Quando ero più giovane leggevo libri divulgativi di fisica, come “QED: La Strana Teoria di Luce e Materia” di Richard Feynman. Sapevo che la luce era onde, il suono era onde, la materia era onde. Ero molto orgoglioso delle mie conoscenze scientifiche, quando avevo nove anni.
Quando fui più grande, e cominciai a leggere “La Fisica di Feynman”, incontrai una gemma chiamata “l’equazione d’onda”. Potevo seguire la derivazione dell’equazione ma guardando indietro, non riuscivo a vederne a colpo d’occhio la correttezza. Così pensai all’equazione d’onda per tre giorni, meditandoci sopra, finché non mi resi conto che era ovvia, in maniera imbarazzante. E quando finalmente capii, mi resi conto che per tutto il tempo in cui avevo accettato l’onesta affermazione da parte dei fisici che la luce era onde, il suono era onde e che la materia era onde, non avevo la più vaga idea di cosa significhi la parola “onda” per un fisico.
C’è una tendenza istintiva a pensare che se un fisico dice che “la luce è fatta di onde” e che se l’insegnante chiede “di cosa è fatta la luce?” e se lo studente risponde “onde!”, lo studente ha espresso un’affermazione corretta. Questo è semplicemente giusto, vero? Accettiamo “onde” come una risposta corretta dal fisico, non sarebbe sbagliato rifiutare la stessa risposta dallo studente? Certamente, la risposta “Onde!” è o vera o falsa, giusto?
Questa è un’altra cattiva abitudine da disimparare dalla scuola. Le parole non hanno definizioni intrinseche. Se io sento le sillabe “rat-to” e penso a un grosso roditore, questo è un fatto relativo agli stati della mia mente, non un fatto relativo alle sillabe “rat-to”. La sequenza di sillabe “fatta di onde” (o “a causa della conduzione del calore“) non è un’ipotesi, è un pattern di vibrazioni che si trasmettono attraverso l’aria o è inchiostro sulla carta. Può associarsi a un’ipotesi nella mente di qualcuno, ma non è, di per sé, giusta o sbagliata. Ma a scuola l’insegnante ti premia per dire “fatta di onde”, che deve essere la risposta corretta perché l’insegnante ha sentito un fisico emettere le stesse vibrazioni sonore. Dato che è il comportamento verbale (parlato o scritto) che produce il premio, gli studenti cominciano a pensare che il comportamento verbale abbia un valore di verità. Dopo tutto, o la luce è fatta di onde o non lo è, giusto?
Questo porta a un’abitudine ancora peggiore. Supponiamo che l’insegnante ti presenti un problema che genera confusione a proposito di una lastra di metallo; il lato lontano è più caldo di quello vicino al radiatore. L’insegnante chiede: “Perché?”. Se tu rispondi “non lo so”, non hai nessuna possibilità di essere premiato – non conta nemmeno come atto di presenza in classe. Ma, durante il semestre, l’insegnante ha usato le frasi “a causa della convezione del calore”, “a causa della conduzione del calore” e “a causa del calore radiante”. Una di queste è probabilmente quella che l’insegnante vuole sentire. E quindi dici: “Eh, forse a causa della conduzione del calore?”
Questa non è un’ipotesi sulla lastra di metallo. Non è neanche una convinzione propria. È solo un tentativo di indovinare la parola d’ordine dell’insegnante.
Persino visualizzare i simboli dell’equazione di diffusione (la matematica che governa la conduzione del calore) non significa che tu abbia formulato un’ipotesi riguardo la lastra di metallo. Questa non è la scuola; non stiamo mettendo alla prova la tua memoria per vedere se puoi scrivere l’equazione di diffusione. Questa è l’Arte Bayesiana; diamo punti alla tua capacità di anticipare esperienze. Se tu usi l’equazione di diffusione, misurando alcuni punti con un termometro e poi cercando di prevedere cosa il termometro indicherà alla prossima misura, allora è decisamente connessa all’esperienza. Anche se lo studente si limita a visualizzare qualcosa che scorre, e prova a mettere un fiammifero vicino all’estremità fredda della lastra per vedere dove va il calore, allora anche questa immagine mentale di “scorrevolezza” del calore si collega all’esperienza; modifica l’aspettativa.
Se non stai usando l’equazione di diffusione – mettendo dentro numeri e tirando fuori risultati che condizionano la tua aspettativa di una particolare esperienza – allora la connessione tra mappa e territorio è interrotta, come se fosse stata tagliata con un coltello. Quello che resta non è una credenza, ma un comportamento verbale.
Nel sistema scolastico tutto quello che conta è il comportamento verbale, scritto su carta o parlato ad alta voce. È il comportamento verbale che produce voti buoni o cattivi. Parte del disimparare questa cattiva abitudine consiste nel diventare esplicitamente consapevoli della differenza tra una spiegazione e una parola d’ordine.
Tutto questo sembra troppo duro? Può darsi che, quando ti trovi a confronto con una lastra di metallo che confonde le idee “Conduzione del calore?” sia un primo passo per trovare la risposta? Forse, ma solo se non cadi nella trappola di pensare che stai cercando una parola d’ordine. Come fai se non c’è un’insegnante a dirti che hai sbagliato risposta? A questo punto puoi anche pensare che “La luce è fatta di pistombrilli” sia una buona spiegazione, che “pistombrilli” sia la parola d’ordine giusta. È successo a me quando avevo nove anni – non perché fossi stupido, ma perché questo è quello che succede normalmente. Questo è come gli esseri umani pensano, a meno che non siano addestrati a non cadere nella trappola. L’umanità è rimasta intrappolata in buchi come questo per migliaia di anni.
Se alleniamo gli studenti a pensare che non sono le parole che contano, solo il controllo sull’aspettativa, forse non resteranno bloccati su “Conduzione del calore? No? Forse convezione? Neanche quella?”. Forse, allora, pensare alla frase “conduzione del calore” porterà su un sentiero davvero utile, tipo:
- “Conduzione del calore?”
- Ma questa è solo una frase – cosa significa?
- L’equazione di diffusione?
- Ma quelli sono solo simboli – come li applico?
- Applicare l’equazione di diffusione cosa mi porta a prevedere?
- Sicuramente non ad aspettarmi che il lato più lontano dal radiatore sia più caldo.
- Mi accorgo di essere confuso. Forse il lato vicino sembra solo più freddo, perché è fatto di un materiale più isolante trasferisce meno calore alla mia mano? Misuriamone la temperatura…
- OK, non era questo. Posso provare a verificare se l’equazione di diffusione è almeno valida su questa lastra? Il calore scorre nel modo usuale o c’è qualcosa d’altro sotto?
- Potrei mettere un fiammifero vicino alla lastra e misurare come il calore si diffonde nel tempo…
Se non siamo rigidi sul fatto che “Eh, forse per la conduzione del calore?” sia una falsa spiegazione, lo studente rimarrà probabilmente bloccato su qualche parola d’ordine, tipo “pistombrilli”. Questo avviene normalmente, è capitato all’intera specie umana per migliaia di anni.