I'm going to try and explain why it is that perhaps we don't understand as much as we think we do. I'd like to begin with four questions. This is not some sort of cultural thing for the time of year. That's an in-joke, by the way. But these four questions, actually, are ones that people who even know quite a lot about science find quite hard. And they're questions that I've asked of science television producers, of audiences of science educators -- so that's science teachers -- and also of seven-year-olds, and I find that the seven-year-olds do marginally better than the other audiences, which is somewhat surprising.
私達は 実は自分が考えているほど物事を分かっていないことを ご説明しようと思います まず4つの問題を出します これはこの時期に行われる ある種の文化的なものではありません まぁ これは仲間内の冗談なのですが この4つの問題は実際 科学の知識がある人達が 非常に難しいと思ったものです そして これらの問題を 科学番組のプロデューサー 科学教育者の観客 つまり理科の先生です そして7歳の子供達に出しました すると 他の観客より子供達の方が少し成績がよかったんです これには少々驚かされます
So the first question, and you might want to write this down, either on a bit of paper, physically, or a virtual piece of paper in your head. And, for viewers at home, you can try this as well. A little seed weighs next to nothing and a tree weighs a lot, right? I think we agree on that. Where does the tree get the stuff that makes up this chair, right? Where does all this stuff come from? (Knocks)
では最初の問題です みなさん よかったら書いて下さい 本当の紙かまたは頭の中の仮想の紙か 家でご覧のみなさんも挑戦してみてださい 小さな種にはほとんど重さがありませんが 木は重いですよね これにはみなさん異論はないと思います では木はこのイスを作り上げている モノをどこから得たのでしょうか? これらは全てどこから来たのでしょう? (イスを叩く音)
And your next question is, can you light a little torch-bulb with a battery, a bulb and one piece of wire? And would you be able to, kind of, draw a -- you don't have to draw the diagram, but would you be able to draw the diagram, if you had to do it? Or would you just say, that's actually not possible?
続いての問題は 電池 電球 そして1本のワイヤで 電球を点けることができますか? そして 実際に書かなくてもいいですが 必要であれば 回路図を書くことができますか? それとも そんなことは不可能だと おっしゃいますか?
The third question is, why is it hotter in summer than in winter? I think we can probably agree that it is hotter in summer than in winter, but why? And finally, would you be able to -- and you can sort of scribble it, if you like -- scribble a plan diagram of the solar system, showing the shape of the planets' orbits? Would you be able to do that? And if you can, just scribble a pattern.
3つ目の問題は どうして夏は冬より暑いのかです 冬より夏の方が暑いことにはみなさん同意されると思いますが でも どうしてでしょう? そして最後は 太陽系の平面図を描くことができますか? よかったら描いてみてください 惑星の軌道を描いてください 描けますか? もしできるなら 図を描いてください
OK. Now, children get their ideas not from teachers, as teachers often think, but actually from common sense, from experience of the world around them, from all the things that go on between them and their peers, and their carers, and their parents, and all of that. Experience. And one of the great experts in this field, of course, was, bless him, Cardinal Wolsey. Be very careful what you get into people's heads because it's virtually impossible to shift it afterwards, right? (Laughter) I'm not quite sure how he died, actually. Was he beheaded in the end, or hung? (Laughter) Now, those questions, which, of course, you've got right, and you haven't been conferring, and so on. And I -- you know, normally, I would pick people out and humiliate, but maybe not in this instance.
子供達はアイデアを 先生が考えているほど 先生からは得ていません 実際は 常識や 彼らが経験したことからや 友達や面倒をみてくれる人や両親との間で 起こるすべての経験から得ています この分野の偉大なエキスパートの一人はもちろんウルジー枢機卿です 子供達に何を教え込むのか注意してください なぜなら 後から変えるのはほとんど不可能だからです (笑) 彼はどのように亡くなったんでしたっけ? 首をはねられたんでしたっけ?それとも絞首刑? (笑) さて これらの問題は もちろんみなさん正解だと思いますが まだみなさんの間で答え合わせしたりしてませんよね? いつもは 誰か選び出して 恥をかかせるのですが 今回はやめておきましょう
A little seed weighs a lot and, basically, all this stuff, 99 percent of this stuff, came out of the air. Now, I guarantee that about 85 percent of you, or maybe it's fewer at TED, will have said it comes out of the ground. And some people, probably two of you, will come up and argue with me afterwards, and say that actually, it comes out of the ground. Now, if that was true, we'd have trucks going round the country, filling people's gardens in with soil, it'd be a fantastic business. But, actually, we don't do that. The mass of this comes out of the air. Now, I passed all my biology exams in Britain. I passed them really well, but I still came out of school thinking that that stuff came out of the ground.
小さな種は重くなります そして基本的に 全体の99%は 大気中から得たものです みなさんの約85%は TEDではもうすこし少ないかもしれませんが 土の中から得たものだとおっしゃっていたでしょう そして 何人かは たぶん2人くらいは後でやって来て 本当は土の中から得たものですよ と私と言い争うでしょう では もしそれが本当だとして トラックを走らせて みんなの庭を土で満たしたら きっとすばらしいビジネスになるでしょうね でも 実際はそんなことはしません これらは大気中のものからできているのです 私はイギリスで全ての生物のテストにとてもいい成績でパスしましたが それでも木は土の中のモノでできてると 思ったまま学校を卒業しました
Second one: can you light a little torch-bulb with a battery bulb and one piece of wire? Yes, you can, and I'll show you in a second how to do that. Now, I have some rather bad news, which is that I had a piece of video that I was about to show you, which unfortunately -- the sound doesn't work in this room, so I'm going to describe to you, in true "Monty Python" fashion, what happens in the video. And in the video, a group of researchers go to MIT on graduation day. We chose MIT because, obviously, that's a very long way away from here, and you wouldn't mind too much, but it sort of works the same way in Britain and in the West Coast of the USA. And we asked them these questions, and we asked those questions of science graduates, and they couldn't answer them. And so, there's a whole lot of people saying, "I'd be very surprised if you told me that this came out of the air. That's very surprising to me." And those are science graduates. And we intercut it with, "We are the premier science university in the world," because of British-like hubris. (Laughter) And when we gave graduate engineers that question, they said it couldn't be done. And when we gave them a battery, and a piece of wire, and a bulb, and said, "Can you do it?" They couldn't do it. Right? And that's no different from Imperial College in London, by the way, it's not some sort of anti-American thing going on.
2問目は 電池と1本のワイヤを使って電球に灯りを点けることができますか? ええ できますよ どうするかお見せしましょう ただ ちょっと悪いお知らせがあります お見せしようと思っていたビデオがあるのですが 残念なことに この部屋ではうまく音声が出ません そこでモンティパイソン(英国のコメディ番組)風にご説明したいと思います ビデオでは研究者のグループがMITの卒業式に行きます MITを選んだのは 言うまでもなく ここからすごく遠いところにあって みなさんがそれほど気にならないだろうからです しかし まぁイギリスでも同じことが起こります そしてアメリカの西海岸でも同じです 理系の卒業生たちにこれらの質問をすると 彼らは答えることができませんでした そして多くの卒業生たちが 「まさか、木が空気でできているなんて言うんじゃないでしょうね。」 と言うのです 理系の学生なんですけどね その言葉を遮ります 「世界でも優秀な理系大学から来たんだ」 英国人は自慢好きですからね (笑) そして エンジニアの卒業生にこの問題を出すと 彼らは「不可能です」と答えました 電池1つ ワイヤ1本 電球1個を渡して 「電球を点けることができますか?」と聞くと 彼らはできませんでした これはロンドンのインペリアルカレッジで行っても同じことです 反米主義に基づいた言動ではないのですよ
As if. Now, the reason this matters is we pay lots and lots of money for teaching people -- we might as well get it right. And there are also some societal reasons why we might want people to understand what it is that's happening in photosynthesis. For example, one half of the carbon equation is how much we emit, and the other half of the carbon equation, as I'm very conscious as a trustee of Kew, is how much things soak up, and they soak up carbon dioxide out of the atmosphere. That's what plants actually do for a living. And, for any Finnish people in the audience, this is a Finnish pun: we are, both literally and metaphorically, skating on thin ice if we don't understand that kind of thing. Now, here's how you do the battery and the bulb. It's so easy, isn't it? Of course, you all knew that. But if you haven't played with a battery and a bulb, if you've only seen a circuit diagram, you might not be able to do that, and that's one of the problems.
ここで問題なのは 私達は教育にとても多くのお金を かけているからです もちろん正解したほうがいいでしょう そして光合成の仕組みを人々に理解してもらい 社会的な理由もあります 例えば 炭酸ガスバランスの一方は どれだけ私たちが放出したかで もう一方は キュー国立植物園の役員として非常に気になっているのですが どれだけ植物が吸収しているか 植物は二酸化炭素を吸収します まさにそれは植物が生きるためにしていることです この中にフィンランドの方がいらっしゃいますかね フィンランド風の言い方ですが その仕組みを理解しなければ 正に「薄氷を踏む思いをする」ことになります さて 次はどうやってこの電池で電球を点けるかお見せしましょう とても簡単でしょう? もちろん みなさんお分かりだったでしょうけど しかし もし電池と電球で遊んだことがなければ 回路図しか見たことがなかったら 多分できなかったでしょう それが問題なのです
So, why is it hotter in summer than in winter? We learn, as children, that you get closer to something that's hot, and it burns you. It's a very powerful bit of learning, and it happens pretty early on. By extension, we think to ourselves, "Why it's hotter in summer than in winter must be because we're closer to the Sun." I promise you that most of you will have got that. Oh, you're all shaking your heads, but only a few of you are shaking your heads very firmly. Other ones are kind of going like this. All right. It's hotter in summer than in winter because the rays from the Sun are spread out more, right, because of the tilt of the Earth. And if you think the tilt is tilting us closer, no, it isn't. The Sun is 93 million miles away, and we're tilting like this, right? It makes no odds. In fact, in the Northern Hemisphere, we're further from the Sun in summer, as it happens, but it makes no odds, the difference.
では どうして夏は冬より暑いのでしょうか? 私達は熱いものに近づくと火傷することを 子供の時に学びます これはとても記憶に残るような学習で かなり早い時期に学習します そこから 冬より夏の方が暑いのは 太陽に近いからに違いないと考えるのです みなさんのほとんどが そうお考えになるでしょう おや みなさん首を横に振ってらっしゃいますね しかし 自信をもって振ってらっしゃるのはほんの少しですね 他の方はこんな感じですね 冬より夏の方が暑いのは 太陽光がより拡散するからです 地球が傾いているからですね もし この傾斜によって近くなっているからとお考えであれば それは違います 太陽は9300万マイルの彼方にあって 地球の傾きはこんなものですよ 実際 北半球では 夏の方が太陽から遠くなりますが それは北半球での気候と全く関係ないのです
OK, now, the scribble of the diagram of the solar system. If you believe, as most of you probably do, that it's hotter in summer than in winter because we're closer to the Sun, you must have drawn an ellipse. Right? That would explain it, right? Except, in your -- you're nodding -- now, in your ellipse, have you thought, "Well, what happens during the night?" Between Australia and here, right, they've got summer and we've got winter, and what -- does the Earth kind of rush towards the Sun at night, and then rush back again? I mean, it's a very strange thing going on, and we hold these two models in our head, of what's right and what isn't right, and we do that, as human beings, in all sorts of fields.
では次は太陽系図です ほとんどの方がそうだと思いますが もし冬より夏の方が暑いのは 太陽に近いからだと考えていらっしゃったら 楕円形を描いたはずです 違いますか?これで説明がつきますよね? ただし あなたの... 頷いていらっしゃいますね あなたの図を見て「夜はどうなるんだろう」と考えましたか? オーストラリアとここでは いいですか? 向こうでは夏 そしてここは冬です では地球は 夜には太陽へと急ぎ 大急ぎで戻るということなのでしょうか? とても不思議なことが起こってることになります 私達の頭の中には2つのモデルがありますが 正しいものと間違ったものがあります そして 人間というものは あらゆる分野で同じことをしているのです
So, here's Copernicus' view of what the solar system looked like as a plan. That's pretty much what you should have on your piece of paper. Right? And this is NASA's view. They're stunningly similar. I hope you notice the coincidence here. What would you do if you knew that people had this misconception, right, in their heads, of elliptical orbits caused by our experiences as children? What sort of diagram would you show them of the solar system, to show that it's not really like that? You'd show them something like this, wouldn't you? It's a plan, looking down from above. But, no, look what I found in the textbooks. That's what you show people, right? These are from textbooks, from websites, educational websites -- and almost anything you pick up is like that. And the reason it's like that is because it's dead boring to have a load of concentric circles, whereas that's much more exciting, to look at something at that angle, isn't it? Right? And by doing it at that angle, if you've got that misconception in your head, then that two-dimensional representation of a three-dimensional thing will be ellipses. So you've -- it's crap, isn't it really? As we say. So, these mental models -- we look for evidence that reinforces our models. We do this, of course, with matters of race, and politics, and everything else, and we do it in science as well. So we look, just look -- and scientists do it, constantly -- we look for evidence that reinforces our models, and some folks are just all too able and willing to provide the evidence that reinforces the models.
さて ここにコペルニクスが描いた太陽系の平面図があります これはまさにみなさんに描いて頂きたかったものです そしてこれがNASAのものです 驚くほど似ていますね ここでの一致点に気づいて頂きましたか? もし あなたが 子供の頃の経験によって 楕円軌道について思い違いをしてしまうことを知っていたら あなたならどうしますか? 子供にどのような太陽系の図を見せますか? これとは違ったものを見せますか? 恐らく こういう図を見せるのではないでしょうか? これは真上から見た平面図です しかし 私が教科書で見つけたのはこれです みんなが見せるのはこれなのです これらは教科書や教育ウェブサイトに載っているものです みなさんが選ぶほとんどの図はこのようなものでしょう 理由は 同心円だと非常につまらないからです 一方 この角度から見ると よりエキサイティングです そうでしょ? そしてこの角度から見ると もしあなたがこの勘違いをしているとしたら 三次元を二次元で表すと楕円になるんです バカげてるでしょう ほんとに 私達は 自分が信じているモデル(解釈)を強固にするための証拠を探します 人種問題や政治問題やその他全てのことにおいて行います そして 科学の世界においても同様です 科学者は 自分の解釈を強固にする証拠を 常に探しています 中には 自分の信じるモデルを補強するための 証拠を無理にでも示そうとする科学者もいます
So, being I'm in the United States, I'll have a dig at the Europeans. These are examples of what I would say is bad practice in science teaching centers. These pictures are from La Villette in France and the welcome wing of the Science Museum in London. And, if you look at the, kind of the way these things are constructed, there's a lot of mediation by glass, and it's very blue, and kind of professional -- in that way that, you know, Woody Allen comes up from under the sheets in that scene in "Annie Hall," and said, "God, that's so professional." And that you don't -- there's no passion in it, and it's not hands on, right, and, you know, pun intended. Whereas good interpretation -- I'll use an example from nearby -- is San Francisco Exploratorium, where all the things that -- the demonstrations, and so on, are made out of everyday objects that children can understand, it's very hands-on, and they can engage with, and experiment with. And I know that if the graduates at MIT and in the Imperial College in London had had the battery and the wire and the bit of stuff, and you know, been able to do it, they would have learned how it actually works, rather than thinking that they follow circuit diagrams and can't do it. So good interpretation is more about things that are bodged and stuffed and of my world, right? And things that -- where there isn't an extra barrier of a piece of glass or machined titanium, and it all looks fantastic, OK? And the Exploratorium does that really, really well. And it's amateur, but amateur in the best sense, in other words, the root of the word being of love and passion.
アメリカに来ているので ヨーロッパの悪口を言いましょう これらは 科学を扱うときの悪い習慣とでもいいましょうか 学習センターのようなもので フランスのラヴィレットと ロンドンの科学博物館です これらの建物の構造を見ていただくと 多くのガラスで仕切られていて 青くて なんだか専門的な感じです ウディ=アレンがシーツの下から出てきて 「アニー=ホール」のあのシーンで言った 「おぉ、なんてプロフェッショナルなんだ」って感じですね 情熱がないし それに実践的でもありません わざとらしいというか 一方良い例として この近くにあるサンフランシスコの科学博物館を例にあげたいと思います ここでは 実演されているものやその他全てのものが 子供達も良く知っている 日常使う物から作られています 実際に子供たちが体験したり 実験したりできます もしMITやインペリアルカレッジの卒業生が 電池とワイヤ1本で電球を点けることができていたなら 回路図のとおりに考えて 不可能だと思ってしまうのではなく 実際の仕組みがどのようになっているのかを学んでいたでしょう つまり 適正な解釈というのは 実際に触れることができる 日常生活の中から 得られるのです ガラスや機械の仕切りがある 幻想的なものからではないのです サンフランシスコの科学博物館はそれを非常に上手くやっています そして 素人っぽさもありながら それもいい意味で アマチュアの語源は愛と情熱ですから
So, children are not empty vessels, OK? So, as "Monty Python" would have it, this is a bit Lord Privy Seal to say so, but this is -- children are not empty vessels. They come with their own ideas and their own theories, and unless you work with those, then you won't be able to shift them, right? And I probably haven't shifted your ideas of how the world and universe operates, either. But this applies, equally, to matters of trying to sell new technology. For example, we are, in Britain, we're trying to do a digital switchover of the whole population into digital technology [for television]. And it's one of the difficult things is that when people have preconceptions of how it all works, it's quite difficult to shift those. So we're not empty vessels; the mental models that we have as children persist into adulthood. Poor teaching actually does more harm than good. In this country and in Britain, magnetism is understood better by children before they've been to school than afterwards, OK? Same for gravity, two concepts, so it's -- which is quite humbling, as a, you know, if you're a teacher, and you look before and after, that's quite worrying. They do worse in tests afterwards, after the teaching. And we collude. We design tests, or at least in Britain, so that people pass them. Right? And governments do very well. They pat themselves on the back. OK? We collude, and actually if you -- if someone had designed a test for me when I was doing my biology exams, to really understand, to see whether I'd understood more than just kind of putting starch and iodine together and seeing it go blue, and really understood that plants took their mass out of the air, then I might have done better at science. So the most important thing is to get people to articulate their models.
さて 子供達は空っぽの入れ物ではないのです 空っぽだなんて考えは モンティパイソン風に言うと 王璽尚書(英国政府内の古風な役職)みたいなものです 子供達は空の入れ物ではないのです 自分たちのアイデアや理論を持っています それを知らない限り 彼らの考えを変えることはできません 私も 世界や宇宙がどのように機能しているかについての 皆さんの考えをまだ変えてはいないでしょう これは新しいテクノロジーをどのようにして 売り込むかについても同じです イギリスでは 全国民の デジタルテレビへの切り替えを推進しています 難しいのは 人々が その仕組みについて 先入観を持っている場合です これらを変えるのは非常に困難です つまり 私達は空っぽの入れ物ではありません 子供の時に持ったモデルは大人になっても維持されます 質の悪い教育は本当に百害あって一利なしです この国やイギリスでは 子供達は 磁力について 学校で習う前の方がよく理解しています 重力や引力についても同じです これは実に恥ずべきことです もし あなたが先生で 教える前と教えた後を比較してみると とても心配になりますよ 学校で習った後の方がテストの点が悪いのです そこで 私達はズルして 少なくともイギリスでは 生徒達がパスするようにテストを作ります 政府は実に上手くやって 自己満足にふけります いいですか? ズルすんですよ もし 私が本当に理解しているかが分かるような テストを作ってくれていたら 単に デンプンにヨウ素を入れると青くなるみたいなのではなくて 植物は大気中のものを吸収して 大きくなると分かっているかを テストするように作ってくれていたら もっと理科が得意になっていたかもしれません つまり 最も大切なのは 自分のモデル(解釈)を上手く説明させることです
Your homework is -- you know, how does an aircraft's wing create lift? An obvious question, and you'll have an answer now in your heads. And the second question to that then is, ensure you've explained how it is that planes can fly upside down. Ah ha, right. Second question is, why is the sea blue? All right? And you've all got an idea in your head of the answer. So, why is it blue on cloudy days? Ah, see. (Laughter) I've always wanted to say that in this country. (Laughter) Finally, my plea to you is to allow yourselves, and your children, and anyone you know, to kind of fiddle with stuff, because it's by fiddling with things that you, you know, you complement your other learning. It's not a replacement, it's just part of learning that's important. Thank you very much. Now -- oh, oh yeah, go on then, go on. (Applause)
では宿題です 飛行機の翼はどのように揚力を作り出すのでしょうか? 簡単な問題です 頭の中に答えが浮かんだでしょう そこで お伺いします どうやって飛行機が逆さまに飛べるか説明してください あー、ね 2つめの問題は どうして海は青いのかです みなさん頭の中にアイデアが浮かんでいることでしょう では 曇りの日にも青いのはどうしてでしょう? あー、ね (笑) アメリカでこれを言ってみたかったんですよね (笑) 最後になりましたが 私がお願いしたいのは あなた自身や 子供たち 誰にでも 色々な物に触れて遊べる機会を与えてほしいということです なぜなら 物に触れることによって 他の学習を 補足するのです 学習方法を変えてしまうという意味ではありません 学習の一部としてです そして これが大切なんです どうもありがとうございました さて あー はい どうぞ どうぞ (拍手)