【神諭紀元·二七〇〇年(春)】
大夏王都,春雨綿綿。
細密的雨絲如同天地間垂下的珠簾,籠罩著這座擁有數千年歷史的龐大都城。
經過數百年的擴建與修繕,王都早已不是當年的模樣。
青磚鋪就的朱雀大街寬闊平整,兩側的排水渠設計精妙,即便是在這連綿的春雨中,路面也鮮有積水。
而在城市的東側,那片占地極廣、古木參天的建築群,便是大夏文明的心臟大夏學宮總院。
這裡沒有市井的喧囂,只有悠揚的鐘聲和朗朗的讀書聲。
【大夏學宮·數學院(原算學科)】
在一間堆滿了算籌、圖紙和木質模型的靜室內,一位鬚髮花白的老者正跪坐在案幾前,眉頭緊鎖,仿佛遇到了一生中最大的難題。
他叫許廣,大夏學宮數學院的首席博士。
在他面前的案几上,擺放著一張巨大的宣紙,上面畫滿了各種各樣的三角形、方塊和圓圈。
墨跡未乾,顯然他已經在這裡推演了很久。
「不對……還是不對。」
許廣喃喃自語,手中的毛筆懸在半空,遲遲無法落下,「勾三股四弦五,這是老祖宗傳下來的規矩。可是……如果勾是五,股是七呢?弦又該是多少?」
這是困擾了大夏工匠千年的問題。
自古以來,大夏的工匠在建造房屋、丈量土地時,都知道一個經驗法則。
如果把直角三角形的兩條直角邊分別做成三尺和四尺,那麼斜邊一定是五尺。
但這只是一個特例。
最近,工部那邊遇到了大麻煩。
夏王下令在西部的山區開鑿一條新的隧道,需要精確計算山體的斜度與長度。
工匠們發現,當直角邊的長度變化時,他們根本無法算出斜邊的確切數值,只能靠拉繩子硬量。
誤差極大。
「數之法,當通於萬物,豈能只有特例?」
許廣扔下毛筆,有些煩躁地站起身。
他走到窗邊,推開窗欞,任由濕潤的涼風吹在臉上。
窗外,是數學院的迴廊。
地面上鋪著整齊的方形青磚,雨水打在磚面上,泛起一層水光。
許廣的目光無意識地落在那地面的方磚上。
那些青磚是交錯鋪設的,每一塊都是標準的正方形。
而在迴廊的轉角處,為了美觀,工匠將青磚斜著切開,拼成了一個個三角形的圖案。
忽然。
一道閃電劃破長空,也仿佛劈開了許廣腦海中的迷霧。
他的目光死死地盯著地面上一塊被斜切的青磚。
「方磚……斜切……」
「如果以斜邊為邊長,畫一個正方形……」
許廣猛地轉身,像個瘋子一樣沖回案几旁。
他一把掃開桌上凌亂的算籌,鋪開一張嶄新的白紙。
他沒有畫三角形,而是先畫了一個方格網。
「假設……每一個方格代表一尺。」
他在紙上畫了一個直角三角形,勾長為3格,股長為4格。
然後,他分別以這三條邊為邊長,向外畫出了三個正方形。
勾上的正方形,面積是3乘3,九個格子。
股上的正方形,面積是4乘4,十六個格子。
「九加十六……二十五。」
許廣的手有些顫抖。
他看向那個以斜邊為邊長的傾斜正方形。
因為是斜著的,很難直接數格子。
「割補!移形換位!」
許廣拿起剪刀,將紙上的圖形剪了下來。
他利用出入相補的原理,將那個傾斜的大正方形拆分成幾個小三角形和矩形,然後重新拼湊。
當那些碎片嚴絲合縫地填滿了二十五個格子時,許廣感覺自己的頭皮都要炸開了。
「二十五!」
「勾方加股方,等於弦方!」
「但這只是特例……如果是五和七呢?」
許廣重新畫圖,這次不再依賴格子,而是純粹的幾何推演。
他畫了一個大正方形,然後在裡面畫了四個全等的直角三角形,圍成了一個小正方形。
他開始計算面積。
大正方形的面積 = 弦的平方。
大正方形的面積 也等於 = 四個三角形的面積 + 中間小正方形的面積。
隨著算式的一步步推導,那些繁雜的數字奇蹟般地相互抵消,最後只剩下了那個最簡潔、最優美、最震撼的等式:
勾² + 股² = 弦²
「找到了……」
許廣癱坐在地上,看著那張寫滿了墨跡的紙,淚流滿面。
這不再是工匠的經驗,這是真理。
這是放之四海而皆準,無論在王都還是在海城,無論在平原還是在高山,甚至在天上的星星之間,都永恆不變的真理!
……
三日後,大夏學宮·論道堂。
今日的論道堂,座無虛席。
不僅數學院的學子和博士全到了,就連工部尚書、祭司院的幾位祭司,以及大夏學宮祭酒都親自到場。
因為許廣博士聲稱,他找到了丈量天地的尺子。
大堂中央,豎立著一塊巨大的塗了黑漆的木板。
許廣身穿整潔的博士服,手持白堊(粉筆),站在黑板前。
他的臉色有些蒼白,那是幾天幾夜沒合眼的後果,但他的眼睛亮得像兩團火。
「諸位。」
許廣的聲音沙啞而堅定,「千百年來,我們一直在用『數』來記錄糧食,記錄人口,記錄稅收。我們以為數只是工具。」
「但今天,我要告訴大家,數,是道。」
他轉身,在黑板上畫出了那個經典的弦圖。
「這是什麼?拼圖遊戲嗎?」底下有年輕的學子竊竊私語。
許廣沒有理會,他開始演示。
從最簡單的勾三股四弦五,到複雜的通用證明。
他手中的白堊筆在黑板上飛舞,發出「噠噠噠」的脆響。
當他最後寫下「勾方之積,加股方之積,必等於弦方之積」的結論時,台下依然是一片死寂。
很多人沒聽懂。
「許博士。」
工部尚書站了起來,眉頭微皺,「你的推演很精彩。但我想問,這東西有什麼用?能幫我多修一里路嗎?能幫我多煉一斤鐵嗎?」
這是一個極其現實的問題。大夏的學風雖然開放,但依然講究經世致用。
許廣看著工部尚書,笑了。
「尚書大人,您不是在為西部開山鑿隧道的工程發愁嗎?」
許廣在黑板上畫了一座山,「您想知道從山這邊打洞,要打多遠才能通到那邊,對嗎?」
「沒錯。但這山太高,沒法直接量。」
「不用量。」
許廣指著黑板,「只要我們在山腳下量出兩個直角邊,根據這個定理,我就能算出那條看不見的『弦』有多長!分毫不差!」
工部尚書愣住了。
「還有。」
許廣轉向祭司院的祭司,「你們觀星台在推演星辰軌跡時,是不是經常因為無法測量星星之間、星星與地面的距離而苦惱?」
「只要有了這個定理,天地皆可量!」
許廣的聲音拔高,「只要給我三個點,我就能算出它們之間的距離!不管是高山深谷,還是日月星辰!」
「這,就是它的用處!」
轟——!
台下爆發出了雷鳴般的掌聲。
那些原本聽得雲裡霧裡的學子們,此刻終於明白了這項發現的偉大之處。
它打破了感官的限制,讓人類可以用智慧去觸碰那些手夠不到的地方。
「神乎其技……神乎其技啊!」
大夏學宮祭酒顫巍巍地站起來,走到許廣面前,深深一揖。
「許博士,此定理一出,我大夏之算學,將不再是簡單的記帳之術,而是通天之梯!」
「此圖,當刻於石碑,立於學宮正門,供萬世瞻仰!」
……
【神諭紀元·二七〇〇年(秋)】
大夏學宮正門。
一塊嶄新的石碑剛剛落成。
石碑上,沒有刻複雜的文字,也沒有刻聖人的語錄。
上面只刻著一副圖案——「許廣弦圖」,以及那個簡潔到極致的公式。
每天,都有無數的學子經過這裡。
他們會停下腳步,抬頭仰望這塊石碑。
他們或許還不知道,這塊石碑的豎立,標誌著大夏文明正式跨越了從經驗科學到理論科學的門檻。
從此以後,大夏的工匠不再只憑感覺造橋,而是開始計算應力。
大夏的祭司不再只憑肉眼觀星,而是開始計算軌道。
在許廣的書房裡,這位完成了歷史使命的老人,再次鋪開了一張白紙。
他的目光不再局限於直角三角形。
「既然直角三角形有這樣的規律……」
許廣看著窗外的圓形拱門。
「那圓呢?圓的周長與直徑,是否也有一個永恆不變的理?那個周算先賢留下的圓周率,還能不能算得更准一點?」
他重新拿起了筆。
在這個知識爆發的年代,真理的大門一旦被推開,就再也關不上了。
無數像許廣一樣的求道者,正舉著火把,衝進未知的黑暗,試圖照亮這個世界的每一個角落。
(註:勾:短直角邊。股:長直角邊。弦:斜邊。)
(出入相補:一個平面圖形被分割成若干部分後,將這些部分重新組合拼接成另一個圖形,只要分割後的各部分「出」和「入」的面積完全相等,那麼新圖形與原圖形的總面積就保持不變。)
(出入相補是中國古代數學獨創的、基於圖形切割與重組的幾何原理。)