物理上的伟大时刻
★编译/柳子隽
下面是哥本哈根大学物理系学位考试时的一道考题:试述如何用气压计测量一座摩天大楼的高度。
一位考生回答:你可以在气压计上系一根绳子,然后从楼顶将气压计一直放到地面。绳子的长度加上气压计的长度,就等于建筑物的高度。
这一超原始的回答,令考官大为恼火,立即判了这名学生考试不及格。事后,该考生不服,提起抗议,说他的答案是正确的。校方委托一位独立仲裁员来处理这一事件。仲裁员认为,这个答案确实是正确的,但跟物理没多大关系。于是,他叫来那名学生,要求他在6分钟时间内,口述一份答案,至少要跟物理学的一个基本原理有关。
前5分钟内,这位学生都在安静地坐着,抚额沉思。仲裁员提醒他,时间正一分一秒地过去。学生回答说,他已经有了几个行之有效的答案,但还不知道用哪一个。
几经催促,这位学生做出如下回答:
首先,你可以将气压计拿到楼顶,将它扔下去,并计量它到达地面所需的时间。然后根据自由落体公式,便可计算出楼高。不过气压计可惨了。
或者,在有太阳的时候,测量气压计的长度及其直立时影子的长度。然后,再测量大楼的影子长度。接着,根据简单的比例关系,计算出大楼的高度。
但是,如果你想得到高度准确的数据,你还是要在气压计上系一根绳,然后让它像钟摆一样摇摆。首先在地面上,然后是在楼顶上。最后,通过单摆周期等公式,计算出楼高。
如果这座大楼有一个外部疏散楼梯,你可以顺着它轻松地往上走,然后用气压计的长度来测量大楼的长度,接着加起来,就可以了。
如果你觉得麻烦,当然,你可以用气压计测量地面和大楼顶端的气压,然后根据压差算出楼高。
但是,鉴于我们不断被教导要自主思考。最好的方法,无疑就是敲开门卫的大门,并对他说,您是否想换一个新的气压计呢,只要告诉我这座楼的高度,这个就送给您了。
这位学生就是尼尔斯·玻尔,丹麦唯一一位获得诺贝尔物理学奖的科学家。
编辑/秦远
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