Brian Cox: Varför vi behöver utforskarna

Vi lever i svåra och utmanande ekonomiska tider, som bekant. Och ett av de första offren vid ekonomiskt svåra tider, enligt mig, är statliga utgifter av alla slag, men det som framför allt blir lidande för tillfället är budgeten för vetenskap, och speciellt forskning och vetenskap driven av nyfikenhet och utforskning. Så, jag vill försöka övertyga er på ungefär 15 minuter att det är en befängd och löjlig sak att göra.

Men för att slå an tonen, vill jag visa -- nästa diabild är inte mitt försök att visa den sämsta diabilden i TED´s historia, men den är lite rörig. (Skratt) Men det är faktiskt inte mitt fel, den är tagen ifrån tidningen the Guardian. Och den är faktiskt en vacker uppvisning av forskningens kostnad. Om jag ska argumentera för fortsatta anslag till vetenskap driven av nyfikenhet och utforskning, borde jag också berätta hur mycket det kostar. Den här leken kallas "var är vetenskapsbudgeten." Det här är Storbrittaniens statsbudget. Ni ser där, att den är på ca 620 miljarder per år.

Vetenskapsbudgeten är faktiskt -- om ni tittar till vänster, ser ni en samling lila cirklar bredvid en samling gula cirklar. Och det är en av de gula cirklarna kring den stora gula cirkeln. Det är ungefär 3.3 miljarder pund per år av 620 miljarder. Det finansierar allting i Storbrittanien från medicinsk forskning, rymdutforskning, där jag jobbar, på CERN i Genéve, partikelfysik, ingenjörskonst, till och med kultur, konst och humanoria, allt finansierat från vetenskapsbudgeten, som är på 3.3 miljarder, den där lilla, lilla, gula cirkeln runt den oranga cirkeln i det övre vänstra hörnet på skärmen. Det är den vi diskuterar om. Den procenten är för övrigt ungefär den samma i USA, Tyskland och Frankrike. Forskning och Utveckling i den totala ekonomin, statligt finansierat, är ungefär 0.6 procent av GNP. Så det är det vi diskuterar om.

Det första jag vill säga, och det här är taget från "Wonders of the Solar System," är att vår utforskning av solsystemet och universum har visat oss att att det är obeskrivligt vackert. Det här är faktiskt en bild skickad från Cassini-rymdsonden som cirkulerar kring Saturnus, efter att vi hade avslutat inspelningen av "Wonders of the Solar System." Så den är inte med i serien. På bilden ser vi månen Enceladus. Så det där stora svepande, vita klotet i hörnet är Saturnus, som faktiskt är i bakgrunden av bilden. Och den där halvmånen är Enceladus, som är ungefär lika stor som de brittiska öarna. Den är ungefär 500 km i diameter. Alltså, en liten, liten måne. Det som är fascinerande och vackert ... för övrigt värt att nämna är att den här bilden inte redigerad. Den är i svart-vitt, direkt från Saturnus omlopp.

Det vackra är, ni kan säkert se det längst kanten där nån slags, vag, nästan dimmliknande rök som reser sig från ytan. Så här visualiserade vi det i "Wonders of the Solar System." Det är en fantastisk visualisering. Det vi fann var att denna dimmliknande rök i själva verket var isfontäner som steg upp ifrån den här lilla, lilla månens yta. Det är fascinerande och fantastiskt i sig, men vi tror att mekanismen som driver dessa fontäner förutsätter att det finns sjöar av flytande vatten under denna månes yta. Och det viktiga med det faktumet är att, på vår planet, Jorden, vart vi än finner flytande vatten, finner vi liv. Så, att hitta starka bevis för vätska, samlingar med vätska, under en månes yta 1,2 miljarder km från Jorden är faktiskt häpnadsväckande. Så det vi i grunden säger, är att det kanske är ett hem för liv i solsystemet. Ok, låt mig bara säga, det där var en animerad sekvens. Jag vill bara visa den här bilden. Det är ytterligare en bild av Enceladus. Den är tagen när Cassini flög under Enceladus. Så den gjorde en väldigt låg genomfart, bara några hundratals kilometer över ytan. Återigen, en faktisk bild av hur isfontänerna stiger upp mot rymden, helt fantastiskt.

Men Enceladus är inte första valet när det gäller liv i solsystemet. Det är förmodligen det här stället, Jupiters måne, Europa. Och återigen var vi tvungna att ta oss till Jupiter för att förstå att denna måne, precis som de flesta andra månar, var allt annat än ett dött stenklot. Det är faktiskt en ismåne. Så det ni ser är månen Europas´s yta, vilken består av ett tjockt lager is, förmodligen hundra kilometer tjockt. Men efter att ha mätt hur Europa interagerar med Jupiters magnetfält, och genom att titta på hur sprickorna i isen som ni ser på bilden, rör sig omkring, så har vi dragit slutsatsen att det finns ett hav av vätska som omger Europas hela yta. Så under isen, finns ett hav av vätska runt hela månen. Vi tror att det kan vara hundratals kilometer djupt. Vi tror att det består av saltvatten, och det skulle innebära att det finns mer vatten på den månen än vad det finns i alla hav på Jorden tillsammans. Så det stället, en liten månen kring Jupiter, är förmodligen första valet för att hitta liv på en måne eller en himlakropp bortom Jorden, som vi känner till. En oerhört vacker upptäckt.

Vår utforskning av solsystemet har lärt oss att solsystemet är vackert. Utforskningen kan också ha lett till svaret på en av de djupaste frågorna vi möjligen kan ställa oss, "Är vi ensamma i universum?" Finns det någon annan användning av utforskning och vetenskap, förutom att stilla våran nyfikenhet? Faktum är att det faktiskt gör det. Det här är ett väldigt känt fotografi som faktiskt togs, på min första Julafton, 24 December, 1968, när jag var knappt åtta månader gammal. Den togs av Apollo Eight när den tog sig runt månen. Jorden stiger, från Apollo 8. Ett välkänt fotografi; många anser att det är bilden som räddade 1968, som var ett turbulent år -- studentupproren i Paris, Vietnamkriget var i full färd. Anledningen till att många anser detta om den här bilden, och Al Gore har sagt det många gånger, faktiskt, på TED´s scen, är att den här bilden enligt många, var början på miljörörelsen. Därför att, för första gången, såg vi våran värld, inte som, ett solidt, orörligt, slags oförstörbart ställe, men som en väldigt liten, skör värld hängandes mot rymdens svärta.

Något som sällan nämns angående utforskningen av rymden, angående Apolloprogramet, är det ekonomiska bidrag det stod för. Jag menar, även om man kan hävda att det var en fantastisk bedrift som levererade bilder som den här, så kostade det ju därefter, eller hur? Faktum är att många studier har genomförts kring den ekonomiska effektiviteten, Apollos ekonomiska genomslagskraft. Den största genomfördes 1975 av Chase Econometrics. Den visade att för varje dollar som spenderades på Apollo, fick USA´s ekonomi tillbaka 14 dollar. Apolloprogrammet betalade med andra ord för sig självt genom inspiration, genom ingengörskonst, bedrifter och, enligt mig, genom att inspirera unga vetenskapsmän och ingenjörer 14 gånger om. Så, utforskning kan vara självförsörjande.

Och om vetenskapliga upptäcker? Och om att driva innovationer framåt? Ok, det här ser ut som en bild av nästan ingenting. Det är faktiskt en bild av vätes spektrum. Ni förstår, under 1880-1890 talet, så tittade många vetenskapsmän och observatörer, på ljuset som avges från atomer. Och de såg underliga bilder som den här. Det man ser när man bryter ljuset genom ett prisma är att man hettar upp väte och det glöder inte bara som vitt ljus, den avger bara ljus vid specifika färger, en röd, en ljusblå, några mörkblåa. Det ledde till en förståelse för atomers struktur därför att sättet som det förklaras på är att atomer är ensamma kärnor med elektroner i omlopp kring dem. Och att elektronerna bara kan vara på vissa givna platser. Och när de hoppar upp till nästa givna plats de kan befinna sig på och faller ner igen, så avger de ljus med specifika färger.

Det faktum att atomer, när de hettas upp, bara avger ljus vid specifika färger, var en av de centrala orsakerna som ledde till utvecklingen av kvantteorien, teorien om atomers struktur. Jag ville bara visa den här bilden eftersom den är anmärkningsvärd. Det här är faktiskt en bild av Solens spektrum. Och det här är en bild av atomer i Solens atmosfär som absorberar ljus. Återigen, de absorberar bara ljus vid specifika färger när elektroner hoppar upp och faller ner, hoppar upp och faller ner. Men titta på antalet svarta linjer i det spektrumet. Och ämnet helium upptäcktes genom att observera ljuset som kom från Solen eftersom vissa av de svarta linjerna som upptäcktes återfanns inte i något då känt ämne. Och det är därför helium kallas just helium. Det kallas "helios" -- helios från Solen.

Visst låter det esoteriskt, och visst var det en esoterisk sysselsättning, men kvantteorin ledde snabbt till en förståelse för elektroners egenskaper i material, till exempel i kisel. Sättet som kisel beter sig på, faktumet att man kan bygga transistorer, är helt och hållet ett kvantfenomen. Så utan den av nyfikenhet drivna, förståelsen för atomers struktur, som ledde till denna något esoteriska teori, kvantmekanik, skulle vi inte ha transistorer, vi skulle inte ha kiselchips, vi skulle inte ha, i princip basen för den moderna ekonomin.

Det finns, enligt mig, ytterligare en fantastisk knorr på den historien. I "Wonders of the Solar System," lade vi fokus på att framhäva att fysikens lagar är universiella. Det är en av de mest otroliga aspekterna av fysiken och förståelsen för naturen som man får på Jorden, är att man kan använda sig av den, inte bara på planeterna, utan på de mest avlägsna stjärnor och galaxer. Och en av de häpnadsväckande förutsägelserna kring kvantmekanik, bara genom att observera atomers struktur -- samma teori som beskriver transistorer -- är att det inte kan finnas stjärnor i universum som har nått sitt livs slut som är större än, ganska exakt, 1.4 gånger Jordens massa. Det är en påtvingad gräns för stjärnors massa. Man kan räkna ut det på ett papper i ett laboratorie, få tag på ett teleskop, svinga det mot himlen och man finner att det inte finns några döda stjärnor som är större än 1.4 gånger Jordens massa. Det är en smått otrolig förutsägelse.

Vad händer när man har en stjärna som är precis på gränsen av den massan? Här är en bild på det. Det här är en bild på en galax, en vanlig "helt vardaglig" galax med, vad?, 100 miljarder stjärnor likt våran Sol inuti. Det är bara en av miljardtals galaxer i universum. Det finns en miljard stjärnor i den galaktiska kärnan, vilket är anledningen till att den skiner så starkt. Det här är ungefär 50 miljoner ljusår bort, en av våra angränsande galaxer. Men den där lysande stjärnar där är faktiskt en av stjärnorna i galaxen. Den stjärnan är också 50 miljoner ljusår bort. Den är en del av den galaxen, och den skiner lika starkt som galaxens center som består av en miljard solar. Det är en Typ 1a supernova explosion. Det är ett otroligt fenomen, eftersom det är en stjärna som befinner sig där. Den kallas för en kol-syre dvärg. Den är, ungefär, 1.3 gånger Solens massa. Och den har en binär kompanjon i sin omloppsbana, så en stor stjärna, en stor gasfylld boll. Och det den gör är att den suger gas från sin kompanjerande stjärna, ända till den når denna gräns som kallas för Chandrasekhar-gränsen, sedan exploderar den. Den exploderar, och skiner lika starkt som en miljard stjärnor i ungefär två veckor, och avger, inte bara energi, utan en enorm mängd kemiska grundstenar ut i universum. Den där är faktiskt en kol-syre dvärg.

Det fanns varken kol eller syre i universum när Big Bang inträffade. Och det fanns varken kol eller syre i universum under de första generationerna av stjärnor. Det skapades i stjärnor som den där, upplåsta och sedan återgivna till universum i sådana explosioner för att åter kunna kondensera till planeter, stjärnor, nya solsystem och, inte minst, människor som oss. Jag tycker det är en anmärkningsvärd demonstration av kraft och skönhet och universalitet av fysikens lagar, eftersom vi förstår den processen, eftersom vi förstår atomers struktur här på Jorden.

Här är ett vackert citat jag hittade -- apropå serendipitet -- från Alexander Fleming. " När jag vaknade upp strax efter gryningen den 28:e September, 1928, planerade jag sannerligen inte att revolutionera all medicin genom att upptäcka världens första antibiotika." Atomernas utforskare planerade inte att uppfinna transistoren. Och de ämnade sannerligen inte att beskriva mekaniken bakom supernova explosioner, vilka så småningom visade oss vart livets byggstenar skapades i universum. Så, jag tror att vetenskap kan vara -- serendipitet är viktigt. Det kan vara vackert. Det kan avslöja häpnadsväckande saker. Det kan också, i slutändan avslöja de mest djupgående ideérna kring vår plats i universum och värdet av vår hemplanet.

Det här är en spektakulär bild av vår hemplanet. Det ser inte ut som vår hemplanet. Det ser ut som Saturnus eftersom det, självklart, är det. Bilden togs av rymdsonden Cassini. Det är en känd bild, inte på grund av den majestätiska skönheten i Saturnus ringar, utan faktiskt på grund av ett litet, litet, svagt skinande klot hängandes under en av ringarna. Och om jag förstorar upp den, syns den. Det ser ut som en måne, men det är i själva verket en bild av Jorden. Det var en bild av Jorden fångat i Saturnus ram. Det där är våran planet från 1.2 miljarder kilometers avstånd. Jag tycker att Jorden har en underlig egenskap att ju längre från den du kommer, desto vackrare verkar den.

Men det är inte den mest avlägsna eller den kändaste bilden av vår planet. Den togs av den här saken, som kallas Voyager rymdfarkost. Och det där är en bild av mig framför den för jämförandes skull. Voyager är en liten, liten maskin. Den är för närvarande 16 miljarder km från Jorden, och sänder med den där disken, med 20 watts energi, och vi har fortfarande kontakt med den. Men den besökte Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Och efter den hade besökt dessa fyra planeter, Carl Sagan, som är en av mina största hjältar, hade en fantastisk idé om att låta Voyager vända om och ta en bild av varje planet den hade besökt. Och den tog den här bilden av Jorden. Det är väldigt svårt att se Jorden i den här bilden, som kallas " Ljusblå Prick" bilden, men Jorden svävar i den där ljusstaven. Det är Jorden från 6.4 miljarder kilometers avstånd.

Jag skulle vilja läsa vad Sagan skrev om bilden, bara för att avsluta, eftersom jag själv i ord inte kan säga det lika vackert för att beskriva det han såg i den där bilden som han tagit. Han sade, "Betrakta åter igen den där pricken. Det är här. Det är hemma. Det är vi. På den, alla du älskar, alla du känner, alla du någonsin hört talas om, varje människa som någonsin varit levde sina liv. Sammanhopningen av glädje och lidande tusentals övertygade religoner, ideologier och ekonomiska doktriner, varje jägare och samlare, varje hjälte och ynkrygg, varje skapare och förgörare av civilisation, varje kung och bonde, varje kärleksfullt ungt par, varje moder och fader, hoppfullt barn, uppfinnare och upptäckare, varje moralisk lärare, varje korrupt politiker, varje stjärna, varje högsta ledare, varje helgon och syndare i vår arts historia, levde där, på ett dammkorn, svävandes i en solstråle. Det har sagts att astronomi är en upplevelse som bygger både ens karaktär och ens ödmjukhet. Det finns kanske ingen bättre demonstration av mänsklighetens dårskap och högmod än den här avlägsna bilden av vår lilla, lilla värld. För mig, så understryker den vårt ansvar att ta hand om varandra på ett mer vänligt sätt och att bevara och glädjas över denna ljusblå prick, det enda hem vi någonsin känt till."

Vackra ord om vetenskapens och utforskningens kraft. Argumentet har alltid lagts fram, och kommer alltid att läggas fram, att vi vet tillräckligt om universum. Man skulle kunna ha sagt det under 1920 talet; då skulle vi inte ha penicillin. Man skulle kunna ha sagt det under 1890 talet; då skulle vi inte fått transistorn. Och argumentet läggs fram även idag i dessa ekonomiskt svåra tider. Säkerligen vet vi tillräckligt. Vi behöver inte upptäcka någonting annat om universum.

Låt mig lämna de sista orden till någon som snabbt börjar bli en av mina hjältar, Humphrey Davy, som utförde sin forskning i början av 1800 talet. Han var under tydligt angrepp hela tiden. Vi vet tillräckligt i början av 1800 talet. Utnyttja det bara; bygg sakerna helt enkelt. Han sade följande, " Ingenting är mer ödesdigert för det mänskliga sinnets framsteg än att utgå ifrån att våra syn på vetenskap är fullkomlig, att våra triumfer är slutgiltiga, att det inte finns några mysterier i naturen, och att det inte finns nya världar att erövra."

Tack.

(Applåder)