第一幕:風雪叩門
場景一:真定府,李冶草廬,冬夜
【風雪拍打著簡陋的木窗,油燈昏黃的光線下,李冶身著洗得發白的儒衫,正俯身案前,在麻紙上勾畫著圓與直線的交錯圖形。案上堆疊著算籌、竹簡,還有半塊啃剩的麥餅。】
【木門“吱呀”一聲被撞開,風雪裹挾著三個人闖進來。為首的大漢身材魁梧,滿臉炭灰,肩上扛著一個布囊,進門就嚷嚷】
王夯跺腳抖落雪花):先生!可算找到您了!這鬼天氣,再走半裡地,俺們哥仨就得凍成冰疙瘩!
【身後兩人跟著進門,瘦高個的陳墨懷裡抱著一捆竹簡,差點絆倒;矮胖的趙算盤雙手護著腰間的算籌袋,喘得直冒白氣】
李冶抬頭,放下手中狼毫,眼中閃過暖意):王夯,陳墨,趙算盤,你們怎麼來了?不是讓你們在城中等候消息嗎?
陳墨把竹簡小心翼翼放在案上,搓著手):先生,您都躲進這山裡半個月了,俺們不放心。這是您要的《九章算術》抄本,俺跑了三家書鋪才湊齊。
趙算盤獻寶似的打開算籌袋,裡麵的算籌碼得整整齊齊):先生,俺把新打磨的象牙算籌帶來了,比木籌好用,算起來不打滑!
李冶拿起一根象牙算籌,指尖摩挲著光滑的表麵,輕歎):你們啊,總是這般周到。隻是眼下鑽研“天元術”,需反複推演圓與勾股的關係,怕是要讓你們跟著受不少苦。
王夯拍著胸脯,聲音洪亮):先生說的啥話!俺們哥仨是粗人,不懂啥叫“天元術”,但俺知道先生做的是大事!您讓俺劈柴生火,俺絕不含糊;您讓俺擺算籌,俺就算到天亮也不累!
【趙算盤突然“哎呀”一聲,指著案上的圖形】
趙算盤:先生,您畫的這圓裡,咋有這麼多斜線?這是要算啥呀?
李冶走到案前,拿起狼毫在圖形旁寫下一個“元”字):我要算的,是這“圓城”的直徑。以往算圓,需知半徑、周長,可若隻知圓外勾股形的邊長,如何求直徑?這便是“天元術”要解的難題——設“天元一”為未知數,將已知條件化為等式,再求解方程。
陳墨湊上前,盯著“元”字撓頭):“天元一”?就是說,俺們不知道的數,就叫“天元一”?
李冶點頭,眼中發亮):正是!比如這圓城直徑,我們不知其長,便設為“天元一”。再根據勾股定理,將圓外各邊與“天元一”的關係寫出,便能列出方程。就像給迷路的人畫了一張地圖,順著方程走,就能找到答案。
趙算盤眼睛瞪圓,連忙掏出算籌):先生,那俺現在就能擺!您說,第一步咋算?
【李冶看著三人急切的模樣,笑著拿起一塊麥餅遞給王夯】:不急,先吃點東西。這“天元術”可不是一日能成的,往後的日子,還得靠咱們一起琢磨。
【風雪漸小,油燈的光映著四人的身影,案上的圓與“元”字,在夜色中仿佛有了生命。】
場景二:草廬後院,次日清晨
【積雪覆蓋了庭院,王夯正揮舞著斧頭劈柴,陳墨蹲在一旁整理竹簡,趙算盤則在石桌上擺弄算籌,嘴裡念念有詞】
趙算盤眉頭緊鎖,算籌擺了又拆):不對啊,先生說設“天元一”為直徑,那勾股形的弦長該怎麼和“天元一”連起來?俺咋算都差一步。
陳墨放下竹簡,湊過去看):是不是你把勾股定理記混了?勾三股四弦五,俺記得先生說過,直角三角形的兩條直角邊平方和,等於斜邊的平方。
王夯劈完一捆柴,擦著汗走過來):俺來試試!俺把這石桌當圓城,這根木棍當勾,那根當股,弦就是從勾尖到股尖的距離!先生說過,圓外的勾股形,頂點都在圓上,那勾股形的邊長,肯定和圓的直徑有關係!
【李冶從屋內走出,聽到三人的討論,欣慰地笑了】
李冶:王夯說得好!這圓城就像一顆珠子,勾股形就像裝珠子的盒子,盒子的邊長與珠子的大小,必然相互牽製。我們要做的,就是找到這種牽製的規律,用“天元一”把它們串起來。
【李冶拿起一根木棍,在積雪中畫了一個圓,又在圓外畫了一個直角三角形,三個頂點都落在圓上】
李冶:你們看,這勾股形的“勾”長六步,“股”長八步,“弦”長十步。若設圓城直徑為“天元一”,根據“弦切定理”,從圓外一點引圓的切線和割線,切線長是割線長與它的外段長的比例中項。我們可以據此列出等式:勾切線長)2+股切線長)2=弦2。
趙算盤連忙掏出算籌,在石桌上擺出等式):先生,俺懂了!把“天元一”代入切線長的公式,就能把等式裡的未知數都變成“天元一”,這樣就能列方程了!
【陳墨拿著竹簡,在一旁記錄,筆尖在麻紙上飛快滑動】
陳墨:先生,俺把您說的步驟都記下來了,往後咱們每推演一次,就記一次,將來整理成冊,彆人一看就懂。
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李冶看著三人忙碌的身影,心中湧起一股熱流):好!咱們就把這些推演過程都記下來,從簡單的勾股容圓,到複雜的圓城圖式,一步步來。總有一天,這“天元術”會像一盞燈,照亮後世算學的路。
【陽光穿透雲層,灑在積雪上,反射出耀眼的光。石桌上的算籌、麻紙上的圖形,在晨光中顯得格外清晰。】
第二幕:困局與突破
場景三:草廬內,春末
【案上堆滿了寫滿算式的麻紙,李冶眉頭緊鎖,盯著一張畫滿圓與勾股形的圖紙,手指在“天元一”的符號上反複摩挲。王夯、陳墨、趙算盤圍在一旁,大氣不敢出。】
李冶輕聲自語):不對,還是不對。這“三斜求積”的問題,若隻知三角形的三邊,如何用“天元術”求其內切圓直徑?設“天元一”為直徑,可三邊與直徑的關係,始終差一個關鍵的等式。
趙算盤小心翼翼地遞上一杯熱茶):先生,您都三天沒合眼了,要不先歇歇?俺們再把之前的算式捋一遍,說不定能找到錯處。
【李冶接過熱茶,卻沒有喝,目光依舊停留在圖紙上。陳墨突然想起什麼,轉身從竹簡堆裡翻出一卷書】
陳墨激動地喊道):先生!您看這卷《周髀算經》!裡麵說“勾股各自乘,並而開方除之,得邪至日”,這和您說的勾股定理一樣。那裡麵有沒有關於圓和三角形的關係?
【李冶連忙接過《周髀算經》,快速翻閱。當看到“凡勾股之法,先知二數,然後推一”時,他猛地一拍桌子,茶水都濺了出來】
李冶眼中閃過精光):我明白了!是我太執著於直接設“天元一”為直徑,卻忽略了先求三角形的麵積!三角形的麵積等於內切圓半徑乘以半周長,而直徑是半徑的兩倍,隻要先設“天元一”為麵積,求出麵積後,再反推直徑,問題就迎刃而解!
王夯沒聽懂,卻跟著激動):先生,您是說,咱們繞個彎子,先算彆的數,再算直徑?
李冶笑著點頭):正是!就像走路,前麵有堵牆,咱們不能硬撞,得繞過去。算學也是如此,遇到難題時,換個角度設“天元一”,或許就能豁然開朗。
【趙算盤立刻掏出算籌,在案上擺出算式】:先生,那俺現在就試!設“天元一”為三角形麵積,半周長是勾+股+弦)÷2,內切圓半徑就是“天元一”除以半周長,直徑就是兩倍的半徑!這樣一來,所有已知條件都能用上了!
【陳墨拿起狼毫,快速記錄下李冶的思路,筆尖在麻紙上沙沙作響】
陳墨:先生,俺把這個方法記下來,取名叫“間接設元法”,往後遇到類似的問題,就能照這個思路來。
李冶看著三人忙碌的身影,露出欣慰的笑容):好!咱們不僅要算出答案,還要把方法總結出來,讓後人能舉一反三。這《測圓海鏡》,不僅要記錄“天元術”的應用,更要教會世人如何用“天元術”解決實際問題。
【窗外,春雨淅淅瀝瀝地下著,滋潤著庭院裡的草木。案上的算式越來越清晰,“天元一”的符號在麻紙上跳躍,仿佛在訴說著算學的奧秘。】
場景四:城中書鋪,夏初
【李冶帶著陳墨來到城中最大的書鋪,掌櫃的看到李冶,連忙迎了上來】
掌櫃拱手笑道):李先生,您可是稀客!上次您托小的找的《綴術》,小的已經找到了,就是品相不太好。
李冶連忙道謝):多謝掌櫃的!我這次來,是想問問,能不能幫我刻印一些算學文稿。這些文稿是關於“天元術”和勾股容圓的,我想讓更多人看到。
掌櫃接過陳墨遞來的文稿,翻了幾頁,眉頭皺了起來):李先生,不是小的不幫您。這算學文稿滿是符號和算式,刻印起來難度極大,而且買的人少,小的怕是要虧本啊。
【陳墨急了,上前一步說道】:掌櫃的,這“天元術”是先生耗費心血研究出來的,能解決很多以前算不出來的難題!將來肯定會有很多人想學,您現在刻印,將來一定能賺錢!
掌櫃苦笑搖頭):小兄弟,話是這麼說,可眼下誰會花錢買這些看不懂的東西?除非您能讓小的看到這文稿的用處,不然小的實在不敢冒這個險。
【李冶沉思片刻,從懷中掏出一張圖紙,上麵畫著一座圓城的設計圖】
李冶對掌櫃說):掌櫃的,您看這張圓城圖。若要建造一座圓城,需知直徑才能算周長、算麵積,才能準備磚石。若隻知圓外幾段城牆的長度,用普通方法根本算不出直徑。但用我這“天元術”,隻需設“天元一”為直徑,列出方程,就能算出準確數值。您說,這對官府建城、商人修倉,是不是有用?
【掌櫃接過圖紙,仔細看了看,又翻了翻文稿,眼中漸漸露出猶豫】
掌櫃:這……倒確實有點用。可刻印的費用……
王夯突然從門外走進來,肩上扛著一個布囊,重重放在櫃台上):掌櫃的,費用俺們出!這裡麵是俺們哥仨攢的銀子,不夠的話,俺再去劈柴、去拉貨,總能湊夠!
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【掌櫃看著王夯真誠的眼神,又看了看李冶堅定的表情,終於點了點頭】
掌櫃:罷了罷了!李先生,小的就信您一次。這文稿俺幫您刻印,隻是數量不能多,先印五十冊試試水。
李冶連忙拱手道謝):多謝掌櫃的!您放心,這“天元術”總有一天會被世人認可,您今日的幫忙,我李冶銘記在心。
【陳墨興奮地抱著文稿,跟著掌櫃去後院交代刻印事宜。王夯拍著李冶的肩膀,笑得合不攏嘴】
王夯:先生,您看!咱們的“天元術”終於能印成書了!將來全天下的人,都能學到您的學問!
李冶望著窗外熙熙攘攘的人群,心中充滿期待):是啊,這隻是第一步。將來,我還要把更多的算學問題整理成《測圓海鏡》,讓“天元術”傳遍天下,讓算學不再是少數人的專利。