیزیکی گسترده‌ای در اینجا در جریان است. اما چون به ستاره‌ها اشاره‌ای ندارد، مردم به دلایلی فکر می‌کنند که این آن نیست. نکته جالب این است که خیلی چیزها اینجا هستند در این میان، که از قانون فیزیکی یکسانی پیروی می‌کنند، و ما می‌توانیم عملکرد این قانون‌ها را تقریباً همیشه اطرافمان ببینیم. ویدیوی کوتاهی اینجا دارم. خوب، بازی این است که یکی از این تخم مرغ‌ها خام و دیگری آب‌پز شده است. از شما می‌خواهم که آنها را مشخص کنید. کدام‌یک خام است؟
(حضار پاسخ می‌دهند) چپی -- درسته! و با این که ممکن است تا به حال این را امتحان نکرده باشید، همگی می‌دانید. دلیل آن این است که وقتی آنها را می‌چرخانید، و بعد تخم مرغ پخته را متوقف می‌کنید، همان که کاملاً جامد است، تمام تخم مرغ را متوقف می‌کنید. وقتی دیگری را متوقف می‌کنید، فقط پوسته متوقف می‌شود؛ مایع داخل هنوز می‌چرخد چون چیزی آن را متوقف نکرده است. پس دوباره پوسته را به چرخش وامی‌دارد و تخم‌مرغ دوباره شروع به چرخش می‌کند. خیلی هوشمندانه‌ست، نه؟ این نشان دهنده چیزی در فیزیک است به نام قانون بقای تکانه زاویه‌ای،
که می‌گوید اساساً اگر چیزی را به چرخش حول محور ثابت وادارید، به چرخش ادامه خواهد داد مگر اینکه برای توقف آن کاری کنید. و این واقعاً اساس کار کائنات است. و تنها به تخم‌مرغ‌ها اعمال نمی‌شود، هرچند اگر از این دست آدم‌ها باشید خیلی به کار می‌آید -- ظاهراً این آدم‌ها وجود دارند -- که تخم‌مرغ را آبپز می‌کنند بعد در یخچال می‌گذارند. کی این کار را می‌کند؟ بهش اقرار نکنید -- اشکالی ندارد. قضاوتتان نمی‌کنیم. اما این مسئله کاربردهای بسیار گسترده‌تری هم دارد. این تلسکوپ فضایی هابل است. میدان فوق العاده عمیق هابل، که بخش خیلی کوچکی از آسمان است.
هابل ۲۵ سال است که در فضای آزاد معلق است، و هیچ چیز را لمس نمی‌کند. و هنوز هم می‌تواند به بخش کوچکی از آسمان اشاره کند. برای ۱۱ روز و نیم، این کار را بخش‌بندی کرد، به اندازه کافی دقیق تا تصاویر شگفت انگیزی مانند این بگیرد. خوب پس سوال این است: چطور چیزی که هیچ چیز را لمس نمی‌کند می‌داند کجاست؟ جراب این است که درست در میان آن، چیزی قرار گرفته که، با تاسف بسیار، تخم‌مرغ خام نیست، اما اساساً همان کار را انجام می‌دهد. ژیروسکوپ‌هایی دارد که در حال چرخش هستند، و به دلیل قانون بقای تکانه زاویه‌ای،
آنها تا ابد، به چرخش حول محور یکسان ادامه خواهند داد. هابل به نوعی دور آنها می‌چرخد، به این صورت می‌تواند جهت خود را پیدا کند. پس همان قانون فیزیکی کوچکی که می‌توانیم در آشپزخانه با آن بازی و از آن استفاده کنیم، همچنین توضیح می‌دهد چطور بعضی از فناوری‌های پیشرفته زمان ما ممکن شده‌اند. خوب این بخش سرگرم کننده فیزیک است، که این الگوها را یاد بگیرید و بعد می‌توانید آنها را دوباره و دوباره و دوباره به کار ببرید. و واقعاً جالب است وقتی آن را در جاهای جدید به کار می‌برید. این سرگرمی فیزیک است. یک بار آن ویدیوی تخم‌مرغ‌ها را به جمعی از بازرگانان نشان دادم و همه آنها خیلی هوشمندانه لباس پوشیده بودند
و می‌خواستند رؤسایشان را تحت تاثیر قرار دهند. و وقت من داشت تمام می‌شد، پس ویدیوی تخم‌مرغ را نشان دادم و بعد گفتم، "خوب، علت آن را پیدا کنید، و بعد بیایید با من بررسی کنید." و صحنه را ترک کردم. و بعد، به معنای واقعی مردهای گنده از آستینم آویزن شده بودند، و می‌گفتند، "اینه؟ اینه؟" و وقتی می‌گفتم، "آره." آنها می‌گفتند، "آره!" (خنده) لذتی که از کشف این الگوها به دست می‌آورید وقتی بزرگ می‌شوید هم از بین نمی‌رود. و این واقعاً مهم است، چون فیزیک تماماً درباره الگوهاست،
و تعداد کمی الگو دسترسی شما به تقریباً تمام فیزیک روزمره جهان ما را فرآهم می‌کند. بهترین نکته درباره آن این است که شامل بازی با اسباب‌بازی هم هست. چزهای مثل تخم‌مرغ و هر چیز این جهانی که به بچه‌ها می‌دهیم تا با آن بازی کنند و عصر شمبه ساکت شوند. این چیزی است که واقعاً اهمیت دارد، چون این قانون کائنات است و به تخم‌مرغ و نانی که روی طرف کره مالیده می‌افتد و همه چیزهای دیگر، درست به اندازه فناوری مدرن و هر چیز دیگری که در این جهان وجود دارد اعمال می‌شود. پس من فکر می‌کنم باید با این الگوها بازی کنیم. اساساً مفاهیم اندکی هست
که می‌توانید با استفاده از چیزهای توی آشپزخانه با آنها آشنا شوید، و واقعاً برای زندگی خارج مفید هستند. اگر می‌خواهید درباره ترمودینامیک چیز یاد بگیرید، یک اردک جای خوبی برای شروع است، برای مثال، چرا پای آنها یخ نمی‌کند. وقتی با کمک اردک کمی ترمودینامیک یاد گرفتید می‌توانید یخچال‌ها را هم توضیح دهید. آهنرباهایی که در آشپزخانه می‌توانید با آنها بازی کنید شما را به توربین‌های بادی و تولید انرژی مدرن می‌رسانند. کشمش در لیموناد [گازدار]، که همیشه چیز خوبی برای بازی کردن است. اگر در یک مهمانی کسل کننده باشید، چند کشمش از مزه‌های بار بردارید، و آنها را در لیموناد بیاندازید. سه نتیجه خواهد داشت.
اول اینکه، دیدن آن خالی از لطف نیست؛ امتحانش کنید. دوم اینکه، آدم‌های کسل کننده را دور می‌کند. سوم اینکه، آدم‌های جالب را به شما جذب می‌کند. از همه جوانب برد خواهید کرد. و بعد چرخش و قانون گازها و گران‌روی هستند. آنجا هم این الگوهای کوچک هستند، و آنها همه اطراف ما را گرفته‌اند. و این از اساس دموکراتیک است، نه؟ همه به فیزیک یکسانی دسترسی دارند، به آزمایشگاهی بزرگ و به روز احتیاج ندارید. وقتی کتاب را نوشتم، فصلی درباره چرخش داشتم. کمی درباره افتادن نان تست روی طرف کره مالیده نوشته بودم. آن فصل را به یکی از دوستانم که دانشمند نیست دادم، تا بخواند و نظرش را به من بگوید،
و او آن فصل را با خود برد. او خارج از کشور کار می‌کرد. دو هفته بعد این را از او دریافت کردم، که می‌گفت، "دارم در هتلی مجلل در سوییس صبحانه می‌خورم، و واقعاً دلم می‌خواهد نان تست را از روی میز هل بدهم و زمین بیاندازم، چون چیزی که نوشتی را باور نمی‌کنم." و این بخش خوبش بود -- مجبور نبود باور کند. می‌توانست نان را به زمین بیاندازد و خودش امتحان کند. و خوب دو چیز مهم درباره علوم هست که باید بدانیم: قانون‌های بنیادی که از راه تجربه و آزمایش یاد گرفته‌ایم کار می‌کنند. روزی که سیبی را رها کنیم و به سمت بالا برود، بحثی درباره جاذبه خواهیم داشت.
اما تا آن زمان، می‌دانیم جاذبه چطور کار می‌کند، و می‌توانیم قالب آن را یاد بگیریم. و بعد فرآیند آزمایش را داریم: اعتماد به نفس داشتن در چیزها، امتحان کردن چیزها، تفکر بحرانی -- چطور دانش را به جلو ببریم -- و هر دوی آنها را می‌توانید با بازی کردن با اسباب‌بازی‌ها در زندگی روزمره یاد بگیرید. و این واقعاً مهم است، چون تمام این بحث درباره فناوری است، بحث‌هایی درباره محاسبات کوانتومی و همه این چیزهای خیلی دور اسرار آمیز را شنیده‌ایم. اما اساساً، ما هنوز هم در بدن‌هایی زندگی می‌کنیم حدوداً این اندازه هستند، هنوز راه می‌رویم و روی صندلی‌هایی به این اندازه می‌نشینیم،
هنوز هم در جهان فیزیکی زندگی می‌کنیم. و آشنا بودن با این مفاهیم یعنی ما درمانده نیستیم. و من فکر می‌کنم خیلی مهم است که در نمانده‌ایم، که جامعه فکر می‌کند می‌تواند به چیزها نگاه کند، چون این درباره دانستن تمام جواب‌ها نیست. درباره داشتن چارچوب مناسب است تا بتوانیم سوال درستی بپرسیم. و با بازی کردن با این چیزهای کوچک اساسی در زندگی روزمره، اعتماد به نفس پرسیدن سوال درست را پیدا می‌کنیم. خوب، چیز بزرگتری هست. برای جواب سوال ننه درباره اینکه وقتی این را بدانی چه کار می‌توانی بکنی -- چون در زندگی روزمره خیلی کار هست
که وقتی این را می‌دانیم می‌توانیم بکنیم، مخصوصاً اگر در یخچال تخم‌مرغ داشته باشید -- پاسخ خیلی عمیق‌تری هست. و خوب کلی لذت و کنجکاوی در بازی کردن با اسباب‌بازی‌ها هست. به هر حال -- چرا همه خوشی باید نصیب بچه‌ها شود، هان؟ همه ما می‌توانیم از بازی با اسباب‌بازی‌ها لذت ببریم و نباید از این کار خجالت بکشیم. می‌توانید مرا سرزنش کنید، اشکالی ندارد. پس وقتی مثلاً به دلایل مطالعه فیزیک می‌رسیم، این بهترین دلیلی است که به ذهن من می‌رسد: من فکر می‌کنم هریک از ما سه سیستم پشتیبان زندگی داریم. ما بدن‌مان را داریم، سیاره‌ای را داریم
و تمدن‌مان را داریم. هر یک از آنها یک سیستم پشتیبان حیات مستقل است، که ما را به روش خود زنده نگه می‌دارد. و همه آنها با قوانین اساسی فیزیک کار می‌کنند که می‌توانید در آشپزخانه با تخم‌مرغ و فنجان چای و لیموناد، و هر چیزی که بتوانید با آن بازی کنید یاد بگیرید. به طور مثال، دلیل اینکه چیزی مثل تغییرات آب و هوایی مساله‌ای این قدر مهم است، این است که دو تا از سیستم‌های پشتیبان حیات را در بر گرفته است، سیاره ما و تمدن ما، که به نوعی در برابر هم مزربندی می‌کنند؛ با هم در تضاد هستند، و باید بر سر آن مرز مذاکره کنیم. و قوانین اساسی فیزیک که می‌توانیم یاد بگیریم،
که روش کار جهان اطراف ما هستند، ابزارهای اساسی همه چیز هستند؛ آنها شالوده هستند. خیلی چیزها هست که در زندگی درباره‌شان بدانیم، اما دانستن بنیان‌ها شما را خیلی جلو خواهد برد. و فکر می‌کنم این، اگر علاقه‌ای به خوش‌گذراندن با فیزیک یا چیزی شبیه آن ندارید -- عجیبه، اما ظاهراً این آدم‌ها وجود دارند -- مطمئناً به زنده نگه‌داشتن خودتان و نحوه عملکرد سیستم‌های پشتیبان حیات ما علاقه‌مندید. چارچوب فیزیک به صورت قابل توجهی ثابت است؛ در بسیاری از چیزهایی که اندازه می‌گیریم یکسان است. به این زودی‌ها هم تغییر نخواهد کرد. ممکن است مکانیک کوانتوم جدیدی کشف شود،
اما این سیب‌ها هنوز هم پایین می‌افتند. پس، سوال این است -- گاهی از من می‌پرسند: چطور شروع می‌کنی؟ اگر به جهان فیزیکی، و درمانده نبودن و پیدا کردن اسباب‌بازی برای بازی علاقه دارید، از کجا باید شروع کنید؟ پیشنهاد من به شما این است: جای شروع آنجاست -- و بزرگسالان این کار را بکنند -- دارید راه‌تان را می‌روید، و متوجه چیزی می‌شوید و مغزتان می‌گوید، "اوه، این عجیبه،" و بعد به خودتان می‌گویید، "تو یک آدم بزرگی. به راهت ادامه بده." و این آن نقطه است -- آن فکر را نگه دارید -- آن لحظه که مغزتان می‌گوید، "اوه، عجیبه،"
چون چیزی برای بازی آنجاست، و ارزش آن را دارد که با آن بازی کنید، و آنجا نقطه شروع است. اما اگر وقتی از اینجا به خانه می‌روید هیچ‌کدام از آن لحظه‌های کوچک را ندارید، اینجا چند چیز برای شروع هست. کشمش را داخل لیموناد [گازدار] بیاندازید؛ خیلی سرگرم کننده است. خشک شدن یک قطره قهوه را مشاهده کنید. می‌دانم مثل نگاه کردن به رنگ در حال خشک شدن است، اما کارهای عجیبی می‌کند؛ ارزش دیدن دارد. در مهمانی‌های شام اگر فنجانی آن حوالی باشد من خیلی خوشمزه می‌شوم. خیلی کارها هست که می‌توانید با فنجان‌های چای بکنید، خیلی عالی است. یکی از واضح‌ترین آنها این است که یک فنجان و یک قاشق بردارید،
به لبه فنجان ضربه بزنید و گوش کنید، و چیز عجیبی خواهید شنید. و دیگری این است که نان تستتان را از روی میز هل بدهید چون می‌توانید، و از آن چیز یاد خواهید گرفت. و اگر خیلی اشتیاق دارید، سعی کنید و آن را طوری هل بدهید که روی طرف کره مالیده نیافتد، که ممکن است. هدف تمام این‌ها این است که اول از همه، همه ما باید با اسباب‌بازی‌ها بازی کنیم. نباید از بررسی جهان فیزیکی‌مان با ابزارهای اطراف‌مان بترسیم، چون همه ما به آنها دسترسی داریم. مهم است، چون اگر بخواهیم جامعه را درک کنیم،
اگر بخواهیم شهروندان خوبی باشیم، باید چارچوبی که هرچیز دیگر در آن قرار دارد را درک کنیم. بازی با اسباب‌بازی‌ها عالی است. اگر بفهمیم سیستم‌های پشتیبان حیات چطور کار می‌کنند خیلی خوب است. اما اساساً، چیزی که باید درباره طرز حرف زدنمان از فیزیک تغییر دهیم، این است که باید درک کنیم که فیزیک فقط مربوط به آدم‌های عجیب و هیروگلیف‌های غریب و دیگری در آزمایشگاهی پر زرق و برق نیست. فیزیک همین‌جاست، مال ماست، و همه ما می‌توانیم با آن بازی کنیم. خیلی متشکرم. (تشویق)
As you heard, I'm a physicist. And I think the way we talk about physics needs a little modification. I am from just down the road here; I don't live here anymore. But coming from round here means that I have a northern nana, my mum's mom. And Nana is very bright; she hasn't had much formal education, but she's sharp. And when I was a second-year undergraduate studying physics at Cambridge, I remember spending an afternoon at Nana's house in Urmston studying quantum mechanics. And I had these folders open in front of me with this, you know, hieroglyphics -- let's be honest.
And Nana came along, and she looked at this folder, and she said, "What's that?" I said, "It's quantum mechanics, Nana." And I tried to explain something about what was on the page. It was to do with the nucleus and Einstein A and B coefficients. And Nana looked very impressed. And then she said, "Oh. What can you do when you know that?" (Laughter) "Don't know, ma'am." (Laughter) I think I said something about computers, because it was all I could think of at the time. But you can broaden that question out, because it's a very good question --
"What can you do when you know that?" when "that" is physics? And I've come to realize that when we talk about physics in society and our sort of image of it, we don't include the things that we can do when we know that. Our perception of what physics is needs a bit of a shift. Not only does it need a bit of a shift, but sharing this different perspective matters for our society, and I'm not just saying that because I'm a physicist and I'm biased and I think we're the most important people in the world. Honest. So, the image of physics -- we've got an image problem, let's be honest -- it hasn't moved on much from this.
This is a very famous photograph that's from the Solvay Conference in 1927. This is when the great minds of physics were grappling with the nature of determinism and what it means only to have a probability that a particle might be somewhere, and whether any of it was real. And it was all very difficult. And you'll notice they're all very stern-looking men in suits. Marie Curie -- I keep maybe saying, "Marie Antoinette," which would be a turn-up for the books -- Marie Curie, third from the left on the bottom there, she was allowed in, but had to dress like everybody else.
(Laughter) So, this is what physics is like -- there's all these kinds of hieroglyphics, these are to do with waves and particles. That is an artist's impression of two black holes colliding, which makes it look worth watching, to be honest. I'm glad I didn't have to write the risk assessment for whatever was going on there. The point is: this is the image of physics, right? It's weird and difficult, done by slightly strange people dressed in a slightly strange way. It's inaccessible, it's somewhere else and fundamentally, why should I care?
And the problem with that is that I'm a physicist, and I study this. This -- this is my job, right? I study the interface between the atmosphere and the ocean. The atmosphere is massive, the ocean is massive, and the thin layer that joins them together is really important, because that's where things go from one huge reservoir to the other. You can see that the sea surface -- that was me who took this video -- the average height of those waves by the way, was 10 meters. So this is definitely physics happening here -- there's lots of things -- this is definitely physics.
And yet it's not included in our cultural perception of physics, and that bothers me. So what is included in our cultural perception of physics? Because I'm a physicist, there has to be a graph, right? That's allowed. We've got time along the bottom here, from very fast things there, to things that take a long time over here. Small things at the bottom, big things up there. So, our current cultural image of physics looks like this. There's quantum mechanics down in that corner, it's very small, it's very weird, it happens very quickly,
and it's a long way down in the general ... on the scale of anything that matters for everyday life. And then there's cosmology, which is up there; very large, very far away, also very weird. And if you go to some places like black holes in the beginning of the universe, we know that these are frontiers in physics, right? There's lots of work being done to discover new physics in these places. But the thing is, you will notice there's a very large gap in the middle. And in that gap, there are many things. There are planets and toasts and volcanoes and clouds
and clarinets and bubbles and dolphins and all sorts of things that make up our everyday life. And these are also run by physics, you'd be surprised -- there is physics in the middle, it's just that nobody talks about it. And the thing about all of these is that they all run on a relatively small number of physical laws, things like Newton's laws of motion, thermodynamics, some rotational dynamics. The physics in the middle applies over a huge range, from very, very small things to very, very big things. You have to try very hard to get outside of this.
And there is also a frontier in research physics here, it's just that nobody talks about it. This is the world of the complex. When these laws work together, they bring about the beautiful, messy, complex world we live in. Fundamentally, this is the bit that really matters to me on an everyday basis. And this is the bit that we don't talk about. There's plenty of physics research going on here. But because it doesn't involve pointing at stars, people for some reason think it's not that. Now, the cool thing about this is that there are so many things
in this middle bit, all following the same physical laws, that we can see those laws at work almost all the time around us. I've got a little video here. So the game is, one of these eggs is raw and one of them has been boiled. I want you to tell me which one is which. Which one's raw? (Audience responds) The one on the left -- yes! And even though you might not have tried that, you all knew. The reason for that is, you set them spinning, and when you stop the cooked egg, the one that's completely solid,
you stop the entire egg. When you stop the other one, you only stop the shell; the liquid inside is still rotating because nothing's made it stop. And then it pushes the shell round again, so the egg starts to rotate again. This is brilliant, right? It's a demonstration of something in physics that we call the law of conservation of angular momentum, which basically says that if you set something spinning about a fixed axis, that it will keep spinning unless you do something to stop it. And that's really fundamental in how the universe works. And it's not just eggs that it applies to,
although it's really useful if you're the sort of person -- and apparently, these people do exist -- who will boil eggs and then put them back in the fridge. Who does that? Don't admit to it -- it's OK. We won't judge you. But it's also got much broader applicabilities. This is the Hubble Space Telescope. The Hubble Ultra Deep Field, which is a very tiny part of the sky. Hubble has been floating in free space for 25 years, not touching anything. And yet it can point to a tiny region of sky. For 11 and a half days, it did it in sections, accurately enough to take amazing images like this.
So the question is: How does something that is not touching anything know where it is? The answer is that right in the middle of it, it has something that, to my great disappointment, isn't a raw egg, but basically does the same job. It's got gyroscopes which are spinning, and because of the law of conservation of angular momentum, they keep spinning with the same axis, indefinitely. Hubble kind of rotates around them, and so it can orient itself. So the same little physical law we can play with in the kitchen and use, also explains what makes possible some of the most advanced technology
of our time. So this is the fun bit of physics, that you learn these patterns and then you can apply them again and again and again. And it's really rewarding when you spot them in new places. This is the fun of physics. I have shown that egg video to an audience full of businesspeople once and they were all dressed up very smartly and trying to impress their bosses. And I was running out of time, so I showed the egg video and then said, "Well, you can work it out, and ask me afterwards to check." Then I left the stage. And I had, literally, middle-aged grown men tugging on my sleeve afterwards,
saying, "Is it this? Is it this?" And when I said, "Yes." They went, "Yes!" (Laughter) The joy that you get from spotting these patterns doesn't go away when you're an adult. And that's really important, because physics is all about patterns, and a small number of patterns give you access to almost all of the physics in our everyday world. The thing that's best about this is it involves playing with toys. Things like the egg shouldn't be dismissed as the mundane little things that we just give the kids to play with on a Saturday afternoon
to keep them quiet. This is the stuff that actually really matters, because this is the laws of the universe and it applies to eggs and toast falling butter-side down and all sorts of other things, just as much as it applies to modern technology and anything else that's going on in the world. So I think we should play with these patterns. Basically, there are a small number of concepts that you can become familiar with using things in your kitchen, that are really useful for life in the outside world. If you want to learn about thermodynamics, a duck is a good place to start, for example, why their feet don't get cold.
Once you've got a bit of thermodynamics with the duck, you can also explain fridges. Magnets that you can play with in your kitchen get you to wind turbines and modern energy generation. Raisins in [fizzy] lemonade, which is always a good thing to play with. If you're at a boring party, fish some raisins out of the bar snacks, put them in some lemonade. It's got three consequences. First thing is, it's quite good to watch; try it. Secondly, it sends the boring people away. Thirdly, it brings the interesting people to you. You win on all fronts.
And then there's spin and gas laws and viscosity. There's these little patterns, and they're right around us everywhere. And it's fundamentally democratic, right? Everybody has access to the same physics; you don't need a big, posh lab. When I wrote the book, I had the chapter on spin. I had written a bit about toast falling butter-side down. I gave the chapter to a friend of mine who's not a scientist, for him to read and tell me what he thought, and he took the chapter away. He was working overseas. I got this text message back from him a couple of weeks later, and it said, "I'm at breakfast in a posh hotel in Switzerland,
and I really want to push toast off the table, because I don't believe what you wrote." And that was the good bit -- he doesn't have to. He can push the toast off the table and try it for himself. And so there's two important things to know about science: the fundamental laws we've learned through experience and experimentation, work. The day we drop an apple and it goes up, then we'll have a debate about gravity. Up to that point, we basically know how gravity works, and we can learn the framework. Then there's the process of experimentation:
having confidence in things, trying things out, critical thinking -- how we move science forward -- and you can learn both of those things by playing with toys in the everyday world. And it's really important, because there's all this talk about technology, we've heard talks about quantum computing and all these mysterious, far-off things. But fundamentally, we still live in bodies that are about this size, we still walk about, sit on chairs that are about this size, we still live in the physical world. And being familiar with these concepts means we're not helpless.
And I think it's really important that we're not helpless, that society feels it can look at things, because this isn't about knowing all the answers. It's about having the framework so you can ask the right questions. And by playing with these fundamental little things in everyday life, we gain the confidence to ask the right questions. So, there's a bigger thing. In answer to Nana's question about what can you do when you know that -- because there's lots of stuff in the everyday world that you can do when you know that, especially if you've got eggs in the fridge --
there's a much deeper answer. And so there's all the fun and the curiosity that you could have playing with toys. By the way -- why should kids have all the fun, right? All of us can have fun playing with toys, and we shouldn't be embarrassed about it. You can blame me, it's fine. So when it comes to reasons for studying physics, for example, here is the best reason I can think of: I think that each of us has three life-support systems. We've got our own body, we've got a planet and we've got our civilization. Each of those is an independent life-support system,
keeping us alive in its own way. And they all run on the fundamental physical laws that you can learn in the kitchen with eggs and teacups and lemonade, and everything else you can play with. This is the reason, for example, why something like climate change is such a serious problem, because It's two of these life-support systems, our planet and our civilization, kind of butting up against each other; they're in conflict, and we need to negotiate that boundary. And the fundamental physical laws that we can learn that are the way the world around us works,
are the tools at the basis of everything; they're the foundation. There's lots of things to know about in life, but knowing the foundations is going to get you a long way. And I think this, if you're not interested in having fun with physics or anything like that -- strange, but apparently, these people exist -- you surely are interested in keeping yourself alive and in how our life-support systems work. The framework for physics is remarkably constant; it's the same in lots and lots of things that we measure. It's not going to change anytime soon. They might discover some new quantum mechanics,
but apples right here are still going to fall down. So, the question is -- I get asked sometimes: How do you start? What's the place to start if you're interested in the physical world, in not being helpless, and in finding some toys to play with? Here is my suggestion to you: the place to start is that moment -- and adults do this -- you're drifting along somewhere, and you spot something and your brain goes, "Oh, that's weird." And then your consciousness goes, "You're an adult. Keep going." And that's the point -- hold that thought --
that bit where your brain went, "Oh, that's a bit odd," because there's something there to play with, and it's worth you playing with it, so that's the place to start. But if you don't have any of those little moments on your way home from this event, here are some things to start with. Put raisins in [fizzy] lemonade; highly entertaining. Watch a coffee spill dry. I know that sounds a little bit like watching paint dry, but it does do quite weird things; it's worth watching. I'm an acquired taste at dinner parties if there are teacups around.
There are so many things you can do to play with teacups, it's brilliant. The most obvious one is to get a teacup, get a spoon, tap the teacup around the rim and listen, and you will hear something strange. And the other thing is, push your toast off the table because you can, and you'll learn stuff from it. And if you're feeling really ambitious, try and push it off in such a way that it doesn't fall butter-side down, which is possible. The point of all of this is that, first of all, we should all play with toys. We shouldn't be afraid to investigate the physical world for ourselves
with the tools around us, because we all have access to them. It matters, because if we want to understand society, if we want to be good citizens, we need to understand the framework on which everything else must be based. Playing with toys is great. Understanding how to keep our life-support systems going is great. But fundamentally, the thing that we need to change in the way that we talk about physics, is we need to understand that physics isn't out there with weird people and strange hieroglyphics for somebody else in a posh lab.
Physics is right here; it's for us, and we can all play with it. Thank you very much. (Applause)