Читать книгу "Сбитые с толку - Эндрю Штульман"

* * *

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[169]. 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[170]. 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[171]. 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.

Глава 7. Земля

Почему континенты дрейфуют? Почему меняется климат?

Кажется, нет ничего более прочного и постоянного, чем земля под ногами. Но это иллюзия. Земля не всегда была там, где есть сейчас, и не останется на этом месте. Она родилась из расплавленной породы и когда-нибудь вернется в это состояние. Вопреки бытовому представлению, Земля не инертная и вечная, а постоянно движется и меняется[172].

Когда четыре с половиной миллиарда лет назад сформировалась наша планета, она была расплавлена. Лишь после охлаждения жидкая поверхность затвердела, образовав прочную скальную породу. Затем поверхность раскололась на несколько массивных плит, которые геологи называют литосферными. Эти плиты скользят по слою горячего, вязкого вещества и постоянно разламываются, сливаются и сталкиваются, меняя в процессе форму земной поверхности. Даже сегодня эти плиты и находящиеся на них континенты движутся у нас под ногами, хотя их скорость настолько медленная, что без оборудованных лазерами спутников измерить ее невозможно.

Первым человеком, предположившим, что континенты движутся или, по крайней мере, двигались в прошлом, был картограф Абрахам Ортелий. В XVI веке он обратил внимание на то, что восточный берег обеих Америк странно напоминает западный берег Африки и Европы. В последующие столетия это наблюдение не раз повторяли, но не придавали ему особого значения вплоть до начала ХХ века, когда геофизик Альфред Вегенер использовал его в качестве одного из свидетельств дрейфа континентов. Теория Вегенера — это квинтэссенция триумфа доказательств над интуицией. Господствующее представление об исторически статичной земной поверхности было очень сильным, но доводы Вегенера были обширны и разнообразны[173].