Сбитые с толку - Эндрю Штульман

* * *

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]. 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]. 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]. 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.