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玻尔用气压计测量大楼高度的故事

玻尔用气压计测量大楼高度的故事

作者: 读书改变未来 | 来源:发表于2019-05-21 23:06 被阅读0次

    丹麦著名物理学家、1922年诺贝尔物理学奖获得者尼尔斯·玻尔,哥本哈根大学博士,丹麦皇家科学院院士,曾获丹麦皇家科学文学院金质奖章,发现了基本的原子结构——一个被轨道电子包围的正电核,这为我们今天理解原子奠定了基础。他还通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱;提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,对二十世纪物理学的发展有深远的影响。

    这位著名的物理学家在大学期间流传着这么一个传奇的故事:如何用气压计测量大楼高度。显然,教授希望学生利用气压计分别测量地面和房顶的气压,通过气压差算出大楼的高度。这个显然是老师希望得到的答案。 玻尔在试卷上的答案是把一根绳子系在气压计上,将气压计从大楼的天台放到地面。绳子的长度加上气压计的长度就是大楼的高度。被判为0分,学生不服,于是学校派了一个独立仲裁员处理这件事情。

     仲裁员裁定学生的答案是正确的,但是没有用到什么物理学知识。他要求这个学生在6分钟的时间内给出一个明确利用了物理学知识的答案。开始的5分钟里,学生低头沉思。仲裁员提醒他时间快到了,他却表示自己已经有了好几个答案,只是没想好到底用哪个。再次催促之后,他开口了。

    第一,可以将气压计从房顶上扔下去,计算气压计到达地面的时间,然后用自由落体公式H=1/2gt^2计算出大楼的高度。

    第二,如果天气晴朗,先测量气压计的长度,再测量它直立时影子的长度。然后,测量大楼的影子有多长,最后通过比例原理就能很容易地计算出大楼的高度。

    第三,在气压计的一端系上一小段绳子,在地面和房顶分别做单摆运动。利用单摆周期的不同,通过一系列复杂的计算得到大楼的高度。

    第四,就是出题教授希望的答案:用气压计分别测量地面和房顶的气压,通过气压差算出大楼的高度。这个显然是老师希望得到的答案。

    最后,他还给出了最简单的办法:直接去找大楼的看门人,对他说:"告诉我这座大楼有多高,我就把这个气压计送给你。"

    看,全面系统地解题方法,这就是现在提出的所谓全局性学习全局性理解,不局限于所学的某个知识,而是可以多角度地看待问题。注重学习地整体性和解救问题的系统性。

     事实上,系统性是解决问题最高效的手段! 整体性学习是提升看透事物本质的能力,同时具有多学科协调能力。

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