等他见到这套《测地术》,深深为其中的精妙数学原理所震撼,这才收起了功名利禄的心思,虚心向王泊棠请教起来。
王泊棠别看穿越后一直在商业部干活,但他之前可是干建筑结构设计的,对这些三角学知识是手到擒来。等到了一个天晴的日子,他就拉着秦九韶和贾府的几个下人,搬着测量仪器,来到了西湖雷峰塔边,做起了实地演示。
其实这工作由郑林来做更合适,他们海军对各种测距方法研究得很透,他又是打炮出身的,这是吃饭用的学问,不看书都能轻松讲解个一二三出来。不过,谁让他远在庆元府呢。
经过王泊棠的简单讲解,秦九韶很轻易地就理解了比例原理,不过随即他又产生了疑问:“王君,道理确实如此没错。但此时我们之所以能测出雷峰塔之高,是因为我们可知雷峰塔之远,但若所测之物不知何远,譬如位于群山深处、大河对岸,那又怎能测出其高呢?”
“这就是第二章的用处了,秦公,请看。”
王泊棠点点头,感觉装逼的机会终于到了,吩咐贾府家仆把两台仪器分别搬开,用绳子测好距离,在正好相距一百米的两点固定下来。
他带着秦九韶站到一台仪器旁边,调整了一下两根水平悬臂的角度,其中一根对准另一台仪器,另一根对准了雷峰塔,然后将两根悬臂之间的夹角读了出来,又对另一台仪器也如法炮制。
秦九韶似乎看出了点门道,若有所思的样子。王泊棠又拿出一张纸,上面如棋盘一般画着密密麻麻的经纬线,铺到一张平木板上,然后取出直尺和量角器,又拿出一支铅笔。
他正要开始绘图,秦九韶却抢先说道:“原来如此,两台测地仪距离既知,那便知三角形之一边,又知两角之角度,两角夹一边,此三角形便可绘出。如此一来,三角之垂可轻易测出,如此简单,却又如此精妙!实在妙哉!”
王泊棠有些尴尬,我这还没画呢,你怎么就全知道了,这让我还怎么装逼?只好拱拱手佩服地说道:“不亏是秦公,一点就透。”
秦九韶捋着胡须,笑而不语。
其实他对三角学是有深刻研究的,他的《数书九章》中,提出了著名的“三斜求积术”。所谓三斜求积术,就是对于一个三边各不相等的非特殊三角形,知道了三边长度,如何求此三角形面积的方法。这是一个涉及了多次平方再开方的复杂公式,秦九韶在书中直接给出了公式,并未给出推演过程,但既然他能得出结论,必然是对三角学进行了深入研究才能得出来的。就《测地术》这点肤浅的几何学知识,只涉及平面三角,球面三角压根都没提,其实对他来说完全不在话下。只不过东海人用的表述方式和他习惯的古典数学不是一个系统,所以需要一段时间适应罢了。
王泊棠留着冷汗,在纸上把三角形画完,然后拿尺子在三角形上做了条垂线,测出了垂线段的长度,换算一下就得到了雷峰塔的水平距离……做到这里,他突然灵机一动,向秦九韶问道:“秦公,如今之法,是先在纸上画出三角形,再测量垂线,折算成实际距离。秦公可有办法,不需绘图,直接用这一边两角算出距离?”
秦九韶闻言一愣,开始思考起来。这个问题乍一看简单,深思一下又很复杂,再进一步思考,似乎跟三斜求积术的原理有共通之处。他想了一会儿,抬头一看王泊棠正在坏笑,也不让他卖关子了,说道:“还请王君见教。”
王泊棠终于逮到了装逼的机会,一边在纸上画着,一边说道:“秦公请看,任意一个三角形,都可分为两个直角三角形。根据我们东海人的叫法,锐角的对边与邻边之比称为正切,反之则是余切,不管三角形有多大,只要锐角的角度是一样的,这两个值便不会变,借此便可进行很多计算。”
秦九韶点点头,正切按古典数学的说法就是勾与股的比值,虽然并未形成系统的三角函数,但勾股比值不变这个概念还是有的。
“既然垂线之长未知,我们便以一符号代替,嗯,就用这个叉替代吧……”王泊棠翻到测地术最后附带的三角函数手册,在上面查出了两个余切值,继续说道:“左角79。3度,余切为0。189,此段邻边长即为0。189乘叉;右角84。0度,余切0。105,此段邻边长即为0。105乘叉。两者相加,即为已知的一百米,也就是0。294叉等于一百米,额,这个叉是等于……”
为了便于理解,王泊棠没用阿拉伯数字,此时数学界通用的算筹写法他也不会,于是写的都是汉字,速度很慢,在他正要列算式算数的时候,秦九韶已经抢先给出了答案:
“三百四十米。”
王泊棠惊讶,飞快地换用熟悉的符号列出算式进行验算,结果果然没错,于是佩服地拱拱手。
秦九韶叹了一口气,道:“这是天元术啊。你们既然从北地而来,可曾学于李敬斋?”
天元术?那是什么?李敬斋又是谁?王泊棠一脸懵逼地看着秦九韶,摇头道:“回秦公,李敬斋此人我们并未见过。”
“李冶李仁卿,敬斋居士,此人你们不知?”秦九韶有些惊奇,“真是怪了。如你们这般‘设未知之数如某’的办法,就是李敬斋的天元术。李敬斋是北人,金亡后不仕,但于术数之道是有真才实学的,前几年曾写成一套《测圆海镜》,其中就多用了天元术。你们用的三角之学,其中也颇多涉猎,不过他所钻研的,多是三角与内圆的关系,不是你们这般勾股的学问。对了,”
秦九韶拿过那本三角函数表,指着上面用汉字写成的“零点一三七”等数字,继续说道:“如此这般,把分数写成小于一的小数,也是他爱用的方法。要是外人不知道,单看你们的学问,说不定还真会以为你们是李敬斋的弟子呢。呵,怪了,难道真是大道至简,殊途同归?”
王泊棠这下子真有些目瞪口呆了,本以为这是划时代的学问,没想到居然有人已经研究过了?
不过秦九韶还是给他面子的,他拿着那张三角函数表说道:“依我来看,这套《测地术》,测远法和测高法都是‘术’,虽然精妙,但知晓原理便不难。而这三角之学则是真正的‘道’,看上去简单,但深入钻研下去,奥秘无穷啊……这张‘三角函数表’,竟能细致至十分之一度,难以想象,这得多少大家穷经诰首才能编制出来。单是此表,便是无上珍宝啊……若是太史局那帮废物见了,不知得多么惊为天人!”
王泊棠害羞地摸摸鼻子,三角函数表当然不是他们自己算出来的,那得用泰勒级数展开一个个算过去,多麻烦啊,实际上都是用excel拖出来的……
太史局就是南宋观测天文、制定历法的机构,相当于钦天监,秦九韶骂他们都是废物,这倒是真没错。宋朝现行的历法,大体上仍然沿用唐朝的历法,曾经多次修修补补,但是因为太史局水平不行,精度始终不尽人意。崂山学宫的王闻之和刘素曦因此对现行历法颇多吐槽,甚至动了自己编制新历的想法。
历史上,秦九韶曾经一度被召去修历,但是因为那时他已经投靠吴潜,所以被贾似道一派的人多次攻讦,最终不了了之。新修历最终也不怎样,要一直到后来郭守敬主持编制《授时历》,中国才重新有了精确的历法。
但现在似乎有了转机。