第九十六章 科学交流
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其实刘墉是白担心一场,按照现在的科技水平,要打造出铁甲战船无疑是痴人说梦。不过,在汉末的政治家中曹操无疑是最重视科技的一位。见识了此次曹冲称象之妙,曹操对自然学科更多了一番兴趣和重视。
刘墉还在沉思,蔡文姬轻轻一拉他的衣袖,低声道:“刘大哥……”
刘墉一呆,问道:“小姐,有什么事?”
蔡文姬白了刘墉一眼,小声嗔怪道:“都说了不要叫我小姐的,你叫我的名或者字都成啊。”
刘墉取笑道:“叫你文姬你又不答应。我觉得你是该考虑一下,昭姬这个字真没有文姬好听。”
蔡文姬俏脸一板,轻哼一声,又道:“你还要不要我把话说完啊,这事可与你有莫大的关系呢。”
刘墉一惊,忙正容道:“是。琰儿请说。”
蔡文姬嘻嘻一笑,低声道:“丞相难得有今日这般愉悦、舒畅,良机莫施,你还不快去求丞相。”
刘墉一呆道:“我有什么事要求丞相?”
蔡文姬柳眉倒竖,娇嗔道:“你装什么不懂呀。你不是想娶貂蝉么?你现在去求,丞相念及你对冲儿的悉心教导,必然会答应的。”
刘墉听了又是感动又是无奈,他何尝不知道此时正是求曹操的好时机啊!可是他不能啊。只要曹操答应,那么他必将又欠下一份天大的人情,这让本就对曹操又爱又敬,左右为难,早想寻机离开的刘墉如何应对,因此他不得不放弃掉这一千载难逢的机会。
“多谢琰儿。”刘墉心中五味杂陈,嗫喏道,“此事还不急,我自有打算。”
蔡文姬对刘墉恨恨道:“你今日不说,以后可别后悔。”说完,扭过头去不再理他。
刘墉叹了口气。在皖城那儿还有位姑娘对我望眼欲穿呢。刘墉啊刘墉,你是要当负心郞么?
过了两日,曹操召见刘墉道:“崇如,有几位饱学之士。孤为你引见一下。”曹操一说姓名,刘墉不由吃了一惊,因为这几人无一不是如雷贯耳、名传后世的大科学家,有著名的数学家、天文学家刘洪、赵爽师徒,水利学家、发明家韩暨……
韩暨发明的水排。也就是冶铁用的水力鼓风机,极大地改善了人、畜鼓风效率低下的问题;刘洪更是了得,乃东汉鲁王刘兴后裔,珠算的发明者,被后世尊为“算圣”、“珠算之父”(当然这时的珠算还远不及后世)。刘洪最大的成就在天文学,他算出的回归年为365.2462日,这与现代测出的365.2422日相差无几,可见刘洪之能。刘洪今年已经七十岁了,白发苍苍,不过精神矍铄。红光满面;而赵爽则不过才十八、九岁,身子甚是瘦弱,不过头颅硕大,一副若有所思的模样。
“听闻先生精通术数,在下不才,想领教一番,不知先生可否赐教。”赵爽拱手施礼道。他比刘墉要小上几岁,故以先生之礼参拜。
刘墉微笑道:“君卿公子客气了,刘墉自当奉陪。不知公子要如何比试?”
“我等请丞相出题,各自计算。最后由丞相依正确得数及用时长短来评判胜负如何?”
“行啊!丞相以为如何?”
“好!本相为你们裁决。”曹操左右一看,这边赵爽踌躇满志、跃跃欲试,那边刘墉气定神闲、波澜不惊,不禁捋须微笑。略一思索,出了加法、乘法题各十道。
不一会儿,刘墉、赵爽先后交卷,曹操叫刘洪、韩暨一同评判,刘墉自是第一。曹操早知此种结果,不以为异。倒是刘洪、韩暨大吃一惊,只因他们早知赵爽之能,术算天下第一,不想竟让一个来自西域化外之地的刘墉给比下去了。
赵爽自是不服,又请曹操加大难度再出十题。熟料结果依旧,刘墉仍是第一。赵爽有些泄气,轻咬着嘴唇,又道:“先生如此精通术数,想必知道勾股定理吧?”
“当然了。”刘墉笑道,学过数学的没有不知道勾股定理的。简单来说,在一个直角三角形中,两条直角边的平方之和等于斜边的平方。在中国古代,两条直角边分别叫做勾和股,斜边称为弦,故称为勾股定理。
“先生可知道如何证明?”赵爽的眼里透着一丝得意。他的确有骄傲的资本,人类虽很早就发现了勾股定理,但能科学的证明却极不容易。赵爽是世界上有史料记载的第一人,自是中国人的骄傲。
“请公子试解之。”刘墉恭敬说道。刘墉并非故意做作,他是真心的钦佩赵爽,也为自己是一个中国人而自豪。
赵爽拿出四个同样大小的直角三角形,放到桌上,一阵摆弄,拼成一个以三角形的斜边为边长的正方形。赵爽指着图形道:“先生请看。这个正方形的面积便是弦方,可对?”
“正是。”刘墉笑着配合道。
“这个正方形又是由四个三角形和中间的一个小正方形组成的……”赵爽看了看刘墉,继续道,“三角形的面积和小正方形的面积分别是……”
赵爽一通讲解完毕,笑道:“先生,你觉得在下这个证明法如何?”
“公子这法子倒也巧妙,论证过程也极是严密、合理。”赵爽的脸上顿时露出开心的笑容,不料刘墉却微微一笑,又道,“不过公子,刘墉倒有个更为简便的证明法子。”
“啊?”这可是赵爽最为得意之作啊,刘洪、韩暨大吃一惊,相视一眼,都不敢相信。赵爽更是一愣,还有比我更为巧妙之法?赵爽有些怀疑,不过仍施礼道:“还请先生为赵爽演示一番。”曹操也笑道:“崇如,你快说说你的法子。”
“是,丞相!”刘墉抱拳向在座各位逐一拱手施礼,又从赵爽手上的四个三角形中取出两个,笑道:“只需两个便可。”
赵爽更是一呆,只见刘墉拿着那两个三角形,拼成了一个直角梯形。这个梯形的上、下底分别是三角形的两条直角边,高是两个三角形一条短的直角边与另一个三角形长的直角边之和。
如果设直角三角形的两直角边分别为a、b,斜边为c。按照赵爽的方法,大正方形的面积为c2;也可以是四个三角形的面积加上小正方形的面积即1/2ab×4+(b-a)(b-a),将此式化解后即是a2+b2,因而得到c2=a2+b2;而刘墉的法子则是这样。梯形面积=(上底+下底)×高÷2,即(a+b)×(a+b)÷2,化简得到1/2(a2+b2)+ab;同样,这个梯形是三个直角三角形组成的,面积也可以表示为1/2ab+1/2ab+1/2c2。比较这两个式子同样可得到c2=a2+b2。
两人殊途同归,虽然都是用的面积法,虽然都是等量代换,但无疑刘墉的法子更简便些。不待刘墉演算完成,刘洪、韩暨都是心中一叹,赵爽又输了。赵爽更是面色苍白,他潜心钻研的沤心之作竟让刘墉轻易超越,心中之失落可想而知。
刘墉见赵爽一脸的落寞,心中不忍,便道:“公子也别介怀。刘墉之法的灵感其实全来自于你那副弦图。”
“先生所言当真?”赵爽顿时一呆,又惊又喜。
“刘墉何必欺瞒公子。”刘墉含笑道,“当时刘墉见到公子的弦图就觉得此法极其巧妙而直观,便又想,如能再简便些则更好了。刘墉绞尽脑汁,方想出这个法子。在这点上,你算是刘墉的老师。”刘墉又诚恳道:“公子,你是世上第一个证明勾股定理的人,刘墉极为佩服。”说着,深施一礼。
“先生过誉了。”赵爽又喜又羞。忙将刘墉扶了起来。
曹操组织这次比试的最大目的本是想借赵爽等人来打压一下刘墉。没想到刚比了两轮,刘墉竟连胜两场,曹操顿时有些心灰意冷,没了兴致。便道:“诸位,你们这些所谓的证明可有何实际意义?”曹操虽重视技术,但对其中的科学道理却不感兴趣,也看不懂,他在乎的是生产中的应用,特别是军事上的应用。
刘墉突然想到《海岛算经》上的应用实例。便道:“丞相,数学的应用无所不在。刘墉试举一例,譬如说测量城外石人山的高度,丞相可知有谁能测量么?”
曹操大惊道:“那山极是险峻,攀爬起来极危险……”曹操只知道测山高需要叫人爬到山顶,然后再放一条长绳下来,最后量绳长即可。不过,这样一来除非是有笔直的峭壁,否则测的也只是山的斜边长啊。既然刘墉有如此说法,难道……曹操奇道:“崇如莫非有好的法子?”
刘墉猜中曹操心中所想,拱手微笑道:“丞相,刘墉有一简单法子便可测量。”
曹操又喜又疑,问赵爽等人道:“你们可有法子?”三人对视一眼,一脸的羞赧。曹操只得对刘墉道:“崇如需要哪些材料,可要本相派人协助?”
刘墉笑道:“不须那么麻烦,只需两根一样长短的木杆即可。”
两根木棒就能测出山高?众人闻听都大吃一惊,不敢相信自己的耳朵。
刘墉微微一笑,心道,虽然你们也是大数学家,不过比起你们的后辈,现在还没出世的刘徽,你们的名气还是差了些。
刘徽是公元三世纪世界上最杰出的数学家,他最闻名于世的有两样,一是发明了割圆术,是世界上求出圆周率为3.14的第一人;二是撰写了《九章算术注》,其中第十卷题为《重差》,即《海岛算经》,是我国最早的一部测量学著作。《海岛算经》共设九问,都是用表尺重复从不同位置测望,取测量所得的差数,进行计算从而求得山高或谷深,这就是重差理论。
历史上第一个发现重差理论的便是中年以后的赵爽,不过真正让重差理论用在实际测量中的还是刘徽。所谓重差理论其实就是借助矩、表、绳等简单测量工具,依据相似直角三角形对应边成比例的内在关系,进行测高、望远、量深的理论和方法,实现了人类历史上第一次由直接测量(步量或丈量)向间接测量的飞跃。在测量数学领域上,中国人的成就超越西方世界约一千年,直到今日,重差测量理论和方法在某些场合仍有借鉴意义。
“崇如,你便为孤测量一下如何?”
“丞相有令。刘墉敢不遵命?”
曹操闻言大喜过望,反正上次测地的木杆还在。曹操当即拨了一队兵士,带着赵爽、刘洪、韩暨及一众文臣武将,前呼后拥。前往石人山。许都地势平坦,走了没多久,便远远望见石人山峰顶。刘墉请曹操扎下营寨,并在大帐安座,自己则带着一帮士卒前往丈量。
刘墉命人在前后相距1000步各立一根高约三丈的木杆。令两杆与石人山均在同一直线上。曹操见刘墉离那山极远便开始测量有些迟疑,帐中谋士也是众说纷纭,但多是惊疑之色。
只见刘墉从第一杆开始,抬眼看着杆头,然后慢慢后退,渐渐地人蹲了下去,到最后竟趴在地上,最后在地上圈了个点。众人一见,更是不明就里,一时议论纷纷。他们不知。刘墉此举只是确保峰顶、杆头、地上的点在一条直线上。
有人建议道,“丞相,在下以为应当派人前去实地丈量一下,与刘墉测的数据也好有个对比,否则,我们何以知晓孰是孰非?”
曹操颔首点头,“有理”,另拨一队兵卒前去测量。
这边,刘墉在第二根杆上也同样施为,在地上又圈了个点。接着。丈量这两个点到所在杆的距离。不一会儿,刘墉拿着这几个数据回到曹操的大帐,禀道:“丞相,刘墉已测量完毕。可以计算并得出山的高度了。”
曹操瞠目结舌道:“这么快?”和群臣交换了下怀疑的目光,说道,“崇如去计算吧。”
这边众人还在争论,刘墉已经报出结果。曹操见众人都难以置信,争辩声不断,便笑道:“诸公此时争论又有何意。大家稍安勿躁,等实地丈量结果出来后自有公断。咱们还是等等吧。”曹操吩咐士兵在场内摔跤角力,自己及众臣在旁饮酒观看。过了半日,前去测量的兵卒方回,一报结果,与刘墉所测相差无几。众人面面相觑,场上顿时鸦雀无声。
曹操笑道:“今日又见识了崇如神技,当真玄妙如神。”扭头又对赵爽等人道:“孤等皆不解其中深意,便由你等去与刘墉辩议就是。”曹操兴致勃勃,带着众人返回许都。
刘墉与赵爽等三人同车,知道他们仍是百思不解,便笑道:“这其中的道理其实并不高深,在下举一个小法子便可说明。”三人又惊又喜,忙施礼请教。
刘墉随手拿起车内的一双筷子,将其中一支截断,最后留下一长一短两根。刘墉将两根木棍竖在烛光的一侧,又道:“诸位请看,每根木棍都有影子,长的这根影子长一点,短的这根影子则要短一点,这都是我们司空见惯的事。不过,不知诸位察觉到没有,每根木棍与它的影子有何关系?”
三人观察片刻,几乎同时“啊”了一声,赵爽更是讶然道:“每根木棍的长度与它的影子的比例是恒定的。”
“正是!”刘墉颔首道,“这就叫相似三角形,对应的边的比值是不变的。我测山高的方法就是这样来的……”刘墉又取过一张图,将重差测量的原理用示意图的方法细细讲解了一番。三人顿时茅塞顿开,连连感叹。
“先生为何不用量影长的法子来测山高呢?不是更为简便吗?”赵爽一时不解,话音刚落,赵爽又重重地拍着自己的头懊恼道,“瞧我笨的。山峰的影子太长可不好量啊。”
韩暨也笑道:“不仅是影子长短问题,你还得确定山峰落在地上的中心点不是,这是最难办的。”
“什么最难办,根本就办不到。”刘洪挼着胡须也笑道,“因而只能用崇如那个法子。”
“其实相似三角形的原理还不止于此。”刘墉一笑,对赵爽道,“公子,你还可以用来证明勾股定理呢。只需一个直角三角形,象这样从直角顶点引一条垂线段到斜边即可……”
赵爽又惊又喜,自去思索。刘洪拱手说道:“听闻刘公子曾与丞相畅聊天文地理,老朽也想请教一二,不知可否?”
刘墉忙回礼道:“老先生客气了。不瞒老先生,刘墉对天文、地理只是略知皮毛。能回答丞相公子的问题只是凑巧罢了,在下对黄道、子午、日食等是一窍不通,不敢与刘公相提并论。”
三人见刘墉爽快认输,都有些诧异,不过见他态度真诚,不似作伪,再加上早听说过他虽居高位,但性子和顺,胸襟广阔,不由更生好感。四人都是重视科学之人,因而畅谈甚欢,到分别时仍是依依不舍。
刘墉回到家中,门房道:“公子爷,有位老先生候你多时了。”(未完待续。)
其实刘墉是白担心一场,按照现在的科技水平,要打造出铁甲战船无疑是痴人说梦。不过,在汉末的政治家中曹操无疑是最重视科技的一位。见识了此次曹冲称象之妙,曹操对自然学科更多了一番兴趣和重视。
刘墉还在沉思,蔡文姬轻轻一拉他的衣袖,低声道:“刘大哥……”
刘墉一呆,问道:“小姐,有什么事?”
蔡文姬白了刘墉一眼,小声嗔怪道:“都说了不要叫我小姐的,你叫我的名或者字都成啊。”
刘墉取笑道:“叫你文姬你又不答应。我觉得你是该考虑一下,昭姬这个字真没有文姬好听。”
蔡文姬俏脸一板,轻哼一声,又道:“你还要不要我把话说完啊,这事可与你有莫大的关系呢。”
刘墉一惊,忙正容道:“是。琰儿请说。”
蔡文姬嘻嘻一笑,低声道:“丞相难得有今日这般愉悦、舒畅,良机莫施,你还不快去求丞相。”
刘墉一呆道:“我有什么事要求丞相?”
蔡文姬柳眉倒竖,娇嗔道:“你装什么不懂呀。你不是想娶貂蝉么?你现在去求,丞相念及你对冲儿的悉心教导,必然会答应的。”
刘墉听了又是感动又是无奈,他何尝不知道此时正是求曹操的好时机啊!可是他不能啊。只要曹操答应,那么他必将又欠下一份天大的人情,这让本就对曹操又爱又敬,左右为难,早想寻机离开的刘墉如何应对,因此他不得不放弃掉这一千载难逢的机会。
“多谢琰儿。”刘墉心中五味杂陈,嗫喏道,“此事还不急,我自有打算。”
蔡文姬对刘墉恨恨道:“你今日不说,以后可别后悔。”说完,扭过头去不再理他。
刘墉叹了口气。在皖城那儿还有位姑娘对我望眼欲穿呢。刘墉啊刘墉,你是要当负心郞么?
过了两日,曹操召见刘墉道:“崇如,有几位饱学之士。孤为你引见一下。”曹操一说姓名,刘墉不由吃了一惊,因为这几人无一不是如雷贯耳、名传后世的大科学家,有著名的数学家、天文学家刘洪、赵爽师徒,水利学家、发明家韩暨……
韩暨发明的水排。也就是冶铁用的水力鼓风机,极大地改善了人、畜鼓风效率低下的问题;刘洪更是了得,乃东汉鲁王刘兴后裔,珠算的发明者,被后世尊为“算圣”、“珠算之父”(当然这时的珠算还远不及后世)。刘洪最大的成就在天文学,他算出的回归年为365.2462日,这与现代测出的365.2422日相差无几,可见刘洪之能。刘洪今年已经七十岁了,白发苍苍,不过精神矍铄。红光满面;而赵爽则不过才十八、九岁,身子甚是瘦弱,不过头颅硕大,一副若有所思的模样。
“听闻先生精通术数,在下不才,想领教一番,不知先生可否赐教。”赵爽拱手施礼道。他比刘墉要小上几岁,故以先生之礼参拜。
刘墉微笑道:“君卿公子客气了,刘墉自当奉陪。不知公子要如何比试?”
“我等请丞相出题,各自计算。最后由丞相依正确得数及用时长短来评判胜负如何?”
“行啊!丞相以为如何?”
“好!本相为你们裁决。”曹操左右一看,这边赵爽踌躇满志、跃跃欲试,那边刘墉气定神闲、波澜不惊,不禁捋须微笑。略一思索,出了加法、乘法题各十道。
不一会儿,刘墉、赵爽先后交卷,曹操叫刘洪、韩暨一同评判,刘墉自是第一。曹操早知此种结果,不以为异。倒是刘洪、韩暨大吃一惊,只因他们早知赵爽之能,术算天下第一,不想竟让一个来自西域化外之地的刘墉给比下去了。
赵爽自是不服,又请曹操加大难度再出十题。熟料结果依旧,刘墉仍是第一。赵爽有些泄气,轻咬着嘴唇,又道:“先生如此精通术数,想必知道勾股定理吧?”
“当然了。”刘墉笑道,学过数学的没有不知道勾股定理的。简单来说,在一个直角三角形中,两条直角边的平方之和等于斜边的平方。在中国古代,两条直角边分别叫做勾和股,斜边称为弦,故称为勾股定理。
“先生可知道如何证明?”赵爽的眼里透着一丝得意。他的确有骄傲的资本,人类虽很早就发现了勾股定理,但能科学的证明却极不容易。赵爽是世界上有史料记载的第一人,自是中国人的骄傲。
“请公子试解之。”刘墉恭敬说道。刘墉并非故意做作,他是真心的钦佩赵爽,也为自己是一个中国人而自豪。
赵爽拿出四个同样大小的直角三角形,放到桌上,一阵摆弄,拼成一个以三角形的斜边为边长的正方形。赵爽指着图形道:“先生请看。这个正方形的面积便是弦方,可对?”
“正是。”刘墉笑着配合道。
“这个正方形又是由四个三角形和中间的一个小正方形组成的……”赵爽看了看刘墉,继续道,“三角形的面积和小正方形的面积分别是……”
赵爽一通讲解完毕,笑道:“先生,你觉得在下这个证明法如何?”
“公子这法子倒也巧妙,论证过程也极是严密、合理。”赵爽的脸上顿时露出开心的笑容,不料刘墉却微微一笑,又道,“不过公子,刘墉倒有个更为简便的证明法子。”
“啊?”这可是赵爽最为得意之作啊,刘洪、韩暨大吃一惊,相视一眼,都不敢相信。赵爽更是一愣,还有比我更为巧妙之法?赵爽有些怀疑,不过仍施礼道:“还请先生为赵爽演示一番。”曹操也笑道:“崇如,你快说说你的法子。”
“是,丞相!”刘墉抱拳向在座各位逐一拱手施礼,又从赵爽手上的四个三角形中取出两个,笑道:“只需两个便可。”
赵爽更是一呆,只见刘墉拿着那两个三角形,拼成了一个直角梯形。这个梯形的上、下底分别是三角形的两条直角边,高是两个三角形一条短的直角边与另一个三角形长的直角边之和。
如果设直角三角形的两直角边分别为a、b,斜边为c。按照赵爽的方法,大正方形的面积为c2;也可以是四个三角形的面积加上小正方形的面积即1/2ab×4+(b-a)(b-a),将此式化解后即是a2+b2,因而得到c2=a2+b2;而刘墉的法子则是这样。梯形面积=(上底+下底)×高÷2,即(a+b)×(a+b)÷2,化简得到1/2(a2+b2)+ab;同样,这个梯形是三个直角三角形组成的,面积也可以表示为1/2ab+1/2ab+1/2c2。比较这两个式子同样可得到c2=a2+b2。
两人殊途同归,虽然都是用的面积法,虽然都是等量代换,但无疑刘墉的法子更简便些。不待刘墉演算完成,刘洪、韩暨都是心中一叹,赵爽又输了。赵爽更是面色苍白,他潜心钻研的沤心之作竟让刘墉轻易超越,心中之失落可想而知。
刘墉见赵爽一脸的落寞,心中不忍,便道:“公子也别介怀。刘墉之法的灵感其实全来自于你那副弦图。”
“先生所言当真?”赵爽顿时一呆,又惊又喜。
“刘墉何必欺瞒公子。”刘墉含笑道,“当时刘墉见到公子的弦图就觉得此法极其巧妙而直观,便又想,如能再简便些则更好了。刘墉绞尽脑汁,方想出这个法子。在这点上,你算是刘墉的老师。”刘墉又诚恳道:“公子,你是世上第一个证明勾股定理的人,刘墉极为佩服。”说着,深施一礼。
“先生过誉了。”赵爽又喜又羞。忙将刘墉扶了起来。
曹操组织这次比试的最大目的本是想借赵爽等人来打压一下刘墉。没想到刚比了两轮,刘墉竟连胜两场,曹操顿时有些心灰意冷,没了兴致。便道:“诸位,你们这些所谓的证明可有何实际意义?”曹操虽重视技术,但对其中的科学道理却不感兴趣,也看不懂,他在乎的是生产中的应用,特别是军事上的应用。
刘墉突然想到《海岛算经》上的应用实例。便道:“丞相,数学的应用无所不在。刘墉试举一例,譬如说测量城外石人山的高度,丞相可知有谁能测量么?”
曹操大惊道:“那山极是险峻,攀爬起来极危险……”曹操只知道测山高需要叫人爬到山顶,然后再放一条长绳下来,最后量绳长即可。不过,这样一来除非是有笔直的峭壁,否则测的也只是山的斜边长啊。既然刘墉有如此说法,难道……曹操奇道:“崇如莫非有好的法子?”
刘墉猜中曹操心中所想,拱手微笑道:“丞相,刘墉有一简单法子便可测量。”
曹操又喜又疑,问赵爽等人道:“你们可有法子?”三人对视一眼,一脸的羞赧。曹操只得对刘墉道:“崇如需要哪些材料,可要本相派人协助?”
刘墉笑道:“不须那么麻烦,只需两根一样长短的木杆即可。”
两根木棒就能测出山高?众人闻听都大吃一惊,不敢相信自己的耳朵。
刘墉微微一笑,心道,虽然你们也是大数学家,不过比起你们的后辈,现在还没出世的刘徽,你们的名气还是差了些。
刘徽是公元三世纪世界上最杰出的数学家,他最闻名于世的有两样,一是发明了割圆术,是世界上求出圆周率为3.14的第一人;二是撰写了《九章算术注》,其中第十卷题为《重差》,即《海岛算经》,是我国最早的一部测量学著作。《海岛算经》共设九问,都是用表尺重复从不同位置测望,取测量所得的差数,进行计算从而求得山高或谷深,这就是重差理论。
历史上第一个发现重差理论的便是中年以后的赵爽,不过真正让重差理论用在实际测量中的还是刘徽。所谓重差理论其实就是借助矩、表、绳等简单测量工具,依据相似直角三角形对应边成比例的内在关系,进行测高、望远、量深的理论和方法,实现了人类历史上第一次由直接测量(步量或丈量)向间接测量的飞跃。在测量数学领域上,中国人的成就超越西方世界约一千年,直到今日,重差测量理论和方法在某些场合仍有借鉴意义。
“崇如,你便为孤测量一下如何?”
“丞相有令。刘墉敢不遵命?”
曹操闻言大喜过望,反正上次测地的木杆还在。曹操当即拨了一队兵士,带着赵爽、刘洪、韩暨及一众文臣武将,前呼后拥。前往石人山。许都地势平坦,走了没多久,便远远望见石人山峰顶。刘墉请曹操扎下营寨,并在大帐安座,自己则带着一帮士卒前往丈量。
刘墉命人在前后相距1000步各立一根高约三丈的木杆。令两杆与石人山均在同一直线上。曹操见刘墉离那山极远便开始测量有些迟疑,帐中谋士也是众说纷纭,但多是惊疑之色。
只见刘墉从第一杆开始,抬眼看着杆头,然后慢慢后退,渐渐地人蹲了下去,到最后竟趴在地上,最后在地上圈了个点。众人一见,更是不明就里,一时议论纷纷。他们不知。刘墉此举只是确保峰顶、杆头、地上的点在一条直线上。
有人建议道,“丞相,在下以为应当派人前去实地丈量一下,与刘墉测的数据也好有个对比,否则,我们何以知晓孰是孰非?”
曹操颔首点头,“有理”,另拨一队兵卒前去测量。
这边,刘墉在第二根杆上也同样施为,在地上又圈了个点。接着。丈量这两个点到所在杆的距离。不一会儿,刘墉拿着这几个数据回到曹操的大帐,禀道:“丞相,刘墉已测量完毕。可以计算并得出山的高度了。”
曹操瞠目结舌道:“这么快?”和群臣交换了下怀疑的目光,说道,“崇如去计算吧。”
这边众人还在争论,刘墉已经报出结果。曹操见众人都难以置信,争辩声不断,便笑道:“诸公此时争论又有何意。大家稍安勿躁,等实地丈量结果出来后自有公断。咱们还是等等吧。”曹操吩咐士兵在场内摔跤角力,自己及众臣在旁饮酒观看。过了半日,前去测量的兵卒方回,一报结果,与刘墉所测相差无几。众人面面相觑,场上顿时鸦雀无声。
曹操笑道:“今日又见识了崇如神技,当真玄妙如神。”扭头又对赵爽等人道:“孤等皆不解其中深意,便由你等去与刘墉辩议就是。”曹操兴致勃勃,带着众人返回许都。
刘墉与赵爽等三人同车,知道他们仍是百思不解,便笑道:“这其中的道理其实并不高深,在下举一个小法子便可说明。”三人又惊又喜,忙施礼请教。
刘墉随手拿起车内的一双筷子,将其中一支截断,最后留下一长一短两根。刘墉将两根木棍竖在烛光的一侧,又道:“诸位请看,每根木棍都有影子,长的这根影子长一点,短的这根影子则要短一点,这都是我们司空见惯的事。不过,不知诸位察觉到没有,每根木棍与它的影子有何关系?”
三人观察片刻,几乎同时“啊”了一声,赵爽更是讶然道:“每根木棍的长度与它的影子的比例是恒定的。”
“正是!”刘墉颔首道,“这就叫相似三角形,对应的边的比值是不变的。我测山高的方法就是这样来的……”刘墉又取过一张图,将重差测量的原理用示意图的方法细细讲解了一番。三人顿时茅塞顿开,连连感叹。
“先生为何不用量影长的法子来测山高呢?不是更为简便吗?”赵爽一时不解,话音刚落,赵爽又重重地拍着自己的头懊恼道,“瞧我笨的。山峰的影子太长可不好量啊。”
韩暨也笑道:“不仅是影子长短问题,你还得确定山峰落在地上的中心点不是,这是最难办的。”
“什么最难办,根本就办不到。”刘洪挼着胡须也笑道,“因而只能用崇如那个法子。”
“其实相似三角形的原理还不止于此。”刘墉一笑,对赵爽道,“公子,你还可以用来证明勾股定理呢。只需一个直角三角形,象这样从直角顶点引一条垂线段到斜边即可……”
赵爽又惊又喜,自去思索。刘洪拱手说道:“听闻刘公子曾与丞相畅聊天文地理,老朽也想请教一二,不知可否?”
刘墉忙回礼道:“老先生客气了。不瞒老先生,刘墉对天文、地理只是略知皮毛。能回答丞相公子的问题只是凑巧罢了,在下对黄道、子午、日食等是一窍不通,不敢与刘公相提并论。”
三人见刘墉爽快认输,都有些诧异,不过见他态度真诚,不似作伪,再加上早听说过他虽居高位,但性子和顺,胸襟广阔,不由更生好感。四人都是重视科学之人,因而畅谈甚欢,到分别时仍是依依不舍。
刘墉回到家中,门房道:“公子爷,有位老先生候你多时了。”(未完待续。)