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第八十三章 勾股測量(2/2)

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勾股之術,始見於《周髀》,勾者,直角三角形之短直角邊,股者,直角三角形之長直角邊,又有『弦』,為直角三角形之斜邊。

《周髀》提出「勾三股四弦五」,漢末三國時吳國學者趙爽為《周髀》作注,將其表述為「勾股各自乘,並之,為弦實。開方除之,即弦。」

《周髀》據此提出了「勾股測量法」,類似的《九章算術》也提出了勾股測量法,其「勾股」章中便提到利用勾股定理的比例原則。

其中提到立表測遠、立木測高、立木測深度,而《周髀》直接來了個「測日高」。

而西洋幾何三角學中,有了三角函數概念,所以對於勾股測量,有新的應用,那就是利用夾角,然後帶入三角函數中的正弦、餘弦以及正切函數來反推。

這種測量方法,其原理就是用兩個間隔已知距離的千里鏡,同時觀察物體甲,此時兩個望遠鏡之間的不同方位角,根據三角函數便可計算出物體甲的距離。

具體應用,就是把兩個望遠鏡固定在一根橫杆上,一個望遠鏡與橫杆水平垂直並且固定不動(左端),另一個望遠鏡可以水平轉動(右端),而橫杆本身也很水平轉動。

觀察物體甲時,先將左端望遠鏡視野里的準星對準物體甲,然後固定好橫杆,接著轉動右端望遠鏡,使之視野里的準星對準物體甲(兩鏡準星重合)。

此時兩個望遠鏡和物體甲之間形成一個直角三角形,兩個望遠鏡之間的距離乙,可以視為直角三角形的短直角邊,而左端望遠鏡與物體甲的距離丙,就是直角三角形的長直角邊。

右端望遠鏡與橫杆的夾角丁,是已知的,而其鄰邊乙也是已知的(橫杆的長度),那麼根據丁的角度值,查出對應的三角函數值,再帶入其鄰邊乙,可以反推丙的長度,如此一來就完成了測距。

依此原理,活動的望遠鏡,其轉動的角度越大,測得的結果越准,所以當帶測物體距離太遠時,活動望遠鏡的轉動角度就很小,直接導致測量誤差劇增。

所以兩個望遠鏡之間的距離要儘量拉長,這樣才能夠保證測量結果準確。

楊濟說得十分細緻,又有實物可以看,許紹和郝吳伯折騰了一會,總算是弄明白這『光學測量』的關鍵,那就是算出各角度對應三角函數的對照表。

然後測量時獲得望遠鏡夾角,將其與兩鏡之間距離一起代入三角函數便能算出結果,也就是距離,而三角函數對照表上的數值直接關係到算得對不對。

「《大測》,三要法、二簡法...算起來不容易吧?」許紹發問,見得楊濟點點頭,他好奇的問道:「這對照表楊司馬算了多久?」

「此法差點忘了,回憶了許久,又反覆驗算推演,足足花了四個月時間才最後算出來。」

郝吳伯聞言無語,許紹則是頗為同情的看著楊濟,這位楊司馬的來歷著實讓他好奇,他實在想不明白對方到底學的是哪家的學問。

精通建築、算術,據說對佛法有研究卻練就一身殺人刀法,要說是戰將吧騎戰水準又不怎麼樣,要說是學問家吧又沒見其吟詩作賦。

還有這聞所未聞的西洋幾何三角學,什么正弦、餘弦、正切,而應用於勾股測量後,可以用於計算三角形中未知長度的邊和未知的角度。

許紹覺得這所謂西洋幾何三角學,搞不好就是和『西域異寶琉璃鏡』一樣,是託名『西洋』但實際是某人自己掌握的知識。

往來西域和中原的西域番商、僧侶極多,從未聽說這些奇妙的算術之法,那裡面的各類名詞,也從未在傳世書籍中見過。

楊濟給他的感覺很怪,許紹只在另一個人身上感覺到,那就是西陽郡公宇文溫,這兩個人給他的感覺,無法用語言描述,反正就是覺得某些時候古里古怪的。

「楊司馬,使君製作這測距儀有何用處?看起來頗為精密,想來價格不菲。」郝吳伯問道,他覺得宇文溫折騰這玩意絕不會出於無聊,必定有其重要用途,「莫非是用來丈量田畝?」。

「正是,不光如此,這測距儀改進一下可以測高。」

「測遠、測高,想來是為修築水利時勘測所用?莫非是為了往後修築江堤?」許紹發問,他覺得這東西和雞肋差不多,確實構思精妙,但用處不大。

有沒有這東西,田地一樣丈量,修築幾十里長的水利設施也早有成熟的勘測手段,這東西做出來也就當個新奇玩意,有沒有都不礙事。

「用途頗多,日後諸位就知道了。」楊濟賣了個關子,許紹見狀也不追問,和郝吳伯一起去試看這測距儀。

『這東西有什麼用啊...如今又不能做大炮。』楊濟心中嘆了口氣,思緒飛到另一個時代。

大明萬曆年間,以徐光啟為首的有識之士,與西洋傳教士利瑪竇等人合作,引入西洋學術著作進行翻譯,其中便有關於勾股測量的《測量法義》。

崇禎四年,徐光啟與西洋傳教士湯若望、鄧玉涵等人合編《大測》,作為曆書一部分呈獻朝廷,此為三角學首次進入中原。

《大測》上記載了三角函數的計算方法,而就是這可用於測距的三角函數,引起許多人的興趣,因為若能準確測距,可以發揮火炮威力。

此時的大明江山風雨飄搖,外有韃酋黃台吉率眾襲擾京畿,內有饑民揭竿而起,欲平定戰亂須得倚重軍國利器紅夷大炮,嫻熟的炮術是為關鍵。

徐光啟獻給朝廷的西洋著作抄本流傳民間,《大測》、《測量法義》便是其二,楊濟亦曾習之並精通此道,奈何大廈將傾,已非人力所能挽回。

崇禎十五年,清軍入寇山東圍攻沂州,守城明軍憑藉大炮與清軍大炮對射,結果一門大炮連發之下不堪重負,當場炸膛波及數人。

在一旁測算火炮射程的楊濟被震得內傷,聽力受損口鼻流血,清軍破城之際,再無力殺敵,唯有以死殉國。

「大炮,紅夷大炮...何日才能見你雄姿...」

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