คิดนอกกรอบ

"คิดนอกกรอบ" โจทย์ข้อหนึ่งในข้อสอบวิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนมีดังนึ้

*"จงอธิบายว่าท่านจะใช้บารอมิเตอร์วัดความสูงของตึกระฟ้าได้อย่างไร"*
รู้จักกันนะครับบาร์รอมิเตอร์นี่ก็คือเครื่องมือวัดความกดอากาศนั่นเอง (อธิบายเพิ่มเติมก็คงต้องบอกว่าอากาศนั้นมันมีน้ำหนักหรือมีแรงกดนั่น และแรงกดของอากาศนั้นเมื่ออยู่ในระดับความสูงที่เปลี่ยนไปความกดอากาศก็เปลี่ยน­ไปด้วย) นักศึกษาคนหนึ่งเขียนคำตอบลงไปว่า

"เอาเชือกยาวๆ ผูกกับบารอมิเตอร์แล้วหย่อนลงมาจากยอดตึกแล้วก็เอาความยาวเชือกบวกความสูงบารอมิเตอร์ก็จะได้ความสูงของตึก"

ฟังดูเป็นอย่างไรครับคำตอบนี้ ผมฟังครั้งแรกผมยังอมยิ้มเลยครับ แต่อาจารย์ที่ตรวจข้อสอบไม่นึกขันอย่างผมด้วย อาจารย์ตัดสินให้นักศึกษาคนนั้นสอบตก นักศึกษาผู้นั้นยืนยันต่ออาจารย์ที่ปรึกษาว่าคำตอบของเขาควรจะถูกต้องอย่างไม่มีข้อโต้แย้ง และคำตอบของเขาก็สามารถพิสูจน์ได้ทางวิทยาศาสตร์

ทางมหาวิทยาลัยจึงตั้งกรรมการชุดหนึ่งมาตัดสินเรื่องนี้และในที่สุดคณะกรรมการก็มีความเห็นตรงกันว่า คำตอบนั้นถูกต้องอย่างแน่นอน แต่เป็นคำตอบที่ไม่แสดงถึงความรู้ความสามารถทางฟิสิกส์ ดังนั้นเพื่อเป็นการแก้ข้อขัดแย้งที่เกิดขึ้น ทางคณะกรรมการจึงให้เรียกนักศึกษาคนนั้นมา แล้วให้สอบข้อสอบข้อนั้นอีกครั้งหนึ่งต่อหน้าโดยให้เวลาเพียง 6 นาที เท่ากับเวลาในการสอบ โดยใช้ข้อสอบเดิมเพื่อหาคำตอบที่แสดงให้เห็นถึงความรู้ทางด้านฟิสิกส์

หลังจากผ่านไป3 นาที นักศึกษาคนนั้นก็ยังนั่งนิ่งอยู่กรรมการจึงเตือนว่า เวลาผ่านไปครึ่งหนึ่งแล้วจะไม่ตอบหรืออย่างไร นักศึกษาหัวรั้นจึงตอบว่า เขามีคำตอบมากมายที่เกี่ยวกับฟิสิกส์แต่ไม่สามารถตัดสินใจได้ว่าจะใช้คำตอบไหนดี และเมื่อได้รับคำเตือนอีกครั้งนักศึกษาจึงเขียนคำตอบลงไปดังนี้ :

ประการแรก ให้เอาบารอมิเตอร์ขึ้นไปบนดาดฟ้าตึกและทิ้งลงมาจับเวลาจนถึงพื้น ความสูงของตึกหาได้จากสูตร H = 1/2 g X t^2

หรือถ้าแดดแรงพอให้วัดความสูงบารอมิเตอร์แล้วก็วางบารอมิเตอร์ให้ตั้งฉากพื้นแล้ววัดความยาวของเงาบารอมอเตอร์ จากนั้นก็วัดความยาวของเงาตึก แล้วคิดด้วยตรีโกณมิติก็จะได้ความสูงของตึกโดยไม่ต้องขึ้นไปบนตึกด้วยซ้ำ

หรือถ้าเกิดอยากใช้ความสามารถด้านวิทยาศาสตร์มากกว่านี้ ก็เอาเชือกเส้นสั้นๆมาผูกกะบารอมิเตอร์ แล้วแกว่งเหมือนลูกตุ้มแพนดูลัม ตอนแรกก็แกว่งระดับพื้นดินแล้วก็ไปแกว่งอีกทีบนดาดฟ้า ความสูงของตึกจะหาได้จากความแตกต่างของคาบการแกว่ง เนื่องจากความแตกต่างของแรงดึดดูดจากจุดศูนย์กลางของมวลคำนวณจาก T = 2 พาร์กำลัง 2 รากที่ 2 ของ l/g

ถ้าตึกมีบันไดหนีไฟก็ง่ายๆ ให้เดินขึ้นไปเอาบารอมิเตอร์ทาบ แล้วก็ทำเครื่องหมายไปเรื่อยๆจนถึงยอดตึกนับไว้คูณด้วยความสูงของบารอมิเตอร์ก็­ได้ความสูงตึก

แต่ถ้าคุณเป็นคนที่น่าเบื่อและยึดถือตามแบบแผนจำเจซ้ำซาก คุณก็เอาบารอมิเตอร์วัดความดันอากาศที่พื้นและที่ยอดตึก คำนวณความแตกต่างของความดันก็จะได้ความสูง ส่วนวิธีสุดท้ายง่ายและตรงไปตรงมาก็คือไปเคาะประตูห้องภารโรง แล้วบอกว่า "อยากได้บารอมิเตอร์สวยๆ ใหม่เอี่ยมสักอันไหม? ช่วยบอกความสูงของตึกให้ผมทีแล้วผมจะยกให้"

นักศึกษาคนนั้นคือ "นีลโบร์" ผู้ได้รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 1922

"คิดนอกกรอบ" เป็นมั้ย !!