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第386章 發現算籌(1 / 2)

隨緣穿越成功……

青林睜開眼,發現自己蜷縮在一間低矮的土坯房角落,屋頂漏下的陽光裡浮動著塵埃,落在身前一片鋪開的白絹上。

絹上用朱砂畫著半個球體,旁邊堆滿了算籌,一個穿著粗布短褐的中年男子正蹲在絹前,眉頭緊鎖地擺弄著那些細長的竹棍,指節因為用力而泛白。

“又錯了……”男子低聲自語,將一組算籌推倒,竹棍散落時發出清脆的聲響。

他抬頭時撞見青林的目光,眼中先是警惕,隨即化為疑惑,“足下是何人?為何在此處?”

青林這才看清男子的模樣:麵容清瘦,下頜留著短須,眼神裡滿是對數字的執著。

他突然想起之前穿越時的規律——每次都精準落在古代科技突破的關鍵節點,而眼前這個場景,瞬間讓他心頭一震。

“在下青林,偶然路過,見先生演算,不覺看入了神。”青林謹慎地回應,目光落在白絹上的圖形上:半個球體被分割成無數個細薄的圓片,旁邊還畫著一個同高的圓柱體,圓柱內部挖去了一個圓錐。

這個圖形他再熟悉不過——大學時學過的祖暅原理推導球體積的經典模型。

男子聞言,眼中的警惕消散了些,反而多了幾分遇到知音的熱切:“哦?足下也懂算學?此乃某近日所思——如何求圓球之積。昔年張衡先生曾謂‘方八之麵,圓五之麵’,謂球體積為外切立方體的十六分之五,某總覺不妥。”

青林的心跳驟然加速。張衡的球體積公式確實存在誤差,而糾正這個誤差、提出正確推導方法的,正是南北朝時期的數學家祖暅之——祖衝之之子,他提出的“冪勢既同,則積不容異”,也就是後世所說的祖暅原理,比西方卡瓦列裡在17世紀提出的同類積分思想,整整早了一千多年。

“先生所言極是。”青林壓下心中的激動,指著白絹上的圓柱與圓錐,“若以圓球半徑為r,作一高為r的圓柱,圓柱底半徑亦為r,再在圓柱內作一頂點在圓柱上底中心、底麵與圓柱下底重合的圓錐。先生看,若在圓柱與圓球同高處作一平行截麵,此截麵的麵積如何?”

祖暅之聞言一怔,隨即拿起算籌,在地上畫出截麵圖:“圓球的截麵是圓,半徑為√(r2h2),麵積便是π(r2h2)。而圓柱的截麵是圓,麵積為πr2,圓錐的截麵亦是圓,半徑為h,麵積為πh2……如此說來,圓柱截麵麵積減去圓錐截麵麵積,恰好等於圓球截麵麵積!”

他猛地抬頭,眼中迸發出恍然大悟的光芒,手中的算籌都在微微顫抖:“冪勢既同!若兩立體等高,且在任意同一高度上的截麵麵積相等,則兩立體體積相等!如此一來,圓球體積便是圓柱體積減去圓錐體積!”

青林點頭,看著祖暅之飛快地用算籌演算起來:圓柱體積是πr2·r=πr3,圓錐體積是(13)πr2·r=(13)πr3,兩者相減,得到(23)πr3,而圓球是半球的兩倍,因此最終體積是(43)πr3。這個結果,與現代數學中的球體積公式完全一致。

“對!就是如此!”祖暅之放下算籌,興奮地站起身,在狹小的房間裡來回踱步,“某此前總困於如何將圓球‘拆解’,今日得足下點醒,方知可借圓柱與圓錐之積求之!此理若通,不僅圓球,其他不規則之體,亦可依此求積!”

青林看著他激動的模樣,心中湧起一陣複雜的情緒。他知道,眼前這個瞬間,是中國古代數學史上的一個重要突破,而自己,竟然成了這個突破的見證者,甚至在某種程度上,成了推動者。但他也清楚,自己不能過多乾預曆史——前兩次穿越的教訓告訴他,任何超出時代認知的知識灌輸,都會引發不可預測的蝴蝶效應。

“先生天資卓絕,此理本就在先生心中,青林不過是偶然提及,不值一提。”青林連忙說道,同時悄悄打量著房間裡的其他物品:牆角放著一個銅製的漏壺,案上擺著幾本用線裝訂的書冊,封麵寫著“綴術”二字——他記得,祖衝之與祖暅之父子合著的《綴術》,正是後世算學的經典之作,隻可惜後來散佚,僅留下零星記載。

祖暅之卻不認同青林的自謙,他拿起案上的毛筆,在白絹上鄭重地寫下“冪勢既同,則積不容異”八個字,然後對青林道:“足下雖言偶然,卻點破某多日之惑。此理若能傳之後世,當可助更多算學者解惑。隻是……”他話鋒一轉,眼中多了幾分憂慮,“如今亂世,朝局動蕩,算學之術,多被視為無用之功。某恐此理即便得出,亦難傳世。”

青林心中一沉。南北朝時期,戰亂頻繁,政權更迭不斷,學術文化的發展確實受到了極大的阻礙。祖暅之的祖暅原理雖然在當時有所應用,但直到唐代,才被納入官學的算經之中,而在西方,卡瓦列裡在1635年出版的《不可分量幾何學》中提出了類似的思想,此後這一原理成為微積分發展的重要基礎。世人大多隻知卡瓦列裡,卻不知早在一千年前,中國就已有了同樣的智慧結晶。

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“先生不必憂慮。”青林沉吟片刻,說道,“真理自有其生命力,即便一時被埋沒,終有重見天日之時。就像先生父子推算的圓周率,若不是代代相傳,後人怎會知曉‘祖率’之精密?”

祖暅之聞言,眼中的憂慮稍減,他拿起案上的一卷竹簡,遞給青林:“此乃先父生前演算圓周率的草稿,某近日正欲將其整理成冊。先父曾言,算學之道,在於精益求精,即便窮儘一生,亦難窺其全貌。足下既懂算學,可願與某一同整理?”

青林接過竹簡,指尖觸到竹簡上粗糙的紋路,仿佛感受到了跨越千年的溫度。竹簡上用小楷寫滿了數字,密密麻麻的算籌符號之間,還夾雜著祖衝之的批注。他知道,這卷竹簡上的內容,是祖衝之將圓周率精確到小數點後七位的關鍵演算過程,比西方早了近千年。

“固所願也,不敢請耳。”青林鄭重地回答。

接下來的幾日,青林便留在祖暅之的家中,協助他整理算學手稿。白天,他們一起用算籌演算,討論各種幾何體的體積推導方法;夜晚,祖暅之會給青林講述當時算學界的情況——南方的梁朝雖然重視文化,但算學仍屬冷門,北方的政權則更注重實用之術,算學發展緩慢。

“某曾聽聞,西域有算學者,亦善推算之術,不知其是否也曾得出此等原理?”一日演算間隙,祖暅之突然問道。

青林心中一動,他知道,祖暅之所說的“西域算學者”,可能是指古希臘的數學家,比如阿基米德。阿基米德確實曾用窮竭法推導過球體積公式,但他的方法與祖暅原理並不完全相同,且阿基米德的著作在中世紀歐洲幾乎失傳,直到文藝複興時期才被重新發現。

“西域確有高明的算學者,”青林謹慎地回答,“但他們的方法與先生的‘冪勢既同’之理,雖有異曲同工之妙,卻並非完全一致。先生此理,更為簡潔普適,可適用於更多立體。”


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