登陆注册
6108600000007

第7章 实用数学

和数的概念一样,形的概念在我国奴隶社会也有新的发展。为适应各种社会活动(特别是生产实践活动)的需要而大大丰富了几何知识的内容。在夏商时代已开始兴修水利工程,传说夏禹曾领导治水,甲骨文有了“正河”的记载。“正河”就是兴修水利。当时城堡、房屋建筑的规模也很大,所有这些工程都要用到测绘和几何学知识。

(1)测绘工具的发明

土木工程和工具的制造等都需要测量,而测量又需要一定的几何知识和必要的工具。例如在河南偃师二里头发掘出来的早商时代宫殿遗址,规模宏伟,光是台基面积就约有一万平方米,墙基很直,柱孔排列整齐,分布均匀。这样的大型建筑,必须通过测量才能办到。

早在商代已经有了“规”、“矩”二字的象形文字,那么规矩的发明可能还要早得多。在汉代的许多画面上常有“伏羲手执规,女娲手执矩”的图象,规是两脚状,和现在的圆规相似,矩是一直角拐尺形。

公元前二世纪成书的《周髀算经》卷上记载:“……故折矩以为句广三,股修四,径隅五。既方其外,半之一矩,环而共盘,得三、四、五。两矩共长二十有五,是谓积矩。故禹之所以治天下者,此数之所由生也。”这是在禹治天下时有了“勾三股四弦五”这个勾股定理的特例。

商代已普遍使用车子,仅在河南安阳殷墟就几次发现车子的遗迹。制造车子需要用到几何知识。轮是圆的,而辐有毂向外射出把圆周角等份,也把圆周形的轮等份。1972年挖掘出来的车轮有22根圆柱形的辐,排列整齐。车的轮牙一般是由几块弧形构件合成,这就产生了用几段圆弧合并成圆的概念。要做到这一点,事先必须作精细的测绘和必要的计算。但是显然应当使用测绘工具,否则车轮是做不成的。

(2)几何测绘方式

西周以后的春秋战国时代由于战争和生产的需要,各地修建了不少堤防和水利工程。为了使各项工程合乎需要,必需进行测量和计算。早在两千四、五百年前,水利工程中要进行距离、高低、厚薄、土方等测量,同时还包括工程期限、劳力多少和分配、所需粮食、材料等方面的计算。很显然,在这类工程中会遇到大量的几何问题,必需运用几何知识才能解决。如计算土方实际上就是体积计算。最简单的立体是立方体,稍复杂一点的是正四棱台,都应当有计算法则。城墙的修筑,同样需要几何知识,《墨子》中有关于城墙、城门、垛口、城楼等一系列的计算问题,都与立体几何有关系。

春秋时期,在一些经济发达的地区已经有了封建生产关系的萌芽。公元前594年鲁国(今山东南部)开始实行“初税亩”制度,不论公私田地要按亩纳税。这就要求人们去研究面积的计算问题。虽然在当时的书籍上还没有找到有关面积计算的记载,但是估计当时对于正方形、长方形、三角形、梯形、圆等的面积计算法则已相继产生了。

在春秋战国之际的遗物中,有各种形状的磨制品,其中最引人注意的是1971年在山东临溜郎家庄出土的约公元前500~400年的殉人墓中水晶珠。这种水晶珠呈简单的半正多面体形状,通过观察,可知其磨制过程:先把水晶块磨成正六面体,再磨去八个角(有一定要求),便成为一种半正多面体。它的表面由六个相等的正方形和八个相等的正三角形构成,并且所有的二面角都相等。在同一殉人墓中出土的一件漆器上画有很规则的同心圆、正方形、平行线、三角形、平行四边形、菱形、长方形等各种几何图形。

战国时期已经有了很好的技术平面图,例如在一些漆器上有船只、兵器、建筑等图形,其画法符合正投影原理。在河北省出土的战国时中山国墓中的一块铜片上有一幅建筑平面图,表现很高的制图技巧和几何水平。

当时,在制造各种工具、器械、乐器过程中,常常会遇到需要把两个棒形物曲折相接,或者是将金属板、木板作成多边形,这就要用到角的概念。在《考工记》一书中有不少这方面的记载。这本书对于角和几种特殊角都有专门名称,把非直角的角叫着“倨句”,“倨”是钝角,“句”是锐角。直角叫做“倨句中矩”或简称“一矩”,例如“磬氏为磬:倨句一矩有半”。“磬”是古代的一种石制乐器,常把大小不等的几个磬按大小次序为一组吊起来敲打发声。“磬氏”是指制造石磬的工匠。“倨句一矩有半”是指石磬背部的折角的规格,其大小是一个直角(矩)再加上半个直角,相当于。90° 12×90°=135°。在同一书中还有关于车辆规格的记载,包括一些构件角度大小的规定,并且把不同角度的构件取了专门名称。

《考工记》还记有“筑氏为削:合六而成规;天子之弓,合九而成规;诸侯之弓,合七而成构;大夫之弓,合五而成规;士之弓,合三而成规。”是说制造弓的规格,每张弓都成一圆弧形状,使几张弓合在一起构成圆周。但是要根据当时的社会等级的要求去制弓。一般人用的弓六张合在一起为一圆周,天子用的弓九张合在一起为一圆周,等等。这里已经包含着明确的等份圆周概念。如果把弓上弦联在一起考虑,就构成了圆内接正六边形、正九边形、正七边形、正五边形、正三角形。

在春秋战国时代的文献上常常把测量和绘图记载在一起。实际上,两者之间有密切的关系。当时测量的内容已经比较齐全,包括直线测量、水准测量、垂直测量等,分别叫做“绳墨”(或“准绳”),“水”和“悬”等。“绳墨”就是打墨线以取直,“水”是以水平面为标准测量坡度和高程,“悬”是用悬垂的线以定垂直。

由此说明,春秋战国时代,由于社会生产的发展以及兼并战争的需要,已经积累了较为丰富的几何知识。

同类推荐
  • 态度决定高度

    态度决定高度

    态度是行动的前提,态度受价值观的指导,态度是为人处世的基本原则。凡事态度积极,就已经成功了一半!难怪当年米卢教练的一句“态度决定一切”成了当年曝光率最高的名言,这个老头入主中国男足之后,第一次把我们的国家队带进了世界杯的舞台,圆了中国几代人的梦想。中国的球员和百姓如梦初醒,第一次深切体会到了“态度”的重要。
  • 新编中国文学批评发展史

    新编中国文学批评发展史

    本书侧重从整个发展史的角度来叙述中国文学批评史,注重与思想史、哲学史以及美学等相邻人文学科的联系,并从学术史的整理与论述层面,说明古代文论与现代文论之间的内在联系,力图使中国文学批评史的讲授走出以往的静观模式。全书详略分明,语言简约凝炼,非常适合实际的讲授和学习。
  • 课本上读不到的化学故事

    课本上读不到的化学故事

    五颜六色的石头、臭臭的煤气、会冒泡的可乐……我们身边这些好玩的生活现象其实蕴含着奥妙无穷的化学知识。本书将把你带进神奇的化学世界,让你知道为什么“银子”比金子还贵,为什么小狗受伤了舔舔就能好,为什么刚盖好的房顶要浇水,为什么萤火虫能“发光”,为什么煎药要用瓦罐……这些妙趣横生的化学故事一定让你大开眼界、叹为观止,让你轻轻松松爱上化学、学会化学。
  • 高中英语作文模仿秀

    高中英语作文模仿秀

    本书集纳了若干中学生英语作文的日常习作,按文章体裁分为日记、书信、记叙文、描写文、说明文和议论文几个部分,并在每篇习作后附点评,在每部分后另附相应体裁文章的写作指导,以期对中学生的英语写作提供鼓励和帮助。
  • 课本上读不到的生物故事

    课本上读不到的生物故事

    李琳编著的《课本上读不到的生物故事(适读于 10-15岁)》编著的植物、动物、人、微生物……这些 生物奇迹般地生长着、繁育着、构成了世界上如此生 机勃勃的自然景象,他们既是我们的亲密伙伴,又是 我们的良师益友。《课本上读不到的生物故事(适读于10-15岁)》 将把你带进神奇的生物世界,让你知道世界上**粒 种子是怎样来的,谁是**只飞上天空的鸟,黄鳝为 什么先当妈妈后当爸爸,我们的身体是怎样工作的, 小小微生物的妙用……这些妙趣横生的生物故事一定 让你大开眼界、叹为观止,让你轻轻松松爱上生物、 学会生物。
热门推荐
  • 向来缘浅更奈何情深

    向来缘浅更奈何情深

    高中的我们懵懵懂懂,慢慢开启了青春的路途。在我们的青春岁月里,发生了一些情感故事,有的平平淡淡,但幸福快乐;有的小打小闹,成为欢喜冤家;有的轰轰烈烈,最后却分道扬镳。我不明白我的故事属于哪种,可是我清楚的是“在错误的时间遇到对的人”这句话和我永远没有关系。
  • 良妻晚成:拐个夫君到处跑

    良妻晚成:拐个夫君到处跑

    她,天资颖慧,倾国倾城,原本身份高贵的她看着她的叔叔亲手弑亲,看着她的父母被杀,却无能为力,看着自己的仇人一步一步得到原本属于她们一家人的权力地位!她心有不甘!立誓复仇!在拘禁中出逃!从此她褪去儿时的天真,从此冷漠!知道遇见了他。他深不可测,爱她宠她,陪她变强,帮她复仇!
  • 坏男人,离我远一点

    坏男人,离我远一点

    不想做炮灰,也不希望爱的人就这样子离自己远去,去奋斗,而且当做游戏,到最后,随后能够明白这其中一切?努力去爱,却被一次一次伤害,到最后得到的,也许不过是一场云烟。总有一天,我会把所有的人全都踩在脚下,让他们明白,不是不在乎,而且是时候未到。
  • 王俊凯之我的学神男友

    王俊凯之我的学神男友

    自诩为”青春无敌美少女“、”未来美术大咖“的丁文倩同学因为惨不忍睹的文化课成绩而被校园第一学霸(王俊凯)盯上,从此,她的生活开启了”水深火热“模式。听到此话,我那蠢蠢欲动的贪念再次熊熊燃烧起来。喜欢这部小说的人可以加我的QQ我的QQ:851234410
  • 墨小羽之心魔传奇

    墨小羽之心魔传奇

    在遥远的宇宙中,隐藏着另一个宇宙的传言。在另一个宇宙之中,隐藏着一颗闪烁紫色光芒的星球,也就是这颗星球,影响到了我们地球上演了一场世界末日的降临!与此同时,人们被不知明的元素所感染,并且得到了各种各样千奇百怪的能力,也就是这种能力!让李小益莫名的成了异能者。同时,这个世界也成了战争不断的时代。
  • 虚生存死

    虚生存死

    一个梦想进入符门的少年,立志追求究极符道。无比激烈的竞争,同辈天才的压制,上辈老怪的阴影,小小少年如何立足?游荡异界,冷酷杀戮,符化世界,立身无敌!从杨家少年开始,最为辉煌,最为惨烈的时代将逐渐揭幕......
  • 致命医妃,嚣张二小姐

    致命医妃,嚣张二小姐

    他嚣张霸道冷傲狂,但独宠她一人。她英姿飒爽不弱男,但今生只为他红妆锦袍。江山如画,战鼓震天,他君临天下,她帅台点兵。红颜美,江山辽。【情节虚构,请勿模仿】
  • 剑帝谱

    剑帝谱

    一个剑术惊人的剑客青年;一柄惊动江湖的绝世妖剑;一场旷日持久的王朝大战;一段雪藏多年的江湖恩怨;一个扑朔迷离的真实身份;《剑帝谱》为剑帝而谱写的一段悲歌书友群:183040781
  • 圣天大道

    圣天大道

    圣天大陆地域之广阔无边无际,大陆之上万族林立、诸圣争霸,帝国、门派、家族,各大势力明争暗斗,称雄一方。
  • 鬼夫大人

    鬼夫大人

    我是苏萌,医学院大三的学生,在这学期里发生了不可思议的事,我第一次拿死人做实验,开棺时他居然活了,从那次后我的人生··········