诺贝尔奖获得者的问题思考

庞启帆

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。

（赵丽娟摘自《山东青年》2017年第4期）endprint