Текст книги "Сбитые с толку"
Автор книги: Эндрю Штульман
Жанр: Прочая образовательная литература, Наука и Образование
Возрастные ограничения: +16
сообщить о неприемлемом содержимом
Текущая страница: 7 (всего у книги 20 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]
Рис. 6.3. Многие самоанские дети представляют Землю как кольцо – аналогично тому, как построены на Самоа дома, рынки и деревни
Другие культурные особенности были обнаружены в общинах американских индейцев и в Самоа[163]163
Diakidoy, Vosniadou and Hawks, 1997.
[Закрыть]. У детей из племени лакота встречались почти исключительно модели полого шара, так как это согласуется с лакотским мифом о сотворении мира: тело древнего божества стало огромным каменным диском (землей), а его силы – огромным голубым куполом (небом). У самоанских детей была уникальная модель, не встречающаяся в других культурах. Они представляли Землю в форме кольца – характерной черты самоанской архитектуры. Жилое пространство самоанского дома лучами расходится вокруг внутреннего двора, прилавки на самоанском рынке – вокруг центрального форума, дома в самоанской деревне – вокруг открытой площади. Поэтому самоанские дети проецировали знакомую, повсеместно встречающуюся структуру и на саму Землю[164]164
Vosniadou, 1994b.
[Закрыть].
Культура может влиять и на то, насколько быстро дети усваивают правильные сферические модели[165]165
Siegal, Butterworth and Newcombe, 2004.
[Закрыть]. Это было показано на примере сравнения английских и австралийских детей. Англия и Австралия очень близки: в конце концов, Австралия – бывшая британская колония. Однако в вопросе понимания формы Земли страны расходятся в очень важном отношении. Дело в том, что они расположены на противоположных сторонах экватора, и австралийские дети остро осознают, что живут «снизу». Их страна на стандартном глобусе нарисована внизу. На ее флаге изображено созвездие Южного креста, видимое только в Южном полушарии, а в других странах иногда Австралию называют «землей на другом конце света».
Вопрос, как люди могут жить на нижней стороне круглой Земли и не падать, живо беспокоит австралийских детей. Они либо просто отмахиваются от него, поскольку видят, что никуда не улетают, либо очень мотивированы найти объяснение. Благодаря этому в Австралии дети усваивают сферические модели Земли на два-три года раньше, чем их английские сверстники. Принятый стандарт – изображать север сверху, а юг снизу – только подстегивает их развитие.
* * *
Понимание шарообразности Земли лишь первый шаг к пониманию космоса и нашего места в нем. Нужно объяснить и другие явления окружающего мира: смену дня и ночи, времен года, приливы и отливы, изменение созвездий, фазы Луны. Человечество наблюдает все это много тысяч лет, однако восприятие остается искаженным, как и представление о форме нашей планеты. Живший в XX веке философ Людвиг Витгенштейн однажды заметил, что это довольно занятно:
– Почему говорят, что для человека было естественно думать, что Солнце вращается вокруг Земли, а не Земля вокруг своей оси? – спросил он коллегу.
– Думаю, потому что все ВЫГЛЯДЕЛО ТАК, КАК БУДТО движется именно Солнце, – ответил коллега.
– А как бы еще это могло выглядеть, если все выглядело так, как если Земля вращается вокруг своей оси? – возразил на это Витгенштейн[166]166
Anscombe, 1959.
[Закрыть].
Циклы дня и ночи можно интерпретировать очень по-разному, и выбранное представление зависит от психической модели формы Земли. Дети, которые верят в полую Землю, полагают, что Солнце и Луна находятся внутри купола небес, и поэтому часто думают, что день – это когда Луна закрыта, например тучами или горами, а ночь – это когда что-то закрыло Солнце. Сторонники модели уплощенной сферы считают Землю отдельной от Солнца и Луны и думают, что день наступает, когда Солнце восходит над плоской поверхностью, где живут люди, а ночь – когда над ней восходит Луна. В сферической модели Земли все сложнее, потому что день теперь можно объяснить как с точки зрения движения Солнца по отношению к Земле, так и с точки зрения движения Земли по отношению к Солнцу. Характер этого движения тоже приходится объяснять, поскольку оно может быть каким угодно: вращением, поворотами, колебаниями.
Когда моему сыну Тедди было семь лет, мне стало любопытно, понимает ли он, во-первых, что Земля – шар и, во-вторых, что смена дня и ночи вызвана ее вращением, поэтому я подтолкнул его к следующему разговору:
Я: Какую форму имеет Земля?
Тедди: Форму шара. Я раньше думал, что она плоская, потом – что она похожа на круг, а теперь знаю, что она шарообразная.
Я: Мы живем сверху Земли. А снизу кто-нибудь живет?
Тедди: Да.
Я: А почему они оттуда не падают?
Тедди: Потому что если оказаться на их месте, Земля будет под ногами.
Я: А почему гравитация не стягивает их с Земли?
Тедди: Потому что гравитация – не на поверхности земли, а внутри.
Убедившись, что Тедди осознал шарообразность Земли, я задал вопрос о смене дня и ночи.
Я: Как ты думаешь, почему бывает день и ночь?
Тедди: Дело в Солнце и Луне.
Я: И как они действуют?
Тедди: Ну, Земля движется вокруг Солнца, и когда она к нему приближается, наступает день.
Я: А ночь?
Тедди: Ночью к Земле приближается Луна.
Я: А куда прячется Луна, когда ночи нет?
Тедди: Она остается на своем месте.
Я: То есть где?
Тедди: Я не знаю. Точно не рядом с Калифорнией.
Тедди знал, что за смену дня и ночи отвечает движение Земли, а не Солнца, но еще не понял, что она вращается вокруг своей оси, и считал, что дело просто в обращении Земли вокруг Солнца.
Такие мысли типичны для детей, которые только что открыли для себя, что Земля имеет форму шара. До этого они проходят через два этапа[167]167
Vosniadou and Brewer, 1994.
[Закрыть]. Сначала они объясняют день и ночь с точки зрения перекрытия: день – это когда Луна скрыта какими-то объектами в земной атмосфере (облаками или горами) и светит только Солнце, а ночь – это когда Солнце скрыто, а Луна остается светить одна. Затем они переходят к мысли, что Солнце и Луну закрывает сама Земля: Солнце поднимается над ее поверхностью, а Луна опускается ниже, и наоборот. Осознав, что Земля – шар, дети переходят к более сложным взаимодействиям между небесными телами. Они начинают считать, что Солнце вращается вокруг Земли или что Земля вращается вокруг Солнца. Последнее, конечно, верно, однако дети сначала не понимают, что это движение – причина годичных, а не дневных циклов. Мысль, что Земля вращается и вокруг Солнца, и вокруг своей оси, обычно приходит только в раннем подростковом возрасте.
Рис. 6.4. Прежде чем узнать, что Земля вращается вокруг своей оси, дети придумывают альтернативные объяснения цикла дня и ночи в зависимости от того, воспринимают они Землю как плоскость (вверху) или как шар (внизу)
Прогресс в понимании смены дня и ночи явно прослеживается в ответе на простой вопрос: что такое день?[168]168
Harlow, Swanson, Nylund-Gibson and Truxler, 2011.
[Закрыть] Исследователи, задававшие его детям с первого по восьмой класс, пришли к выводу, что в начальной школе определения обычно связаны с деятельностью, характерной для дневных часов: «день – это когда не спишь» или «день – это когда ходишь в школу и играешь». В таком возрасте как будто нет связи между восприятием дня и движением небесных тел. В средних классах вероятность появления таких связей выше, так как день определяется с точки зрения процессов, которые его вызывают. Как объяснил один тринадцатилетний школьник, «день – это полный оборот Земли, то есть на триста шестьдесят градусов. День длится двадцать четыре часа. В году триста шестьдесят пять дней. Год – это когда Земля полностью обходит вокруг Солнца».
Умение подростков дать такое определение довольно примечательно с исторической точки зрения. Человечеству потребовались тысячи лет, чтобы открыть, что Земля имеет форму шара, а затем еще сотни лет, чтобы понять, что Земля движется. Сегодня большинство детей узнаёт об этом в первые десять лет своей жизни. Скорость усвоения этого знания, однако, не должна умалять его сложности.
Чтобы понять, почему Солнце восходит и заходит и почему в году триста шестьдесят пять дней, нужно осознать три фундаментальных принципа. Сначала ребенок должен уяснить разницу между Землей как планетой и землей как поверхностью и понять, что Земля – это не плоскость, а шар. Затем он должен усвоить, что движение Земли совсем не такое, как мы его воспринимаем. Он должен узнать, что Земля постоянно вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, а не находится в состоянии покоя. Наконец, ему нужно почувствовать разницу между взаимосвязями Земли с Солнцем и Земли с Луной. Луна вращается вокруг Земли, а вокруг Солнца вращается сама Земля. Разобраться во всем этом нелегко. Это намного сложнее, чем заучить столицы государств и таблицу умножения, так как для этого нужно не просто запомнить информацию, но и осмыслить ее.
* * *
Узнав о ложных детских моделях мироустройства, вы можете возгордиться собственными познаниями в этой области. Но сможете ли вы объяснить космологические явления, за исключением смены дня и ночи? Например, приливы? Да, Луна оказывает гравитационное воздействие и притягивает земные океаны, но как конкретно это объясняет приливы? Почему, например, за один день происходит два приливных цикла, если Луна совершает оборот вокруг Земли почти за месяц? Знаете ли вы, почему Луна в течение месяца выглядит по-разному? (Подсказка: не потому, что ее то больше, то меньше закрывает тень Земли.) Почему на Земле меняются времена года? (Подсказка: дело не в том, что летом она ближе к Солнцу, чем зимой.)
Даже если вам кажется, что вы знаете правильные ответы, я все равно советую проверить себя в интернете. Например, большинство людей считают, что знают причину смены времен года, хотя в реальности понимают это явление немногие. В одном из исследований примерно 90 % недавних выпускников Гарварда утверждали, что времена года связаны с близостью Земли к Солнцу[169]169
Schneps, Sadler, Woll and Crouse, 1988.
[Закрыть]. В действительности же причина заключается в том, что земная ось наклонена на 23,4 градуса, поэтому во время вращения Земли вокруг Солнца количество солнечного света, падающего на Северное полушарие по отношению к Южному, меняется. (Это также объясняет, почему когда в Северном полушарии лето, в Южном – зима, и наоборот.) Расстояние от Земли до Солнца действительно меняется в течение года, но меньше чем на 4 %, что мало влияет на среднесуточную температуру.
Основанные на близости к Солнцу толкования времен года очень популярны и довольно устойчивы. В одной работе ученые пытались скорректировать их у старшекурсников Дартмутского колледжа, преподавая им объяснение, связанное с наклоном[170]170
Dunbar, Fugelsang and Stein, 2007.
[Закрыть]. Ученые показывали в качестве наглядного пособия видеоролики, снятые НАСА для детей. Перед занятиями 8 % студентов объясняли времена года наклоном оси, а 92 % – близостью к Солнцу. После занятий – 10 и 90 % соответственно. Видеоролик не возымел практически никакого эффекта. Хотя участники получили довольно много фактической информации – узнали точную форму земной орбиты и точный угол наклона земной оси, – это не обогатило их концептуальных знаний.
Может быть, ролики НАСА были не слишком удачными и поэтому ничему не научили студентов? Однако есть и другие причины полагать, что у взрослых есть глубоко укоренившиеся ошибочные представления о мироустройстве. В одном из исследований было обнаружено, что они часто даже не понимают по-настоящему, что Земля – шар[171]171
Carbon, 2010.
[Закрыть]. Студентам давали шесть городов – Берлин, Рио-де-Жанейро, Кейптаун, Сидней, Токио и Лос-Анджелес – и просили оценить расстояние между ними. Города расположены на разных континентах, поэтому пути между ними должны опутывать весь земной шар. Полученные оценки обрабатывали алгоритмом, который на их основе вычислял подразумеваемый радиус Земли.
Если участник хронически недооценивал расстояния, радиус получался меньше фактического (6371 километр), а если переоценивал – больше. Оказалось, что к ответам участников лучше всего подходит бесконечный радиус, так как их оценки невозможно нанести на сферу любого размера. С геометрической точки зрения шар с бесконечным радиусом – это просто плоскость. Другими словами, в оценках расстояний между городами была заложена идеально плоская Земля, аналогичная ранним детским представлениям. Можно предположить, что плохое умение оценивать расстояние связано с популярностью двухмерных карт, но это тоже результат: к искажениям, неизбежным в двухмерных проекциях сферы, мы относимся как к истинному изображению евклидового расстояния.
Сам я впервые четко ощутил эти искажения в разговоре с соотечественницей во время поездки в Швейцарию. Я прилетел в Цюрих из Лос-Анджелеса, а она – с Аляски. Узнав о ее маршруте, я посочувствовал, что лететь ей пришлось гораздо дольше. «Отнюдь нет», – возразила она. Оказалось, что ее полет длился на два часа меньше. Дело в том, что самолет летел над Полярным кругом, а не через «нижние» 48 штатов, как я себе представлял.
Моя ошибка была простой, но она очень меня смутила. Мне не пришло в голову, что кратчайшее расстояние между Швейцарией и Аляской пролегает по верхней части глобуса. Были ли мои представления о географии так же оторваны от астрономии, как представления дошкольников о смене дня и ночи от их знаний небесных тел? Наверное, да. Истинную природу небесной системы нелегко уловить, иначе все отвергали бы изображения Солнечной системы, в которых Земля в два раза больше Солнца (она на самом деле в сто с лишним раз меньше), а расстояние между Землей и Луной всего вдвое меньше, чем расстояние между Землей и Солнцем (на самом деле Солнце расположено более чем в сотню раз дальше).
Мы не просто не отвергаем такие представления, но и даже не замечаем их ошибочность. Геометрически (и механически) точное восприятие Солнечной системы не приходит с теоретическим знанием о ее размерах и строении. Не помогают и поездки по самой Земле. Опыт легко подводит и детей, и взрослых, потому что астрономические явления нельзя в полной мере оценить с нашей перспективы. В качестве примера я люблю приводить комментарий на странице НАСА в Facebook. Под фотографией восхода Солнца на Марсе кто-то написал: «Понятия не имел, что у Марса есть свое солнце». От такого заявления Коперник, наверное, в гробу перевернулся.
Глава 7. Земля
Почему континенты дрейфуют? Почему меняется климат?
Кажется, нет ничего более прочного и постоянного, чем земля под ногами. Но это иллюзия. Земля не всегда была там, где есть сейчас, и не останется на этом месте. Она родилась из расплавленной породы и когда-нибудь вернется в это состояние. Вопреки бытовому представлению, Земля не инертная и вечная, а постоянно движется и меняется[172]172
Marshak, 2009.
[Закрыть].
Когда четыре с половиной миллиарда лет назад сформировалась наша планета, она была расплавлена. Лишь после охлаждения жидкая поверхность затвердела, образовав прочную скальную породу. Затем поверхность раскололась на несколько массивных плит, которые геологи называют литосферными. Эти плиты скользят по слою горячего, вязкого вещества и постоянно разламываются, сливаются и сталкиваются, меняя в процессе форму земной поверхности. Даже сегодня эти плиты и находящиеся на них континенты движутся у нас под ногами, хотя их скорость настолько медленная, что без оборудованных лазерами спутников измерить ее невозможно.
Первым человеком, предположившим, что континенты движутся или, по крайней мере, двигались в прошлом, был картограф Абрахам Ортелий. В XVI веке он обратил внимание на то, что восточный берег обеих Америк странно напоминает западный берег Африки и Европы. В последующие столетия это наблюдение не раз повторяли, но не придавали ему особого значения вплоть до начала ХХ века, когда геофизик Альфред Вегенер использовал его в качестве одного из свидетельств дрейфа континентов. Теория Вегенера – это квинтэссенция триумфа доказательств над интуицией. Господствующее представление об исторически статичной земной поверхности было очень сильным, но доводы Вегенера были обширны и разнообразны[173]173
Le Grand, 1988; Marvin, 1973; Oreskes, 1999.
[Закрыть].
Во-первых, геологическая летопись указывает, что скальные образования на берегах разных континентов часто похожи друг на друга больше, чем на образования в глубине своих континентов. Породы вдоль восточного побережья Южной Америки, например, напоминают образцы с западного побережья Африки, а не с других берегов Южной Америки. Это проявляется в отношении горных цепей, отложений угля и минералов. Геологические свойства как будто прерываются, столкнувшись с океаном, чтобы вновь появиться в тысячах километров.
Во-вторых, палеонтология свидетельствует, что области, которые теперь считаются тропическими и субтропическими (Южная Африка, Индия, Австралия), когда-то были покрыты ледниками, а сегодняшние арктические и субарктические зоны (Канада, Сибирь), согласно геологическим данным, в прошлом не были покрыты льдами. Если климат определяется близостью к земным полюсам, значит, эти области, видимо, поменялись местами.
В-третьих, геометрический анализ континентов – во многом повторяя выводы Ортелия, сделанные несколько веков назад, – указывает на то, что они подходят друг к другу. Центр глобальной мозаики образует Африка, на востоке она граничит с Евразией, на западе – с Южной Америкой, на севере – с Северной, а на юге – с Антарктидой и Австралией.
Кроме геологических данных, Вегенер привлек яркие свидетельства из биологии. К началу ХХ века зоологи обнаружили несколько видов животных, живших на географически изолированных массах суши. Лемуры, например, сегодня обитают только на Мадагаскаре – острове у восточного побережья Африки, однако их ископаемые останки были найдены в Индии, отделенной от Мадагаскара четырьмя с лишним тысячами километров океана. Чтобы объяснить, как лемуры попали из Индии на Мадагаскар, один зоолог выдвинул предположение, что когда-то эти места были соединены континентом, который впоследствии погрузился под воду. Он назвал его Лемурией[174]174
Sclater, 1864.
[Закрыть].
Рис. 7.1. Чтобы объяснить миграцию видов между разделенными водой континентами, биологи XIX века придумывали древние мосты-плиты. Один из них соединял Африку и Азию и был назван Лемурией в честь лемуров, которые должны были по нему перейти
Название Лемурия звучит причудливо и почти несерьезно, но для зоологии XIX века утонувшие континенты и перемычки были важной теорией. Если континенты неподвижны, без сухопутных мостов не объяснить, как животные одного рода и даже вида стали жить в отдаленных друг от друга уголках: в Северной Африке и Западной Индии (жуки), в Южной Африке и Южной Америке (земляные черви), в Южной Америке и Австралии (опоссумы). Теория перемычек была необходима и для того, чтобы объяснить, почему ископаемые останки вымерших видов – кембрийские трилобиты, пермские папоротники, триасовые ящеры – находят на противоположных берегах огромных, непреодолимых океанов.
Аргументация Вегенера была, в сущности, упражнением в подборе совпадений. Он показал: несмотря на то что континенты находятся в разных местах, их геологические, палеонтологические и зоологические особенности подходят друг к другу. Важность этих данных ученый подчеркнул метафорой: «Это как сложить клочки газеты, чтобы подходили края, а потом проверить, подходят ли друг к другу строки[175]175
Wegener, 1929/1966.
[Закрыть]. Если да, остается только предположить, что все сложено так, как было». Вегенер утверждал, что доказательств слишком много и они слишком разнообразны, чтобы быть случайностью. «Если бы для проверки была только одна строка [газеты], мы все равно сочли бы, что обрывки с большой долей вероятности сложены правильно. Но когда есть n строк, вероятность вырастает в n-й степени».
Но несмотря на все доказательства, Вегенер так и не дождался признания своей теории. Геологи скептически относились к ней не потому, что были убеждены в неизменности Земли. Они уже знали, что в начале своего существования наша планета была расплавленным шаром и внутри она до сих пор более горячая и жидкая, чем снаружи[176]176
Oreskes, 1999.
[Закрыть]. Они знали и о том, что массы суши подвергаются эрозии и деформации, океаны когда-то покрывали большую поверхность, чем сейчас, а горы стоят там, где раньше их и в помине не было. Скорее, принять теорию Вегенера им было сложно из-за ее следствий.
Геологи начала ХХ века были готовы признать, что земная кора может «сморщиваться» – образовывать складки, – но не хотели соглашаться, что она может перестраиваться в радикально новые конфигурации. Каким образом целые континенты пробивают себе путь по твердому морскому дну?[177]177
Gould, 1992.
[Закрыть]
Примерно в то же время, когда Вегенер обнародовал свою теорию, один из его современников Бейли Уиллис подытожил положение дел в этой области знания следующим образом: «Великие океанские бассейны – это неизменная черта земной поверхности. Со времен, когда собрались воды, они существуют там, где сейчас, лишь немного меняя свои очертания»[178]178
Willis, 1910.
[Закрыть]. В той же статье, опубликованной в солидном журнале Science, Уиллис полностью отверг важность зоологических данных. «Если мы находим германскую фауну в Нью-Йорке и российскую – на западе Северной Америки…, о чем это свидетельствует? Только о том, что выживающие виды фауны оставались неизменными некоторый период у себя на родине и во время миграций. Либо эти вариации развивались из общего предка схожим образом, так как в разных местах были одинаковые условия». Следовательно, они не заслуживают внимания геологов.
Другой геолог того времени, Роллин Чемберлен, отверг гипотезу Вегенера, заявив, что она «слишком вольная», «слишком свободно обращается с нашей планетой», «не связана с ограничениями и не привязана к неудобным, твердым фактам». По мнению Чемберлена, «если верить Вегенеру, придется забыть все, что мы узнали за последние 70 лет, и начинать заново»[179]179
Chamberlin, 1928.
[Закрыть].
Начать заново пришлось. Теория Вегенера пролила свет на явления, которые геологи того времени не смогли объяснить и изучали в течение следующих десятилетий. В процессе изучения гипотеза Вегенера, поначалу казавшаяся невероятной, стала правдоподобной. Были открыты срединно-океанические хребты, а значит, океанский бассейн – это не «постоянная черта земной поверхности», а податливое образование, которое может расширяться и сокращаться. Благодаря открытию магнитных полос на океанском дне выяснилось, что течения расплавленной породы в недрах Земли меняют магнитные свойства земной коры, образующей границы литосферных плит. За каких-то 40 лет теория Вегенера прошла путь от «необоснованной вольности» к образцовой истине, по крайней мере для ученых. Однако обычных людей теория Вегенера смущает по сей день. Мысль, что мы живем на дрейфующих, деформирующихся плитах, принять еще сложнее, чем то, что мы живем на вращающемся и крутящемся шаре, о чем сообщалось в предыдущей главе.
* * *
Профессиональные геологи времен Вегенера много знали о геологических процессах и геологической истории планеты. Если даже они неохотно принимали дрейф континентов, не стоит удивляться, что привить эту идею неспециалистам еще труднее. Наши наивные представления о Земле гораздо менее динамичны, чем представления современников Вегенера. Мы считаем ее, в сущности, инертной скалой, твердой и вечной. Чтобы принять дрейф континентов, придется от восприятия Земли как статичного объекта, подверженного редким небольшим изменениям (например, сдвигу береговой линии и эрозии гор), перейти к восприятию ее как динамичной системы, характеризующейся постоянными крупными изменениями (например, погружением в воду масс суши и столкновением целых континентов).
На протяжении последних нескольких десятилетий стало ясно, что студенты, занимающиеся науками о Земле, не выносят с этих курсов современное понимание о строении и тектонике планеты, а, скорее, сохраняют наивное представление о ее статичности. Масштабное исследование показало, что преподавание таких дисциплин практически не влияет на ложные представления в этой области[180]180
Libarkin and Anderson, 2005.
[Закрыть]. В исследовании участвовало 250 студентов, посещавших какой-либо из 43 курсов в 32 колледжах. До и после обучения все они прошли тест на понимание геологического времени, тектоники плит и внутреннего строения Земли.
До обучения студенты в среднем правильно отвечали на восемь вопросов из девятнадцати. После обучения – на девять. Результаты были такими же независимо от того, учились студенты в колледже, государственном или частном университете, посещали ли они занятия по физической геологии, исторической геологии или по каким-то более специализированным курсам, например геологии для инженеров. Особенно разочаровывает, что сильнее всего прогноз конечного результата коррелировал не со специализацией, типом учебного заведения и предметом, а с результатом предварительного тестирования. Таким образом, студенты как будто вообще ничему не научились.
Отчасти проблема в понимании геологических процессов, в том числе дрейфа континентов, вызвана тем, что связанные с ними явления незаметны невооруженному глазу и обычному человеку просто неизвестны. Лишь немногие знают, что ископаемые одних и тех же биологических видов найдены на отдаленных континентах или что скальные образования на разных континентах подходят друг к другу по размеру и структуре. Но даже узнав об этом, мы не стремимся получить объяснение с таким рвением, как в случае более ярких явлений – замерзания, падения, кипения и сгорания, которые мы рассматривали выше. Геологические теории считаются скорее любопытными фактами, а не объяснением. Мы усваиваем их в отрыве от феноменов, которые они призваны раскрыть.
Возьмем, например, распространенное ложное представление о тектонике плит, описывающей несколько видов масштабных изменений земной коры[181]181
Libarkin, Anderson, Dahl, Beilfuss, Boone and Kurdziel, 2005; Marques and Thompson, 1997.
[Закрыть]. Многие студенты вообще не связывают плиты и кору и предполагают, что они расположены слоями в глубине Земли или образуют щит вокруг расплавленного центра Земли. Если студенты признают, что плиты неразрывно связаны с поверхностью, они часто считают, что плиты движутся не латерально, как на самом деле, а вертикально (поднимаются и опускаются, как при землетрясении) или вращаются вокруг оси, расположенной в центре плиты.
А теперь подумайте о геологических явлениях, которые человек может испытывать: землетрясениях, извержениях вулканов, цунами и гейзерах. Понять их причины нужно не из праздного любопытства. Эти явления мощные и смертоносные, и необходимо знать, почему они происходят. Однако объяснить их непросто. Они включают целый ряд причинных связей, выходящих далеко за пределы самого события и по времени, и в пространстве.
Посмотрите (с безопасного расстояния) на извержение типичного вулкана. Этот процесс состоит как минимум из восьми этапов:
1) литосферные плиты движутся;
2) движение вталкивает одну плиту под другую;
3) между сталкивающимися плитами возникают давление и трение, и они нагреваются;
4) порода внутри плит начинает плавиться;
5) плотность расплавленной породы – магмы – ниже, чем окружающей породы, поэтому она поднимается вверх;
6) поднимающаяся магма накапливается в подземных полостях;
7) окружающая полости порода слабеет и трескается;
8) давление в полости нарастает и в конце концов выталкивает магму через трещины на поверхность.
Рис. 7.2. Студентам-геологам сложно понять, что поверхность нашей планеты сложена из литосферных плит (слева вверху). Они часто предполагают, что плиты лежат где-то внутри Земли (остальные изображения)
Сложить все эти события в причинно-следственную цепочку непросто. В одном из исследований ученые объясняли группе студентов, в какой последовательности происходят извержения, а затем просили описать ее в сочинении на тему «Почему произошло извержение вулкана Сент-Хеленс»[182]182
Sanchez and Wiley, 2014.
[Закрыть]. В среднем студенты вспоминали лишь три события из восьми.
Число событий, о которых рассказывали студенты, было неодинаковым: некоторые помнили всего одно, другие – целых шесть. Эти различия не случайны. Участники с развитыми зрительно-пространственными навыками – измеренными независимо с помощью заданий на отслеживание движущихся предметов – запоминают и включают в свое понимание извержения больше геофизических событий. Такая закономерность сохраняется, даже если учебные материалы снабжены иллюстрациями, исключающими необходимость строить психические образы. Для понимания геофизических процессов нужно не просто их представить, но и интегрировать в цепочку взаимодействий. Геофизические системы очень динамичны, а обучение им требует динамичного мышления.
Рис. 7.3. При столкновении плит одна из них заползает под другую, и порода в нижней плите под действием высоких температур начинает плавиться. Магма, насыщенная газами, поднимается к земной коре и накапливается в магматических камерах
* * *
Другая особенность наук о Земле, из-за которой сложно понять геофизические системы, – это колоссальные временные рамки. Можно глядеть на камни на берегу моря и понимать, что они в конце концов рассыпаются в песок, но почувствовать это инстинктивно – непросто. Геологи называют время, присущее геологическим событиям, глубоким, чтобы отличать его от времени, которое непосредственно доступно человеку. «Глубокое» время отличается от «живого», как галактики от атомов, но эту разницу мы часто не улавливаем.
Спросите себя: почва времен динозавров – это та же самая почва, которую можно увидеть вокруг? Нет, ни в коем случае. Но этот вопрос, возможно, заставил вас на секунду задуматься. Если это не та же самая почва, то откуда она взялась? И куда делась почва эпохи динозавров?
Интуиция подсказывает, что почва – это и есть почва. Она вечна, как сама Земля. Это представление мы передаем детям. Как объяснил один пятиклассник в беседе со специалистом-геологом, «может быть, грязь живет так долго, потому что… [человека] можно убить и все такое, он может просто умереть. Растение кто угодно может расплющить, дерево можно срубить. А грязь такая маленькая, что никому не захочется что-то с ней делать. А если и сделают, ничего серьезного не произойдет. Грязь просто нельзя убить. Она просто будет всегда»[183]183
Libarkin and Schneps, 2012.
[Закрыть].
Но, как ни странно, ни грязь, ни почва не вечны. Их развеивает ветер, смывают дожди и потоки, соскребают ледники, покрывает неорганическое вещество (песок, сажа, пыль) и органические соединения – гниющие трупы животных, разлагающиеся растения. Их поднимают вверх землетрясения, погребают под собой оползни, они преобразуются в глубине земли. Динозавры вымерли 65 миллионов лет назад, и за это время почва давно изменилась. Однако такие изменения редко происходят у нас на глазах. Человеческая жизнь на порядки короче, чем продолжительность большинства геологических событий, поэтому нам сложно связать геологические образования – почву, горы, острова, каньоны – с породившими их древними процессами.
Чарльз Дарвин был одним из первых, кто отметил сложность понимания таких процессов. В «Происхождении видов» он писал: «Мы всегда неохотно допускаем существование великих перемен, ступени которых мы не в состоянии уловить. Эта трудность совершенно сходна с той, которую испытывали геологи, когда Лайель впервые утверждал, что длинные ряды внутриматериковых скал и глубокие долины являются результатом деятельности факторов, которые мы и теперь еще видим в действии. Наш разум не может охватить полного смысла выражения “миллион лет”; он не может суммировать и осознать конечный результат многочисленных незначительных вариаций, накапливавшихся в течение почти безграничного числа поколений»[184]184
Darwin, 1859.
[Закрыть]. Дарвин сосредоточился на изменениях в биологическом мире, которые разворачивались на протяжении больших отрезков времени, как и геологические изменения. Посмотрите на следующие вехи эволюции. Сможете ли вы упорядочить их от более древних к менее древним?
Внимание! Это не конец книги.
Если начало книги вам понравилось, то полную версию можно приобрести у нашего партнёра - распространителя легального контента. Поддержите автора!Правообладателям!
Данное произведение размещено по согласованию с ООО "ЛитРес" (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.Читателям!
Оплатили, но не знаете что делать дальше?
