Vannak-e további általános oktatási elvek?
Az AAAS (American Association for the Advancement of Science = A természettudományok fejlesztésének és terjesztésének kérdéseivel foglalkozó amerikai társulat) idei (1994. évi) közgyűlésén D. Pimentel ökológus bemutatott egy tanulmányt az emberiségnek a 2100. évre előre jelezhető állapotáról.
A tanulmány szerint Földünk energia-, víz- és termőföld készleteinek kimerülése olyan rohamos ütemű, hogy az össznépesség létszámának 2 milliárdra kellene csökkennie (ugyanezen 2100. évig) ahhoz, hogy globális jólétről egyáltalán szó lehessen. Pontosabban: ennyi embernek lehetne biztosítani az iparosodott országok jelenlegi szintjének valamennyire megfelelő életszínvonalat, de csak akkor, ha ésszerűbb gazdálkodásra térünk át energia és egyéb természeti készletek vonatkozásában. Ámde máris 6 milliárdnyi a Föld népessége, ha pedig a jelenlegi ütemben tovább nő, 2100-ra eléri a 12 milliárdot. Pimentelt idézve: “Ha a jelenlegi fejlődés ütemét nem tudjuk csökkenteni, úgy világszerte az abszolút nyomor és szegénység, a járványok és éhínségek elterjedésének apokaliptikus képeit fogjuk látni, az USA lakosságának életszínvonala pedig a jelenlegi kínaira süllyed."
Világos, hogy fordulóponthoz érkeztünk:
Vajon nem túldramatizálás, ha a “sötétségnek egy újabb korszakáról" beszélünk? Nem!... Gondoljunk csak Ruandára, az AIDS-re, vagy a jelenkor vallási fanatizmusára!
Számos eszmecsere amerikai diákokkal arról győzött meg, hogy nem éppen optimistán látják jövőnket: érzékelik a sötétség újabb korának közeledtét. Én viszont felszólítom minden oktató kollégámat: mondja meg diákjainak, hogy a sötét kor eljövetele csak az egyik alternatíva. Igenis meg tudnák valósítani a jólétet szerte a világon, mégpedig - ahogyan az alábbi érvelésemből látszani fog - meglepően könnyen.
Kérdezzék meg a diákjaikat: Vajon kié a döntő szó, amikor jólét és sötét korszak között kell választani? A kormányé? Az üzleti köröké? A tudományé? Vezessék rá a diákokat a helyes válaszra: ők maguk fognak dönteni! Te, Kovács Péter, és te, Szabó Juli, mégpedig azzal, hogy mennyire vagytok éberek és azzal, hogy milyen életmódra szánjátok rá magatokat.
Ez megint csak nem túldramatizálás, hanem a tudósok által egyetértőleg megfogalmazott intelem. A Union of Concerned Scientists (a Közügyekkel Törődő Tudósok Uniója) anyagot dolgozott ki, amelyet a világ 1600 vezető tudósa (köztük 104 Nobel-díjas, vagyis az élő díjazottak többsége) írt alá. A terjedelmes anyag hivatalos címe “A Világ tudósai figyelmeztetik az Emberiséget". Összefoglalója szerint: “Mi alulírottak, a Világ vezető tudósai, ezennel óva intjük az Emberiséget attól, aminek elébe kell néznie. Amennyiben nem akarjuk, hogy megszámlálhatatlan embertömegek életkörülményei nyomorúságossá váljanak és meg akarjuk akadályozni, hogy globális hazánk, a Föld jóvátehetetlenül megkárosodjék, gyökeresen változtatnunk kell azon, ahogyan jelenleg a Földdel és a Földön kialakult élettel gazdálkodunk. "
A fenti figyelmeztetés egy újabb elvre is világít rá:
1. ábra. A “kozmikus óra". Egy napba összesűrítve a Föld 4,6 milliárd éves korát, a földművelés kifejlődésére éjfél előtt kéttized másodperccel került sor, az ipari forradalomra pedig éjfél előtt 0,004 másodperccel.
A Tejútrendszer szóba hozatala ebben az összefüggésben nem ok nélküli. Szeretném ugyanis felbátorítani minden tanártársamat, tegye fel önmagának és diákjainak az úgynevezett “Fermi-kérdést". Az ötvenes években Enrico Fermi egyik beszélgetése során a következő kérdést tette fel fizikustársainak: “Tűnődtetek-e valaha is azon, miért nincsenek köztünk mindazok, akiknek itt kellene lenniök?" - célozva ezzel a földöntúlról érkező látogatókra.
Fermi egyszerű statisztikai gondolatmenete a következő volt: megbecsülte Tejútrendszerünk csillagjainak számát, ezeknek azon hányadát, amelynek Földhöz hasonló bolygója lehetne, és így tovább, míg végül megkapta az olyan tejútrendszerbeli helyek hozzávetőleges számát, ahol élőlények műszakilag fejlett civilizációja alakulhatott ki. Ez egyébként tipikus példája volt azon becsléseknek, amelyeket Fermi előszeretettel levélborítékok hátoldalán szokott végigszámolni.
Hasonló számítást manapság az általános csillagászat szinte minden tankönyvében találunk, de a magam (e cikk szerzőjéről van szó, ford. megj.) új fizika-tankönyvében is. Arra vezeti rá a diákot, hogy új perspektívában lássa saját bolygóját és arra is eszméljen rá, hogy “megfelelő" bolygókat találni nem is könnyű dolog. Mégis, csak a magunk Galaxisán belül többezernyi fejlett technológiai ismeretekkel rendelkező civilizációnak kellett volna kialakulnia, - köztük soknak meglehetősen régen - és képviselőinek hozzánk eljutnia. Egy szóval: “Hol vannak?"
Fermi három lehetséges választ fogalmazott meg:
A csillagok közötti közlekedés valamilyen ismeretlen oknál fogva megvalósíthatatlan. Az is lehet, hogy soha nem látták indokoltnak, hogy megkíséreljék. Végül pedig - Fermi szerint - elképzelhető, hogy egyetlen fejlett technológiával rendelkező civilizáció sem éli túl saját technológiájának velejáróit. Ez utóbbi feltételezést nevezem a “rövid élettartam hipotézisének", amely - amint saját Földünk komor jövőképe mutatja - nem is tűnik olyan képtelenségnek.
A problémák széles perspektívában való láttatása egyébként nemcsak térben, hanem időben is indokolt. Vegyék rá a diákjaikat, tekintsék át a Föld létezésének 4,6 milliárd évét. Ehhez fontos, hogy megértsék azon radioaktív és egyéb mérési eljárások lényegét, amelyek múltunkról (hogyan fejlődtünk emberekké és mikor) konkrét és számszerű adatokat szolgáltatnak.
Az arányok helyes látásának kialakításához a “kozmikus órát" (1. ábra) vehetjük igénybe.
A fentebb említett 4,6 milliárd évet 24 órába összesűrítve, a legkorábbi emberi lények éjfél előtt 80 másodperccel fejlődnek ki; a földművelés felfedezésére éjfél előtt kéttized másodperccel kerül sor. A modern tudomány korszaka pedig - amelynek beköszöntét Kopernikusz “Az égi szférák keringéséről" című művének megjelenése jelzi - 0,01 másodperccel éjfél előtt veszi kezdetét! E villanásnyi “korszakban" megdöbbentő változásokra került sor. Gondoljunk például a demográfiai robbanásra (2. ábra), de minden “fejlődési" görbe menete is hasonló: földterületek használatba vétele, állat- és növényfajok kiírtása, energiakészletek felélésének üteme - akárhová is nézünk, a növekedés exponenciális, vagy annál is gyorsabb. (Ezért is ajánlom nagyon mindnyájuknak az “exponenciális növekedés" tanítását!)
A geológiai-biológiai korszakokban való gondolkodás globális látásmódunkat is fejleszti. A biológiai evolúció lassú, a természettudományok viszont gyorsan fejlődnek. Az emberi ösztönök kialakulása millió évnyi idő alatt ment végbe, a természettudományok fejlődése viszont
2. ábra. A népességrobbanás. A világ lakosainak száma még az exponeciálisnál is gyorsabban nő.
500 év alatt változtatott meg mindent - azaz mindent, kivéve gondolkodásunkat. Kőkorszakbeli agyakkal ultramodern technológiai problémák megoldásán kell fáradoznunk. Nem csoda, hogy nehezen boldogulunk.
Egyetlen példa: fajfenntartási ösztönünk helyes magatartást sugallt, amíg 30 év volt az emberek átlagos életkora. A természettudományok haladása ezen is változtatott. Az orvostudomány vívmányait elfogadtuk, de anélkül, hogy ősrégi utódnemzési ösztöneink és magatartásunk megfelelő szabályozását is elfogadtuk volna, aminek; mint köztudott, népességrobbanás lett a következménye. Az ehhez kapcsolódó ellentmondások jellegzetes kísérői a tudományos korszaknak.
Ne hagyják ki a tananyagból az ózonhiány és a globális felmelegedés problémakörét. Mindkettő kitűnő alkalmat jelent komoly természettudományos ismeretek közlésére, de önmagukban is fontos problémákról van szó, egyben intő példák arra, hogy milyen fontos az “óvatossági elv" szem előtt tartása.
Kezdjük az ózonhiánnyal. Ha történelmi fejlődésében tárgyaljuk, kihangsúlyozhatjuk szociális jelentőségét, miközben természettudományos szempontból is érdekes jelenségről beszélünk. A társadalmi vészhelyzet bizonyos értelemben megszűnt: Az ózonszerződés érvénybe lépett és az Emberiség az ózonrétegben több kárt (mint amennyit eddig már tett) már nem fog tenni. A szerződés egy globális környezetvédelmi problémakör tudományos vizsgálatának eredményei alapján felelősségteljes magatartást ír elő. Mindez jelentős, sőt forradalmi győzelme az ésszerű emberi gondolkodásnak és cselekvésnek.
Mégis tény és való, hogy túl sokáig vártunk: az ózonréteg megsérült és egyhamar nem fog helyrejönni. Addig pedig az Emberiségnek a bőrrák fellépésének milliónyi, a rák okozta elhalálozásoknak pedig százezernyi többletszámával kell szembenéznie, nem is beszélve más természeti rendszerek megkárosodásáról. Ilyenek például az Antarktisz élelem-láncának alapját képező mikroorganizmusok.
Hogyan is kerülhetett minderre sor, amikor pedig az ózonszerződést tető alá hozva olyan észszerűen tudtunk viselkedni és cselekedni? A válasz az, hogy nem voltunk eléggé óvatosak a szénhalogenidek alkalmazásának korai napjaiban, amikor a légkondicionálás hozzásegített ahhoz, hogy például Houston és Dallas nagyvárosokká nőjék ki magukat és amikor modern katedrálisainkat, a nagyáruházakat hűtőberendezésekkel látták el. Amíg mindenki vásárolgatott, a szénhalogenidek feljutottak a sztratoszférába és komor meglepetésként megkárosították az ózonréteget.
A jövőben remélhetőleg jobban vesszük figyelembe
Egyszerű, de hatékony irányelv, amelynek figyelembe vételével újabb ózongondok elkerülhetők: Jobb a biztonság, mint az utólagos megbánás. Jobb biztosítást kötni, még ha soha nem vesszük igénybe, mint a ház leégésének kockázatát vállalni. Magánéletünkben szinte mindnyájan ehhez tartjuk magunkat, ámde ugyanezen elv globális figyelembe vétele még várat magára.
Ezek után a globális felmelegedés problémájával is szembesíthetők a diákok. Ebben az esetben is tudományosan roppant érdekes jelenségkörről van szó. Ellentétben az ózonhiánnyal, a globális éghajlat felmelegedésének még csak első szakaszairól beszélhetünk. Számos tudományos és társadalmi bizonytalanságra való tekintettel nem adható más tanács, mint: biztosítsuk be magunkat!
Ne legyünk azért túlontúl pesszimisták. A katasztrófák elkerülhetők; a problémák zöme egyedileg könnyű lépésekkel megoldható és a műszaki tudományok kínálta lehetőségekkel élve, világszerte is biztosítható a jólét.
Ezen derűsebb jövőbe vezető úton elindulni nem nehéz. Két tennivalónk van. Először is cselekedeteinkkel a megfigyelt valósághoz, nem pedig egy általunk elképzelt világhoz kell alkalmazkodnunk. Másodszor pedig: cselekvés előtt alaposan el kell gondolkoznunk azon, vajon milyen hatással jár ez a cselekvés a megfigyelt valós világunkra.
Mindez (amire ezek szerint mindenképpen érdemes megtanítani diákunkat) nem egyéb, mint amit természettudományos hozzáállásnak neveznek.
Tekintsük például a gépkocsit. Nagyon tanulságos vívmány fizikai szempontból, de még tanulságosabb a társadalmi szerepének vizsgálata. Mindnyájan szeretjük autóinkat. Az általuk biztosított mozgékonysághoz való ragaszkodásunknak nyilván biológiai gyökerei vannak. Ugyanakkor viszont az autóinknak velejárói városaink átkai: a környezetszennyezés és zsúfoltság, továbbá külpolitikánk rákfenéje, az olaj biztosításának problematikája, valamint évenként százezernyi baleset vagy környezetszennyezés miatti emberhalál. Ez is hozzátartozik az autós világunk valós képéhez; mégis, a köztudat alig figyel fel erre.
Szinte minden ezzel a problémával foglalkozó energia-szakértő határozott ajánlásokat tett, amelyeknek célja egyrészt alternatív közlekedési eszközök és rendszerek fokozott igénybevétele, másrészt a gépkocsik használatának korlátozása. A természettudományos hozzáállás ezt sugallja. Ugyanakkor - legalábbis az USA-ban - a megszokott mozgékonyság és szabadság előbbre valónak bizonyul, az ésszerű és könnyű megoldás lehetőségével nem élnek.
Vajon reménykedhetünk-e abban, hogy állampolgáraink szembesítése a természettudományos megfigyelésekkel, adatokkal, hipotézisekkel, következtetésekkel, előrejelzésekkel, elméletekkel, a széles látókörrel, ésszerű hozzáállással és bámulatos eredményességgel segítségükre lesz a társadalmi problémák megoldásában? Igenis!
A modern kultúra a természettudományok szárnyain érkezett hozzánk. Problémáinak megoldását is - ha egyáltalán - csak tudományos módszerek alkalmazásától remélhetjük.
Tény azonban, hogy a természettudomány igényeket is támaszt. Ősrégi, “velünk született" képzetekről való lemondást követel tőlünk és furcsa új elvek elfogadására bíztat. Ilyen például az, hogy “külső behatásoknak alá nem vetett tárgy állandó sebességgel, egyenes pályán fog mozogni". Ki hallott még ilyet? Nagyon furcsa dologról van itt szó, jelesül a tehetetlenség törvényéről, amelynek elfogadását H. Butterfield tudománytörténész ezért is a történelem legjelentősebb intellektuális frontáttörésének nevezett. A tehetetlenség törvénye nem felel meg az emberek ősrégi képzeteinek, de a gépkocsi probléma józan elemzése sem lehetséges eddigi képzeteink alapján, intuitív módon. A magam részéről mindkét esetben a racionális gondolkodást részesítem előnyben az intuitív hozzáálláshoz képest.
Jó hírként közölhető, hogy az ésszerű megoldások meglepően egyszerűek. Nemcsak hogy nem terhesek, hanem még emelik is életünk minőségi szintjét. Így például a gépkocsiproblémát racionálisan megközelítő városok lakóinak véleménye szerint a közösségi élet kellemesebb és élvezetesebb lett, mint a hagyományos motorizált városokban. A megoldások maguk nem járnak kellemetlenségekkel. Ami nehéz, az a régi szokásokról való lemondás, illetve a probléma-megoldások érdekében megváltoztatott szokások elfogadása. Szokásokon változtatni sohasem könnyű, különösen ha ennek (a geológiai időskálán mérve) pillanatszerű gyorsasággal kell megtörténnie. Az emberi magatartásnak is van “tehetetlenségi törvénye".
Összefoglalva:
Ez is olyan elv, amely szinte kiprovokálja a “brain storming" jellegű vitákat. Szólítsák fel diákjaikat, írják le konkrétan, mi mindent tudnának a változás érdekében tenni, és meglátják: könnyűszerrel összeáll egy hosszú lista. Ezek után hamarosan ki fog derülni, hogy néhány diák - életében először - szelektív szemétgyűjtéssel foglalkozik, ráül egy kerékpárra, kikapcsolja a légkondicionálót, satöbbi. A biztonság kedvéért diákjaim között listát szoktam szétosztani (lásd a mellékletet), amely Földünket kímélő magatartásformákat sorol fel.
A modern élet ellentmondásainak egyike az, hogy az igényeinknek megfelelő magas műszaki szintű használati tárgyakhoz “olcsón" próbálunk hozzájutni. Amikor például a helyi diszkontraktárakban TV-készüléket vagy autót vásárolunk, nem adjuk meg ezeknek a teljes árát. Az árukért és szolgáltatásokért fizetett pénzösszegek ugyanis nem foglalják magukba a társadalmi és a környezetvédelmi költségeket. A magas technológiai szint árát azonban egy további, mélyebb értelemben sem adjuk meg. Nem fizetjük meg az “intellektuális árat", amelybe igazság szerint bele kellene érteni annak felismerését, hogy tárgyaink és berendezéseink hogyan működnek, mennyiben használnak, illetve ártanak nekünk, továbbá hogyan kell őket felelősségteljesen használni.
Társadalmunk technológiai potenciálja nagy hatalommal ruház fel bennünket, de természettudományos képzettség híján nincsenek meg azok az ismereteink, amelyekre szükségünk lenne ahhoz, hogy e hatalommal bölcsen éljünk. A hatalom gyakorlása megfelelő ismeretek nélkül kétségtelenül veszélyes dolog. Minden gépkocsitulajdonosnak tisztában kellene lennie azzal, hogyan működnek a motorok, mi közük van a termodinamika törvényeihez, mennyire fogyasztják az autóink az energiakészleteinket és milyen tömegközlekedési alternatívák léteznek. Nem kevés kérdés mindez, ámde a technológia is meglehetősen sok áldásban részesíti a társadalmat. A modern kultúra alapjait műszaki ismeretek nélkül nem lehetett volna lerakni, ha pedig élvezni akarjuk gyümölcseit, meg kell szereznünk az ehhez szükséges természettudományos ismereteket.
Sajnálatos tény, hogy bennünket, fizikusokat túlontúl is elbűvöli tudományunk - úgymond - tisztasága. Sok fizikus számára az olyan jelzők, mint “interdiszciplináris", “alkalmazott" és “más tudományokhoz fűződő kapcsolatok miatt fontos" - rosszízű, tisztátlan szavak. Ha még közelebbről figyeljük a fizikusok mostanság divatos attitűdjét, azt vesszük észre, hogy csak a fizika “kemény magját" tekintik tiszta tudománynak; legjobb, ha ezt a tisztaságot még molekulák sem “szennyezik be". A molekulák tudománya ugyanis igazándiból a kémia, amely pedig tisztátlan.
Végülis egészen tiszta fizikai kutatás tárgyát csak kvarkok és leptonok, valamint a kicserélődési részecskéik képezhetik. Elismerem: e helyzetképben bizonyára túlzások is vannak, de ezek után talán nem is meglepő, hogy az USA Kongresszusa nem szavazta meg a legmodernebb, legnagyobb teljesítő képességű (és költségű) részecskegyorsító és ütköztető, a Superconducting Supercollider létrehozásának költségeit.
Azt hiszem, legtöbb természettudományban ehhez hasonló - esetleg valamivel kevésbé merev - hozzáállás figyelhető meg. Ezért hiába is hangsúlyozzuk a természettudományos képzés fontosságát mindaddig, amíg a tudósok ragaszkodnak ahhoz, hogy elsősorban “tiszta" természettudományokkal foglalkozzanak. Így például tipikus bevezető szintű fizikatankönyvekben - különösen a “profi" természettudós-képzést választó diákok számára írott könyvek többségében - egyszerűen nem térnek ki társadalmi kérdésekre, de amit a természettudományok módszertanáról írnak, ugyancsak bajosan nevezhető számottevőnek. Ehelyett csupa “tiszta fizikáról" írnak: golyókról, amelyek ferde lejtőkön legurulnak, villamos kapcsolásokról és ehhez hasonló dolgokról.
Miért is ragaszkodunk annyira ahhoz, hogy érdektelenek legyünk? Az általam jól ismert fizikusok személyes érdeklődési köre bizony sokkal szélesebb.
3. ábra. Art Hobson “Physiscs: Concepts and Connections" (Fizika: fogalmak és kapcsolatok) című könyvének (1994, Prentice Hall) tematikai folyamatábrája.
Miért is támadnak szakmai ellenérzéseink interdiszciplináris összefüggésekkel kapcsolatban? Ennek okát a specializációban kell látnunk. Ez a specializáció egyrészt szakmánk természetéből adódik, másrészt jutalmazási és motiválási rendszereink erőszakolják ránk. Központi kérdésről van szó: Tény, hogy az emberi tudás részekre szakadt és akik részeinek egyesítésén dolgoznának, azokra sok csapda és kevés jutalom vár. Nem szeretünk szakemberként viselkedni, ha kevéssé ismert terepen mozgunk, mert esetleg hibázunk, vagy olyan kérdést intéznek hozzánk, amire nem tudjuk a választ.
Ezért javaslom, nyújtózkodjunk egy keveset:
Ez meglepően könnyű, sőt a hagyományos diszciplinák szerint elhatárolt kurzusok keretein belül is megvalósítható. Sok téma, így például a természettudományok módszertana, az energiaforrásaink, az éghajlat globális felmelegedése, a sugárzások biológiai hatásai, a technológiák kockázatai, stb. olyan jellegű, hogy bármely diszciplina bármely szintű kurzusába beépíthető. Ezért nem is javasolnám, hogy új interdiszciplináris intézmények létesítésébe és tanfolyamok szervezésébe fektessünk energiát. Helyette azt ajánlanám, hogy például a globális változásokra vonatkozó ismereteket hagyományos kurzusokon tanítsuk, de ne féljünk átkalandozni az interdiszciplináris határokon.
Az előbb már hangsúlyoztam, hogy a jóléti jövőbe vágyódva, nemcsak valamely tudományos vagy politikai elitnek, hanem mindenkinek útra kell kelnie. Ebből az következik, hogy az e problémakörrel kapcsolatos tudományos ismeretek közlése minden széles, bevezető jellegű kurzus keretében történhetik, különösképpen pedig azon diákoknak tartott előadásokban, akik nem szaktudósokká akarják képezni magukat.
Ezt hogyan lehet csinálni? Bemutatja egy tematikai folyamatábra, amely szerint a fizikatankönyvemben haladok (3. ábra), amikor a meglehetősen “normálisnak" nevezhető bevezető természettudomány-kurzust tartom nem természettudomány szakos hallgatóknak. A fizikai fakultás keretében tartott, ezen kurzust hallgatva évenként 600 diák sajátítja el a számára kötelező fizika-anyagot.
Amint az ábrán látható, egy alapvető fizikai mag köré rendeződnek egyfelől társadalmi vonatkozású témakörök, másfelől a fizikai-módszertani témaköröknek egy másik csoportja.
Hasonló didaktikai-logikai felépítésben - tehát a mindenkori diszciplinának megfelelő témakörökből álló “mag" köré elrendezve az “alkalmazott" témaköröket, vagyis egyfelől társadalmi, másfelől kulturális problémák néhány csoportját - szerintem bármely bevezető jellegű természettudományos kurzust is elő lehet adni. Fontos azonban, hogy minden, nem természettudósnak készülő diák megértse a termodinamika második főtételét, a globális éghajlati változások tudományos hátterét, az exponenciális növekedés matematikáját és a természettudományok módszertanát.
Így tehát utolsó javaslatom így hangzik: