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.
Я попытаюсь объяснить вам, почему мы не понимаем того, что, как мы полагаем, мы знаем. Начну с четырёх вопросов. Они – не из тех, что подбирают к региону и сезону. Это – шутка для посвящённых. Эти четыре вопроса, как оказалось, – не лёгкий орешек даже для вполне сведущих в науке людей. Я их задавал редакторам научных телепрограмм, ставил перед залом преподавателей естественных предметов, а ещё спрашивал семилетних детей. Выяснилось, что у семилетних показатели несколько лучше, чем у прочих, что слегка удивляет.
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)
Итак, первый вопрос. Возможно, вам стоит записать его, либо на бумаге, в буквальном смысле, либо мысленно, у себя в голове. Зрителям тоже будет интересно записать. Зёрнышко весит всего ничего, а вес у дерева солидный, не так ли? Все согласятся с этим, я думаю. Тогда откуда же дерево берёт материал, из которого можно сделать стул? Откуда взялся этот материал? (Стучит по стулу)
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?
Следующий вопрос: можете ли вы зажечь маленькую лампочку, имея в наличии батарейку и один кусочек проволоки? Могли бы вы нарисовать схему? Я не заставляю вас чертить, но вопрос стоит так: Готовы ли вы, если надо, начертить схему, либо вы утверждаете, что это невозможно?
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.
Третий вопрос: почему летом жарче, чем зимой? Все, пожалуй, согласятся, что летом жарче, чем зимой, но почему? И последний вопрос: Смогли бы вы нарисовать – можете и впрямь сделать набросок – схему солнечной системы, указав форму планетных орбит? схему солнечной системы, указав форму планетных орбит? Сможете? Если да, то начертите быстренько.
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.
Итак. Ребёнок черпает идеи от… нет, не от учителей, как они часто думают, а просто из здравого смысла, из контакта с окружающим миром, из общения со сверстниками, из контакта с окружающим миром, из общения со сверстниками, воспитателями, родителями – в общем, из опыта. Одним из бесспорных экспертов в этой области был, царство ему небесное, кардинал Уолси: «Будьте осторожны, когда что-то вбиваете народу в голову, потому что выбить это потом практически невозможно». (Смех) Я не помню, как он умер: то ли голову отрубили, то ли повесили. Я не помню, как он умер: то ли голову отрубили, то ли повесили. (Смех) Вопросы, я думаю, вы поняли правильно, вы друг с другом не совещались и… Я обычно вызываю кого-нибудь из зала и начинаю позорить, но здесь я этого делать на буду.
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.
У зёрнышка могучий вес. Этот материал полностью, на 99%, появился из воздуха. Я уверен, что 85% скажут, хотя на конференции TED может и меньше, что источником для материала была почва, а ещё человека два, подойдут ко мне после лекции и начнут спорить, что источником является почва. Если бы это было так, то по всей стране ездили бы грузовики и восполняли бы садовые участки почвой. Какой шикарный был бы бизнес! Но ведь на самом деле, этого нет. Весь это вес, масса, происходит из воздуха. Я сдавал экзамены по биологии в Британии, причем я хорошо их сдал, но, даже после окончания учёбы был уверен, что весь материал происходит из земли.
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.
Второй вопрос: можно ли зажечь маленькую лампочку, имея в наличии батарейку и один кусочек проволоки. Да, можно. Чуть позже я покажу как. У нас плохая новость: я собирался вам показать небольшой ролик, но, к сожалению, звук в этом помещении не работает, поэтому я сам опишу его, в стиле Монти Пайтон. В ролике показывается, как группа исследователей приходит в день вручения дипломов выпускникам MIT. Мы выбрали этот институт, потому что Восточное побережье США очень далеко, и есть шанс, что вы не обидитесь. Но результат был бы тем же и в Британии, и на Западном побережье США. Мы задали выпускникам, изучавшим естественные науки, эти же вопросы. Они не смогли ответить. Многие вообще сказали: «Было бы очень удивительно, если бы мне сказали, что это всё из воздуха.» И это – выпускники естественнонаучных специальностей. Короче, мы завершаем ролик цитатой [MIT] «Мы – лучшие в мире в точных науках». Британцам импонирует высокомерие. (Смех) Когда мы задали этот вопрос выпускникам инженерных специальностей, они ответили, что это невозможно. Когда же мы дали им батарейку, кусочек проволоки и лампочку, и спросили: «Можно ли это сделать?», они не могли. Тот же эффект был бы и в Имперском колледже в Лондоне – тут нет никакого антиамериканизма. Вроде бы как.
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.
Почему это важно? Раз уж на обучение уходят большие деньги, так можно, по крайней мере, делать нормальные вещи. Общество заинтересовано в том, чтобы люди понимали, что происходит при фотосинтезе. Например, с одной стороны уравнения баланса углекислого газа стоит сумма наших выбросов, а с другой стороны уравнения стоит – и для меня важно, как для члена Наблюдательного Совета Королевского ботанического сада Кью – сумма впитывания углекислого газа. Растения впитывают именно углекислый газ – это их главное занятие в жизни. Не знаю, есть ли среди нас финны – вот финская шутка: [надпись нарочито неясная для аудитории] мы окажемся на тонком льду, в прямом и переносном смысле слова, если не сможем понять, что перед нами. А вот так решается проблема с батарейкой и лампочкой. Это ведь так просто. Конечно, все вы это знали. Но если вы никогда не игрались с батарейкой и лампочкой, и знакомы лишь с электрическими схемами, то вы, возможно, не справились бы с заданием. И в этом – одна из проблем.
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.
Так почему же летом жарче, чем зимой? С детства мы знаем: приблизившись к горячему, можно обжечься. Это очень впечатляющий опыт, обычно оно приходит очень рано. Обобщая это опыт, мы считаем, что летом жарче, чем зимой, оттого, что мы ближе к солнцу. Я уверен, что большинство из вас так и подумали. Вижу, вы качаете головой, но лишь немногие делают это твёрдо, остальные покачивают слегка. Летом жарче, чем зимой, потому что лучи солнца попадают на большую поверхность из-за наклона Земли. Если вы думаете, что наклон приближает нас к Солнцу, то это не так. Солнце находится от нас на расстоянии 150 млн км, а наклон у нас лёгонький, ясно? Наклон даёт ничтожный вклад. Более того, летом северное полушарие на самом деле от Солнца дальше, но и эта разница в расстоянии никак не влияет.
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.
Теперь о наброске солнечной системы. Если вы считаете, а многие из вас, вероятно, так и считают, что летом жарче, чем зимой, оттого, что Земля ближе к Солнцу, то вы нарисовали эллипс. Правда? Этим ведь всё объясняется, не так ли? Вот только…. Ага, вы киваете! Вот только рисуя эллипсы, вам не пришло в голову: «А что будет ночью?» Возьмём Австралию и США. У них – лето, а у нас здесь сейчас зима. И что же, ночью Земля несётся к Солнцу, а потом обратно? Всё это весьма странно: у человека в голове удерживаются [одновременно] две модели, о том, что правильно и что неправильно. И так во всех областях.
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.
Вот как Коперник видел солнечную систему. И большинство из вас наверняка нарисовали нечто похожее. А вот это – данные НАСА. Они потрясающе похожи. Надеюсь, вы заметили совпадение. Что бы вы сделали, если бы знали, что люди заблуждаются относительно эллиптических орбит в результате приобретённого ими в детстве опыта? Какую бы схему солнечной системы вы показали бы им, чтобы доказать, что это не так? Вероятно, что-то вроде этой схемы? Это вид сверху. Смотрите, однако, что я обнаружил в учебниках: вот что там показано. Эти картинки взяты из учебников, с образовательных вебсайтов, – да почти все источники показывают подобные картинки. А причина в том, что глядеть на концентрические круги, стопка за стопкой – ужасно скучно. А смотреть под углом – куда интереснее, не так ли? И если смотреть под углом, при этом заблуждаясь относительно схемы, то двумерное представление трёхмерной системы будет походить на эллипсы. «Да чушь всё это», – скажите вы. Имея в голове определённые модели, человек ищет им подтверждение в виде фактов. Это характерно в отношении расы, политики, конечно, и всего остального. Это характерно и в отношении науки. Одни просто ищут – а учёные постоянно ищут – факты, чтобы подтвердить сформировавшуюся модель, а другие с неуёмным рвением их достают и охотно предоставляют.
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.
Находясь в США, я покритикую европейцев. Вот примеры того, что я бы назвал дурные примеры преподнесения науки. Это – [детский Музей науки] Ла-Виллет во Франции и раздел Wellcome Музея науки в Лондоне. Посмотрите, как там всё устроено: много защитного стекла, всё сверкает голубизной, выглядит очень профессионально. Как если бы Вуди Аллен, поднимаясь с постели, как в известной сцене из фильма «Анни Холл», сказал: «Боже, какой я профессионал!». Тут нет страсти, это не сделано своими руками – я намеренно создал игру слов. Достойный пример возьму из мест поближе – Музей науки Exploratorium в Сан-Франциско, где всё, начиная с выставок, сделано из обыденных предметов, хорошо знакомых детям: всё очень практично, они могут играть и экспериментировать. Я уверен, что если бы выпускники MIT и Имперского Колледжа в Лондоне имели бы в руках батарейку и проволоку и поиграли бы с этими предметами, то они бы быстро поняли, как устроить замыкание, и не утверждали бы, зациклившись на схемах, что это невозможно. Наглядное пособие хорошо тогда, когда его сварганили из обиходных и хорошо знакомых предметов, когда предмет не скрыт толщей стекла или блестящим титаном, и не выглядит потрясающе красиво. В этом плане музей в Сан-Франциско работает в нужном направлении, развивает интерес любителя, но "любителя" в лучшем смысле слова и ближе к его корню: «любитель – это тот, кто любит».
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.
Дети – не чистый лист бумаги. Иллюстрация, конечно, в духе комедиантов Монти Пайтон, [в оригинале: «Дети – не пустой сосуд»] но дети – действительно не чистый лист бумаги. У них есть свои идеи, свои теории, и пока над этими теориями не поработаешь, выбить их из головы не удастся. Вероятно, я тоже не смог ничего поделать с вашими представлениями о том, как устроен мир и вселенная. Это относится и к внедрению новых технологий, например, в Британии, где делаются попытки перевести всё население на цифровое телевидение. Сложность в том, что у людей уже есть свои понятия, как это должно функционировать, а на это очень трудно повлиять. Человек – не чистый лист бумаги: приобретённые с детства модели сохраняются неизменными до зрелого возраста. Плохое преподавание приносит больше вреда, чем пользы. И в США, и в Британии дошкольники понимают явление магнетизма лучше, чем выпускники школ. То же можно сказать и про силу тяжести. А это – два важных понятия. Печально видеть, особенно преподавателю, результаты до и после обучения. Это тревожит. Результаты тестов хуже после преподавания. А мы при этом им подыгрываем, составляя такие тесты, – говорю, по крайней мере, про Британию, – что их легко сдать. Правительство тоже довольно, гладит себя по головке. Мы подыгрываем сами себе. Ведь если бы кто-нибудь составил для меня тест, когда я сдавал экзамен по биологии, с целью выяснить, действительно ли я могу понять больше, чем просто соединить крахмал с йодом и увидеть, как смесь приобретает синий цвет, могу ли я понять, что материальная масса растения происходит из воздуха, то тогда я бы больше преуспел в науке. Самое главное – помочь людям ясно выражать свои понятия.
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)
Вот вам домашнее задание: как крыло самолёта создаёт подъёмную силу? Вопрос очевидный, и у вас уже наверняка есть ответ. А потому, вопрос вдогонку: объясните тогда, как самолёт может летать вверх тормашками. Ну что, почувствовали? Второй вопрос: почему море синее? У вас, конечно, уже есть идея на этот счёт. А почему оно синее в пасмурные дни? Ну, как этот вопросик? (Смех) Мне давно хотелось спросить такое у американцев. (Смех) Наконец, моя просьба к вам: позволяйте и себе, и своим детям, и всем добрым знакомым, играться и пробовать, [надпись: Играться и пробовать – и физически и умственно] потому что это обогащает познание. Это – вовсе не замена, а важная часть познания. Я вас всех благодарю. И вот ещё… Ну ладно, не буду прерывать. (Аплодисменты)