Такой бытовой взгляд на материю разделяют люди всех возрастов, но легче всего его продемонстрировать у детей. Если у вас есть знакомый дошкольник, убедитесь сами. Возьмите два прозрачных стакана: один — высокий и узкий, а другой — низкий и широкий. Налейте в низкий стакан воды до половины и покажите его ребенку. Затем перелейте воду в высокий стакан и спросите: «Воды стало больше, меньше или осталось столько же?» Столбик воды во втором стакане выше, поэтому ребенок, скорее всего, заявит, что воды теперь стало больше. Чтобы убедить ребенка в невозможном — появлении материи из ниоткуда, — достаточно просто перелить воду из стакана в стакан.

Если вы когда-нибудь проходили вводный курс психологии, возможно, вы узнали в этом нехитром фокусе задачу на сохранение Пиаже[32]. Жан Пиаже — швейцарский психолог, в начале XX века именно он стал пионером в области исследований детского мышления. Он открыл несколько интригующих феноменов: детский реализм (ошибочное принятие видимого за реальное), детский анимизм (приписывание одушевленности неживым предметам), детский артификализм (восприятие мира как созданного руками человека) и детский эгоцентризм (предположение, что другие знают то, что знает сам ребенок). Но больше всего он прославился открытием феномена сохранения, точнее, отсутствия его у детей.

Рис. 2.1. Дошкольник скажет, что в высоком узком стакане справа (нижняя картинка) больше жидкости, чем в низком широком стакане слева (верхняя картинка), даже если он своими глазами видел, как жидкость перелили из одного стакана в другой

Есть много вариантов задач на сохранение, и маленькие дети проваливают все без исключения. Например, ребенку показывают два одинаковых по размеру глиняных шарика и просят подтвердить, что в них столько же глины, они столько же весят и занимают столько же места. (Если ребенок не согласен, его просят выровнять различие, отщипнув глины от одного шарика и прилепив к другому). После этого один шарик раскатывают в лепешку и спрашивают ребенка, содержат ли шарик и лепешка одинаковое количество глины (сохранение массы), одинаково ли они весят (сохранение веса) и занимают ли они такое же пространство (сохранение объема). Дошкольники обычно отвечают отрицательно на все три вопроса, а младшеклассники — на один или два из них. Лишь в средних классах дети начинают стабильно осознавать, что если глиняный шарик превратить в лепешку, то масса, вес и объем глины не изменятся[33].

Пиаже объяснял этот феномен тем, что дети еще не освоили операциональную логику, и называл их мышление «дооперациональным», полагая, что оно пронизывает не только рассуждения о сохранении, но и все аспекты их психической жизни. Выводы маленьких детей о физической причинности и их оценки моральности поведения тоже расценивались Пиаже как дооперациональные. Сегодня психология отошла от такой классификации. Выводы Пиаже вызывают сомнения по целому ряду причин. Самый главный аргумент — это то, что логические способности развиваются с разной скоростью в разных областях. В частности, дети осваивают логику естественного языка (грамматику) и логику естественных чисел (счет) еще до школы, а логику дедуктивных рассуждений (доказательств) и логику пропорционального рассуждения (дроби) — лишь через десять лет школьного обучения, да и то не всегда[34].

Это верно и в отношении сохранения. О сохранении массы дети узнают до сохранения веса, а о сохранении объема — в последнюю очередь[35]. Значит, это не единое представление, которое либо приходит полностью, либо не приходит вообще, а следствие знаний о том, как определенные преобразования меняют определенные свойства определенных веществ. Раскатывание шарика глины не меняет его объема, а нагревание меняет. Если шарик нагреть, вес останется прежним, а если отправить его на Луну — изменится. Чтобы решить задачи на сохранение, нужно много знать о материи, поэтому странно использовать их для изучения когнитивного развития в целом. После Пиаже специалисты по психологии развития провели тысячи экспериментов, но я сомневаюсь, что они особенно занимались бы темой сохранения, если бы Пиаже с самого начала не подтолкнул дисциплину в этом направлении. Явления, связанные с материей, очень загадочны и разнообразны, поэтому не стоит ожидать от маленьких детей инстинктивного знания, в каких преобразованиях свойства материи сохраняются, а в каких — нет.

Материя сохраняется во многих случаях, когда на вид она совершенно явно исчезает или появляется. Это и вода, испаряющаяся из открытой емкости, и пар, поднимающийся из кипящей кастрюли, и нагретая солнцем дверь, которая перестает умещаться в раму, и сгорающие дотла бревна. При этом многие свойства материи не сохраняются при преобразованиях, которые сохраняют материю в целом. Меняется объем воды при замерзании, эластичность растянутой резинки, зернистость соли при растворении, липкость теста после выпечки. Веру дошкольников, что переливание из низкого стакана в высокий увеличивает массу воды, сложно отнести к логическим ошибкам, поскольку преобразования материи очень запутанны.

Откровенно говоря, Пиаже интересовало не только сохранение, присущее материи, но сохранение, присущее количеству в целом, в том числе численное и пространственное. Перегруппировка игрушек не меняет их числа, равно как вес глиняного шарика не меняется, если его раздавить. Пиаже хотел узнать, когда и каким образом дети приходят к неизбежности такого вывода. Последователей Пиаже ошибки сохранения увлекали и по причине своей невероятной устойчивости[36].

Может быть, самый прямой способ скорректировать восприятие сохранения — это научить ребенка обращать внимание на несколько параметров преобразования материи, например на распределение воды в емкости, а не только высоту ее уровня. Однако такого рода уроки мало влияют на восприятие, особенно спустя недели и месяцы. В одном из исследований несколько сотен детей проходили один из четырех видов обучения о сохранении[37]. Одним прямо объясняли, что не так в их суждениях. Других подталкивали делать выводы еще до того, как они увидят преобразования. Третьим показывали, что преобразования легко можно обратить. Четвертым рассказывали о логических причинах, по которым при преобразованиях материи масса и объем сохраняются. После этого понимание вопросов сохранения проверяли трижды на протяжении пяти месяцев. Результаты не воодушевляли: ни один из подходов не улучшил результатов.

Интересно, что в этом и во многих других исследованиях детям в процессе обучения не рассказывали о самой материи[38]. Пиаже объяснял подобные ошибки недостатком логического мышления, поэтому многие психологи пытались исправить положение рассказами о логике. Однако есть и другой подход: сосредоточиться на причинах сохранения, рассказать, что материальные вещества состоят из маленьких частиц и что эти частицы не могут возникать из ничего и разрушаться (если не считать ядерной реакции). Если попросить химика объяснить ребенку сохранение материи, он, скорее всего, начнет именно с молекул, а не с отношений эквивалентности и не с количественной неизменности. Этот подход действительно оказался эффективным (мы обсудим это ниже). Таким образом, спустя несколько десятилетий после того, как Пиаже объявил задания на сохранение мерой логичности детских рассуждений, мы узнали, что дети проваливают их не потому, что нелогично мыслят, а потому, что неправильно понимают природу материи.