從“王”字到測(cè)量日影到勾股定理的漫想

注:以下內(nèi)容非正式歷史或文化研究,封面為元代建的登封觀象臺(tái)嗡呼,用于圭表測(cè)影確定歷法(告城鎮(zhèn)周公廟內(nèi)稳强,參考myzaker)。


上一篇文章關(guān)于先天八卦的認(rèn)識(shí)中稍有提及圭表測(cè)日影確定歷法和“王”字的關(guān)聯(lián)状蜗,圭表上夏至、春秋分鹉动、冬至三條刻度線與子午線或者日影構(gòu)成“王”字。其實(shí)“王”字有許多理解宏邮,如斧鉞泽示、權(quán)杖缸血、“大人”,甚至說(shuō)文解字中帶著儒家特色的解釋:

其主要圍繞王權(quán)進(jìn)行解釋械筛,此處繼續(xù)“王”字和圭表測(cè)日影的理解捎泻。從以上說(shuō)文解字中也看出,“王”字上中間一橫距離上一橫近得多(中畫(huà)近上)埋哟,這在圭表測(cè)影說(shuō)法中非常容易解釋笆豁,而且符合日影的觀察者為坐北朝南的情況(對(duì)應(yīng)王字方向?yàn)樯夏舷卤保?/p>

看上圖,已知夏至到春秋分變化的太陽(yáng)高度角與春秋分到冬至變化的太陽(yáng)高度角相同赤赊,但是離測(cè)桿越遠(yuǎn)闯狱,長(zhǎng)度越長(zhǎng),即有圭表上夏至線到春秋分的距離小于春秋分線到冬至的距離抛计。那么“王”字在這一種解釋下哄孤,就可以理解為掌握日影觀測(cè)、掌握天文歷法的人才能更好管理天下吹截,畢竟我國(guó)一直是農(nóng)業(yè)大國(guó)瘦陈,而且自江西仙人洞的稻谷化石至今已經(jīng)有1萬(wàn)2千年歷史,要做好農(nóng)業(yè)就離不開(kāi)天文歷法波俄。另有不同地方的王字寫(xiě)法晨逝,都城靠北則“王字”中上兩橫更靠近,靠南的楚系則不明顯懦铺,這與圭表測(cè)日影的結(jié)果較為符合捉貌。

再回看前文的說(shuō)文解字中的“王”字,定量分析三橫之間的距離如何呢阀趴?個(gè)人測(cè)量了文章開(kāi)頭圖片中2個(gè)王字昏翰,中畫(huà)到上下一橫的距離之比分別為1:2和1:3(更精確點(diǎn)可以是5:9和3:10,以1:2寫(xiě)法的王字更主流)刘急,古人造字會(huì)有這么精確嗎棚菊?或有,或無(wú)叔汁,但也不會(huì)太隨意统求。開(kāi)個(gè)腦洞,試想如果能夠確定這個(gè)距離比例据块,利用中學(xué)的一點(diǎn)幾何知識(shí)豈不是可以直接確定發(fā)明這個(gè)“王”字的古人或文明所在的緯度了码邻?作為娛樂(lè),我們不妨試試另假。先把幾何關(guān)系簡(jiǎn)化為下圖:

設(shè)北回歸線緯度為A0像屋,?發(fā)明者的地理緯度為B0,其中有關(guān)系如下:

夏至正午太陽(yáng)高度角:? ? ∠EPF = 90°+A0-B0

春秋分正午太陽(yáng)高度角:∠EQF = 90°-B0

冬至正午太陽(yáng)高度角:? ??∠EPF = 90°-A0-B0

設(shè)EF立桿的長(zhǎng)度為1個(gè)單位边篮,則有:

FP =?tan(B0-A0)

FQ?=?tan(B0)

FG =?tan(B0+A0)

利用以上關(guān)系去做PQ:QG的比值己莺,并設(shè)比值為b奏甫,可得:

tan(B0)=?1/tan(A0)* (1-b)/(1+b)

(計(jì)算過(guò)程就不寫(xiě)了,中學(xué)知識(shí)足矣凌受,比較簡(jiǎn)單)


計(jì)算結(jié)果

當(dāng)比值b=1:2時(shí)阵子,B0=37.47°~37.56°(兩個(gè)數(shù)據(jù)分別用北回歸線或地球傾角23.5度和23°26′計(jì)算得到),37°可是個(gè)大家應(yīng)該熟悉的角度胜蛉。

當(dāng)比值b=1:3時(shí)挠进,B0=48.99°~49.07°,快超出中國(guó)最北邊的邊境線了誊册,也不是農(nóng)業(yè)區(qū)了领突,不能用。

則用b=1:2時(shí)的情況解虱,B0=37.47°~37.56°攘须,而直角三角形中37°是一種特殊角度(實(shí)際角度應(yīng)為36.87°),正是勾三股四弦五的出處殴泰。假設(shè)EF=4于宙,B0取37°,則此時(shí)這個(gè)測(cè)日影的幾何圖中有:

FP = EF * tan(B0-A0) = 0.97

FQ?=?EF?*?tan(B0)?= 3.01

FG =?EF?*?tan(B0+A0) =?7.05

也即B0在36.87°~37.56°這附近小范圍取值時(shí)(對(duì)應(yīng)地理緯度的跨度為60~70km)悍汛,忽略古代長(zhǎng)度測(cè)量的微小誤差捞魁,剛好能夠使得直角邊的各線段全部都是整數(shù)長(zhǎng)度(這在古代恐怕是很神奇的事情了),且春秋分對(duì)應(yīng)的斜邊EQ也為整數(shù)离咐,構(gòu)成勾三股四弦五谱俭。這種情況,完全可以成為古代人民發(fā)現(xiàn)勾三股四弦五規(guī)律的一種來(lái)源和說(shuō)法宵蛀。


如果繼續(xù)追尋下去昆著,B0對(duì)應(yīng)的這個(gè)位置在哪呢?如果存在术陶,這個(gè)時(shí)期當(dāng)早于周朝凑懂,算經(jīng)有載“周髀長(zhǎng)八尺,夏至之日晷一尺六寸”梧宫,這與西安(西周)相差半寸接谨,與洛陽(yáng)(東周)完全一致,但西安和洛陽(yáng)緯度相差不多塘匣,都是34°多脓豪。同時(shí)從一些氣候數(shù)據(jù)知道,周朝以前的夏商時(shí)期甚至到更早的時(shí)期忌卤,地球氣候以及中國(guó)氣候要比周朝更加溫暖濕潤(rùn)扫夜,中原人類的文明中心和活動(dòng)中心在這段時(shí)期要更北一些也合理,比如就是北緯37°左右,是商朝的都城耿(邢臺(tái)市历谍,北緯37.07度)或者是一些上古文明现拒?真實(shí)情況尚不得而知。


以上都是從“王”字的中畫(huà)到上下距離比值為1:2展開(kāi)的假想望侈,缺乏歷史文獻(xiàn)支持,算是一個(gè)自?shī)首詷?lè)勋桶、自圓其說(shuō)的肆意暢想脱衙,但我中華文字自有其承載的厚重歷史和文化底蘊(yùn),說(shuō)不定隨便一個(gè)簡(jiǎn)單的文字里面就有大道理例驹、大講究和文化傳承捐韩。

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