Сэр Эрнест Резерфорд, президент Королевской Академии и лауреат Нобелевской премии по физике, рассказывал следующую историю, служащую великолепным примером того, что не всегда просто дать единственно правильный ответ на вопрос.

Некоторое время назад коллега обратился ко мне за помошью. Он собирался поставить самую низкую оценку по физике одному из своих студентов, в то время как этот студент утверждал, что заслуживает высшего балла. Оба, преподаватель и студент согласились положиться на суждение третьего лица, незаинтересованного арбитра; выбор пал на меня.

Экзаменационный вопрос гласил: «Объясните, каким образом можно измерить высоту здания с помощью барометра». Ответ студента был таким: «Нужно подняться с барометром на крышу здания, спустить барометр вниз на длинной веревке, а затем втянуть его обратно и измерить длину веревки, которая и покажет точную высоту здания».

Случай был и впрямь сложный, так как ответ был абсолютно полным и верным! С другой стороны, экзамен был по физике, а ответ имел мало общего с применением знаний в этой области.

Я предложил студенту попытаться ответить еще раз. Дав ему шесть минут на подготовку, я предупредил его, что ответ должен демонстрировать знание физических законов. По истечении пяти минут он так и не написал ничего в экзаменационном листе. Я спросил его, сдается ли он, но он заявил, что у него есть несколько решений проблемы, и он просто выбирает лучшее.


Заинтересовавшись, я попросил молодого человека приступить к ответу, не дожидаясь истечения отведенного срока. Новый ответ на вопрос гласил: «Поднимитесь с барометром на крышу и бросьте его вниз, замеряя время падения. Затем, используя формулу L = (a*t^2)/2, вычислите высоту здания».

Тут я спросил моего коллегу, преподавателя, доволен ли он этим ответом. Тот, наконец, сдался, признав ответ удовлетворительным. Однако студент упоминал, что знает несколько ответов, и я попросил его открыть их нам.

«Есть несколько способов измерить высоту здания с помощью барометра», начал студент. «Например, можно выйти на улицу в солнечный день и измерить высоту барометра и его тени, а также измерить длину тени здания. Затем, решив несложную пропорцию, определить высоту самого здания.»

«Неплохо», сказал я. «Есть и другие способы?»

«Да. Есть очень простой способ, который, уверен, вам понравится. Вы берете барометр в руки и поднимаетесь по лестнице, прикладывая барометр к стене и делая отметки. Сосчитав количество этих отметок и умножив его на размер барометра, вы получите высоту здания. Вполне очевидный метод.»

«Если вы хотите более сложный способ», продолжал он, «то привяжите к барометру шнурок и, раскачивая его, как маятник, определите величину гравитации у основания здания и на его крыше. Из разницы между этими величинами, в принципе, можно вычислить высоту здания. В этом же случае, привязав к барометру шнурок, вы можете подняться в вашим маятником на крышу и, раскачивая его, вычислить высоту здания по периоду прецессии.»

«Наконец», заключил он, «среди множества прочих способов решения проблемы лучшим, пожалуй, является такой: возьмите барометр с собой, найдите управляющего зданием и скажите ему: «Господин управляющий, у меня есть замечательный барометр. Он ваш, если вы скажете мне высоту этого здания».

Тут я спросил студента — неужели он действительно не знал общепринятого решения этой задачи. Он признался, что знал, но сказал при этом, что сыт по горло школой и колледжем, где учителя навязывают ученикам свой способ мышления.

Студентом этим был Нильс Бор (1885–1962), датский физик, лауреат Нобелевской премии 1922 г.

Вот возможные решения этой задачи, предложенные им:

1. Измерить время падения барометра с вершины башни. Высота башни однозначно рассчитывается через время и ускорение свободного падения. Данное решение является наиболее традиционным и потому наименее интересным.
2. С помощью барометра, находящегося на одном уровне с основанием башни, пустить солнечный зайчик в глаз наблюдателя, находящегося на ее вершине. Высота башни рассчитывается исходя из угла возвышения солнца над горизонтом, угла наклона барометра и расстояния от барометра до башни.
3. Измерить время всплывания барометра со дна заполненной водой башни. Скорость всплывания барометра измерить в ближайшем бассейне или ведре. В случае, если барометр тяжелее воды, привязать к нему воздушный шарик.
4. Положить барометр на башню. Измерить величину деформации сжатия башни. Высота башни находится через закон Гука.
5. Насыпать кучу барометров такой же высоты, что и башня. Высота башни рассчитывается через диаметр основания кучи и коэффициент осыпания барометров, который можно вычислить, например, с помощью меньшей кучи.
6. Закрепить барометр на вершине башни. Послать кого-нибудь наверх снять показания с барометра. Высота башни рассчитывается исходя из скорости передвижения посланного человека и времени его отсутствия.
7. Натереть барометром шерсть на вершине и у основания башни. Измерить силу взаимного отталкивания вершины и основания. Она будет обратно пропорциональна высоте башни.
8. Вывести башню и барометр в открытый космос. Установить их неподвижно друг относительно друга на фиксированном расстоянии. Измерить время падения барометра на башню. Высота башни находится через массу барометра, время падения, диаметр и плотность башни.
9. Положить башню на землю. Перекатывать барометр от вершины к основанию, считая число оборотов. (Способ, ставший популярным в России под кодовым названием "имени 38 попугаев").
10. Закопать башню в землю. Вынуть башню. Полученную яму заполнить барометрами. Зная диаметр башни и количество барометров, приходящееся на единицу объема, рассчитать высоту башни.
11. Измерить вес барометра на поверхности и на дне ямы, полученной в предыдущем опыте. Разность значений однозначно определит высоту башни.
12. Наклонить башню. Привязать к барометру длинную веревку и спустить его до поверхности земли. Рассчитать высоту башни по расстоянию от места касания барометром земли до башни и углу между башней и веревкой.
13. Поставить башню на барометр, измерить величину деформации барометра. Для расчета высоты башни необходимо также знать ее массу и диаметр.
14. Взять один атом барометра. Положить его на вершину башни. Измерить вероятность нахождения электронов данного атома у подножия башни. Она однозначно определит высоту башни.
15. Продать барометр на рынке. На вырученные деньги купить бутылку виски, с помощью которой узнать у архитектора высоту башни.
16. Нагреть воздух в башне до определенной температуры, предварительно ее загерметизировав. Проделать в башне дырочку, около которой закрепить на пружине барометр. Построить график зависимости натяжения пружины от времени. Проинтегрировать график и, зная диаметр отверстия, найти количество воздуха, вышедшее из башни вследствие теплового расширения. Эта величина будет прямо пропорциональна объему башни. Зная объем и диаметр башни, элементарно находим ее высоту.
17. Измерить с помощью барометра высоту половины башни. Высоту башни вычислить, умножив полученное значение на 2.
18. Привязать к барометру веревку длиной с башню. Использовать полученную конструкцию вместо маятника. Период колебаний этого маятника однозначно определит высоту башни.
19. Выкачать из башни воздух. Закачать его туда снова в строго фиксированном количестве. Измерить барометром давление (!) внутри башни. Оно будет обратно пропорционально объему башни. А по объему высоту мы уже находили.
20. Соединить башню и барометр в электрическую цепь сначала последовательно, а потом параллельно. Зная напряжение, сопротивление барометра, удельное сопротивление башни и измерив в обоих случаях силу тока, рассчитать высоту башни.
21. Положить башню на две опоры. Посередине подвесить барометр. Высота (или в данном случае длина) башни определяется по величине изгиба, возникшего под действием веса барометра.
22. Уравновесить башню и барометр на рычаге. Зная плотность и диаметр башни, плечи рычага и массу барометра, рассчитать высоту башни.
23. Измерить разность потенциальных энергий барометра на вершине и у основания башни. Она будет прямо пропорциональна высоте башни.
24. Посадить внутри башни дерево. Вынуть из корпуса барометра ненужные детали и использовать полученный сосуд для полива дерева. Когда дерево дорастет до вершины башни, спилить его и сжечь. По количеству выделившейся энергии определить высоту башни.
25. Поместить барометр в произвольной точке пространства. Измерить расстояние между барометром и вершиной и между барометром и основанием башни, а также угол между направлением от барометра на вершину и основание. Высоту башни рассчитать по теореме косинусов.

Масштабное экспериментальное открытие учёных MIT переворачивает наш взгляд на квантовый мир и прокладывает путь к настоящему квантовому интернету — технологии, о которой мечтали лучшие умы XX века.

В знаменитом споре Эйнштейн сомневался в фундаментальных ограничениях квантовой физики, пытаясь доказать, что свет можно одновременно описывать как волну и частицу — и даже «пронзить» его путь, не разрушая при этом волновую природу. Теперь учёные из MIT с помощью сверххолодных атомов, выстроенных в кристаллическую решётку, и одиночных фотонов доказали, что принцип неопределённости работает на самом глубоком уровне: сам потенциал узнать путь света разрушает его волновой рисунок.

Но главное — это не только подтверждение Бора и Хайзенберга. Исследователи создали «гибрид» атомов и фотонов, который служит живым прототипом ячейки квантового интернета. Каждый атом в кристалле — это сверхточная квантовая память, способная хранить информацию гораздо дольше привычных фотонных носителей. Фотон же — настоящий курьер, мгновенно и надёжно передающий данные по оптоволокну на километры.

Особенность новаторского подхода — возможность «управлять» размытостью атомных позиций. С помощью лазеров учёные в любой момент могут переключать атомы из режима хранения в режим передачи информации, делая узел сети максимально гибким и быстрым.

Это открывает двери для квантовых сетей нового поколения — сверхбезопасных, сверхскоростных и долговечных. Квантовый интернет позволит создавать распределённые вычисления, защитит коммуникации от любой кибершпионажи и будет основой для глобальных сенсорных систем, которые помогут, например, синхронизировать время по всему земному шару или обеспечить навигацию там, где GPS не работает.

Всё это — результаты того, что ещё недавно казалось лишь философским спором между Эйнштейном и Бором. Теперь квантовые технологии перестают быть теорией и становятся ключом в будущее интернета и связи.

Квантовый интернет — будущее, которое наступает уже сегодня. И да, Эйнштейн был не прав, а ты сможешь скоро заказывать и получать свой хлам с WB куда быстрее.

Создатель первой квантовой теории атома Нильс Бор был известен среди физиков умением подобрать невероятные аналоги для объяснения сложных физических явлений. Он пришел в физику в один из ее переломных моментов, когда лорд Кельвин (В. Томсон) сожалел о следующих поколениях физиков, которым остались лишь доделки в совершенном здании науки. Но в то же самое время накопленный экспериментальный материал и работы Планка и Эйнштейна показали непривычные для нашего восприятия закономерности микромира.

Нильс Бор получил признание в качестве талантливого исследователя, хотя в школе он не выделялся способностями. Но в Копенгагенском университете он смог проявить себя — дипломная работа, в которой он описал определение поверхностного натяжения воды по вибрации водяной струи, принесла ему золотую медаль Датской королевской академии наук. Став бакалавром в 1907 году, а затем магистром 1909, он занимался теорией электронов в рамках докторской диссертации. Его эксперименты показали, что электродинамика не способна объяснить возникновение магнитных явлений в металле. Бор пришел к выводу, что классическая теория не способна полноценно описать явления на уровне взаимодействия атомов и электронов.

И вскоре в жизни Бора произошла встреча с Эрнестом Резерфордом, перевернувшая его жизнь. Увидев его на ежегодном праздничном обеде в Кавендишской лаборатории, Бор заинтересовался работой Резерфорда по изучению радиоактивности элементов и строению атома. Чтобы познакомиться с его моделью, Бор переезжает в Манчестер на несколько месяцев, и начинает под руководством Резерфорда проводить собственные исследования. Спустя годы, это привело его к созданию собственной теории строения атома процессов взаимодействия элементарных части с нашей средой.

Так Нильс Бор вопреки словам лорда Кельвина внес вклад в новую революцию в физике, которая открыла иные законы квантового мира. Она проходила в острой борьбе с классическим представлением о мире.

Незадолго до своей смерти Нильс Бор приезжал с докладом на семинар П.Л. Капицы. Тогда Ландау спросил его о секрете, который позволил ему привлечь к себе столько талантливых молодых людей. На это Бор откровенно ответил в своем стиле: «Никакого особого секрета не было, разве только то, что мы не боялись показаться глупыми перед молодёжью».

Автор: Алексей Александрович Морозов

Интересно? Еще можно почитать

1) «В свободное от философии и футбола время Нильс уходил в лабораторию. Во время практических занятий по неорганической химии он установил своеобразный рекорд в битье посуды. Однажды, услышав, как по лаборатории прокатилась волна взрывов, Нильс Бьёррум, преподаватель химии, сказал, не оборачиваясь: «Это Бор». И он не ошибся. Нильс, несомненно, умел обращаться с оборудованием, но его, однако, подводила любознательность. Переход от отвлеченной философии к конкретному эксперименту был чреват некоторыми осложнениями, но сам Нильс не видел в этом ничего особенного. Когда его спрашивали об этом, он отвечал, что он не только мечтатель. «Я хотел работать как следует», — говорил он.

Уже ни у кого не оставалось сомнения, что основным призванием Нильса, несмотря на увлечение эпистемологией, футболом и философией, была физика. В те дни ему и в голову не приходило, что новая физика, в создании которой он со временем примет самое непосредственное участие, окажется «философской сокровищницей, заключавшей в иной форме те идеи и связи, о которых он думал»

Этот и еще 18 материалов VIKENT.RU по теме Встреча с нерешённой Проблемой

2) Видео: СОЦИАЛЬНАЯ ПРОБЛЕМА: КАК ОСТАНОВИТЬ РАЗВИТИЕ МОЛОДЕЖИ: школьников, студентов ?

3) Ответы на Ваши сложные вопросы по ТРИЗ, РТВ и ЖСТЛ Г.С. Альтшуллера

Источники

1. Нильс Бор на портале VIKENT.RU https://vikent.ru/author/460/

2. И. Έ. Тамм НИЛЬС БОР — ВЕЛИКИЙ ФИЗИК XX ВЕКА https://ufn.ru/ru/articles/1963/6/b/

3. Самин Д. К., 100 великих ученых. — М.: Вече, 2004. — 592 с. (100 великих) с.478-484

Благодарю И.Л. Викентьева за присланный фрагмент

Фото:

1. Нильс Бор в юности

2. Нильс Бор с Альбертом Эйнштейном отдыхают

Преподавaтель унивepcитета обpaтился к cэру Эрнесту Резерфoрду, президенту Королевcкой Акaдемии и лауреату Нобeлевской премии по физике за помoщью. Oн собирался поcтавить самую низкую оценку по физике одному из cвоих студентов, в тo время как тот утверждал, что заслуживaет выcшего баллa. Oба — препoдаватель и студент — согласилиcь положитьcя на суждeние третьего лица, незaинтересованного apбитра. Выбoр пал на Peзерфорда. Экзаменационный вопрос глacил: «Объяcните, каким образом можно измерить выcоту здания с пoмощью бapoметра?» Ответ студента был тaким: «Нужно подняться с бapoметром на крышу здания, спустить барoметр вниз на длинной веpёвке, а затем втянуть его обратно и измeрить длину верёвки, котoрая и пoкажет точную высоту здания».

Случай был и впрямь слoжный, так как отвeт был aбсолютно полным и верным! С другой стopoны, экзамен был по физикe, а ответ имел мало общего с пpименением знaний в этой облaсти.

Резерфopд предложил cтуденту попытаться отвeтить ещё раз. Дав ему шесть минут на подготoвку, он предупредил егo, что ответ должен демонстрировать знaние физических законoв. По истечении пяти минут студент так и не напиcал ничeго в экзaменационном листе. Резерфорд спросил его, сдаётcя ли он, нo тот заявил, что у него есть несколько решений проблемы, и он пpocто выбиpает лучшее.

Заинтересовавшиcь, Резерфорд пoпросил молодого человека приступить к отвeту, не дожидаясь иcтечения отведённого срока. Новый ответ на вопроc гласил: «Пoднимитесь с барометром на крышу и бросьте его вниз, замepяя врeмя падения. Затем, используя формулу, вычислите выcоту здaния».

Тут Резерфорд спpосил cвоего коллегу преподавателя, доволен ли он этим ответом. Тот, нaконец, сдaлся, признав отвeт удoвлетворительным.
Oднако студент упоминал, что знaeт несколько ответов, и его попpocили откpыть их.
— Еcть несколько споcобов измерить высоту здания с помощью барoметра, — начал cтудент. — Например, можно выйти на улицу в солнечный день и измeрить высоту барометра и его тени, а также измeрить длину тени здaния. Затем, решив несложную пропорцию, определить высоту самoго здания.
— Нeплохо, — сказал Резeрфорд. — Есть и дpугие cпособы?
— Да. Есть очень простой споcoб, котopый, увеpен, вам понравится. Вы берёте барометр в руки и поднимaeтесь по лестнице, прикладывая барометр к стене и делая отмeтки. Соcчитав количество этих отметок и умножив его на размер баpометра, вы пoлучите высоту здания. Вполне очевидный метoд.
— Если вы хотитe более сложный спосoб, — продолжал он, — то привяжите к баpометру шнурок и, раскaчивая его, как маятник, определите вeличину гpaвитации у оснoвания здания и на его крыше. Из разницы между этими вeличинами, в принципе, можно вычислить высоту здания. В этoм же cлучае, привязав к барометру шнурок, вы можете подняться с вaшим мaятником на крышу и, раскачивая его, вычиcлить высоту здaния по пеpиоду прецессии.
— Нaконец, — заключил он, — cреди множества пpoчих способов решения данной проблeмы лучшим, пожaлуй, является такой: возьмите барометр с собой, найдите управляющeго и скажите ему: «Госпoдин управляющий, у мeня еcть замечательный барометр. Он вaш, если вы скажeте мне высоту этoго здaния».

Тут Резерфорд спpocил студeнта, неужели он действительно не знал общепринятого решeния этoй задaчи. Тот признался, что знал, но сказал при этом, что cыт пo гoрло школoй и колледжем, где учитeля навязывают учeникам свой способ мышлeния.

Студeнт этот был Нильc Боp (1885 – 1962), дaтский физик, лауpeaт Нобелевcкой пpемии 1922 г.