Ненаучный метод

В 2014 г. Генеральная ассамблея Огайо приняла на рассмотрение законопроект по отмене стандартов «Единых образовательных требований». Согласно одному из условий законопроекта, в обучении научному знанию следует отныне и впредь избегать «политического или религиозного толкования научных фактов» и «больше внимания уделять общеобразовательным и научным знаниям, а не научным процессам»[141].

Имеются все основания полагать, что в муниципальной школе на уроке, как и у соседей на пикнике или за обедом в День благодарения, неуместно ставить под сомнение чьи-либо политические или религиозные взгляды. А вот запрет на обучение «научным процессам» вызвал всеобщее недоумение. В школах должны объяснять науку в отрыве от процессов, обусловливающих ее развитие? Ну да, конечно.

Свет на эту загадку пролил конгрессмен Энди Томсон, один из авторов законопроекта, объяснив, что таким образом пытались к школьным предметам добавить креационизм. «Во многих округах, возможно, смотрят на вещи иначе, – пояснил Томсон, – а мы хотим, чтобы они могли проявить гибкость и учесть все существующие точки зрения не только относительно веры или возникновения Земли, но также проблем глобального потепления и других спорных вопросов»[142].

Журналист у него спросил, имеется ли в виду теория разумного замысла. «На мой взгляд, им будет полезно учесть взгляды людей верующих. Это не противоречит закону».

Иными словами, задача науки как общеобразовательного предмета – научить не тому, во что верят ученые и почему они в это верят, но тому, во что верят люди религиозные. Инициаторы законопроекта убедили себя в том, что научные факты приемлемы, тогда как научное мышление оказывает пагубное влияние.

Взяв эту мысль за точку отсчета, я поставил перед испытуемыми такой вопрос:

«Как лучше всего проверить, действует ли новый медицинский препарат?»

А. Распространить бесплатные образцы. Все, кто препарат попробовал, заполняют электронную анкету.

Б. В группе добровольцев одна половина получает лекарственный препарат, другая – плацебо. Исследователь сравнивает, какая группа покажет лучший результат.

В. Взять пробу препарата для анализа, чтобы изучить состав и установить, содержатся ли в нем ингредиенты, известные лечебным или профилактическим действием.

Г. Попробовать препарат на шимпанзе. Если на них он подействует, то, вероятно, подействует и на человека, поскольку ДНК у нас на 99 % совпадает.

Д. Сформулировать гипотезу и проверить ее, предложив препарат группе добровольцев. Если на бо?льшую часть он подействует, значит, подействует и на широкую публику.

Только вариант «Б» отражает крайне важную идею контроля, центральную для научного метода и, бесспорно, критического мышления. Из предложенных ответов этот – лучший, и выбрали его добрые 59 %.

Сравните этот результат с другим, прискорбно низким, по тесту на знание элементарных научных фактов. Людям проще уловить суть научного метода, чем уяснить основные элементарные явления, определяемые с помощью этого метода, например, как называется газ, составляющий основу воздуха, которым мы дышим.

В этом, по всей вероятности, отражаются приоритеты образования – установка обучать навыкам и критическому мышлению, но не фактам. Выучить научному методу действительно крайне важно (и вот одна из причин, почему предложенный в Огайо законопроект оказался столь неприемлемым). Но и факты имеют значение. Без них учеба обернется лишь поверхностным знакомством с наукой, подборкой расхожих формулировок, которые никто по-настоящему не понимает.

С физикой как раз это и происходит. Я задал испытуемым вопрос: «Какое описание подходит принципу неопределенности в физике?» Варианты ответов предлагались такие:

А. Неопределенным является заряд электрона: в одном случае он может оказаться положительным, в другом – отрицательным.

Б. У субатомной частицы не могут быть одновременно точно измерены положение и скорость.

В. Чем больше мы о чем-либо узнаем, тем меньше наше знание.

Г. Скорость света по своей природе величина неопределенная и зависит от системы координат наблюдателя.

Д. Многие детерминированные системы рассматриваются – в практических целях – как системы непредсказуемые, поскольку небольшие изменения их первоначального состояния приводят к большим изменениям в последующих состояниях.

«Принцип неопределенности» – это кандидат в расхожие формулировки. В нем схвачена, или как будто схвачена, вся суета нашего неопределенного мира.

Но к тому содержанию, которое в этот термин вкладывают физики, близок только вариант «Б». Его выбрали 31 % испытуемых.

Какое описание подходит принципу неопределенности?

Принцип неопределенности 21 % респондентов перепутали с хаосом (к нему отсылает вариант «Д»). Оба часто упоминаются в популярных СМИ, и суть их вкратце сводима к одному и тому же: нет ничего предсказуемого. Однако каждое из этих понятий толкует непредсказуемость совершенно по-разному.

К вопросу, в котором испытуемым предлагалось выбрать «формулировку, передающую суть теории относительности Альберта Эйнштейна», предлагались такие варианты:

А. Все относительно, включая восприятие пространства и времени.

Б. Скорость света не зависит от движения наблюдателя, а причина гравитации – «искривление» пространства и времени.

В. Скорость света изменяется в зависимости от движения наблюдателя, а время – это четвертое измерение пространства.

Г. Скорость света относительна; Вселенная возникла в момент Большого взрыва и с тех пор расширяется.

Д. Скорость и положение относительны и не могут быть одновременно точно измерены.

Е. Энергия – это форма существования материи (E=mc?), и материю можно преобразовать в энергию, заставив двигаться со скоростью света.

Эйнштейн использовал слово относительность применительно к двум очень разным теориям: в одной говорится о действии физических законов при скоростях движения тел, близких к скорости света (специальная теория относительности, 1905 год), а в другой – о сущности гравитационных полей (общая теория относительности, 1915 год). Вариант «Б» в достаточной мере воздает должное обеим теориям, но резонным его сочли только 7 %.

Гораздо более частым ответом стал вариант «Е»; его выбрали 47 %. Этот ответ я намеренно сделал бессмысленным, похожим на теоретическую выкладку в плохом научно-фантастическом фильме.

Какая формулировка передает суть теории относительности

Вероятно, многие увидели E=mc? и решили, что сопровождающий эту формулу текст наверняка написан правильно.

В обоих вопросах – о принципе неопределенности и об относительности – предлагались варианты, которые можно считать псевдофилософским упрощенчеством: «Чем больше мы о чем-либо узнаем, тем меньше наше знание», «Все относительно, включая восприятие пространства и времени». С этими ответами соглашались весьма охотно 14 и 18 % испытуемых соответственно.

Многие не поняли в теории относительности самого главного: скорость света – константа, она никак не зависит от движения наблюдателя. Ведь благодаря именно этому неожиданному открытию (опыт Майкельсона – Морли) Эйнштейн вообразил себе мир, в котором время и пространство относительны. В вопросе про относительность варианты «В» и «Г» этой ключевой посылке противоречат.

Понять относительность и квантовую теорию, бесспорно, нелегко. Разобраться в них должным образом, не будучи физиком, едва ли возможно – вот никто и не разбирается. Для большинства наука – заумный рекламный ролик, построенный вокруг парочки непонятных высказываний и уравнений.

Некоторые говорят, что наша культура и образовательная система препятствуют женщинам делать карьеру в науке. Я провел тест на определение уровня научных знаний, состоящий из восьми вопросов по биологии, химии, физике, астрономии, информатике. Между полученными результатами и полом респондента прослеживается четкая связь: с тестом мужчины справились лучше[143]. В среднем они ответили верно на 66 % вопросов, а женщины – на 55 %.

В самих результатах нет ничего необычного, но рассматривать их нужно в более широком контексте комплексного исследования. Эксперимент, проведенный Джойс Эрлингер и Дэвидом Даннингом, дает более полную картину[144]. Мужчинам и женщинам предлагалось оценить свои способности к научному мышлению. Женщины в среднем поставили себе оценки ниже, чем мужчины. Затем участникам исследования раздали тесты на выявление научного склада ума, а после каждого попросили ответить, как бы он оценил собственный результат. В целом женщины с заданиями справились не хуже мужчин, и все же оценку собственному результату они поставили ниже. В заключительной части эксперимента исследователи пригласили этих же респондентов к участию в научном конкурсе, пообещав победителям призы. Женщины соглашались менее охотно, и их желание коррелировало не с результатами пройденного теста, а с их оценкой этого результата. Этот эксперимент представляет собой аллегорию того, как устроена наша система образования. Его результаты намекают на то, что разница в способностях мужчин и женщин к науке существует лишь потому, что мы сами в нее верим.

В своем исследовании я не обнаружил значимой корреляции между научными знаниями и уровнем дохода[145]. Но в общественном сознании утвердилось мнение, что научное образование дает более высокую зарплату. В таком случае почему отсутствует корреляция? Ученые и инженеры составляют где-то 4,8 % трудовых ресурсов США[146]. Реформаторам, для которых свет клином сошелся на обучении точным наукам будущих эрудитов, следовало бы по этому поводу задуматься. В моем же исследовании корреляции нет потому, что я хотел прежде всего установить, какую «ценность» с точки зрения дохода имеют научные знания для 95 %-го большинства, не занимающегося научной деятельностью. Похоже, для них научное знание оказывается не таким уж и ценным, по крайней мере, когда речь идет о долларах и центах.

Сейчас самое время вспомнить еще одно правило, о котором рассказывали на уроках статистики, не так широко известное, как «корреляция не доказывает причинно-следственную связь». Это обратное правило: отсутствие корреляции не опровергает причинно-следственную связь.

Инопланетный статистик прилетает на Землю и пытается определить, откуда у людей берутся дети. Возможно, инопланетянин обнаружит, что корреляция между половым актом и рождением ребенка едва ли просматривается (ввиду нестабильной плодовитости и противозачаточных мер). Вместе с тем любой землянин будет настаивать, что дети появляются в результате полового акта, и кроме этого нет других причин. Если инопланетянин придет к иному выводу, он, конечно, будет неправ[147].

Одна из причин, по которым исследователям не удается обнаружить корреляционную связь, заключается в том, что размер выборки оказался недостаточно большим. Насколько большой должна быть выборка? Ну, в этом-то все и дело – никто не знает. Масштаб исследования по выявлению научных знаний у меня получился достаточно большим, чтобы указать на весьма существенную разницу между количеством правильных ответов у мужчин и у женщин. Не исключено, что более масштабное исследование обнаружило бы и другую корреляцию: между научными знаниями и уровнем дохода. А может, ничего бы не обнаружило.

Отсутствие корреляции не опровергает причинно-следственную связь, но оно должно направлять ход дальнейших размышлений и научного поиска. В последнее время несколько крупных и тщательно проведенных исследований не обнаружило корреляции между потреблением яиц и высоким уровнем холестерина. Это стало хорошей новостью для поставщиков яиц и любителей яичницы по всей стране. Вряд ли была бы другая реакция: исследование, призванное обнаружить нежелательную корреляцию, ее не обнаружило. Когда знаешь, что исследование не обнаружило корреляции между «А» и «Б», перестаешь думать об «А» как о причине «Б».

ТЕСТ ТЬЮРИНГА НЕ ПРОЙДЕН

Я задал добровольцам два научных вопроса. Меня удивило, каким легким для них оказался первый и каким сложным – второй.

? = 3,_4159…

1. Какая цифра вторая в числе ? (первая цифра после запятой)?

2. Какое описание подходит к тесту Тьюринга?

А. Традиционный устный экзамен на соискание ученой степени кандидата наук, впервые появившийся в Кембридже в начале XVIII в.

Б. Способ определить степень родства двух особей или видов, заключающийся в сопоставлении последовательностей митохондриальной ДНК.

В. Статистический тест, применяемый при оценке эффективности новых лекарственных препаратов, цель которого – сравнить действие препарата и плацебо.

Г. Эксперимент, в ходе которого интервьюер задает вопросы невидимому собеседнику с целью установить, человек перед ним или компьютер.

Правильные ответы: «1» и «Г».

На вопрос о числе ? верно ответил 71 %. Так же хорошо люди называли его третью цифру (что это 4, знали 70 %). Между этим вопросом и уровнем дохода обнаружилась корреляционная связь: если испытуемый знал, какая на месте пропуска должна быть цифра, его годовой доход (размер семейного дохода) оказывался на 32 тысячи долларов больше, чем у тех, кто этой цифры не знал[148].

Тест Алана Тьюринга – фантастический мысленный эксперимент 1950 г. – застал современный мир врасплох. Варианты этого теста используются в спам-фильтрах, он часто встречается в комиксах про Дилберта и в научной фантастике, а турниры по тесту Тьюринга убедительно показали, что неразумным машинам не так сложно одурачить человека, как мы себе представляли. И тем не менее, что собой представляет тест Тьюринга, в выборочной группе знали лишь 30 % опрошенных[149].