“緣冪勢既同,則積不容異。”朱載堉將一句話拿了出來,面色凝重的說道“要理解這句話的意思,是非常困難的。”
這句話的意思是,等高的兩立體,若其任意高處的水平截面積相等,則這兩立體體積相等。
朱載堉拿出了兩個立方體,第一個是正立方體,一個是球,這個正立方體的邊長是球的直徑,他將兩個小球遞給了張宏給陛下查驗后,才開口說道“這是從一個錯誤開始的。”
“九章算術中說黃金方寸重十六兩,金丸徑寸重九兩,率生于此,未曾驗也。就是說邊長為一寸的金屬球重為十六兩,而直徑為一寸的球體,為九兩。”
“進而我們得到了一個球體公式,也就是v916d。”
“這個公式自從周朝就開始用了,周官考工記朅氏為量,改煎金錫則不耗,不耗然后權之,權之然后準之,準之然后量之。”
朱翊鈞聽聞之后,疑惑的問道“用實際測量的方法算出的球體公式,誤差有多少呢”
張居正拿過了算盤噼里啪啦的打了下,解答道“916π60038901,顯而易見,差別不是很大,但是算學就是如此,不對就是不對。”
朱載堉繼續說道“是以九與十六之率,偶與實相近,而丸猶傷耳,按916的比率,來計算球和外切立方體體積時,則球的體積較實際多一些,多多少多0038倍左右。”
“我們之前在割圓的時候就講到過,割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則與圓周合體而無所失矣。”
“就是說,點構成了線,線構成了面,這也是面積口訣得到的基本原理。”
“我們知道一個圓的面積等于外切正方形面積的π4,1300年前,劉徽思索能不能找到一個立方體,讓這個立方體不管從哪里去切,它的橫截面,都是一個圓和外切正方形呢”
“劉徽設計了一個這樣的立方體,名字叫牟合方蓋,牟相同,合蓋上,方,就是說這個立方體的每一個面的橫截面都是正方形,蓋雨傘,它的形狀是兩個方形的雨傘,扣在一起,正好和球完全相切。”
“劉徽將兩個底面半徑相同的圓柱體相交,然后將公共部分截取出來,得到了這個立方體。”
“這個時候,只要求出這個立方體的體積,乘以π4,就得到了球的體積。”
“可惜,劉徽始終無法求出這個立方體的體積,說陋形措意,懼失正理。敢不闕疑,以俟能言者,期許后人的智慧了。”
朱翊鈞拿到了牟合方蓋,這是朱載堉做的教具,得益于大明工匠們的巧手,將兩個圓柱相交部分截出來的牟合方蓋,這玩意的體積的確不好求,它不規則。
朱載堉才繼續說道“1000多年前,祖沖之的兒子祖暅解決了這個問題。”
“它將牟合方蓋切成了八個小牟合方蓋,然后截開,利用勾股定理等計算,將小牟合方蓋減掉18球的體積,轉化為了一個方錐的體積,得到方錐體積,就能得到小牟合方蓋的體積為2r3,大牟合方蓋的體積為16r3,球的體積等于4πr3,解決了這個問題。”
“等高的兩立體,若其任意高處的水平截面積相等,則這兩立體體積相等,祖暅用這個方法,解決了圓錐體積公式,陛下這個很難理解。”
朱翊鈞則是笑著說道“緣冪勢既同,則積不容異,不是很難理解。”
小皇帝稍微思考了下,拿出了鉛筆,稍微畫了兩下,讓張宏下去準備,沒一會兒張宏拿過來了一個圓柱體,和一堆的銀幣。