[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.
Спросите себя: почва времен динозавров — это та же самая почва, которую можно увидеть вокруг? Нет, ни в коем случае. Но этот вопрос, возможно, заставил вас на секунду задуматься. Если это не та же самая почва, то откуда она взялась? И куда делась почва эпохи динозавров?
Интуиция подсказывает, что почва — это и есть почва. Она вечна, как сама Земля. Это представление мы передаем детям. Как объяснил один пятиклассник в беседе со специалистом-геологом, «может быть, грязь живет так долго, потому что… [человека] можно убить и все такое, он может просто умереть. Растение кто угодно может расплющить, дерево можно срубить. А грязь такая маленькая, что никому не захочется что-то с ней делать. А если и сделают, ничего серьезного не произойдет. Грязь просто нельзя убить. Она просто будет всегда»[183].
Но, как ни странно, ни грязь, ни почва не вечны. Их развеивает ветер, смывают дожди и потоки, соскребают ледники, покрывает неорганическое вещество (песок, сажа, пыль) и органические соединения — гниющие трупы животных, разлагающиеся растения. Их поднимают вверх землетрясения, погребают под собой оползни, они преобразуются в глубине земли. Динозавры вымерли 65 миллионов лет назад, и за это время почва давно изменилась. Однако такие изменения редко происходят у нас на глазах. Человеческая жизнь на порядки короче, чем продолжительность большинства геологических событий, поэтому нам сложно связать геологические образования — почву, горы, острова, каньоны — с породившими их древними процессами.
Чарльз Дарвин был одним из первых, кто отметил сложность понимания таких процессов. В «Происхождении видов» он писал: «Мы всегда неохотно допускаем существование великих перемен, ступени которых мы не в состоянии уловить. Эта трудность совершенно сходна с той, которую испытывали геологи, когда Лайель впервые утверждал, что длинные ряды внутриматериковых скал и глубокие долины являются результатом деятельности факторов, которые мы и теперь еще видим в действии. Наш разум не может охватить полного смысла выражения “миллион лет”; он не может суммировать и осознать конечный результат многочисленных незначительных вариаций, накапливавшихся в течение почти безграничного числа поколений»[184]. Дарвин сосредоточился на изменениях в биологическом мире, которые разворачивались на протяжении больших отрезков времени, как и геологические изменения. Посмотрите на следующие вехи эволюции. Сможете ли вы упорядочить их от более древних к менее древним?
• Появление гоминидов
• Появление жизни
• Появление млекопитающих
• Появление приматов
• Появление позвоночных
Это не слишком сложное задание. Последовательность событий довольно очевидна. Жизнь в целом должна появиться раньше, чем живые существа с позвоночником, позвоночные — раньше теплокровных позвоночных (млекопитающих), млекопитающие — раньше, чем способные хватать, живущие на деревьях млекопитающие (приматы), а приматы — раньше ходящих на двух ногах приматов (гоминидов). Теперь вопрос посложнее: какое из этих событий произошло приблизительно 200 миллионов лет назад?
Если вы похожи на большинство людей, вы выберете либо появление позвоночных, либо зарождение самой жизни. Однако оба этих события произошли гораздо раньше — 525 миллионов лет назад и 3,8 миллиарда лет назад соответственно. Двести миллионов лет назад появились млекопитающие, но большинство людей считают, что с того момента прошло всего 10 миллионов лет[185]. Они ошибаются на целый порядок. То же самое происходит с оценкой многих других древних событий — образования Земли и Луны, появления рыб и деревьев, вымирания динозавров и мамонтов[186].
Динозавры — особенно досадный пример. Они вымерли примерно 65 миллионов лет назад[187]. До появления современного человека 200 тысяч лет назад должно было пройти 912 тысяч человеческих поколений, и тем не менее миллионы американцев верят, что люди и динозавры когда-то сосуществовали. Эту веру отчасти подпитывают популярные изображения жизни людей вместе с динозаврами в литературе («Затерянный мир», «Денни и Динозавр»[188]), мультфильмах («Флинстоуны», «Денвер — последний динозавр») и кинематографе («Миллион лет до нашей эры», «Хороший динозавр»). Люди и динозавры теоретически могут сосуществовать в будущем, если мы их клонируем, как в «Парке юрского периода». Однако в прошлом человечество никогда не жило на планете вместе с динозаврами.