Глава 6. Космос
Какую форму имеет мир вокруг нас? Каково его место в космосе?
Если, как многие люди в прошлом, вы всю жизнь провели в радиусе одного дня пути от дома, то вам наверняка будет интересно, что еще есть вокруг. Что лежит за границами нашей цивилизации? Какое место в мире она занимает? Какова форма и размеры мира? Откуда этот мир взялся?
Такие вопросы породили много моделей Вселенной, каждая из которых по-своему завершала контуры неизведанного мира. Древние египтяне верили, что люди населяют пространство между богом земли и богом неба, которые слились в вечных объятиях. Древние ирокезы рассказывали, что люди живут на спине огромной черепахи, плывущей в первобытном море. Викинги полагали, что находятся в одном из многих царств, расположенных в исполинском дереве, которое обвивает гигантский змей. Древние евреи представляли мир в виде округлого острова с куполообразным небом, окруженным со всех сторон водой.
Примечательно, что во всех этих картинах мира отсутствует мысль, что Земля имеет форму шара. Древним это не приходило в голову, да и вряд ли могло прийти. Кривизна Земли почти незаметна невооруженному глазу и противоречит опыту передвижения по ней. Идея, что плоская поверхность находится на шаре и что наше евклидово существование лишь иллюзия, кажется почти безумной. Кроме того, есть проблема гравитации. С младенчества люди знают, что без опоры предметы падают. Из этого логически следует вывод, что если бы Земля была круглой, то на «нижней» ее стороне ничего не могло бы удержаться (мы обсуждали это в ).
Рис. 6.1. Древние евреи верили в плоскую Землю, плавающую в большом океане под небесным куполом
Человечеству в целом истинная форма Земли была известна со II века до н. э. благодаря наблюдениям Аристотеля, заметившего, что созвездия на экваторе отличаются от созвездий в более северных широтах, а также наблюдениям Эратосфена, что палки равной высоты, расположенные далеко друг от друга, в одинаковое время дня дают тени разной длины. Однако не все люди усвоили эту истину. Даже сегодня миллионы людей забывают, что находятся на поверхности шара. Большинство из них — дети.
Как и взрослые представители древних культур, дети не замечают кривизны земной поверхности и видят, что без опоры предметы падают без очевидной причины. Сегодня они окружены вещами, недоступными взрослым прошлого: картами, глобусами, моделями Солнечной системы, кинофильмами о космических путешествиях, фотографиями Земли из космоса. Но правильно ли они всё это интерпретируют? Как сочетается знание о картах и глобусах с повседневным опытом передвижения по плоской Земле и ощущением тянущей вниз гравитации?
Понимание приходит далеко не сразу. Дети охотно запоминают факт, что Земля круглая, однако интерпретируют его по-разному. В конце концов, у слова «круглый» много значений. Круглыми бывают и пицца, и пончик, и беговая дорожка, и пенек. Все это круглое, но не в таком смысле, как Земля. «Круглый как мяч» — далеко не первая мысль о форме Земли, которая приходит в голову ребенку. Это видно по их рисункам. Если попросить дошкольника нарисовать Землю, он почти наверняка изобразит круг, но потом начнет добавлять на нее различные объекты — людей, дома, Солнце, Луну — и сделает забавные ошибки.
Некоторые дети помещают все земные и небесные объекты сверху: люди на этих рисунках находятся на самом внешнем краю земли, а Солнце и Луна светят на них сверху вниз. Кроме того, верхняя часть круга получается более плоской, чем все остальное. На других рисунках Солнце и Луна размещены не просто сверху, а вокруг Земли, зато люди находятся в странном месте: на плоской линии под круглой Землей. Когда детей просят объяснить рисунок, они говорят, что Земля круглая, как Солнце и Луна, но люди живут не на Земле как планете, а на земле в смысле поверхности. Иногда дети рисуют плоскую линию внутри круга и помещают всех людей на нее. Солнце и Луна при этом находятся над линией, но внутри круга. Такие дети, видимо, представляют себе верхнюю часть круга как границу небосвода, а людей поселяют на некой плоскости внутри полой Земли, а не на ее искривленной поверхности.
Задачу с рисунками психолог Стелла Восниаду и ее коллеги использовали в исследованиях психических моделей Земли. Они десятилетиями фиксировали виды и последовательность появления детских представлений. Интересно то, что дети, не уловившие, что Земля — шар, строят альтернативные теории. Эти теории ошибочные и ограниченные, но тем не менее непротиворечивые и продуктивные.
В этой главе я буду называть детские представления о Земле словом модель, а не теория, чтобы подчеркнуть их пространственный характер. Модели служат тем же самым целям, что и теории: объяснять повседневные наблюдения и делать предсказания. Они имеют и другие черты интуитивных теорий, например встречаются у разных людей, в разных культурах, а также плохо вытесняются научным знанием.
Оставим вопросы терминологии. Почему ученые пришли к выводу, что дети строят альтернативные модели Земли? Рисунки не лучшее доказательство. Многие дети просто не умеют рисовать, не говоря уже о том, чтобы изображать на бумаге объемные объекты. Кроме того, по отдельным рисункам сложно судить о связности, внутренней непротиворечивости детских представлений. Для этого нужно оценить их под разным углом, многомерно, с помощью разных видов реакций. Восниаду и ее коллеги так и поступили. Они предлагали шестилетним детям много разнообразных заданий: рисунки, мысленные эксперименты, оценки истинности, просьбы объяснить. Например, ребенку нужно было провести такой мысленный эксперимент: подумать, где он окажется, если будет очень долго идти, никуда не сворачивая. Получались такие беседы:
Ученый: Если ты будешь много дней идти вперед, где ты окажешься?Ребенок: В другом городе.Ученый: Хорошо. А что будет, если идти все дальше и дальше?Ребенок: Будут другие города, страны, а потом когда-нибудь дойду до края земли.Ученый: То есть земля закончится?Ребенок: Да. И когда туда дойдешь, надо быть поосторожнее.Ученый: Потому что можно упасть с края?Ребенок: Да. Если будешь там играть.Ученый: А куда ты упадешь?Ребенок: Вниз, на другие планеты.
В другом задании детям показывали фотографию пейзажа и просили объяснить, почему Земля на ней выглядит плоской, хотя на самом деле она круглая. В круглую Землю верили почти все дети, хотя неясно, правильно ли они понимали смысл этого слова. Вот образец беседы, к которой подтолкнула фотография ландшафта:
Ученый: Какой формы Земля?Ребенок: Круглая.Ученый: А почему тогда она кажется плоской?Ребенок: Потому что мы находимся внутри Земли.Ученый: Что ты имеешь в виду?Ребенок: Внизу, как на дне.Ученый: А Земля круглая как мячик или круглая как толстая оладья?Ребенок: Как мячик.Ученый: То есть если люди живут внутри нее, они как будто живут внутри мячика?Ребенок: Да. Как в мячике. В середине.
Ответы этого ребенка могут показаться бессмыслицей, но только если сравнивать их со сферической моделью Земли. Есть ли какая-то модель, в которой разумно помещать людей «внутрь», «в середину»?
По мнению Восниаду, такая модель есть: «полая сфера», в которой Земля похожа на «снежный шар» или круглый аквариум. Согласно этому представлению, Земля в целом имеет сферическую форму, однако ее верхняя половина полая, а нижняя — образует внутри плоскость, на ней и живут люди. Круглые бока сферы образуют небосвод. Очень важно, что дети, утверждающие, что люди живут внутри Земли, делают рисунки третьего типа из описанных выше, помещая Солнце и Луну внутри самой Земли, и отрицают, что можно упасть с ее края, потому что, по словам одного ребенка, «скорее всего, на что-нибудь наткнешься… на конец неба».
Кроме полой сферы, Восниаду выделила у маленьких детей еще две популярные несферические модели: «уплощенной сферы» и «двух шаров». Эти модели изображены на первом и втором типах рисунков. Дети, которые видят Землю как уплощенный шар, обычно рисуют ее не как идеальный круг, а как овал. Обитаемыми они считают только плоские части Земли и отрицают, что могут упасть с ее края, потому что поверхность представляется им непрерывной.
Рис. 6.2. Дети, которые еще не узнали, что Земля имеет форму шара, часто придумывают собственные модели, пытаясь примирить восприятие земли как плоской поверхности и согласие с господствующим представлением, что Земля круглая
Дети, верящие в двойную модель, проводят четкое различие между Землей как планетой и землей как поверхностью. Первую они рассматривают как отдельное небесное тело, аналогичное Солнцу или Луне, а вторую — как место, где живут люди. Если спросить такого ребенка, можно ли упасть с Земли, он может согласиться, но добавит, что ничего страшного не произойдет, потому что человек просто «окажется на земле». Очень красноречивую историю об этой модели рассказала мне мама одного дошкольника. Она не подозревала, что сын путается в вопросах космологии, пока однажды звездным вечером он не показал ей на небо и не заявил: «Мам, по-моему, я вижу Землю!»
* * *
Детские несферические модели примечательны своей последовательностью. Дети разрабатывают их самостоятельно: никто не учит дошкольника представлять Землю в виде космического аквариума или отдельного небесного тела над головой. Никто не просит представить, где он окажется, если будет постоянно идти по прямой, или почему Земля из космоса выглядит круглой, а с поверхности — плоской. И тем не менее дети способны непротиворечиво рассуждать на основе своих моделей. Не удивительно, что если спросить ребенка, какой Земля формы, то он автоматически повторит то, что ему много раз твердили: «круглая». Но примечательно, что если задать вопрос, над которым он никогда раньше не задумывался, то ответ будет стабильно указывать на основополагающую психическую модель.
Другая примечательная черта детских представлений — их связность. В рамках одной модели получается разрешить противоречия между информацией, полученной посредством культуры, и информацией, приобретенной из опыта — например, примирить вторичное знание, что Земля круглая, с первичным знанием о плоской земле и тянущей вниз гравитации. Восниаду называет детские модели полой, уплощенной и двойной Земли синтетическими, чтобы подчеркнуть, что они совмещают несовместимые на вид элементы знания. Синтетические модели складываются в ходе развития и чаще встречаются у детей постарше (от семи до девяти лет), чем у маленьких (от четырех до шести лет). В младшем возрасте дети обычно представляют себе Землю просто как большой, плоский, ограниченный диск, похожий на пиццу.
Некоторые психологи подвергают выводы Восниаду сомнению и считают идею, что в начальной школе дети строят внутренне непротиворечивые и логически связные модели Земли, слишком далеко идущей. В конце концов, в этом возрасте они едва умеют узнавать время по часам и считать деньги. Критики утверждают, что последовательность проявляется не в самих детских реакциях, а в их интерпретации экспериментатором.
Вспомните, что детям задавали вопросы на несколько тем, чтобы выявить глубинные убеждения — определить, входит ли набор реакций в единую психическую модель. Критики указывают на то, что объединение таких реакций может проистекать из самой беседы. В частности, ученый, полагая, что ребенок исповедует модель полой Земли, может непреднамеренно изменить вопросы в ходе интервью и просить дать объяснения только в тех случаях, когда ответы не согласуются с моделью полого шара.
Чтобы устранить этот недостаток открытых вопросов, можно проводить исследование в виде закрытых тестов многократного выбора. Как и отмечали критики, дети действительно проявляют в этом случае меньшую последовательность и не всегда выбирают ответы, согласующиеся с несферической моделью. Это открытие, однако, не должно удивлять. В тестах многократного выбора легко дать правильный ответ, даже не понимая, почему он верен. Давно известно, что вопросы с набором ответов проще, чем открытые, потому что правильный ответ достаточно узнать. А дети окружены правильными ответами каждый день. В школе стоят глобусы, а не модели полых сфер, а в учебниках полно фотографий круглой, а не овальной Земли. Тесты многократного выбора проверяют не понимание информации о Земле, а то, помнит ли ребенок эту информацию.
Чтобы не просто знать, но и осознавать, что Земля — шар, нужно понять, почему люди не падают с другой стороны Земли и почему поверхность сферической Земли выглядит плоской. Восниаду однажды привела мне прекрасный пример разницы между знанием и пониманием. Проводя исследования, она решила побеседовать с собственной пятилетней дочерью и обнаружила у нее модель уплощенного шара. После собеседования дочь осталась в комнате, а Восниаду начала проводить такую же беседу с девочкой постарше. У нее обнаружилась сферическая модель Земли.
После того как девочка вышла, дочь Восниаду попросила пройти исследование еще раз. Теперь она заявила, что Земля круглая как шар, а когда мама попросила слепить ее, она скатала идеальный шарик. Дочь гордо демонстрировала новообретенные знания, пока не наткнулась на вопрос, на который у нее не нашлось ответа: раз Земля круглая, почему ее поверхность на фотографии выглядит плоской? Не в состоянии разрешить противоречия между новой информацией (что Земля — это шар) и тем, что казалось ей правдой (что поверхность Земли плоская), дочка нажала ладошкой на слепленный шарик и превратила его в уплощенную сферу — модель, которая проявлялась у нее всего несколько минут назад.
Всё более и более формальные исследования созвучны этой истории и подтверждают, что для обучения детей сферическим моделям Земли нужно разобраться с допущениями, которые подталкивают их придумывать несферические. В одном из них ученые составляли специальные пособия, в которых были разобраны две проблемные темы: предположение, что Земля плоская, и то, что гравитация тянет предметы вниз. В первом пособии объяснялся принцип перспективы (в частности, что вид больших предметов меняется по мере приближения к ним), а во втором — что гравитация работает как магнит и тянет предметы на поверхности земли не вниз, а внутрь. Исследователи использовали эти пособия в работе с шестилетними детьми, которые еще не были твердо уверены, что Земля — это шар. Часть детей получали оба руководства, а другие только одно из них.
Перед обучением участники придерживались тех же несферических моделей Земли, которые выявила Восниаду: полых, уплощенных и двойных. После обучения у многих детей сложилась сферическая модель, но только в том случае, если они получали оба пособия. Дети, получавшие одно пособие, сохраняли исходные представления. Объяснение принципов перспективы могло поколебать веру детей, что поверхность земли плоская, но не давало им ответа, как можно жить на нижней поверхности шарообразной Земли, не падая с нее. Второе руководство, в свою очередь, могло объяснить, что гравитация тянет не вниз, но само по себе не давало ответа, почему круглая Земля воспринимается как плоская. Чтобы ребенок отбросил свои несферические модели, нужно решить обе проблемы, которые по отдельности ни одного из этих вопросов не вызывают.
* * *
Представьте, что вы смотрите на Землю из космоса, за пределами ее атмосферы. Лишь немногим посчастливилось увидеть нашу планету с такой выигрышной позиции, и тем не менее несложно представить себе, как она оттуда выглядит. Нашему воображению помогают культурные артефакты: глобусы, фотографии, рисунки, модели. Благодаря им мы представляем то, чего не видели и не могли видеть воочию. Однако они не так уж объективны. Подлинная модель Солнечной системы, например, должна иметь полтора с лишним километра в длину, если Землю представить размером с теннисный мячик, как это часто делают. На глобусах и картах принято изображать Северное полушарие выше Южного, то есть север находится «сверху», а юг — «снизу». Подумайте, соответствует ли ваш мысленный образ этой конвенции?
Положение полушарий можно считать произвольным не только потому, что Земля круглая, но и потому, что она подвешена в космосе и не имеет ни внутренне (как у стула), ни внешне заданной оси ориентации (как у кирпича в кирпичной стене). И тем не менее люди по всему миру соглашаются с принятыми стандартами, когда изображают или рисуют нашу планету. Земля действительно вращается вокруг своей оси, но эту ось не обязательно считать расположенной вертикально, так, как почти на всех картах и глобусах. В этом мощь культуры. Она незаметно, но существенно формирует наши психические представления, начиная с самого детства. Дети во всем мире видят плоскую Землю и чувствуют тянущую вниз гравитацию, и это ограничивает спектр их моделей независимо от их культурной принадлежности. Но при этом дети погружены в окружающую их культуру, которая вносит в эти модели вариации, хотя и на общую тему.
Рассмотрим представления индийских детей. Большинство взрослых в Индии знают, что Земля — шар, однако индийское общество все еще пронизывают элементы древних воззрений, согласно которым Земля находится в мистическом океане, разделенном на слои воды, молока и нектара. Когда исследователи беседовали о форме Земли с учениками начальной школы в Хайдарабаде, они обнаружили, что индийские дети, как и американские, строили модели полой сферы и уплощенной сферы. Однако были некоторые отличия. В Америке дети воображали, что сферы плавают в космосе, а в Индии часто представляли те же сферы плавающими в воде и поддерживаемыми снизу своего рода океаном.
Рис. 6.3. Многие самоанские дети представляют Землю как кольцо — аналогично тому, как построены на Самоа дома, рынки и деревни
Другие культурные особенности были обнаружены в общинах американских индейцев и в Самоа. У детей из племени лакота встречались почти исключительно модели полого шара, так как это согласуется с лакотским мифом о сотворении мира: тело древнего божества стало огромным каменным диском (землей), а его силы — огромным голубым куполом (небом). У самоанских детей была уникальная модель, не встречающаяся в других культурах. Они представляли Землю в форме кольца — характерной черты самоанской архитектуры. Жилое пространство самоанского дома лучами расходится вокруг внутреннего двора, прилавки на самоанском рынке — вокруг центрального форума, дома в самоанской деревне — вокруг открытой площади. Поэтому самоанские дети проецировали знакомую, повсеместно встречающуюся структуру и на саму Землю.
Культура может влиять и на то, насколько быстро дети усваивают правильные сферические модели. Это было показано на примере сравнения английских и австралийских детей. Англия и Австралия очень близки: в конце концов, Австралия — бывшая британская колония. Однако в вопросе понимания формы Земли страны расходятся в очень важном отношении. Дело в том, что они расположены на противоположных сторонах экватора, и австралийские дети остро осознают, что живут «снизу». Их страна на стандартном глобусе нарисована внизу. На ее флаге изображено созвездие Южного креста, видимое только в Южном полушарии, а в других странах иногда Австралию называют «землей на другом конце света».
Вопрос, как люди могут жить на нижней стороне круглой Земли и не падать, живо беспокоит австралийских детей. Они либо просто отмахиваются от него, поскольку видят, что никуда не улетают, либо очень мотивированы найти объяснение. Благодаря этому в Австралии дети усваивают сферические модели Земли на два-три года раньше, чем их английские сверстники. Принятый стандарт — изображать север сверху, а юг снизу — только подстегивает их развитие.
* * *
Понимание шарообразности Земли лишь первый шаг к пониманию космоса и нашего места в нем. Нужно объяснить и другие явления окружающего мира: смену дня и ночи, времен года, приливы и отливы, изменение созвездий, фазы Луны. Человечество наблюдает все это много тысяч лет, однако восприятие остается искаженным, как и представление о форме нашей планеты. Живший в XX веке философ Людвиг Витгенштейн однажды заметил, что это довольно занятно:
— Почему говорят, что для человека было естественно думать, что Солнце вращается вокруг Земли, а не Земля вокруг своей оси? — спросил он коллегу.— Думаю, потому что все ВЫГЛЯДЕЛО ТАК, КАК БУДТО движется именно Солнце, — ответил коллега.— А как бы еще это могло выглядеть, если все выглядело так, как если Земля вращается вокруг своей оси? — возразил на это Витгенштейн.
Циклы дня и ночи можно интерпретировать очень по-разному, и выбранное представление зависит от психической модели формы Земли. Дети, которые верят в полую Землю, полагают, что Солнце и Луна находятся внутри купола небес, и поэтому часто думают, что день — это когда Луна закрыта, например тучами или горами, а ночь — это когда что-то закрыло Солнце. Сторонники модели уплощенной сферы считают Землю отдельной от Солнца и Луны и думают, что день наступает, когда Солнце восходит над плоской поверхностью, где живут люди, а ночь — когда над ней восходит Луна. В сферической модели Земли все сложнее, потому что день теперь можно объяснить как с точки зрения движения Солнца по отношению к Земле, так и с точки зрения движения Земли по отношению к Солнцу. Характер этого движения тоже приходится объяснять, поскольку оно может быть каким угодно: вращением, поворотами, колебаниями.
Когда моему сыну Тедди было семь лет, мне стало любопытно, понимает ли он, во-первых, что Земля — шар и, во-вторых, что смена дня и ночи вызвана ее вращением, поэтому я подтолкнул его к следующему разговору:
Я: Какую форму имеет Земля?Тедди: Форму шара. Я раньше думал, что она плоская, потом — что она похожа на круг, а теперь знаю, что она шарообразная.Я: Мы живем сверху Земли. А снизу кто-нибудь живет?Тедди: Да.Я: А почему они оттуда не падают?Тедди: Потому что если оказаться на их месте, Земля будет под ногами.Я: А почему гравитация не стягивает их с Земли?Тедди: Потому что гравитация — не на поверхности земли, а внутри.
Убедившись, что Тедди осознал шарообразность Земли, я задал вопрос о смене дня и ночи.
Я: Как ты думаешь, почему бывает день и ночь?Тедди: Дело в Солнце и Луне.Я: И как они действуют?Тедди: Ну, Земля движется вокруг Солнца, и когда она к нему приближается, наступает день.Я: А ночь?Тедди: Ночью к Земле приближается Луна.Я: А куда прячется Луна, когда ночи нет?Тедди: Она остается на своем месте.Я: То есть где?Тедди: Я не знаю. Точно не рядом с Калифорнией.
Тедди знал, что за смену дня и ночи отвечает движение Земли, а не Солнца, но еще не понял, что она вращается вокруг своей оси, и считал, что дело просто в обращении Земли вокруг Солнца.
Такие мысли типичны для детей, которые только что открыли для себя, что Земля имеет форму шара. До этого они проходят через два этапа. Сначала они объясняют день и ночь с точки зрения перекрытия: день — это когда Луна скрыта какими-то объектами в земной атмосфере (облаками или горами) и светит только Солнце, а ночь — это когда Солнце скрыто, а Луна остается светить одна. Затем они переходят к мысли, что Солнце и Луну закрывает сама Земля: Солнце поднимается над ее поверхностью, а Луна опускается ниже, и наоборот. Осознав, что Земля — шар, дети переходят к более сложным взаимодействиям между небесными телами. Они начинают считать, что Солнце вращается вокруг Земли или что Земля вращается вокруг Солнца. Последнее, конечно, верно, однако дети сначала не понимают, что это движение — причина годичных, а не дневных циклов. Мысль, что Земля вращается и вокруг Солнца, и вокруг своей оси, обычно приходит только в раннем подростковом возрасте.
Рис. 6.4. Прежде чем узнать, что Земля вращается вокруг своей оси, дети придумывают альтернативные объяснения цикла дня и ночи в зависимости от того, воспринимают они Землю как плоскость (вверху) или как шар (внизу)
Прогресс в понимании смены дня и ночи явно прослеживается в ответе на простой вопрос: что такое день? Исследователи, задававшие его детям с первого по восьмой класс, пришли к выводу, что в начальной школе определения обычно связаны с деятельностью, характерной для дневных часов: «день — это когда не спишь» или «день — это когда ходишь в школу и играешь». В таком возрасте как будто нет связи между восприятием дня и движением небесных тел. В средних классах вероятность появления таких связей выше, так как день определяется с точки зрения процессов, которые его вызывают. Как объяснил один тринадцатилетний школьник, «день — это полный оборот Земли, то есть на триста шестьдесят градусов. День длится двадцать четыре часа. В году триста шестьдесят пять дней. Год — это когда Земля полностью обходит вокруг Солнца».
Умение подростков дать такое определение довольно примечательно с исторической точки зрения. Человечеству потребовались тысячи лет, чтобы открыть, что Земля имеет форму шара, а затем еще сотни лет, чтобы понять, что Земля движется. Сегодня большинство детей узнаёт об этом в первые десять лет своей жизни. Скорость усвоения этого знания, однако, не должна умалять его сложности.
Чтобы понять, почему Солнце восходит и заходит и почему в году триста шестьдесят пять дней, нужно осознать три фундаментальных принципа. Сначала ребенок должен уяснить разницу между Землей как планетой и землей как поверхностью и понять, что Земля — это не плоскость, а шар. Затем он должен усвоить, что движение Земли совсем не такое, как мы его воспринимаем. Он должен узнать, что Земля постоянно вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, а не находится в состоянии покоя. Наконец, ему нужно почувствовать разницу между взаимосвязями Земли с Солнцем и Земли с Луной. Луна вращается вокруг Земли, а вокруг Солнца вращается сама Земля. Разобраться во всем этом нелегко. Это намного сложнее, чем заучить столицы государств и таблицу умножения, так как для этого нужно не просто запомнить информацию, но и осмыслить ее.
* * *
Узнав о ложных детских моделях мироустройства, вы можете возгордиться собственными познаниями в этой области. Но сможете ли вы объяснить космологические явления, за исключением смены дня и ночи? Например, приливы? Да, Луна оказывает гравитационное воздействие и притягивает земные океаны, но как конкретно это объясняет приливы? Почему, например, за один день происходит два приливных цикла, если Луна совершает оборот вокруг Земли почти за месяц? Знаете ли вы, почему Луна в течение месяца выглядит по-разному? (Подсказка: не потому, что ее то больше, то меньше закрывает тень Земли.) Почему на Земле меняются времена года? (Подсказка: дело не в том, что летом она ближе к Солнцу, чем зимой.)
Даже если вам кажется, что вы знаете правильные ответы, я все равно советую проверить себя в интернете. Например, большинство людей считают, что знают причину смены времен года, хотя в реальности понимают это явление немногие. В одном из исследований примерно 90% недавних выпускников Гарварда утверждали, что времена года связаны с близостью Земли к Солнцу. В действительности же причина заключается в том, что земная ось наклонена на 23,4 градуса, поэтому во время вращения Земли вокруг Солнца количество солнечного света, падающего на Северное полушарие по отношению к Южному, меняется. (Это также объясняет, почему когда в Северном полушарии лето, в Южном — зима, и наоборот.) Расстояние от Земли до Солнца действительно меняется в течение года, но меньше чем на 4%, что мало влияет на среднесуточную температуру.
Основанные на близости к Солнцу толкования времен года очень популярны и довольно устойчивы. В одной работе ученые пытались скорректировать их у старшекурсников Дартмутского колледжа, преподавая им объяснение, связанное с наклоном. Ученые показывали в качестве наглядного пособия видеоролики, снятые НАСА для детей. Перед занятиями 8% студентов объясняли времена года наклоном оси, а 92% — близостью к Солнцу. После занятий — 10 и 90% соответственно. Видеоролик не возымел практически никакого эффекта. Хотя участники получили довольно много фактической информации — узнали точную форму земной орбиты и точный угол наклона земной оси, — это не обогатило их концептуальных знаний.
Может быть, ролики НАСА были не слишком удачными и поэтому ничему не научили студентов? Однако есть и другие причины полагать, что у взрослых есть глубоко укоренившиеся ошибочные представления о мироустройстве. В одном из исследований было обнаружено, что они часто даже не понимают по-настоящему, что Земля — шар. Студентам давали шесть городов — Берлин, Рио-де-Жанейро, Кейптаун, Сидней, Токио и Лос-Анджелес — и просили оценить расстояние между ними. Города расположены на разных континентах, поэтому пути между ними должны опутывать весь земной шар. Полученные оценки обрабатывали алгоритмом, который на их основе вычислял подразумеваемый радиус Земли.
Если участник хронически недооценивал расстояния, радиус получался меньше фактического (6371 километр), а если переоценивал — больше. Оказалось, что к ответам участников лучше всего подходит бесконечный радиус, так как их оценки невозможно нанести на сферу любого размера. С геометрической точки зрения шар с бесконечным радиусом — это просто плоскость. Другими словами, в оценках расстояний между городами была заложена идеально плоская Земля, аналогичная ранним детским представлениям. Можно предположить, что плохое умение оценивать расстояние связано с популярностью двухмерных карт, но это тоже результат: к искажениям, неизбежным в двухмерных проекциях сферы, мы относимся как к истинному изображению евклидового расстояния.
Сам я впервые четко ощутил эти искажения в разговоре с соотечественницей во время поездки в Швейцарию. Я прилетел в Цюрих из Лос-Анджелеса, а она — с Аляски. Узнав о ее маршруте, я посочувствовал, что лететь ей пришлось гораздо дольше. «Отнюдь нет», — возразила она. Оказалось, что ее полет длился на два часа меньше. Дело в том, что самолет летел над Полярным кругом, а не через «нижние» 48 штатов, как я себе представлял.
Моя ошибка была простой, но она очень меня смутила. Мне не пришло в голову, что кратчайшее расстояние между Швейцарией и Аляской пролегает по верхней части глобуса. Были ли мои представления о географии так же оторваны от астрономии, как представления дошкольников о смене дня и ночи от их знаний небесных тел? Наверное, да. Истинную природу небесной системы нелегко уловить, иначе все отвергали бы изображения Солнечной системы, в которых Земля в два раза больше Солнца (она на самом деле в сто с лишним раз меньше), а расстояние между Землей и Луной всего вдвое меньше, чем расстояние между Землей и Солнцем (на самом деле Солнце расположено более чем в сотню раз дальше).
Мы не просто не отвергаем такие представления, но и даже не замечаем их ошибочность. Геометрически (и механически) точное восприятие Солнечной системы не приходит с теоретическим знанием о ее размерах и строении. Не помогают и поездки по самой Земле. Опыт легко подводит и детей, и взрослых, потому что астрономические явления нельзя в полной мере оценить с нашей перспективы. В качестве примера я люблю приводить комментарий на странице НАСА в Facebook. Под фотографией восхода Солнца на Марсе кто-то написал: «Понятия не имел, что у Марса есть свое солнце». От такого заявления Коперник, наверное, в гробу перевернулся.
Назад: Глава 5. Движение
Дальше: Глава 7. Земля
