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.
Vou tentar explicar por que, talvez, não entendamos tanto quanto pensamos. Vou começar com 4 perguntas, e não se trata de uma referência britânica. Aliás, isso foi uma piada interna. Na verdade, essas 4 perguntas são consideradas difíceis até por quem entende de ciência. Já as fiz a produtores de programas de TV sobre ciências, ao público de licenciatura em ciências, ou seja, professores, e a crianças de 7 anos. Notei que as crianças se saíram um pouco melhor que os demais, o que é surpreendente.
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)
A primeira pergunta, e talvez queiram tomar nota em uma folha de papel real ou em um papel virtual, na sua cabeça, e o mesmo para quem está vendo em casa. Uma sementinha não pesa quase nada e uma árvore pesa muito, certo? Todos concordam. De onde a árvore tira o material que resulta nesta cadeira? De onde vem tudo isto? (Batidas)
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?
A próxima pergunta: é possível acender uma lâmpada pequena com uma pilha, uma lâmpada e um pedaço de fio? Saberiam desenhar -- não precisam desenhar -- um diagrama? Saberiam desenhá-lo se fosse preciso, ou diriam que não é possível?
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.
A terceira pergunta: por que o verão é mais quente que o inverno? Acho que concordamos que o verão é mais quente que o inverno, mas por quê? Finalmente, vocês saberiam -- e podem fazer um esboço -- rascunhar um diagrama do sistema solar, com o formato das órbitas planetárias? Saberiam fazer isso? Se souberem, façam um desenho.
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.
Certo. As crianças tiram essas ideias não dos professores, como eles gostam de pensar, mas do senso comum, de sua experiência do mundo, de tudo o que acontece entre elas e os amigos, responsáveis, pais, e todas essas experiências. Um grande especialista na área, como sabem, é o ótimo Cardeal Wolsey. "Cuidado com o que põe na cabeça de alguém, pois depois é muito difícil de reverter." Certo? (Risos) Aliás, não sei como ele morreu. Foi decapitado ou enforcado? (Risos) Certo. Vocês anotaram as respostas, estão conferindo-as e tudo mais. Normalmente eu chamo alguém para humilhar, mas talvez não aqui.
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.
Uma sementinha pesa muito, e tudo isto, 99% disto aqui, é derivado do ar. Garanto que uns 85% de vocês, ou talvez menos no TED, disseram que vem do solo, e alguns, talvez duas pessoas, depois virão argumentar comigo e dizer que deriva do solo. Nesse caso, haveria inúmeros caminhões levando terra para as casas. Seria ótimo. Mas não é assim. Quase tudo isto vem do ar. Na Inglaterra, eu sempre passei em biologia. Tive ótimas notas, mas me formei pensando que isto vinha do solo.
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.
A segunda: dá para acender uma lâmpada com uma pilha e um fio? Dá, sim, e vou demonstrar logo mais. Mas tenho uma má notícia: eu trouxe um filme para mostrar a vocês, mas infelizmente o som não funciona aqui. Então vou relatar, em estilo Monty Python, o que acontece no vídeo. Nele, um grupo de pesquisadores vai a uma formatura no MIT. Escolhemos o MIT por ser bem longe daqui, então não se importariam, mas o resultado é o mesmo na Inglaterra e no Oeste dos EUA. Fizemos essas mesmas perguntas aos formandos em ciências, e eles não sabiam. E muitos deles diziam: "Eu me surpreenderia se isto viesse do ar. Seria novidade para mim." E são cientistas formados. O vídeo fecha com "Somos a melhor universidade do mundo", para fazer uma graça. (Risos) Quando perguntamos a formandos de engenharia, disseram ser impossível. Demos a eles uma pilha, um fio e uma lâmpada e perguntamos se era possível, mas não conseguiram. Aliás, no Imperial College de Londres não é diferente, não estou fazendo campanha anti-americana.
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.
Até parece... Agora, isto é importante pois gastamos muito dinheiro em ensino, e é bom fazermos isso bem. Há também questões sociais para querermos que todos entendam o que ocorre na fotossíntese. Metade da equação do carbono é o quanto emitimos, e a outra metade da equação, como aprendi no Jardim Botânico, é quanta coisa as plantas absorvem, como dióxido de carbono. É disso que as plantas vivem. E, para os finlandeses aqui, um trocadilho finlandês: estamos, literal e metaforicamente, pisando em gelo fino se não entendermos bem isso. E vejam a lâmpada e a pilha. Muito fácil, não é? É claro que vocês sabiam. Mas, se nunca brincaram com isso, se só viram diagramas de circuitos, talvez não soubessem, e esse é um dos problemas.
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.
E por que no verão faz mais calor? Aprendemos na infância que, quando muito perto de algo quente, nos queimamos. É uma lição valiosa que aprendemos muito cedo. Por extensão, pensamos que, se o verão é mais quente, deve ser por causa da proximidade com o Sol. Garanto que a maioria disse isso. Estão balançando a cabeça, mas só alguns a balançam com firmeza. Outros estão fazendo assim... Tudo bem. O verão é mais quente que o inverno pois os raios solares se espalham mais, devido à inclinação da Terra. E não pensem que essa inclinação nos aproxima. O Sol está a 150 milhões de quilômetros e nos inclinamos assim. Não faz diferença. E no Hemisfério Norte nos afastamos do Sol no verão, mas essa diferença é irrelevante.
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.
Quanto ao diagrama do sistema solar, se a maioria acredita que no verão ficamos mais perto do Sol, deve ter desenhado uma elipse. Não foi? Isso explicaria tudo. E vários concordam. Só que, com essa elipse, já pensaram no que ocorre à noite? Entre a Austrália e os EUA: lá é verão e aqui é inverno, e como é? A Terra corre rumo ao Sol de noite e depois corre para trás? Isso é muito esquisito. Temos dois modelos na cabeça, um certo e um errado, e, como humanos, fazemos isso em todas as áreas.
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.
Esta é a ideia de Copérnico do sistema solar representado em um plano. É o que vocês devem ter rascunhado, não? E a visão da NASA. É incrivelmente semelhante. Espero que notem a coincidência. E o que fariam, sabendo que muitos têm a noção errada na cabeça, de órbitas elípticas, devido a experiências na infância? Que diagrama vocês fariam do sistema para evitar esse erro? Fariam algo assim, não é? Um plano visto de cima. Mas vejam o que achei em apostilas, de onde se aprende, livros didáticos, sites, páginas educativas e quase tudo o que há por aí. São assim pois é um tédio ver vários círculos concêntricos. É mais interessante ver algo na diagonal, nesse ângulo, não é? Mas, olhando na diagonal, se temos a ideia errada na cabeça, então a representação bidimensional de algo tridimensional será elíptica. Então... é idiota, não é? E buscamos provas que comprovem nossos modelos mentais. Fazemos isso com questões de raça, política e tudo mais, e com a ciência. Então, vejam... E os cientistas também, procuram provas que reforcem os modelos, e muitas se prontificam a oferecer provas que reforcem os modelos.
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.
Já que estou nos EUA, vou criticar os europeus. Vejam exemplos do que considero más práticas científicas em centros de ensino. Isto é La Villette, na França, e a ala inicial do Museu das Ciências de Londres. Vejam o modo como tudo isto é construído: há muito vidro no meio e é azul, com um jeito profissional. É como o Woody Allen aparecendo de baixo dos lençóis em "Annie Hall", dizendo: "Nossa, é tão profissional!" E aí... não há paixão, nada para manipular. Sem trocadilhos. Mas a boa interpretação é, por exemplo, a do Exploratorium de São Francisco, aqui perto, onde tudo, as demonstrações e tudo mais, é feito de objetos cotidianos que as crianças entendem. É muito prático, podem se envolver e experimentar. Sei que, se os alunos do MIT e do Imperial College tivessem a pilha e o arame, se fuçassem um pouco, saberiam fazê-lo. Aprenderiam como é o funcionamento, em vez de desistirem com base em diagramas de circuitos. A boa interpretação se trata mais de coisas sólidas, palpáveis e do nosso mundo. Mas, quando há uma barreira, como um vidro ou uma máquina de titânio, tudo parece fantástico, certo? O Exploratorium faz isso realmente muito bem. E é amador. Amador no melhor sentido, ou seja, na raiz da palavra, que é amor e paixão.
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.
As crianças não são vazias. Como diria o Monty Python, e estou chovendo no molhado, mas as crianças não são vazias. Têm suas próprias ideias e teorias, e, se não as trabalharmos, não as mudaremos depois. Assim como não mudei as ideias que vocês tem do mundo e do universo. Isso também se aplica a venda de tecnologia. Por exemplo, a Inglaterra está tentando migrar para a TV digital em toda a população. Mas é difícil, pois há preconceitos sobre o sistema e é difícil transformá-los. Não somos ocos, e nossos modelos mentais da infância persistem na nossa vida. O ensino ruim é muito prejudicial. Nos EUA e na Inglaterra, o magnetismo é entendido melhor pelas crianças antes do que depois de irem à escola. O mesmo para a gravidade. Isso é uma lição para nós, professores. Ver o antes e o depois é preocupante. Após aprenderem, se saem pior nos testes. E nós trapaceamos, criando provas, ao menos na Inglaterra, para os alunos passarem. Os governos se saem bem e se congratulam. Não é? Nós somos coniventes, e se alguém formulasse uma prova, nas minhas aulas de biologia, para ver se eu compreendia de fato, mais do que juntar amido com iodo e constatar que fica azul, se eu entendesse que as plantas tiram massa do ar, talvez fosse um cientista melhor. O mais importante é fazer as pessoas articularem as concepções.
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)
Seu dever de casa: como a asa de uma aeronave cria sustentação? Parece óbvio, e vocês já têm uma resposta, mas a segunda parte é: explique também por que os aviões voam de cabeça para baixo. Haha, certo? Outra pergunta: por que o mar é azul? E todos já imaginam a resposta. Mas por que é azul em dias nublados? Estão vendo? (Risos) Sempre quis dizer isso nos EUA. (Risos) Finalmente, meu apelo a vocês e seus filhos, e a quem conhecerem, é que fucem as coisas. Pois é fuçando as coisas que nós complementamos o aprendizado. Não é um substituto, mas uma parte importante do aprendizado. Muito obrigado. Esperem! Ah, bom... Tudo bem. (Aplausos)