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诺贝尔奖获得者的问题思考

时间:2019-04-06 来源:admin 点击:

  一天早上,著名的物理学家、诺贝尔奖获得者欧内斯特·卢瑟福接到了一位同事的电话。同事说他准备给一个学生的物理答卷零分,而这名学生却声称他应该得到满分。于是,师生俩决定找一位不偏不倚的裁判,结果选中了卢瑟福。整份试卷只有一道题。试题如下:“如何用气压计测定一栋大楼的高度?”学生的答案是:“把气压计拿到楼顶,用一根长绳系住气压计,将气压计垂到地面,然后提上来,测量绳子放下的长度,该长度便是大楼的高度。”
  
  这位学生的确有充分的理由得满分,因为他的回答严丝合缝准确无误。但另一方面,如果给满分,无疑表明他在物理学方面能力突出,但这个答案并不能证实这一点。如何裁决呢?思虑良久,卢瑟福建议让学生再试一次,给他6分钟时间,必须用物理学方面的知识来回答这个问题。5分钟过去了,学生什么也没写。卢瑟福问他是否想放弃,他回答说,他有好几个答案,正在想哪个是最好的。卢瑟福对自己干扰他的思考表示抱歉并请他继续。在接下来的一分钟里,他迅速写出了如下答案:“将气压计拿到楼顶的边缘,松开手,让其自由落下,用秒表记录气压计降落到地面的时间,然后运用自由落体公式(高度=0。5×重力加速度×时间的平方),计算出大楼的高度。”
  
  看了学生的答案,卢瑟福问同事是否还坚持刚才的意见。同事哈哈一笑,然后夸赞学生做得非常出色,并且给了他满分的成绩。当卢瑟福正要离开同事的办公室时,突然想起那个学生说过他还有好几种其他的答案,便好奇地问他那几个答案是什么。学生答道:“借助气压计测量大楼的高度,有许多种方法。例如,在一个阳光灿烂的日子,把气压计拿到户外,测量出气压计的高度和其阴影的长度,以及大楼所投射出的阴影的长度,通过运用简单的比例法,就可以算出大楼的高度。”
  
  “好极了”,卢瑟福说,“其他的方法呢?”
  
  学生微微一笑,答道:“还有一种经典的方法,你也许会喜欢用。方法是:拿上气压计,开始爬楼梯,并在墙上依次标出气压计的长度,记住你一共作了多少个记号。这种方法简言之就是用气压计当尺子去量大楼的高度。”
  
  “很直接的一种方法。”卢瑟福笑道。
  
  “当然,还有一种更为复杂的方法,你可以把气压计系在绳子的一端,让它像钟摆一样摆动,分别测算在地面和在楼顶上的重力加速度g。理论上,根据这两个g的差值就可以计算出建筑物的高度。”
  
  “根据同样的方法,把气压计拿到楼顶,用一根长绳系住气压计,将气压计放下,接近地面,然后让其如钟摆一样摆动,根据摆动周期便可以计算出大楼的高度。”
  
  “总之,”他总结道:“还有许多的方法可以解决这个问题。”
  
  “或许最好的一种方法是,带上气压计到大楼地下室,去敲大楼看门人的门。看门人开门后,你就对他说‘先生,我这儿有一个很好的气压计,如果您能告诉我这栋大楼的高度,气压计就归你了。’”
  
  说到这,卢瑟福问那个学生,他是否真的不知道这个问题的最常规的方法。他回答说他是知道的,但他說从中学到大学,老师们总是试图教他怎样去思考,对此他实在感到很腻烦。
  
  这个学生的名字叫尼尔斯·玻尔。多年后,他获得了诺贝尔物理学奖。