Brian Cox: Waarom we onderzoekers nodig hebben.

We leven in moeilijke en uitdagende economische tijden, natuurlijk. Een van de eerste slachtoffers van moeilijke economische tijden zijn, denk ik, overheidsuitgaven van elke soort maar vooraan in de vuurlinie bevinden zich nu wetenschappelijke overheidsuitgaven, en vooral onderzoekende wetenschap en ontdekkingsreizen. Dus wil ik jullie in 15 minuten ervan overtuigen dat dat belachelijk en onzinnig is.

Om de achtergrond te tonen. -- deze dia is geen poging de slechtste TED dia ooit te laten zien -- maar is een beetje rommelig. (Gelach) Het is mijn schuld niet; het komt van de krant The Guardian. En toch een mooie demonstratie van de kosten van wetenschap. Omdat, als ik de zaak wil bepleiten door te gaan met uitgaven voor zuivere wetenschap en onderzoek, moet ik vertellen hoeveel ze kost. Dit spel heet "Zoek de wetenschapsbudgetten". Dit geeft de V.K. regering uit. Daar. Zo'n 620 miljard pond per jaar.

Het wetenschapsbudget is -- Links zie je een paars groepje vlekken dan een geel groepje vlekken. Het is één van deze gele vlekken naast die dikke gele vlek. Ongeveer 3,3 miljard per jaar van de 620 miljard ponden. Alle subsidies in de V. K. van medisch onderzoek, ruimte-onderzoek, waar ik werk, bij CERN in Genève, deeltjesfysica, bouwkunde, zelfs kunst- en menswetenschappen, komen uit het wetenschapsbudget, wat die 3,3 miljard is, dat kleine, nietige vlekje rond de oranje vlek links bovenaan het scherm. Dat is waarover we het hebben. Dat percentage is ongeveer hetzelfde in de V. S., Duitsland en Frankrijk. Onderzoek en ontwikkeling is van de overheidsuitgaven zo'n 0,6 % van het BNP. Daarover hebben we het.

Het eerste dat ik wil zeggen, dit komt uit "De Wonderen van het Zonnestelsel", is dat ons onderzoek van het zonnestelsel en het heelal laat zien dat het onbeschrijflijk mooi is. Dit beeld werd teruggezonden door de Cassini ruimtesonde rond Saturnus, na afloop van "De Wonderen van het Zonnestelsel". Het zit dus niet in de reeks. Het is van de maan Enceladus. Die grote, overweldigende, witte bol in de hoek is Saturnus, overigens op de achtergrond in dit beeld. Die halve maan is Enceladus, ongeveer even groot als de Britse eilanden. Een diameter van zo'n 500 km. Een zeer kleine maan. Wat hier zo fascinerend mooi is ... dit is trouwens een onbewerkt beeld, Het is in zwart-wit, direct vanuit de baan om Saturnus.

Wat zo mooi is, je kan hier aan het uiteinde wat nogal vage slierten van een soort rook zien opstijgen. Dit is hoe we dat in "De Wonderen van het Zonnestelsel" weergeven. Het is een mooi beeld. We ontdekten dat die vage slierten in feite ijsfonteinen zijn opstijgend van het maanoppervlak. Dat is op zichzelf al fascinerend en mooi, maar we denken dat het mechanisme dat deze fonteinen aandrijft daar meren van vloeibaar water vereist onder het oppervlak van deze maan. En wat daar zo belangrijk aan is is dat als op onze planeet, op Aarde, er vloeibaar water is, er ook leven is. Dus sterke aanwijzingen vinden van vloeistof, meren vloeistof, onder de oppervlakte van een maan op 1.200 miljoen kilometer van de Aarde is echt hoogst verbazend. Wat we zeggen is, in essentie, misschien is daar een habitat voor leven in het zonnestelsel. Dat was een foto. Ik wil jullie dit beeld nog tonen. Nog een foto van Enceladus. Dat is als Cassini onder Enceladus door vliegt. Ze voerde een zeer lage passage uit, een paar honderd kilometer boven het oppervlak. Opnieuw een reëel beeld van de in de ruimte opstijgende ijsfonteinen, buitengewoon mooi.

Maar dit is niet de beste kandidaat voor leven in het zonnestelsel. Dat is waarschijnlijk deze plaats, een maan van Jupiter: Europa. Weer moesten we naar het Joviaanse systeem toe om te ontdekken dat deze maan, zoals de meeste manen, alles behalve een dood rotsblok is.. Ze is in feite een ijsmaan. Jullie zien de oppervlakte van de maan Europa, een dikke ijslaag, waarschijnlijk een honderd kilometer dik. Maar door te meten op welke manier Europa interageert met het magnetisch veld van Jupiter, en door te kijken hoe die barsten in het ijs, daar te zien op dat beeld, zich verplaatsen, konden we afleiden dat een oceaan van vloeistof het hele oppervlak van Europa bedekt. Onder het ijs is een oceaan van vloeistof over de hele maan. Die zou honderden kilometers diep kunnen zijn, denken we. We denken dat het zout water is wat zou betekenen dat er meer water is op die maan van Jupiter dan in alle oceanen op Aarde samen. Dus die plaats, die kleine maan bij Jupiter, is waarschijnlijk de beste kandidaat om leven op een maan te vinden of op enige plaats buiten de Aarde, voor zover we weten. Enorm mooie ontdekking.

Onze exploratie van het zonnestelsel heeft ons geleerd dat het mooi is. Het kan ons ook een eerste antwoord geven op een van de belangrijkste vragen die je kan stellen, "Zijn we alleen in dit heelal?" Heeft onderzoek en wetenschap meer nut dan alleen verwondering? Ja, dat is er. Dit is een beroemde foto genomen op mijn eerste kerstavond, 24 december 1968, ik was zo'n 8 maanden oud. Genomen door Apollo 8 toen die achter de maan uit kwam. Aardopgang vanuit Apollo 8. Een beroemd beeld; volgens velen het beeld dat 1968 heeft gered, een turbulent jaar -- studentenopstanden in Parijs, het hoogtepunt van de Vietnamoorlog. De reden dat veel mensen zo over dit beeld denken, Al Gore heeft dat meerdere keren gezegd, op de scène van TED, is dat dit beeld aantoonbaar het begin van de milieubeweging inluidde. Omdat we voor de eerste keer onze wereld niet zagen als een vaste, onbeweeglijke en onverwoestbare plaats, maar als een erg kleine, fragiele wereld hangend in die onmetelijke, zwarte ruimte.

Wat ook zelden wordt verteld over de ruimte-exploratie, over het Apolloprogramma, is de economische bijdrage die het opleverde. Ik bedoel dat terwijl je kan praten over het wonderlijke ervan en de geweldige verwezenlijking en de beelden zoals dit, dat kostte veel, niet? In feite hebben vele studies uitgewezen hoe economisch effectief de impact van Apollo is geweest. De grootste studie was die van 1975 door Chase Econometrics. Die toonde aan dat elke dollar uitgegeven voor Apollo er 14 opleverden voor de V. S. economie. Het Apollo programma betaalde zichzelf in inspiratie, ingenieurskunst, verwezenlijkingen en, denk ik, inspiratie van toekomstig academici 14 keer terug. Exploratie betaalt zichzelf dus terug.

En wetenschappelijke ontdekkingen? En het brengen van vernieuwing? Wel, dit beeld hier lijkt nergens op. Het is een beeld van het spectrum van waterstof. Zie je, rond 1880, 1890 bestudeerden vele wetenschappers, waarnemers het licht dat door atomen werd uitgestraald. En ze zagen vreemde beelden als dit hier. Dit is wat je krijgt als je licht van verhit waterstof door een prisma stuurt. Het gloeit niet als wit licht, maar produceert licht met specifieke kleuren een rood, een blauw, wat donkerblauwe. Dat heeft geleid tot begrip van de atoomstructuur omdat de uitleg is dat atomen bestaan uit een enkele kern waarrond elektronen draaien. Die elektronen kunnen alleen op bepaalde plaatsen voorkomen. Als ze van de ene plaats naar een hogere springen en weer terugvallen, zenden ze licht uit van bepaalde kleuren.

En daarom is het feit dat atomen, als je ze verhit, slechts licht van bepaalde kleuren uitzenden, een van de hoekstenen in de ontwikkeling van de kwantumtheorie geweest, de theorie van de structuur van de atomen. Ik wilde dit beeld tonen omdat het zo merkwaardig is. Dit is een beeld van het spectrum van de zon. En dit hier een van de zonne-atmosfeer die licht absorbeert. Alleen bepaalde kleuren worden geabsorbeerd doordat elektronen heen en weer springen, op en af springen. Maar kijk naar de zwarte lijnen in het spectrum. Het element helium werd ontdekt door te kijken naar dat licht van de zon omdat sommige van de zwarte lijnen met geen enkel bekend element overeenkwamen. Daarom werd helium helium genoemd. "Helios" is Grieks voor de zon.

Dat klinkt wel wat esoterisch, inderdaad was het esoterisch speurwerk, maar de kwantumtheorie leidde al snel naar begrip van het gedrag van elektronen in materialen als silicium bijvoorbeeld. De manier waarop silicium zich gedraagt, het feit dat je er transistors mee kan maken, is een zuiver kwantumtheoretisch fenomeen. Zonder die drang naar zuivere kennis over de structuur van de atomen die leidde naar die esoterische theorie, de kwantummechanica, zouden we nu geen transistors hebben, geen sliciumchips, zouden we min of meer geen basis hebben van onze moderne economie.

Ik vermoed nog één wonderlijke wending aan dit verhaal. In "De Wonderen van het Zonnestelsel", benadrukten we dat de natuurwetten universeel zijn. Eén van de meest ongelooflijke zaken van de fysica en het begrip van de natuur hier op aarde, kan je toepassen, niet alleen op de planeten, ook op verafgelegen sterren(stelsels). Een van de verbazende voorspellingen van de kwantummechanica, alleen door te kijken naar de atoomstructuur -- dezelfde theorie die transistors beschrijft -- is dat er in het heelal geen sterren zijn die, bij het einde van hun leven, groter zijn dan, heel precies, 1,4 maal de massa van de zon. Dat is een limiet opgelegd aan de massa van sterren. Je kan dat op een papiertje in je lab uitrekenen, een telescoop pakken, op de hemel richten en je zal daar geen dode sterren vinden zwaarder dan 1,4 maal de massa van de zon. Dat is wel een ongelooflijke voorspelling.

Wat gebeurt er met een ster wier massa net aan de grens zit? Hier zie je er een beeld van. Dit is een melkweg, eentje uit onze "eigen tuin" van melkwegen met -- wat? -- 100 miljard sterren als onze zon. Gewoon één van de miljarden melkwegen in het heelal. Zo'n miljard sterren in de kern, daarom straalt ze zo helder. Dit is ongeveer 50 miljoen lichtjaren hiervandaan, dus een van onze galactische buren. Maar die heldere ster hier is in feite een van de sterren in die melkweg. Die ster is dus ook zo'n 50 miljoen lichtjaren hiervandaan. Deel van die melkweg en even helder als het centrum van de melkweg waarin een miljard zonnen zitten. Dat is een type Ia supernova explosie. Dat is een ongelooflijk fenomeen, omdat het één ster is je ziet. Het heet een koolstof-zuurstof dwerg. Met ongeveer 1,3 maal de massa van de zon. En ze heeft een binaire metgezel die er rond draait, dus een grote ster, een grote bol gas. En ze zuigt gas weg van haar vergezellende ster, totdat ze de zogenaamde Chandrasekhar limiet bereikt, en dan ontploft ze. En ze ontploft, en straalt zo helder als een miljard zonnen gedurende twee weken, en geeft niet alleen energie af maar ook een enorme massa chemische elementen aan het heelal. Dat is dan een koolstof-zuurstof dwerg.

Nu was er geen koolstof of zuurstof aanwezig in het heelal bij de Big Bang En er was ook geen koolstof of zuurstof in de eerste generatie sterren. Het werd in die sterren gemaakt, opgesloten en dan het heelal ingestuurd door ontploffingen als deze om later te condenseren tot planeten, sterren, nieuwe zonnestelsels en, ook ja, mensen zoals wij. Ik vind dit een opvallende demonstratie van macht en pracht en de universaliteit van de natuurwetten, omdat we het proces begrijpen, omdat we inzicht verkregen over de atoomstructuur hier op aarde.

Dit is een mooi citaat dat ik vond -- we praten hier over serendipiteit -- bij Alexander Fleming. "Toen ik net na zonsopgang wakker werd op 28 september 1928, was ik niet van plan een medische revolutie te veroorzaken door het eerste antibioticum ter wereld te ontdekken." Ook de onderzoekers van de wereld van het atoom hadden niet de bedoeling de transistor uit te vinden. En al helemaal niet de bedoeling de mechanica van supernova explosies te verklaren, die ons dan ook nog uiteindelijk vertelde waar de bouwstenen van het leven in het heelal werden gesynthetiseerd. Dus denk ik dat in de wetenschap serendipiteit belangrijk is. Ze kan mooi zijn. Ze kan enorm verbazende zaken ontdekken. Ze kan tenslotte eveneens, denk ik, ons de meest diepe ideeën onthullen over onze plaats in het heelal en de echte waarde van onze thuisplaneet.

Dit is een spectaculair beeld van onze thuisplaneet. Nee, het ziet er niet uit als onze thuisplaneet. Het lijkt op Saturnus, dat is het natuurlijk ook. Hij werd genomen door de Cassini ruimtesonde. Het is een beroemd beeld, niet door de koninklijke schoonheid van de ringen van Saturnus, maar in feite om dat kleine, vage vlekje daar net onder een van de ringen. Als ik het wat uitvergroot kan je het zien. Het ziet er uit als de maan, maar is in feite een beeld van de aarde. Een beeld van de aarde door het raam van Saturnus. Onze planeet op 1.200 miljoen kilometer afstand. Ik denk dat de aarde de vreemde eigenschap bezit dat, hoe verder je je ervan verwijdert, des te mooier ze schijnt te zijn.

Dit is niet de verste of beroemdste foto van onze planeet. Die werd genomen door dit ding, de Voyager ruimtesonde. En dit is een foto van mij ervoor om de schaal ervan te laten zien. De Voyager is een kleine machine. En nu op 16 miljard kilometer van de aarde, uitzendend met die schotel, met een vermogen van 20 watt we staan er nog steeds mee in contact. Ze bezocht Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. En nadat ze al die vier planeten had bezocht, had Carl Sagan, een van mijn grote helden, het wonderbaarlijke idee om Voyager om te laten keren en nog eens een foto te nemen van elke bezochte planeet. En ze nam ook deze foto van de aarde. De aarde nauwelijks zichtbaar, ze wordt de "Bleekblauwe Vlek" foto genoemd, maar de aarde hangt daar in die lichtstraal. De aarde op zes miljard kilometer van hier.

Ik wil om te eindigen jullie voorlezen wat Sagan erover schreef omdat ik die mooie woorden niet kan vinden om te beschrijven wat hij in die foto zag. Hij zei: "Bekijk die vlek nog eens. Da's hier. Da's thuis. Dat zijn wij. Met daarop iedereen waar je van houdt, iedereen die je kent, iedereen waar je ooit van hoorde, waar elke mens die ooit bestond zijn leven heeft geleefd. De mengeling van vreugde en pijn, duizenden zelfverzekerde religies, ideologieën en economische doctrines, elke jager en verzamelaar, elke held en lafaard, elke schepper en vernietiger van beschaving, elke koning en boer, elk jong verliefd koppel, elke moeder en vader, hoopvol kind, uitvinder en onderzoeker, elke moraalridder, elke corrupte politicus, elke superster, elke hoogste leider, elke heilige en zondaar in de geschiedenis van onze soort leefde daar, op een spikkeltje stof opgehangen in een zonnestraal. Men zegt dat astronomie een deemoedigende en karaktervormende belevenis is. Er bestaat misschien geen betere demonstratie van de dwaasheid van de menselijke zelfgenoegzaamheid dan dit verre beeld van onze kleine wereld. Voor mij onderlijnt het onze verantwoordelijkheid om vriendelijker met elkaar om te gaan en dat bleekblauwe vlekje te bewaren en te koesteren, het enige thuis dat we ooit kenden."

Mooie woorden over de macht van wetenschap en onderzoek. Altijd werd en zal worden beweerd dat we genoeg weten over het heelal. Als dat waar was in 1920 dan had je nu geen penicilline. Als dat waar was in 1890 dan had je nu geen transistors. Je hoort dat nu weer in deze moeilijke economische tijden. Zeker weten we genoeg. We hoeven niets meer over ons heelal te ontdekken.

Laat ik het laatste woord geven aan iemand die snel een van mijn helden aan het worden is, Humpfrey Davy, een wetenschapper van het begin van de 19de eeuw. Hij kreeg de hele tijd bakken kritiek over zich. We weten genoeg over het begin van de 19de eeuw. Gebruik het; maak alleen maar dingen. Dit ze Davy: "Niets is funester voor de vooruitgang van de menselijke geest dan aan te nemen dat onze huidige kennis niet verbeterd kan worden, dat onze triomfen volledig zijn, dat de natuur geen mysteries meer heeft, en dat er geen nieuwe werelden meer zijn te veroveren."

Dank u.

(Applaus)