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第148章 三角形


【神谕纪元·二七〇〇年(春)】

大夏王都,春雨绵绵。

细密的雨丝如同天地间垂下的珠帘,笼罩着这座拥有数千年历史的庞大都城。

经过数百年的扩建与修缮,王都早已不是当年的模样。

青砖铺就的朱雀大街宽阔平整,两侧的排水渠设计精妙,即便是在这连绵的春雨中,路面也鲜有积水。

而在城市的东侧,那片占地极广、古木参天的建筑群,便是大夏文明的心脏大夏学宫总院。

这里没有市井的喧嚣,只有悠扬的钟声和朗朗的读书声。

【大夏学宫·数学院(原算学科)】

在一间堆满了算筹、图纸和木质模型的静室内,一位须发花白的老者正跪坐在案几前,眉头紧锁,仿佛遇到了一生中最大的难题。

他叫许广,大夏学宫数学院的首席博士。

在他面前的案几上,摆放着一张巨大的宣纸,上面画满了各种各样的三角形、方块和圆圈。

墨迹未干,显然他已经在这里推演了很久。

“不对……还是不对。”

许广喃喃自语,手中的毛笔悬在半空,迟迟无法落下,“勾三股四弦五,这是老祖宗传下来的规矩。可是……如果勾是五,股是七呢?弦又该是多少?”

这是困扰了大夏工匠千年的问题。

自古以来,大夏的工匠在建造房屋、丈量土地时,都知道一个经验法则。

如果把直角三角形的两条直角边分别做成三尺和四尺,那么斜边一定是五尺。

但这只是一个特例。

最近,工部那边遇到了大麻烦。

夏王下令在西部的山区开凿一条新的隧道,需要精确计算山体的斜度与长度。

工匠们发现,当直角边的长度变化时,他们根本无法算出斜边的确切数值,只能靠拉绳子硬量。

误差极大。

“数之法,当通于万物,岂能只有特例?”

许广扔下毛笔,有些烦躁地站起身。

他走到窗边,推开窗棂,任由湿润的凉风吹在脸上。

窗外,是数学院的回廊。

地面上铺着整齐的方形青砖,雨水打在砖面上,泛起一层水光。

许广的目光无意识地落在那地面的方砖上。

那些青砖是交错铺设的,每一块都是标准的正方形。

而在回廊的转角处,为了美观,工匠将青砖斜着切开,拼成了一个个三角形的图案。

忽然。

一道闪电划破长空,也仿佛劈开了许广脑海中的迷雾。

他的目光死死地盯着地面上一块被斜切的青砖。

“方砖……斜切……”

“如果以斜边为边长,画一个正方形……”

许广猛地转身,像个疯子一样冲回案几旁。

他一把扫开桌上凌乱的算筹,铺开一张崭新的白纸。

他没有画三角形,而是先画了一个方格网。

“假设……每一个方格代表一尺。”

他在纸上画了一个直角三角形,勾长为3格,股长为4格。

然后,他分别以这三条边为边长,向外画出了三个正方形。

勾上的正方形,面积是3乘3,九个格子。

股上的正方形,面积是4乘4,十六个格子。

“九加十六……二十五。”

许广的手有些颤抖。

他看向那个以斜边为边长的倾斜正方形。

因为是斜着的,很难直接数格子。

“割补!移形换位!”

许广拿起剪刀,将纸上的图形剪了下来。

他利用出入相补的原理,将那个倾斜的大正方形拆分成几个小三角形和矩形,然后重新拼凑。

当那些碎片严丝合缝地填满了二十五个格子时,许广感觉自己的头皮都要炸开了。

“二十五!”

“勾方加股方,等于弦方!”

“但这只是特例……如果是五和七呢?”

许广重新画图,这次不再依赖格子,而是纯粹的几何推演。

他画了一个大正方形,然后在里面画了四个全等的直角三角形,围成了一个小正方形。

他开始计算面积。

大正方形的面积  =  弦的平方。

大正方形的面积  也等于  =  四个三角形的面积  +  中间小正方形的面积。

随着算式的一步步推导,那些繁杂的数字奇迹般地相互抵消,最后只剩下了那个最简洁、最优美、最震撼的等式:

勾²  +  股²  =  弦²

“找到了……”

许广瘫坐在地上,看着那张写满了墨迹的纸,泪流满面。

这不再是工匠的经验,这是真理。

这是放之四海而皆准,无论在王都还是在海城,无论在平原还是在高山,甚至在天上的星星之间,都永恒不变的真理!

……

三日后,大夏学宫·论道堂。

今日的论道堂,座无虚席。

不仅数学院的学子和博士全到了,就连工部尚书、祭司院的几位祭司,以及大夏学宫祭酒都亲自到场。

因为许广博士声称,他找到了丈量天地的尺子。

大堂中央,竖立着一块巨大的涂了黑漆的木板。

许广身穿整洁的博士服,手持白垩(粉笔),站在黑板前。

他的脸色有些苍白,那是几天几夜没合眼的后果,但他的眼睛亮得像两团火。

“诸位。”

许广的声音沙哑而坚定,“千百年来,我们一直在用‘数’来记录粮食,记录人口,记录税收。我们以为数只是工具。”

“但今天,我要告诉大家,数,是道。”

他转身,在黑板上画出了那个经典的弦图。

“这是什么?拼图游戏吗?”底下有年轻的学子窃窃私语。

许广没有理会,他开始演示。

从最简单的勾三股四弦五,到复杂的通用证明。

他手中的白垩笔在黑板上飞舞,发出“哒哒哒”的脆响。

当他最后写下“勾方之积,加股方之积,必等于弦方之积”的结论时,台下依然是一片死寂。

很多人没听懂。

“许博士。”

工部尚书站了起来,眉头微皱,“你的推演很精彩。但我想问,这东西有什么用?能帮我多修一里路吗?能帮我多炼一斤铁吗?”

这是一个极其现实的问题。大夏的学风虽然开放,但依然讲究经世致用。

许广看着工部尚书,笑了。

“尚书大人,您不是在为西部开山凿隧道的工程发愁吗?”

许广在黑板上画了一座山,“您想知道从山这边打洞,要打多远才能通到那边,对吗?”

“没错。但这山太高,没法直接量。”

“不用量。”

许广指着黑板,“只要我们在山脚下量出两个直角边,根据这个定理,我就能算出那条看不见的‘弦’有多长!分毫不差!”

工部尚书愣住了。

“还有。”

许广转向祭司院的祭司,“你们观星台在推演星辰轨迹时,是不是经常因为无法测量星星之间、星星与地面的距离而苦恼?”

“只要有了这个定理,天地皆可量!”

许广的声音拔高,“只要给我三个点,我就能算出它们之间的距离!不管是高山深谷,还是日月星辰!”

“这,就是它的用处!”

轰——!

台下爆发出了雷鸣般的掌声。

那些原本听得云里雾里的学子们,此刻终于明白了这项发现的伟大之处。

它打破了感官的限制,让人类可以用智慧去触碰那些手够不到的地方。

“神乎其技……神乎其技啊!”

大夏学宫祭酒颤巍巍地站起来,走到许广面前,深深一揖。

“许博士,此定理一出,我大夏之算学,将不再是简单的记账之术,而是通天之梯!”

“此图,当刻于石碑,立于学宫正门,供万世瞻仰!”

……

【神谕纪元·二七〇〇年(秋)】

大夏学宫正门。

一块崭新的石碑刚刚落成。

石碑上,没有刻复杂的文字,也没有刻圣人的语录。

上面只刻着一副图案——“许广弦图”,以及那个简洁到极致的公式。

每天,都有无数的学子经过这里。

他们会停下脚步,抬头仰望这块石碑。

他们或许还不知道,这块石碑的竖立,标志着大夏文明正式跨越了从经验科学到理论科学的门槛。

从此以后,大夏的工匠不再只凭感觉造桥,而是开始计算应力。

大夏的祭司不再只凭肉眼观星,而是开始计算轨道。

在许广的书房里,这位完成了历史使命的老人,再次铺开了一张白纸。

他的目光不再局限于直角三角形。

“既然直角三角形有这样的规律……”

许广看着窗外的圆形拱门。

“那圆呢?圆的周长与直径,是否也有一个永恒不变的理?那个周算先贤留下的圆周率,还能不能算得更准一点?”

他重新拿起了笔。

在这个知识爆发的年代,真理的大门一旦被推开,就再也关不上了。

无数像许广一样的求道者,正举着火把,冲进未知的黑暗,试图照亮这个世界的每一个角落。

(注:勾:短直角边。股:长直角边。弦:斜边。)

(出入相补:一个平面图形被分割成若干部分后,将这些部分重新组合拼接成另一个图形,只要分割后的各部分“出”和“入”的面积完全相等,那么新图形与原图形的总面积就保持不变。)

(出入相补是中国古代数学独创的、基于图形切割与重组的几何原理。)


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