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 збираюсь розповісти і пояснити, чому ми, схоже, насправді розуміємо менше, ніж нам здається. Почну з чотирьох запитань. Вони досить універсальні, не залежать від культури чи ситуації. Це жартівливі питання. Але ці чотири питання належать до тих, на які людям, навіть добре обізнаним з наукою, важко дати відповідь. Ці питання я задавав авторам науково-популярних програм, популяризаторам науки, вчителям природничих наук, а також семирічним дітям, і виявилось, що семирічні діти загалом відповідали трохи краще, ніж інші опитані мною групи, що мене трохи здивувало.
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)
Отож, перше питання, якщо хочете, можете його записати або фізично, на папері, або подумки у своїй голові. Відеоглядачі теж можуть це зробити. Тож питання таке: Вага насінинки майже нульова, а вага дерева величезна, так? Звідки ж взявся матеріал у дерева, з якого зроблено цей стілець? Звідки взялось ось це? (Стукіт)
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?
Друге питання: чи можна засвітити маленьку лампочку за допомогою батарейки і шматка дроту? І чи змогли б ви намалювати схему – зараз вам не потрібно її малювати – але якби вас попросили намалювати, ви б змогли, чи сказали б, що це неможливо?
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.
Третє питання: чому влітку тепліше, ніж взимку? Ми всі, певно, згодні, що влітку тепліше, ніж взимку, але чому? І останнє – чи змогли б ви – якщо хочете, можете намалювати – намалювати схему сонячної системи, зобразивши на цій схемі орбіти планет? Ви можете це зробити? Якщо можете, то просто намалюйте цю схему.
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.
Гаразд. Отож, діти черпають ідеї не від вчителів, як це вважають вчителі. Насправді, дітей вчить здоровий глузд, досвід взаємодії з навколишнім світом, спілкування із ровесниками, старшими, батьками, і все в цьому дусі. Досвід. І одним з найвидатніших експертів у цій галузі був, царство йому небесне, кардинал Волсі. Будьте обережні, коли щось втовкмачуєте народу, бо потім це майже неможливо вибити в нього з голови, так? (Сміх) Я не цілком певен, як він помер, його повісили чи відрубали йому голову? (Сміх) Отож, мої питання, ви їх правильно зрозуміли, вам ніхто не підказував, так? А зараз – зазвичай я викликаю когось зі слухачів – але сьогодні ніхто ганьбитись не буде.
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.
Маленька насінинка важить багато, і цей матеріал, принаймні 99% цього матеріалу утворилось із повітря. Я певен, що близько 85% серед вас, може, серед слухачів TED відсоток трохи нижчий, скажуть, що насправді цей матеріал утворився з землі. А кілька слухачів підійдуть після виступу і наполягатимуть, що цей матеріал утворився з землі. Якби це було правдою, то по всій країні їздили б вантажівки, наповнюючи сади ґрунтом. Оце був би бізнес! Але насправді це не так. Ця маса утворилась із повітря. Я складав іспити з біології в Британії, я їх дуже добре склав, але все одно, я вважав, що цей матеріал утворився з землі.
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.
Далі: чи можна засвітити маленьку лампочку за допомогою батарейки і дроту? Можна, і я далі покажу, як це зробити. На жаль, у мене погана новина: я вам збирався показати відео, але у цій аудиторії чомусь не вдається ввімкнути звук, тож мені доведеться в дусі шоу "Монті Пайтон" переказати вам зміст відео. Там група дослідників завітала до Массачусетського технологічного інституту (МІТ) в день випуску. Ми обрали МІТ, адже він розташований дуже далеко звідси, і ця історія вас навряд чи зачепить, але те, про що я розкажу, могло б статись і в Британії чи на західному узбережжі США. Ми задавали ці чотири питання випускникам із природничою освітою, і вони не змогли на них відповісти. Чимало з них казали: "Я ніколи б не подумав, що це утворюється з повітря. Просто дивовижно". І це технарі, люди з природничою освітою. Ми вставили фразу "Це – найкращий у світі технічний університет", щоб потішити наш британський снобізм. (Сміх) Коли ми задавали випускникам-технарям питання про лампочку, вони казали, що це неможливо. Ми давали їм батарейку, дріт і лампочку, й запитували: "Можете її засвітити?" Вони не змогли цього зробити. В Лондонському імперському коледжі ситуація така ж сама, це характерно не тільки для Америки.
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.
Чому це важливо? Бо ми витрачаємо величезні кошти на освіту, тож вона принаймні має бути якісною. Є й декотрі соціальні причини, чому людям варто розуміти, як відбувається фотосинтез. Наприклад, одна частина рівняння щодо балансу вуглекислого газу виражає рівень наших викидів, а друга частина рівняння – як член наглядової ради ботанічного саду К'ю, я цим дуже переймаюсь – вона виражає рівень вбирання вуглекислого газу. Рослини вбирають даний газ у процесі своєї життєдіяльності. Якщо серед слухачів є фінни, вони зрозуміють цей каламбур: ми і в буквальному, і метафоричному сенсі, опинимось на тонкому льоду, якщо не усвідомлюватимемо таких речей. Отож, як засвітити лампочку від батарейки. Дуже просто, чи не так? Ви всі це знаєте. Але якщо ви не берете до рук лампочку і батарейку, а просто дивитесь на схему, тоді це завдання виглядає неможливим, і це одна з головних 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.
Далі, чому влітку тепліше, ніж взимку? В дитинстві ми засвоїли, що наближаючись до чогось гарячого, ми відчуваємо тепло. Це вельми переконливий урок, який ми засвоюємо дуже рано. І за цим же принципом ми думаємо: мабуть, влітку тепліше тому, що влітку ми ближче до Сонця, ніж взимку. Певен, що більшість із вас так і подумали. Звісно, ви заперечно хитаєте головою, але мало хто з вас робить це впевнено, більшість заперечує ледь помітно. Гаразд. Влітку тепліше тому, що сонячні промені поширюються інакше, ніж взимку, через нахил земної осі. І не тому, що цей нахил наближає нас до Сонця. Сонце розташоване за 150 мільйонів кілометрів, а нахил маленький, так? Таким наближенням можна знехтувати. До речі, Північна півкуля влітку віддаленіша від Сонця, ніж взимку, але це не справляє помітного впливу.
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.
А зараз звернемось до схеми Сонячної системи. Якщо ви, як і, мабуть, більшість присутніх, вважаєте, що влітку тепліше, бо планета ближче до Сонця, ви, схоже, зобразили еліпс. Так? Це б могло бути поясненням, авжеж? Зараз ви киваєте, однак, глянувши на еліпс, ви не подумали: "А що ж відбувається вночі?" Коли в Австралії літо, у нас зима, і що – невже Земля наближається вночі до Сонця, а потім назад? Я маю на увазі, що це виглядає дуже дивно, у нас в голові водночас дві моделі того, що правильно, а що ні, і так буває часто, щодо найрізноманітніших питань.
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.
Зліва – схема Коперніка, що зображає Сонячну систему. Ви намалювали щось в цьому дусі, так? А справа – схема NASA. Обидві схеми надзвичайно схожі. Сподіваюсь, ви помітили їхню подібність. Що б ви зробили, якби знали, що серед людей поширене це хибне розуміння еліптичних орбіт, до якого підштовхує наш дитячий досвід? Як би ви зобразили Сонячну систему, щоб спростувати їхнє хибне розуміння? Мабуть, ви б намалювали щось таке? Це вигляд згори. Але ні, ось яке зображення я знайшов у підручнику. Це те, що демонструється публіці, так? Це є в підручниках, на вебсайтах, освітніх сайтах, і майже всюди вам трапляється щось подібне. Це тому, що концентричні кола виглядають дуже нудно, тоді як погляд під таким кутом викликає більший інтерес, так? А якщо дивитись під цим кутом, спираючись на хибне розуміння, тоді двовимірне зображення тривімирного об'єкта виглядатиме як еліпс. Тож ваша схема – невже це, насправді, дурниця? Як бачите. Отож, ми шукаємо підтвердження для наших мисленнєвих моделей. Ми це робимо, звісно, при розгляді політичних питань, расових і т.п., але також і при розгляді наукових проблем. Ми шукаємо – а науковці роблять це постійно – докази, які підтримують наші уявлення, а декотрі люди особливо спритні у пошуку доказів на підтримку своїх переконань.
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.
Виступаючи у США, я критикуватиму європейців. Ось приклади того, що я назвав би промахами в популяризації науки. Ці фотографії – з французького музею Ла Віллет і Лондонського наукового музею. Зверніть увагу, як влаштована експозиція – переважно за склом, чимало блакиті, справжній витвір професіоналів, це чимось нагадує, як Вуді Аллен встає у відомій сцені з фільму "Анні Хол", і каже "Боже, як же це професійно!" Але в це не вклали душу, не доклали рук, перепрошую за каламбур. А як хороший приклад популяризації я згадаю музей неподалік – це креативний науковий музей Експлораторіум в Сан-Франціско, де всі експонати, моделі, тощо, зроблені зі звичайних предметів, які знайомі дітям, тут все зручне, все можна брати в руки та експериментувати. І я знаю, що якби випускникам МІТ чи Лондонського імперського коледжу дали в руки батарейку, дріт і лампочку, і попросили засвітити лампочку, вони б швидше розібрались, як це зробити, ніж у випадку, коли вони думали про електричну схему. Отож, хороші популяризатори використовують речі, добре знайомі нам із повсякденного досвіду, так? І ці речі не варто ховати за склом чи блискучим титановим покриттям, тоді це справді буде фантастично. Тож Експлораторіум – справді чудовий приклад популяризації. Він аматорський, але аматорський у кращому сенсі, інакше кажучи, створений з любов'ю і натхненням.
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.
Отже, діти – не порожні посудини, так? Як сказали б в шоу "Монті Пайтон", це звучить дуже урочисто, але справді, діти – не порожні посудини. У дітей є власні ідеї й теорії, і якщо на це не зважати, то змінити їхні переконання не вдасться, так? Можливо, мені не вдалось змінити ваші уявлення про те, як влаштований світ. Це ж саме стосується і впровадження нових технологій. Наприклад, у Британії намагались перевести все телебачення у цифровий формат. І одна з проблем полягала в тому, що коли в людей вже сформувались уявлення, їх було дуже важко переконати змінити свою думку. Отож ми – не порожні посудини, ми зберігаємо уявлення, які в нас сформувались з дитинства. Від поганої освіти шкоди більше, ніж користі. І в США, і в Британії діти краще розуміють магнетизм до того, як вивчали його в школі, ніж після її закінчення. Те ж саме стосується і сили тяжіння. Це дуже прикро. Якщо ви – вчитель, і провели тест перед і після вивчення теми, вас має стривожити, що учні склали перший тест краще, ніж другий. Але ми ніби змовились. Ми розробляємо тести, принаймні в Британії, таким чином, щоб учні їх склали. Так? І влада задоволено рапортує про успіхи. Чи не так? Ми ніби змовились, і якби хтось справді, коли я складав іспити з біології, якби хтось розробив тест, щоб виявити, чи я розумію щось більше, ніж банальності на кшталт: якщо змішати крохмаль з йодом, то суміш стане синьою, чи я справді розумію, що рослини нарощують масу завдяки повітрю, тоді б я значно ліпше засвоїв природничі науки. Отож найважливіше – спонукати людей чітко виражати свої уявлення.
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)
А тепер домашнє завдання: як крило літака створює підйомну силу? Очевидне питання, ви вже, мабуть, подумки на нього відповіли. І ще одне питання, пов'язане з цим: чи можете ви пояснити, яким чином літак може літати догори низом? Ага, справді. Друге питання: чому море синє? Це ж нескладне питання? У всіх вас, мабуть, вже промайнула в голові відповідь. А чому море синє і тоді, коли хмарно? Ага, бачите. (Сміх) Я давно хотів це запитати в американців. (Сміх) На завершення, я закликаю, щоб ви дозволяли собі, своїм дітям і знайомим експериментувати, тому що саме експериментуючи з речами, ви вчитесь того, чого вас не навчили в школі. Це не заміняє освіту, але є її важливою складовою. Дуже вам дякую. А тепер – гаразд, на цьому завершимо. (Оплески)