TED2018
Aaswath Raman: How we can turn the cold of outer space into a renewable resource
آسواث رامان: كيف يمكننا تحويل برودة الفضاء الخارجي إلى مصدر متجدد
Filmed:
Readability: 4.6
1,834,735 views
ماذا لو تمكننا من الاستفادة من الظلام البارد للفضاء الخارجي في تبريد المباني على الأرض؟ في هذا الحديث العاصف للأذهان، يتحدث عالم الفيزياء آسواث رامان بالتفصيل عن التكنولوجيا التي يطورها من أجل تسخير "تبريد السماء ليلًا"... وهي ظاهرة طبيعية حيث تنفذ الأشعة تحت الحمراء خارج الأرض وتتجه للفضاء، حاملةً الحرارة معها... مما قد يقلل من الطاقة التي تستهلكها أنظمة التبريد الخاصة بنا بدرجة كبيرة. تعرف على المزيد بخصوص كيف يمكن أن يقودنا هذا المدخل نحو مستقبل نستفيد فيه بذكاء من طاقة الكون.
Aaswath Raman - Applied physicist, engineer
Aaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials. Full bio
Aaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
Every summer when I was growing up,
0
1571
2015
كنت في صغري أسافر كل صيف
00:15
I would fly from my home in Canada
to visit my grandparents,
to visit my grandparents,
1
3610
3382
من موطني في كندا لزيارة جدي وجدتي،
00:19
who lived in Mumbai, India.
2
7016
1800
اللذان كانا يعيشان في مومباي، الهند.
00:21
Now, Canadian summers
are pretty mild at best --
are pretty mild at best --
3
9157
3134
الآن، الجو صيفًا في كندا لطيف نوعًا ما،
في أحسن الظروف ...
في أحسن الظروف ...
00:24
about 22 degrees Celsius
or 72 degrees Fahrenheit
or 72 degrees Fahrenheit
4
12315
3707
حوالي 22 درجة مئوية
أو 72 درجة فهرنهايت
أو 72 درجة فهرنهايت
00:28
is a typical summer's day,
and not too hot.
and not too hot.
5
16046
2620
تمثل يومًا صيفيًا عاديًا،
وليس حارًا للغاية.
وليس حارًا للغاية.
00:31
Mumbai, on the other hand,
is a hot and humid place
is a hot and humid place
6
19276
3039
مومباي، على النقيض، هي مكان حار ورطب
00:34
well into the 30s Celsius
or 90s Fahrenheit.
or 90s Fahrenheit.
7
22339
3218
حرارته بضع وثلاثون درجة مئوية
أو بضع وتسعون درجة فهرنهايت.
أو بضع وتسعون درجة فهرنهايت.
00:38
As soon as I'd reach it, I'd ask,
8
26364
1586
بمجرد وصولي إليها، أتساءل:
00:39
"How could anyone live, work
or sleep in such weather?"
or sleep in such weather?"
9
27974
4410
"كيف يمكن لأحد أن يعيش أو يعمل
أو ينام في مثل هذا الجو؟"
أو ينام في مثل هذا الجو؟"
00:45
To make things worse, my grandparents
didn't have an air conditioner.
didn't have an air conditioner.
10
33539
3646
وما يزيد الطين بلة، أن جدي وجدتي
لم يكونا يمتلكان مكيفًا للهواء.
لم يكونا يمتلكان مكيفًا للهواء.
00:49
And while I tried my very, very best,
11
37768
2825
وعلى الرغم من محاولتي بأقصى، أقصى ما يمكن،
00:52
I was never able
to persuade them to get one.
to persuade them to get one.
12
40617
2754
لم أتمكن أبدًا من إقناعهما بشراء واحد.
00:56
But this is changing, and fast.
13
44220
3095
لكن الأمر يتغيَّر، وبسرعة.
00:59
Cooling systems today
collectively account for 17 percent
collectively account for 17 percent
14
47914
4341
تمثل أنظمة التبريد اليوم
إجمالًا 17 بالمائة
إجمالًا 17 بالمائة
01:04
of the electricity we use worldwide.
15
52279
2373
من استهلاكنا للكهرباء على مستوى العالم.
01:06
This includes everything
from the air conditioners
from the air conditioners
16
54676
2394
يشمل هذا كل شيء بدءًا من مكيفات الهواء،
01:09
I so desperately wanted
during my summer vacations,
during my summer vacations,
17
57094
2777
التي أردتها بشدة أثناء عطلاتي الصيفية،
01:11
to the refrigeration systems
that keep our food safe and cold for us
that keep our food safe and cold for us
18
59895
3610
إلى أنظمة التبريد التي تحفظ لنا
طعامنا سليمًا وباردًا
طعامنا سليمًا وباردًا
01:15
in our supermarkets,
19
63529
1231
في السوبرماركت،
01:16
to the industrial scale systems
that keep our data centers operational.
that keep our data centers operational.
20
64784
4252
إلى الأنظمة التي تحفظ مراكز البيانات
في حالتها التشغيلية على المستوى الصناعي.
في حالتها التشغيلية على المستوى الصناعي.
01:21
Collectively, these systems
account for eight percent
account for eight percent
21
69624
3485
تمثل هذه الأنظمة إجمالًا ثمانية بالمائة
01:25
of global greenhouse gas emissions.
22
73133
2250
من الانبعاثات المسببة
للاحتباس الحراري في العالم.
للاحتباس الحراري في العالم.
01:27
But what keeps me up at night
23
75823
1611
لكن ما يؤرقني ليلًا
01:29
is that our energy use for cooling
might grow sixfold by the year 2050,
might grow sixfold by the year 2050,
24
77458
4921
هو أن استهلاكنا للطاقة من أجل التبريد
قد يزداد ستةَ أضعافٍ بحلول عام 2050،
قد يزداد ستةَ أضعافٍ بحلول عام 2050،
01:34
primarily driven by increasing usage
in Asian and African countries.
in Asian and African countries.
25
82403
4281
والعامل الأساسي في ذلك هو استخدامها
المتزايد في الدول الآسيوية والإفريقية.
المتزايد في الدول الآسيوية والإفريقية.
01:39
I've seen this firsthand.
26
87284
1698
لقد رأيت هذا بنفسي.
01:41
Nearly every apartment
in and around my grandmother's place
in and around my grandmother's place
27
89006
3158
كل شقة تقريبًا بمحيط منزل جدتي
01:44
now has an air conditioner.
28
92188
2024
بها الآن مكيف هواء.
01:46
And that is, emphatically, a good thing
29
94236
3047
وهذا بالطبع، أمر جيد
01:49
for the health, well-being
and productivity
and productivity
30
97307
2699
بالنسبة لصحة الناس الذين يعيشون في الأجواء
الأكثر دفئًا، ولسلامتهم وإنتاجيتهم.
الأكثر دفئًا، ولسلامتهم وإنتاجيتهم.
01:52
of people living in warmer climates.
31
100030
2645
01:55
However, one of the most
alarming things about climate change
alarming things about climate change
32
103831
3943
إلا أن أحد أبرز الأمور المقلقة
بخصوص تغير المناخ
بخصوص تغير المناخ
01:59
is that the warmer our planet gets,
33
107798
2595
هو أنه كلما ازدادت درجة حرارة كوكبنا،
02:02
the more we're going to need
cooling systems --
cooling systems --
34
110417
2312
سنصبح أكثر احتياجًا لأنظمة التبريد...
02:04
systems that are themselves large
emitters of greenhouse gas emissions.
emitters of greenhouse gas emissions.
35
112753
3759
الأنظمة التي هي نفسها مصدر كبير
لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
02:09
This then has the potential
to cause a feedback loop,
to cause a feedback loop,
36
117236
3333
وهذا من شأنه إذن التسبب
في حلقة تغذية عكسية،
في حلقة تغذية عكسية،
02:12
where cooling systems alone
37
120593
1458
قد تصبح فيها أنظمة التبريد وحدها
02:14
could become one of our biggest sources
of greenhouse gases
of greenhouse gases
38
122075
2987
أحد أكبر مصادر غازات الاحتباس الحراري
02:17
later this century.
39
125086
1342
لاحقًا في هذا القرن.
02:18
In the worst case,
40
126735
1178
في أسوأ الظروف،
02:19
we might need more than 10 trillion
kilowatt-hours of electricity every year,
kilowatt-hours of electricity every year,
41
127937
3620
قد نحتاج لأكثر من 10 تريليونات
كيلو وات ساعة من الكهرباء كل عام،
كيلو وات ساعة من الكهرباء كل عام،
02:23
just for cooling, by the year 2100.
42
131581
2688
فقط من أجل التبريد، بحلول عام 2100.
02:26
That's half our electricity supply today.
43
134846
2865
ما يمثل نصف إمداداتنا من الكهرباء اليوم.
02:30
Just for cooling.
44
138198
1150
فقط من أجل التبريد.
02:32
But this also point us
to an amazing opportunity.
to an amazing opportunity.
45
140862
3915
إلا أن هذا يقودنا أيضًا نحو فرصة مذهلة.
02:37
A 10 or 20 percent improvement
in the efficiency of every cooling system
in the efficiency of every cooling system
46
145444
4569
إن تحسين كفاءة كل نظام تبريد
بنسبة 10 إلى 20 بالمائة
بنسبة 10 إلى 20 بالمائة
يمكن أن يكون له تأثيرٌ كبير
على انبعاثاتنا من غازات الاحتباس الحراري،
على انبعاثاتنا من غازات الاحتباس الحراري،
02:42
could actually have an enormous impact
on our greenhouse gas emissions,
on our greenhouse gas emissions,
47
150037
3484
02:45
both today and later this century.
48
153545
2465
في كل من الحاضر، ولاحقًا في هذا القرن.
02:50
And it could help us avert
that worst-case feedback loop.
that worst-case feedback loop.
49
158080
3549
ويمكن أن يساعدنا أيضًا في تفادي حلقة
التغذية العكسية التي تمثل أسوأ الظروف.
التغذية العكسية التي تمثل أسوأ الظروف.
02:54
I'm a scientist who thinks a lot
about light and heat.
about light and heat.
50
162928
3680
أنا عالم يفكر كثيرًا بشأن الضوء والحرارة.
02:58
In particular, how new materials
allow us to alter the flow
allow us to alter the flow
51
166632
3596
وتحديدًا، كيف تمكننا المواد الجديدة
من تغيير سريان
هذه العناصر الأساسية للطبيعة
هذه العناصر الأساسية للطبيعة
03:02
of these basic elements of nature
52
170252
2016
بطرق قد نكون اعتقدنا أنها مستحيلة
يومًا ما.
يومًا ما.
03:04
in ways we might have
once thought impossible.
once thought impossible.
53
172292
2642
03:07
So, while I always understood
the value of cooling
the value of cooling
54
175315
2413
لذا، على الرغم من إدراكي الدائم
لأهمية التبريد
لأهمية التبريد
03:09
during my summer vacations,
55
177752
1944
خلال عطلاتي الصيفية،
إلا أنني تحمست حقًا للعمل على هذه المشكلة
03:11
I actually wound up
working on this problem
working on this problem
56
179720
2263
بسبب لغز عقلي صادفني منذ حوالي ست سنوات.
03:14
because of an intellectual puzzle
that I came across about six years ago.
that I came across about six years ago.
57
182007
4006
03:19
How were ancient peoples
able to make ice in desert climates?
able to make ice in desert climates?
58
187149
5617
كيف تمكنت الشعوب القديمة من صنع الثلج
في المناخات الصحراوية؟
في المناخات الصحراوية؟
03:25
This is a picture of an ice house,
59
193894
2936
هذه صورة لمستودع للثلج،
03:28
also called a Yakhchal,
located in the southwest of Iran.
located in the southwest of Iran.
60
196854
3627
يُطلق عليه أيضًا "یخچال"،
ويقع في جنوب غرب إيران.
ويقع في جنوب غرب إيران.
03:33
There are ruins of dozens
of such structures throughout Iran,
of such structures throughout Iran,
61
201006
3754
توجد أنقاض للعشرات من هذه الأبنية
في أرجاء إيران،
في أرجاء إيران،
03:36
with evidence of similar such buildings
throughout the rest of the Middle East
throughout the rest of the Middle East
62
204784
3690
وما يدل على وجود مثل هذه الأبنية
في أرجاء بقية الشرق الأوسط
في أرجاء بقية الشرق الأوسط
03:40
and all the way to China.
63
208498
1214
وصولًا إلى الصين.
03:42
The people who operated
this ice house many centuries ago,
this ice house many centuries ago,
64
210228
3190
كان الأشخاص الذين يُشغِّلون هذا المستودع
منذ عدة قرون،
منذ عدة قرون،
03:45
would pour water
in the pool you see on the left
in the pool you see on the left
65
213442
2484
يصبون الماء في البركة التي ترونها
على اليسار
على اليسار
03:47
in the early evening hours,
as the sun set.
as the sun set.
66
215950
3072
في ساعات الليل الأولى، مع غروب الشمس.
03:51
And then something amazing happened.
67
219046
1809
ثم يحدث أمر مذهل.
03:53
Even though the air temperature
might be above freezing,
might be above freezing,
68
221442
2762
على الرغم من أن درجة حرارة الهواء قد تكون
أعلى من درجة التجمد،
أعلى من درجة التجمد،
03:56
say five degrees Celsius
or 41 degrees Fahrenheit,
or 41 degrees Fahrenheit,
69
224228
3698
مثلًا خمس درجات مئوية أو 41 درجة فهرنهايت،
03:59
the water would freeze.
70
227950
1534
إلا أن المياه كانت تتجمد.
04:02
The ice generated would then be collected
in the early morning hours
in the early morning hours
71
230724
4135
وكان يتم جمع الثلج المتولد
في ساعات النهار الأولى
في ساعات النهار الأولى
04:06
and stored for use in the building
you see on the right,
you see on the right,
72
234883
2635
وتخزينه للاستخدام في المبنى
الذي ترونه على اليمين،
الذي ترونه على اليمين،
04:09
all the way through the summer months.
73
237542
1936
طوال شهور الصيف.
04:12
You've actually likely seen
something very similar at play
something very similar at play
74
240133
2719
يُحتمل أن تكونوا قد رأيتم بالفعل
شيئًا مماثلًا ملموسًا
شيئًا مماثلًا ملموسًا
04:14
if you've ever noticed frost form
on the ground on a clear night,
on the ground on a clear night,
75
242876
3452
إذا كنتم قد لاحظتم يومًا الصقيع
من على الأرض في ليلة صافية،
من على الأرض في ليلة صافية،
04:18
even when the air temperature
is well above freezing.
is well above freezing.
76
246352
2745
حتى عندما تكون درجة حرارة الهواء
أعلى من درجة التجمد بقدر معتبر.
أعلى من درجة التجمد بقدر معتبر.
04:21
But wait.
77
249121
1160
لكن تمهلوا.
04:22
How did the water freeze
if the air temperature is above freezing?
if the air temperature is above freezing?
78
250305
3731
كيف تجمدت المياه إذا كانت درجة حرارة
الهواء أعلى من درجة التجمد؟
الهواء أعلى من درجة التجمد؟
04:26
Evaporation could have played an effect,
79
254487
1926
يمكن أن يكون للتبخر دورٌ في ذلك،
04:28
but that's not enough to actually
cause the water to become ice.
cause the water to become ice.
80
256437
3315
إلا أن هذا لا يكفي لجعل الماء
يتحول إلى ثلج فعليًا.
يتحول إلى ثلج فعليًا.
04:32
Something else must have cooled it down.
81
260064
2086
لابد أن شيئًا آخر أدَّى إلى خفض حرارته.
04:34
Think about a pie
cooling on a window sill.
cooling on a window sill.
82
262761
2548
فكروا في فطيرة تبرد على عتبة إحدى النوافذ.
04:37
For it to be able to cool down,
its heat needs to flow somewhere cooler.
its heat needs to flow somewhere cooler.
83
265619
3611
حتى تستطيع أن تبرد، لابد أن تسري حرارتها
إلى مكانٍ ما أبرد.
إلى مكانٍ ما أبرد.
04:41
Namely, the air that surrounds it.
84
269254
1904
تحديدًا، الهواء المحيط بها.
04:44
As implausible as it may sound,
85
272180
2310
قد يبدو هذا غير معقول،
04:46
for that pool of water, its heat
is actually flowing to the cold of space.
is actually flowing to the cold of space.
86
274514
5376
لكن وبالنسبة لبركة الماء تلك،
فإن حرارتها تسري فعليًا إلى برودة الفضاء
فإن حرارتها تسري فعليًا إلى برودة الفضاء
04:54
How is this possible?
87
282085
1722
كيف يكون هذا ممكنًا؟
04:56
Well, that pool of water,
like most natural materials,
like most natural materials,
88
284434
3572
حسنًا، بركة الماء تلك مثلها
مثل معظم المواد الطبيعية،
مثل معظم المواد الطبيعية،
05:00
sends out its heat as light.
89
288030
2150
تبعث حرارتها في صورة ضوء.
05:02
This is a concept
known as thermal radiation.
known as thermal radiation.
90
290506
2817
هذا مفهوم يُعرف بالإشعاع الحراري.
05:05
In fact, we're all sending out our heat
as infrared light right now,
as infrared light right now,
91
293792
4468
في الحقيقة، كلنا نبعث حرارتنا الآن في صورة
أشعة تحت حمراء،
أشعة تحت حمراء،
05:10
to each other and our surroundings.
92
298284
1928
إلى بعضنا البعض وإلى ما يحيط بنا.
05:12
We can actually visualize this
with thermal cameras
with thermal cameras
93
300608
2469
يمكننا بالفعل تخيل هذا
باستخدام الكاميرات الحرارية
باستخدام الكاميرات الحرارية
05:15
and the images they produce,
like the ones I'm showing you right now.
like the ones I'm showing you right now.
94
303101
3246
وبالصور التي تنتجها،
مثل التي أعرضها لكم الآن.
مثل التي أعرضها لكم الآن.
05:18
So that pool of water
is sending out its heat
is sending out its heat
95
306744
2262
لذا تبعث بركة الماء تلك حرارتها
05:21
upward towards the atmosphere.
96
309030
1682
لأعلى باتجاه الغلاف الجوي.
05:23
The atmosphere and the molecules in it
97
311379
2095
يمتص الغلاف الجوي والجزيئات بداخله
05:25
absorb some of that heat and send it back.
98
313498
2555
جزءًا من الحرارة ويعيد بعثها.
05:28
That's actually the greenhouse effect
that's responsible for climate change.
that's responsible for climate change.
99
316077
3822
وهذا يمثل في الحقيقة تأثير الاحتباس
الحراري المسؤول عن تغير المناخ.
الحراري المسؤول عن تغير المناخ.
05:32
But here's the critical thing
to understand.
to understand.
100
320435
2523
لكن هذا هو الشيء الحاسم الذي لابد من فهمه:
05:34
Our atmosphere doesn't absorb
all of that heat.
all of that heat.
101
322982
3200
غلافنا الجوي لا يمتص كل تلك الحرارة.
05:38
If it did, we'd be
on a much warmer planet.
on a much warmer planet.
102
326577
2934
لو كان كذلك، كنا سنكون على كوكب
أكثر دفئًا.
أكثر دفئًا.
05:41
At certain wavelengths,
103
329982
1508
عند أطوال موجية معينة،
05:43
in particular between
eight and 13 microns,
eight and 13 microns,
104
331514
3452
تحديدًا بين ثمانية و13 ميكرومتر،
05:46
our atmosphere has what's known
as a transmission window.
as a transmission window.
105
334990
3762
لدى غلافنا الجوي ما يسمى بنافذة إرسال.
05:51
This window allows some of the heat
that goes up as infrared light
that goes up as infrared light
106
339402
5517
تسمح هذه النافذة بعبور جزء من الحرارة
إلى الأعلى في صورة أشعة تحت حمراء
إلى الأعلى في صورة أشعة تحت حمراء
05:56
to effectively escape,
carrying away that pool's heat.
carrying away that pool's heat.
107
344943
3333
لينفذ بفاعلية،
حاملًا حرارة تلك البركة بعيدًا.
حاملًا حرارة تلك البركة بعيدًا.
06:00
And it can escape to a place
that is much, much colder.
that is much, much colder.
108
348895
3770
يمكن أن تنفذ إلى مكان
يكون أكثر برودة كثيرًا.
يكون أكثر برودة كثيرًا.
06:05
The cold of this upper atmosphere
109
353633
1968
برودة هذا الغلاف الجوي العلوي
06:07
and all the way out to outer space,
110
355625
1674
ووصولًا إلى الفضاء الخارجي،
06:09
which can be as cold
as minus 270 degrees Celsius,
as minus 270 degrees Celsius,
111
357323
3810
الذي يمكن أن تصل فيه البرودة
إلى ناقص 270 درجة مئوية،
إلى ناقص 270 درجة مئوية،
06:13
or minus 454 degrees Fahrenheit.
112
361157
2720
أو ناقص 454 درجة فهرنهايت.
06:17
So that pool of water is able
to send out more heat to the sky
to send out more heat to the sky
113
365242
3364
لذا يمكن أن تبعث بركة الماء تلك المزيد
من الحرارة إلى السماء
من الحرارة إلى السماء
06:20
than the sky sends back to it.
114
368630
1771
ثم تعيد السماء إرسالها إليها.
06:22
And because of that,
115
370425
1150
ونتيجةً لذلك،
06:23
the pool will cool down
below its surroundings' temperature.
below its surroundings' temperature.
116
371599
3016
تبرد البركة إلى درجة أقل من درجة حرارة
الأشياء المحيطة.
الأشياء المحيطة.
06:28
This is an effect
known as night-sky cooling
known as night-sky cooling
117
376035
3516
هذا تأثير يُعرف بتبريد السماء ليلًا
06:31
or radiative cooling.
118
379575
1400
أو التبريد الإشعاعي.
06:33
And it's always been understood
by climate scientists and meteorologists
by climate scientists and meteorologists
119
381369
3454
وقد أقره علماء المناخ
وخبراء الأرصاد الجوية دائمًا
وخبراء الأرصاد الجوية دائمًا
06:36
as a very important natural phenomenon.
120
384847
2600
بصفته ظاهرة طبيعية هامة جدًا.
06:40
When I came across all of this,
121
388879
1492
عندما صادفني كل هذا،
06:42
it was towards the end
of my PhD at Stanford.
of my PhD at Stanford.
122
390395
2642
كنت بصدد إنهاء الدكتوراه الخاصة بي
في ستانفورد.
في ستانفورد.
06:45
And I was amazed by its apparent
simplicity as a cooling method,
simplicity as a cooling method,
123
393061
4429
وقد اندهشت من سهولتها الواضحة
كطريقة للتبريد،
كطريقة للتبريد،
06:49
yet really puzzled.
124
397514
1266
واحترت أيضًا.
06:51
Why aren't we making use of this?
125
399284
2200
لماذا لا نستفيد من هذا؟
06:54
Now, scientists and engineers
had investigated this idea
had investigated this idea
126
402744
2881
هذه الفكرة قد تدارسها العلماء والمهندسون
06:57
in previous decades.
127
405649
1238
في العقود السابقة.
06:58
But there turned out to be
at least one big problem.
at least one big problem.
128
406911
3288
لكن اتضح وجود مشكلة واحدة كبيرة على الأقل.
07:02
It was called night-sky
cooling for a reason.
cooling for a reason.
129
410879
2872
فقد سُمّي تبريد السماء ليلًا لسبب ما.
07:06
Why?
130
414109
1174
لماذا؟
07:07
Well, it's a little thing called the sun.
131
415307
2369
حسنًا، إنه شيء صغير يسمى الشمس.
07:10
So, for the surface
that's doing the cooling,
that's doing the cooling,
132
418157
2460
لذا، بالنسبة للسطح الذي يقوم بالتبريد،
07:12
it needs to be able to face the sky.
133
420641
2174
ينبغي أن يكون محاذيًا للسماء.
07:14
And during the middle of the day,
134
422839
1628
وأثناء منتصف اليوم،
07:16
when we might want
something cold the most,
something cold the most,
135
424491
3150
عندما نحتاج شيئًا باردًا
أكثر من أي وقت آخر،
أكثر من أي وقت آخر،
07:19
unfortunately, that means
you're going to look up to the sun.
you're going to look up to the sun.
136
427665
2896
للأسف، هذا يعني أنك ستنظر لأعلى
باتجاه الشمس.
باتجاه الشمس.
07:22
And the sun heats most materials up
137
430585
1856
والشمس ترفع درجة حرارة معظم المواد
07:24
enough to completely counteract
this cooling effect.
this cooling effect.
138
432465
2757
بما يكفي لإبطال تأثير التبريد.
07:28
My colleagues and I
spend a lot of our time
spend a lot of our time
139
436409
2008
أقضي أنا وزملائي الكثير من وقتنا
07:30
thinking about how
we can structure materials
we can structure materials
140
438441
2112
في التفكير حول كيفية بناء مواد
07:32
at very small length scales
141
440577
1412
عند مقاييس أطوال صغيرة جدًا
07:34
such that they can do
new and useful things with light --
new and useful things with light --
142
442013
3326
بحيث يمكن أن تقوم بأشياء جديدة
ومفيدة باستخدام الضوء...
ومفيدة باستخدام الضوء...
07:37
length scales smaller
than the wavelength of light itself.
than the wavelength of light itself.
143
445363
2990
مقاييس أطوال أصغر
من الطول الموجي للضوء نفسه.
من الطول الموجي للضوء نفسه.
07:40
Using insights from this field,
144
448377
1580
باستخدام المعرفة من هذا المجال،
07:41
known as nanophotonics
or metamaterials research,
or metamaterials research,
145
449981
3128
المعروف بعلم بصريات النانو
أو أبحاث المواد الخارقة،
أو أبحاث المواد الخارقة،
07:45
we realized that there might be a way
to make this possible during the day
to make this possible during the day
146
453133
3500
أدركنا احتمالية وجود طريقة
نجعل بها هذا ممكنًا خلال النهار
نجعل بها هذا ممكنًا خلال النهار
07:48
for the first time.
147
456657
1173
لأول مرة.
07:49
To do this, I designed
a multilayer optical material
a multilayer optical material
148
457854
3056
للقيام بهذا، صممت مادة بصرية
متعددة الطبقات
متعددة الطبقات
07:52
shown here in a microscope image.
149
460934
1857
موضَّحة هنا في صورة مجهرية.
07:54
It's more than 40 times thinner
than a typical human hair.
than a typical human hair.
150
462815
3381
إنها أرفع 40 مرة من شعرة الإنسان العادية.
07:58
And it's able to do
two things simultaneously.
two things simultaneously.
151
466220
2518
ويمكنها القيام بشيئين في آنٍ واحد.
08:01
First, it sends its heat out
152
469169
1825
أولًا، تبعث حرارتها
08:03
precisely where our atmosphere
lets that heat out the best.
lets that heat out the best.
153
471018
3802
تحديدًا إلى أفضل مكان
يطلق غلافنا الجوي الحرارة إليه.
يطلق غلافنا الجوي الحرارة إليه.
08:06
We targeted the window to space.
154
474844
2133
لقد استهدفنا النافذة إلى الفضاء.
08:09
The second thing it does
is it avoids getting heated up by the sun.
is it avoids getting heated up by the sun.
155
477519
3431
الشيء الثاني الذي تقوم به هو تفادي التسخين
بفعل الشمس.
بفعل الشمس.
08:12
It's a very good mirror to sunlight.
156
480974
2400
إنها مرآة جيدة جدًا لأشعة الشمس.
08:16
The first time I tested this
was on a rooftop in Stanford
was on a rooftop in Stanford
157
484315
2714
أول مرة جربت هذا كان على أحد الأسطح
في ستانفورد
في ستانفورد
08:19
that I'm showing you right here.
158
487053
1762
الذي أريكم إياه هنا.
08:21
I left the device out for a little while,
159
489339
2381
لقد تركت الجهاز في الخارج لفترة قصيرة،
08:23
and I walked up to it after a few minutes,
160
491744
3071
ثم ذهبت إليه بعد بضع دقائق،
08:26
and within seconds, I knew it was working.
161
494839
2794
وخلال ثوانٍ علمت أنه يعمل.
08:29
How?
162
497657
1158
كيف ذلك؟
08:30
I touched it, and it felt cold.
163
498839
1627
لمسته، وكان باردًا.
08:33
(Applause)
164
501395
4658
(تصفيق)
08:38
Just to emphasize how weird
and counterintuitive this is:
and counterintuitive this is:
165
506862
3984
حتى أؤكد لكم كم أن هذا الأمر
غريب ومناف للبديهة:
غريب ومناف للبديهة:
08:42
this material and others like it
166
510870
1730
هذه المادة وما يشابهها
08:44
will get colder when we take them
out of the shade,
out of the shade,
167
512624
2905
تصبح أكثر برودة عندما نزيحها عن الظل،
08:47
even though the sun is shining on it.
168
515553
2360
على الرغم من تسليط أشعة الشمس عليها.
08:49
I'm showing you data here
from our very first experiment,
from our very first experiment,
169
517937
2683
إنني أعرض لكم هنا بيانات من أول تجربة لنا،
08:52
where that material stayed
more than five degrees Celsius,
more than five degrees Celsius,
170
520644
2739
حيث ظلت المادة أكثر برودة
من درجة حرارة الهواء
من درجة حرارة الهواء
08:55
or nine degrees Fahrenheit, colder
than the air temperature,
than the air temperature,
171
523407
3276
بأكثر من خمس درجات مئوية،
أو تسع درجات فهرنهايت،
أو تسع درجات فهرنهايت،
08:58
even though the sun
was shining directly on it.
was shining directly on it.
172
526707
2814
على الرغم من تسليط أشعة الشمس عليها
مباشرةً.
مباشرةً.
09:02
The manufacturing method we used
to actually make this material
to actually make this material
173
530855
3135
طريقة التصنيع التي استخدمناها
لصنع هذه المادة في الحقيقة
لصنع هذه المادة في الحقيقة
09:06
already exists at large volume scales.
174
534014
2534
تُستخدم بالفعل على المقاييس كبيرة الحجم.
09:08
So I was really excited,
175
536903
1157
لذا كنت متحمسًا جدًا،
09:10
because not only
do we make something cool,
do we make something cool,
176
538084
3041
لا لأننا نقوم بشيء رائع فحسب،
09:13
but we might actually have the opportunity
to do something real and make it useful.
to do something real and make it useful.
177
541149
5053
بل لأنه قد تكون لدينا الفرصة حقًا للقيام
بشيء حقيقي وجعله نافعًا.
بشيء حقيقي وجعله نافعًا.
09:19
That brings me to the next big question.
178
547204
1913
يأخذني هذا إلى السؤال الكبير التالي:
09:21
How do you actually
save energy with this idea?
save energy with this idea?
179
549141
2587
كيف يمكنكم الحفاظ على الطاقة فعلًا
باستخدام هذه الفكرة؟
باستخدام هذه الفكرة؟
09:23
Well, we believe the most direct way
to save energy with this technology
to save energy with this technology
180
551752
3658
حسنًا، إننا نعتقد أن أكثر طريقة مباشرة
للحفاظ على الطاقة بهذه التكنولوجيا
للحفاظ على الطاقة بهذه التكنولوجيا
09:27
is as an efficiency boost
181
555434
1659
هي تعزيز الكفاءة
09:29
for today's air-conditioning
and refrigeration systems.
and refrigeration systems.
182
557117
3063
بالنسبة لأنظمة تكييف الهواء
والتبريد الحالية.
والتبريد الحالية.
09:32
To do this, we've built
fluid cooling panels,
fluid cooling panels,
183
560561
2159
لعمل ذلك، أنشأنا ألواح تبريد بالسوائل،
09:34
like the ones shown right here.
184
562744
1571
مثل تلك المعروضة هنا.
09:36
These panels have a similar shape
to solar water heaters,
to solar water heaters,
185
564339
2667
تشبه هذه الألواح سخانات المياه الشمسية
في الشكل،
في الشكل،
09:39
except they do the opposite --
they cool the water, passively,
they cool the water, passively,
186
567030
2920
إلا أنها تقوم بالعكس...
تقوم بتبريد المياه، سلبيًا،
تقوم بتبريد المياه، سلبيًا،
09:41
using our specialized material.
187
569974
2067
باستخدام مادتنا المخصصة.
09:44
These panels can then
be integrated with a component
be integrated with a component
188
572815
2460
يمكن أن تُدمج هذه الألواح بعد ذلك
مع أحد المكونات
مع أحد المكونات
09:47
almost every cooling system has,
called a condenser,
called a condenser,
189
575299
2568
الذي لا يخلو منه تقريبًا أي نظام تبريد،
ويسمى المكثف،
ويسمى المكثف،
09:49
to improve the system's
underlying efficiency.
underlying efficiency.
190
577891
3133
من أجل تحسين كفاءة النظام الأساسية.
09:53
Our start-up, SkyCool Systems,
191
581367
1896
أنهت شركتنا المبتدئة "سكاي كول سيستمز"
09:55
has recently completed a field trial
in Davis, California, shown right here.
in Davis, California, shown right here.
192
583287
3874
مؤخرًا تجربة حقلية في ديفيس، كاليفورنيا،
كما هو موضَّح هنا.
كما هو موضَّح هنا.
09:59
In that demonstration,
193
587649
1182
في ذلك العرض،
10:00
we showed that we could actually
improve the efficiency
improve the efficiency
194
588855
3048
أوضحنا أن بإمكاننا بالفعل تحسين كفاءة
10:03
of that cooling system
as much as 12 percent in the field.
as much as 12 percent in the field.
195
591927
2924
نظام التبريد هذا بما يكافئ 12 بالمائة
في الحقل.
في الحقل.
خلال العام أو العامين المقبلين،
10:07
Over the next year or two,
196
595474
1254
10:08
I'm super excited to see this go
to its first commercial-scale pilots
to its first commercial-scale pilots
197
596752
3904
أنا متحمس للغاية لرؤية هذا يسير نحو
أولى منتجاته التجريبية تجاريًا
أولى منتجاته التجريبية تجاريًا
10:12
in both the air conditioning
and refrigeration space.
and refrigeration space.
198
600680
3143
في كل من تكييفات الهواء وثلاجات التبريد.
10:16
In the future, we might be able
to integrate these kinds of panels
to integrate these kinds of panels
199
604260
3587
في المستقبل، قد نتمكن من دمج
مثل هذه الألواح
مثل هذه الألواح
10:19
with higher efficiency
building cooling systems
building cooling systems
200
607871
3309
مع أنظمة تبريد المباني ذات كفاءة عالية
10:23
to reduce their energy
usage by two-thirds.
usage by two-thirds.
201
611204
2802
للحد من استهلاكها للطاقة بحوالي الثلثين.
10:26
And eventually, we might actually
be able to build a cooling system
be able to build a cooling system
202
614030
3658
وفي النهاية، قد نتمكن بالفعل
من إنشاء نظام تبريد
من إنشاء نظام تبريد
10:29
that requires no electricity input at all.
203
617712
2563
لا يحتاج لأي تغذية كهربائية على الإطلاق.
10:32
As a first step towards that,
204
620966
1516
كخطوة أولى لتحقيق ذلك،
10:34
my colleagues at Stanford and I
205
622506
1857
أثبتنا أنا وزملائي في ستانفورد
10:36
have shown that you could
actually maintain
actually maintain
206
624387
2026
أن بإمكانكم بالفعل إبقاء حرارة شيء ما
10:38
something more than 42 degrees Celsius
below the air temperature
below the air temperature
207
626437
4569
أقل من درجة حرارة الهواء
بأكثر من 42 درجة مئوية
بأكثر من 42 درجة مئوية
10:43
with better engineering.
208
631030
1388
مع تصميم هندسي أفضل.
10:45
Thank you.
209
633165
1150
شكرًا لكم.
10:46
(Applause)
210
634339
4055
(تصفيق)
10:51
So just imagine that --
211
639196
1151
لذا تخيلوا فقط ذلك...
10:52
something that is below freezing
on a hot summer's day.
on a hot summer's day.
212
640371
3403
شيء ما أقل من درجة التجمد
في يوم صيفي حار.
في يوم صيفي حار.
10:57
So, while I'm very excited
about all we can do for cooling,
about all we can do for cooling,
213
645927
4483
لذا، رغم حماسي الشديد
حول كل ما يمكننا فعله من أجل التبريد،
حول كل ما يمكننا فعله من أجل التبريد،
11:02
and I think there's a lot yet to be done,
214
650434
3254
وأعتقد أنه لا يزال هناك الكثير لفعله،
11:05
as a scientist, I'm also drawn
to a more profound opportunity
to a more profound opportunity
215
653712
3468
إلا أنني أيضًا، كعالم،
تجذبني فرصة أكثر عمقًا
تجذبني فرصة أكثر عمقًا
11:09
that I believe this work highlights.
216
657204
2016
والتي أعتقد أن هذا العمل يسلط الضوء عليها.
11:11
We can use the cold darkness of space
217
659760
3135
يمكننا استخدام ظلام الفضاء البارد
11:14
to improve the efficiency
218
662919
1650
لتحسين كفاءة
11:16
of every energy-related
process here on earth.
process here on earth.
219
664593
3254
كل عملية مرتبطة بالطاقة هنا على الأرض.
11:21
One such process
I'd like to highlight are solar cells.
I'd like to highlight are solar cells.
220
669204
3317
إحدى هذه العمليات التي أود أن أركز عليها
هي الخلايا الشمسية.
هي الخلايا الشمسية.
11:24
They heat up under the sun
221
672934
1445
فحرارتها ترتفع تحت أشعة الشمس
11:26
and become less efficient
the hotter they are.
the hotter they are.
222
674403
2484
وتصبح أقل كفاءة كلما سخنت أكثر.
11:29
In 2015, we showed that
with deliberate kinds of microstructures
with deliberate kinds of microstructures
223
677276
3877
في عام 2015، أثبتنا أنه وبوضع
أنواع مدروسة من البنيات الدقيقة
أنواع مدروسة من البنيات الدقيقة
11:33
on top of a solar cell,
224
681177
1547
فوق الخلية الشمسية،
11:34
we could take better advantage
of this cooling effect
of this cooling effect
225
682748
2844
يمكننا الاستفادة بشكل أفضل
من تأثير التبريد هذا
من تأثير التبريد هذا
11:37
to maintain a solar cell passively
at a lower temperature.
at a lower temperature.
226
685616
3699
للحفاظ على الخلية الشمسية سلبيًا
عند درجة حرارة أقل.
عند درجة حرارة أقل.
11:41
This allows the cell
to operate more efficiently.
to operate more efficiently.
227
689708
2321
يمكِّن هذا الخلية الشمسية
من العمل بكفاءة أكبر.
من العمل بكفاءة أكبر.
11:44
We're probing these kinds
of opportunities further.
of opportunities further.
228
692627
2968
إننا نتعمق أكثر في دراسة مثل هذه الفرص.
11:47
We're asking whether
we can use the cold of space
we can use the cold of space
229
695619
3245
إننا نتساءل ما إذا كان يمكننا الاستفادة
من برودة الفضاء
من برودة الفضاء
11:50
to help us with water conservation.
230
698888
2079
لتساعدنا في الحفاظ على المياه،
11:53
Or perhaps with off-grid scenarios.
231
701316
2349
أو ربما في سيناريوهات
التخلي عن شبكة الكهرباء.
التخلي عن شبكة الكهرباء.
11:55
Perhaps we could even directly
generate power with this cold.
generate power with this cold.
232
703689
4167
ربما يكون بإمكاننا حتى أن نولد الطاقة
مباشرةً باستخدام هذه البرودة.
مباشرةً باستخدام هذه البرودة.
12:00
There's a large temperature difference
between us here on earth
between us here on earth
233
708522
2953
يوجد فرق درجات حرارة كبير بيننا هنا
على الأرض
على الأرض
12:03
and the cold of space.
234
711499
1690
وبين برودة الفضاء.
12:05
That difference, at least conceptually,
235
713213
2128
هذا الفرق، نظريًا على الأقل،
12:07
could be used to drive
something called a heat engine
something called a heat engine
236
715365
2594
يمكن أن يُستخدم لتشغيل
ما يطلق عليه المحرك الحراري
ما يطلق عليه المحرك الحراري
12:09
to generate electricity.
237
717983
1190
لتوليد الكهرباء.
12:11
Could we then make a nighttime
power-generation device
power-generation device
238
719967
3603
هل يمكننا حينها أن نصنع جهازًا ليليًا
لتوليد كهرباء
لتوليد كهرباء
يولد كميات مُجدية من الكهرباء
12:15
that generates useful
amounts of electricity
amounts of electricity
239
723594
2397
في الوقت الذي لا تعمل فيه الخلايا الشمسية؟
12:18
when solar cells don't work?
240
726015
1904
12:19
Could we generate light from darkness?
241
727943
2534
هل يمكننا توليد الضوء من الظلام؟
12:23
Central to this ability
is being able to manage
is being able to manage
242
731872
4389
جوهر هذه القدرة، هو أن نكون قادرين
على التحكم
على التحكم
12:28
the thermal radiation
that's all around us.
that's all around us.
243
736285
3111
في الإشعاع الحراري الذي يحيط بنا تمامًا.
12:31
We're constantly bathed in infrared light;
244
739420
2800
إننا مغمورون باستمرار بالأشعة تحت الحمراء؛
12:34
if we could bend it to our will,
245
742666
2452
إذا تمكنا من التحكم فيها،
12:37
we could profoundly change
the flows of heat and energy
the flows of heat and energy
246
745142
2730
فقد نتمكن من تغيير تدفقات الحرارة والطاقة
12:39
that permeate around us every single day.
247
747896
2733
التي تتنشر حولنا كل يوم.
12:43
This ability, coupled
with the cold darkness of space,
with the cold darkness of space,
248
751190
3341
توجهنا هذه القدرة،
إلى جانب ظلام الفضاء البارد،
إلى جانب ظلام الفضاء البارد،
12:46
points us to a future
where we, as a civilization,
where we, as a civilization,
249
754555
3309
نحو مستقبل حيث يمكن أن نكون، كشعوب متحضرة،
12:49
might be able to more intelligently manage
our thermal energy footprint
our thermal energy footprint
250
757888
5238
قادرين على التحكم في بصمتنا
من الطاقة الحرارية بشكل أكثر ذكاءً
من الطاقة الحرارية بشكل أكثر ذكاءً
12:55
at the very largest scales.
251
763150
1800
وذلك على المقاييس الكبيرة جدًا.
12:57
As we confront climate change,
252
765904
2214
أثناء مواجهتنا لتغير المناخ،
13:00
I believe having
this ability in our toolkit
this ability in our toolkit
253
768142
2603
أعتقد أن تمتعنا بهذه القدرة
ضمن حلولنا المتاحة
ضمن حلولنا المتاحة
13:02
will prove to be essential.
254
770769
1800
سيثبُت أهميتها.
13:05
So, the next time
you're walking around outside,
you're walking around outside,
255
773428
3198
لذا، في المرة القادمة
عندما تتجولون بالخارج،
عندما تتجولون بالخارج،
13:08
yes, do marvel at how the sun
is essential to life on earth itself,
is essential to life on earth itself,
256
776650
6344
نعم، تعجبوا كم أن الشمس ضرورية للحياة
على الأرض نفسها،
على الأرض نفسها،
13:15
but don't forget that the rest of the sky
has something to offer us as well.
has something to offer us as well.
257
783018
4676
لكن لا تنسوا أن ما تبقى من السماء
لديه ما يقدمه لنا أيضًا.
لديه ما يقدمه لنا أيضًا.
13:20
Thank you.
258
788533
1151
شكرًا لكم.
13:21
(Applause)
259
789708
4110
(تصفيق)
ABOUT THE SPEAKER
Aaswath Raman - Applied physicist, engineerAaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials.
Why you should listen
Aaswath Raman is an assistant professor of electrical and systems engineering at the University of Pennsylvania. He is also co-founder of a clean energy startup, SkyCool Systems, where he is its chief scientific officer. He initiated and led the development of radiative sky cooling, a technology that he originated as a research associate at Stanford University, beginning in 2012.
Raman is deeply interested in the intersection of science, technology and development work, and he has previously collaborated on projects to redesign refugee camps with UNHCR and to rethink governance in rural Sierra Leone. In recognition of his breakthroughs in developing radiative sky cooling, in 2015 he was named one of MIT Technology Review's "Innovators Under 35."
Aaswath Raman | Speaker | TED.com