Nic nie jest zbyt cudowne, by było prawdziwe.

Michael Faraday (1791–1867)

Zdania z motta tego artykułu nie wypowiedział zakochany nastolatek, który nie może uwierzyć we własne szczęście. To słowa dojrzałego mężczyzny zachwyconego pięknem zjawisk, które odkrywał i wraz z innymi naukowcami przetwarzał na pomysły epokowych wynalazków. Korzystamy z nich na co dzień, nie interesując się tym, komu je zawdzięczamy.

Moja wiedza szkolna jest wiedzą niedopełnioną – tak niewiele wiem o ludziach nauki i ich zachwycie, a także o mechanizmach weryfikacji tego, co wiem, a co mi podpowiadają intuicja i obserwacja. Nie chcę jednak pogodzić się z tym, że mój umysł nie umie tej wiedzy poszerzać i pogłębiać, gdy ma do tego okazję i wszystkie dostępne informacje. Może nie tylko mój.

Młodych gości Centrum Nauki i Techniki, w którym pracuję, często pytam o to, skąd wziął się węgiel kamienny. Najczęstsza odpowiedź to: „z kopalni”. Ale skąd wziął się w kopalni? Czasem jest tak, że w grupie uczniów szkoły podstawowej lub średniej jest ktoś, kto wie, że jakiś czas temu na Ziemi rosły ogromne drzewa i ich pnie zapadły się pod ziemię, po czym w wyniku procesów zachodzących pod wpływem ciśnienia i temperatury przemieniły w skały, które nazywamy węglem. Zaczęło się to około 350 milionów lat temu.

I teraz pojawia się pytanie kluczowe, na które dotychczas nie usłyszałem odpowiedzi: Skąd w tych pniach wziął się węgiel (pierwiastek), bo chyba musiał już w nich być, skoro zmieniły się w czarną skałę?

Uczniowie patrzą na mnie z lekkim zdziwieniem, że pytam o coś takiego; rozumieją pytanie, bo udzielają odpowiedzi, ale ich miny mówią mi, że nikt ich wcześniej o to nie pytał. Z lekcji o fotosyntezie dowiedzieli się, że rośliny przetwarzają dwutlenek węgla na tlen, którym oddychamy. Owszem, naprowadzam dalej, ale jak to jest z tym węglem, skąd on się wziął w drzewach? Aby cisza nie zalegała zbyt długo, kontynuuję naprowadzanie, pytając, jakie nazwy pierwiastków chemicznych słyszymy w słowach „dwutlenek węgla”? Tlen! – odpowiadają. I jaki jeszcze? – pytam uparcie. Woda? Wodór? Węgiel? Tak, węgiel, a co się z nim dzieje w wyniku fotosyntezy? Nie wiadomo.

Najważniejszym produktem fotosyntezy jest tlen. Tyle trzeba wiedzieć w szkole. A co z węglem z tego przezroczystego gazu, którego coraz więcej unosi się w powietrzu? Intuicja podpowiada nam, że drewno i węgiel nie mają ze sobą nic wspólnego. Ponieważ do niedawna także nie zdawałem sobie sprawy z losów węgla z cząsteczek CO₂, zacząłem pytać znajomych, którzy na co dzień nie zajmują się tym zagadnieniem. Ułożyłem internetową ankietę, aby sprawdzić, czy w dość przypadkowo zebranej grupie osób znajdzie się ktoś, kto udzieli najprostszej, moim zdaniem, odpowiedzi na to pytanie: węgiel w drzewach (w związkach, z których są zbudowane pnie, gałęzie i korzenie) pochodzi wyłącznie z dwutlenku węgla; jest drugim produktem fotosyntezy.

Wśród 59 odpowiedzi nie było ani jednej świadczącej o dostrzeżeniu związków pomiędzy węglem w dwutlenku węgla i węglem w drzewie. Zacytuję najczęstsze i najciekawsze. „Był tam”, „Z celulozy, węglowodanów” (a w nich skąd?), „W wyniku procesów chemicznych i ciśnienia”, „Z procesów związanych z ich rozkładem”, „Węgiel jest w większości organizmów”, „Z procesów gnilnych”. Były także odpowiedzi typu: „nie wiem” i „nie rozumiem pytania”.

Dlaczego w odpowiedziach nie było żadnej wskazującej dwutlenek węgla jako źródło węgla w składnikach budulcowych roślin? Ponieważ jako były uczeń również nie byłem pewien swojego odkrycia, zwróciłem się do znajomych biochemiczek. Od nich również nie uzyskałem odpowiedzi, że z CO₂. Spytałem więc wprost. Wtedy przyznały mi rację.

Na polskiej wersji Wikipedii poświęconej fotosyntezie, na infografice, brakuje mi tej informacji. Odpowiednia wzmianka znajduje się na stronie w wersji angielskiej i niemieckiej. Ale korzystając z nich trzeba znać język obcy i wiedzieć, że w skład węglowodanów wchodzi węgiel. W niektórych podręcznikach znajdziemy informację o glukozie, a w jej nazwie „węgiel” nie występuje.

Ponieważ mam okazję do spotkań z setkami uczniów miesięcznie, efekty naszych rozmów składają się na małe badania dotyczące powszechnego zjawiska, jak je nazywam, wiedzy niedopełnionej. Oto inne przykłady zagadnień z tego zakresu:

• Co się pali w świecy – wosk, knot, czy może jeszcze coś innego?
• Czym jest to, co widzimy w pobliżu naszych ust, gdy oddychamy na mrozie?
• Czy przedmioty cięższe spadają szybciej niż lżejsze, jeżeli mają taki sam kształt, i dlaczego?
• Które paliwa używane na co dzień nie zawierają węgla pierwiastkowego?
• Jak się przekonać, że Ziemia obraca się wokół własnej osi?
• Jak płynie prąd elektryczny i dlaczego tak szybko?

Rozumowanie przyczynowo-skutkowe oparte na uzasadnionym wynikaniu konkurują z intuicją, która lubi utworzyć odpowiedź szybko i wyłącznie na podstawie bezpośrednich danych. Kiedy dociekamy lub podajemy w wątpliwość, używamy narzędzi znacznie bardziej energo- i czasochłonnych, jeżeli nimi dysponujemy. Niezależnie od „kosztów” podważajmy odpowiedzi podsuwane przez intuicję!

Jedno z pytań mojej ankiety było następujące: Z wysokości 10 m zrzucono jednocześnie dwie kule o tej samej średnicy. Obie spadają swobodnie, nie napotykając na przeszkody. Jedna z nich wykonana jest z drewna sosnowego, a druga z ołowiu. Która z nich szybciej pokona drogę 10 m? Prawidłowa odpowiedź na to pytanie zależy od tego, jak rozumiemy sformułowanie „nie napotykając na przeszkody”. Jedna osoba wskazała drewnianą kulę, 34 – ołowianą, a 24 uznały, że obie kule spadną jednocześnie. Jeżeli kule spadają w powietrzu, intuicyjna odpowiedź może być prawdziwa, ale czy wiemy dlaczego?

Marek Pisarski