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物理學家名人故事:尼爾斯·玻爾

物理學家名人故事:尼爾斯·玻爾

  一天早上,著名的物理學家、諾貝爾獎獲得者歐內斯特·盧瑟福接到了一位同事的電話。同事說他準備給一個學生的物理答卷判零分,而這名學生卻聲稱自己應該得到滿分。於是,師生倆決定找一位不偏不倚的裁判,結果選中了盧瑟福。整份試卷只有一道題,試題如下:“如何用氣壓計測定一棟大樓的高度?”學生的答案是:“把氣壓計拿到樓頂,用一根長繩繫住氣壓計,將氣壓計垂到地面,然後提上來,測量繩子放下的長度,該長度便是大樓的高度。”

  這位學生的確有充分的理由得滿分,因為他的回答嚴絲合縫準確無誤。但另一方面,如果給滿分,無疑表明他在物理學方面能力突出,而這個答案並不能證實這一點。如何裁決呢?思慮良久,盧瑟福建議讓學生再試一次,給他6分鐘時間,讓他必須用物理學方面的知識來回答這個問題。5分鐘過去了,學生什麼也沒寫。盧瑟福問他是否想放棄,他回答說,他有好幾個答案,正在想哪個是最好的`。盧瑟福對自己干擾他的思考表示抱歉並請他繼續。在接下來的1分鐘裡,他迅速寫出瞭如下答案:“將氣壓計拿到樓頂的邊緣,鬆開手,讓其自由落下,用秒錶記錄氣壓計降落到地面的時間,然後運用自由落體公式h=0.5×g×t2(高度=0.5×重力加速度×時間的平方),計算出大樓的高度。”

  看了學生的答案,盧瑟福問同事是否還堅持剛才的意見。同事哈哈一笑,然後誇讚學生做得非常出色,並且給了他滿分的成績。當盧瑟福正要離開同事的辦公室時,他突然想起那個學生說過他還有好幾種其他的答案,便好奇地問他那幾個答案是什麼。學生答道:“藉助氣壓計測量大樓的高度,有許多種方法。例如,在一個陽光燦爛的日子,把氣壓計拿到戶外,測量出氣壓計的高度和其陰影的長度,以及大樓所投射出的陰影的長度,透過運用簡單的比例法,就可以算出大樓的高度。”

  “好極了,”盧瑟福說,“其他的方法呢?”

  學生微微一笑,答道:“還有一種經典的方法,你也許會喜歡用。方法是:拿上氣壓計,開始爬樓梯,並在牆上依次標出氣壓計的長度,記住你一共做了多少個記號。這種方法簡而言之就是用氣壓計當尺子去量大樓的高度。”

  “很直接的一種方法。”盧瑟福笑道。

  “當然,還有一種更為複雜的方法,你可以把氣壓計系在繩子的一端,讓它像鐘擺一樣擺動,分別測算在地面和在樓頂上的重力加速度g。理論上,根據這兩個g的差值就可以計算出建築物的高度。”

  “根據同樣的方法,把氣壓計拿到樓頂,用一根長繩繫住氣壓計,將氣壓計放下,接近地面,然後讓其如鐘擺一樣擺動,根據擺動週期便可以計算出大樓的高度。”

  “總之,”他總結道,“還有許多的方法可以解決這個問題。”

  “最好的一種方法或許是,帶上氣壓計到大樓地下室,去敲大樓看門人的門。看門人開門後,你就對他說:‘先生,我這兒有一個很好的氣壓計,如果您能告訴我這棟大樓的高度,氣壓計就歸您了。’”

  說到這兒,盧瑟福問那個學生,他是否真的不知道這個問題的最常規的方法。他回答說他是知道的,但他說從中學到大學,老師們總是試圖教他怎樣去思考,對此他實在感到很膩煩。

  這個學生的名字叫尼爾斯·玻爾。多年後,他獲得了諾貝爾物理學獎。