最早提出勾股定理的人
勾股定理在西方被稱為畢達哥拉斯定理,相傳是古希臘數學家兼哲學家畢達哥拉斯於公元前550年首先發現的。其實,我國古代得到人民對這一數學定理的發現和應用,遠比畢達哥拉斯早得多。如果說大禹治水因年代久遠而無法確切考證的話,那麼周公與商高的對話則可以確定在公元前1100年左右的西周時期,比畢達哥拉斯要早了500多年。
中國古代的數學、天文著作《周髀算經》,采用周公與商高對話的形式,對戰國以前的數學成就作了很好的科學總結。其中的《勾股章》裏,周公問商高古代伏羲是如何確定天球的度數的?天是不能用梯子攀登的,也無法用尺子衡量。
數是從哪裏得來的呢?商高回答:數的藝術是從研究圓形和方形開始的,圓形是由方形產生的,而方形又是同折成直解的矩尺產生的。在研究矩形前需要知道九九口訣,設想把一個矩形沿對解線切開,把勾和股分別自乘,然後把它們的積加起來,再進行開方,便可以得到弦。
商高即說當直角三角形的兩條直角邊分別為3(短邊)和4(長邊)時,徑隅(就是弦)則為5。以後人們就簡單地把這個事實說成“勾三股四弦五”。由於勾股定理的內容最早見於商高的話中,所以人們就把這個定理叫做“商高定理”,也即是“勾股定理”。
中國古代的數學家們不僅很早就發現並應用勾股定理,而且很早就嚐試對勾股定理作理論的證明。最早對勾股定理進行證明的,是三國時期吳國的數學家趙爽。趙爽創製了一幅“勾股圓方圖”,用形數結合得到方法,給出了勾股定理的詳細證明。他用幾何圖形的截、割、拚、補來證明代數式之間的恒等關係,既具嚴密性,又具直觀性,為中國古代以形證數、形數統一、代數和幾何緊密結合、互不可分的獨特風格樹立了一個典範。
這個定理在中國又稱為“商高定理”,在外國稱為“畢達哥拉斯定理”。為什麼一個定理有這麼多名稱呢?畢達哥拉斯是古希臘數學家,他是公元前5世紀的人,比商高晚出生500多年。希臘另一位數學家歐幾裏得在編著《幾何原本》
時,認為這個定理是畢達哥達斯最早發現的,所以他就把這個定理稱為“畢達哥拉斯定理”,以後就流傳開了。
世界上第一個地震儀
記錄地震波的儀器稱為地震儀,它能客觀而及時地將地麵的振動記錄下來。其基本原理是利用一件懸掛的重物的慣性,地震發生時地麵振動而它保持不動。由地震儀記錄下來的震動是一條具有不同起伏幅度的曲線,稱為地震譜。曲線起伏幅度與地震波引起地麵振動的振幅相應,它標誌著地震的強烈程度。從地震譜可以清楚地辨別出各類震波的效應。縱波與橫波到達同一地震台的時間差,即時差與震中離地震台的距離成正比,離震中越遠,時差越大。由此規律即可求出震中離地震台的距離,即震中距。東漢時張衡發明的地動儀,是世界上最早的觀測地震的儀器。
東漢時期,地震頻繁,據《後漢書·五行誌》記載,自和帝永元四年到安帝延光四年(公元92-125年)的30多年間,較大的地震就發生了26次,給人民的生命財產造成了巨大損失。為了掌握全國各地的地震動態,張衡在前人積累的地震知識基礎上,經過多年研究,終於在陽嘉元年(公元132年)成功地製造出地動儀。
《後漢書·張衡傳》記載:“地動儀以精銅製成,圓徑八尺,合蓋隆起,形似酒樽(酒壇)。”儀器裏麵,中央豎立著一根上粗下細的銅柱(相當於一種倒立型的震擺),叫做“都柱”。都柱周圍有八條通道,稱為“八道”,八道是與儀體相連接的八個方向的八組杠杆機械。儀體外部相應地鑄有八條龍,頭朝下、尾朝上,按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列。每個龍頭的嘴裏都銜著一個小銅球,每個龍頭下麵均蹲著一隻銅製的、昂頭張口準備承接小銅球的蟾蜍。
一旦發生強烈地震,都柱便因震動而失去平衡,倒向地震發生的方向,從而觸動八道中的一道,使相應的那條龍嘴張開,小銅球即落入銅蟾蜍口中,發出很大聲響,這樣人們就會知道在什麼時間什麼方位發生了地震。
順帝永和三年(公元138年)二月初三那天,安置在京城洛陽的地動儀,正對著西方的龍嘴突然張開,吐出了小銅球,激揚的響聲,驚動了四周,人們紛紛議論,大地並沒有震動,地震儀為什麼會報震呢?大概是地震儀不靈吧?誰知過了沒有幾天,隴西(今甘肅省西部)發生地震的消息便傳來了,於是人們“皆服其妙”。隴西距洛陽一千多裏,地動儀能夠準確地測知那裏的地震,事實生動地證明了地震儀是何等的靈敏、何等的準確!