Rutherford, Bohr và chiếu phong vũ biểu

“Không lâu về trước tôi có nhận được một cú phôn của một đồng nghiệp. Ông ta đang định cho một sinh viên điểm zêrô về câu trả lời của anh ta cho một câu hỏi về vật lý, nhưng anh sinh viên này không chịu, đòi phải được điểm giỏi. Cả thầy và trò đều nhất trí nhờ một trọng tài công minh, và tôi đã được lựa chọn.

Câu hỏi thi như sau: “Hãy cho biết làm thế nào xác định được độ cao của một toà nhà cao tầng nhờ một cái phong vũ biểu (áp kế)?”. Anh sinh viên kia đã trả lời: “Mang chiếc phong vũ biểu lên nóc nhà, buộc nó vào một chiếc dây dài, rồi thả nó dần dần cho tới khi chạm vào mặt đất, rồi lại kéo lên. Sau đó đo chiều dài sợi dây. Chiều dài của sợi dây chính là độ cao của toà nhà”.

Của đáng tội, anh sinh viên này đáng được điểm tối đa vì đã thực sự trả lời được câu hỏi một cách đầy đủ và đúng! Nhưng nếu cho anh ta điểm tối đa, tức cũng có nghĩa là đã xác nhận kiến thức hoàn hảo của anh ta về vật lý, mà câu trả lời này lại không khẳng định điều đó.

Tôi bèn đề nghị anh ta dự một cuộc thi khác. Tôi cho anh ta 6 phút để chuẩn bị trả lời vẫn câu hỏi trước, với lời cảnh báo rằng câu trả lời phải thể hiện được một sự hiểu biết nhất định về vật lý. Hết 5 phút anh ta vẫn chẳng viết được điều gì trên giấy. Tôi bèn hỏi anh ta có định đầu hàng hay không thì anh ta trả lời có rất nhiều phương án trả lời cho câu hỏi này, chỉ có điều đang phải lựa chon câu trả lời nào là hay nhất mà thôi. Tôi xin lỗi vì đã cắt ngang dòng suy nghĩ của anh ta và đề nghị anh ta cứ tiếp tục suy nghĩ.

Hết phút tiếp sau, anh ta đưa cho tôi câu trả lời như sau: Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian rơi của chiếc phong vũ biểu, rồi tính độ cao của toà nhà theo công thức h=0,5.gt ²”. Đến đây tôi mới hỏi đồng nghiệp của mình đã chịu chưa. Ông ta đành nhượng bộ và đồng ý cho anh sinh viên này điểm tối đa.

Trong khi cùng đi ra khỏi văn phòng người đồng nghiệp của tôi, tôi nhớ là mình có hỏi anh sinh viên này rằng, anh nói là có nhiều câu trả lời khác, vậy anh có thể cho tôi biết được không. “Được chứ - anh ta trả lời. – Có nhiều cách dùng chiếc phong vũ biểu để xác định độ cao toà nhà. Ví dụ, vào một ngày nắng, đo độ cao của chiếc phong vũ biểu và bóng của nó trên mặt đất, rồi đo chiều dài bóng của toà nhà rồi dùng phép đồng dạng đơn giản là có thể tính được độ cao của toà nhà”. “Tuyệt lắm, - tôi nói. - Thế còn những cách khác?”. “Vâng, anh ta đáp. – Có một phép đo rất cơ bản mà chắc là ông sẽ thích. Đó là mang chiếc phong vũ biểu đi lên theo cầu thang. Trong quá trình đi lên, ta đánh dấu chiều dài của chiếc phong vũ biểu dọc theo tường. Sau đó đếm số vạch đánh dấu ấy, ta sẽ được độ cao của toà nhà tính theo đơn vị là độ dài của chiếc phong vũ biểu”. “Hay lắm, một phép đo rất trực tiếp”, tôi nói.

“Tất nhiên, nếu muốn, giáo sư cũng có thể dùng một phương pháp tinh xảo hơn. Giáo sư có thể buộc chiếc phong vũ biểu vào đầu một sợi dây và cho nó dao động như một con lắc. Dùng con lắc này xác định giá trị của gia tốc rơi tự do ở mặt đất và ở đỉnh toà nhà, từ hiệu hai giá trị này, về nguyên tắc, ta có thể tính được độ cao của toà nhà”.

“Cuối cùng, anh ta kết luận. – Còn có nhiều cách khác nữa để giải bài toán này. Nhưng có lẽ cách tốt nhất là đưa chiếc phong vũ biểu tới phòng của người quản lý toà nhà và nói với ông ta rằng: Thưa bác, đây là chiếc phong vũ biểu còn rất tốt. Nếu bác nói cho tôi biết độ cao của toà nhà này, tôi sẽ biếu nó cho bác!”.

Tới đây, không thể kìm được nữa, tôi bèn hỏi: Có phải thực sự cậu không biết câu trả lời truyền thống mà hầu hết mọi sinh viên đều biết không? Cậu ta thừa nhận là có biết, nhưng nói thêm rằng, cậu muốn để các thầy hiểu rằng dạy học trò cách suy nghĩ mới là quan trọng.” Nhân tiện xin hỏi, bạn có biết câu trả lời thông thường mà Rutherfordnói tới ở đây là gì không?

Các bạn có biết người sinh viên đó là ai không? Đó chính là nha vật lý vĩ đại người Đan Mạch Niels Bohr (1885-1962), giải thưởng Nobel về vật lý năm 1922, người đầu tiên đã đưa mẫu nguyên tử với các mức năng lượng của các electron quay xung quanh hạt nhân, nhưng quan trọng hơn, ông là người tiên phong trong việc xây dựng nên Thuyết lượng tử.

Nguồn: Vật lý và Tuổi trẻ, số 24, 8/2005, tr 18