第204章 解析几何
【神谕纪元·三〇一五年(春)】
大夏王都,大夏学宫。
自神谕三千年大庆之后,整个大夏帝国仿佛被注入了一股极其强劲的催化剂。
而在所有学科中,数学的发展尤为迅猛。
因为所有人都清楚,无论是工部修筑横跨大河的巨型桥梁,还是兵部研制射程更远的新式投石机,亦或是祭司院推演更加精密的星辰轨道,背后都离不开一个东西。
数学。
此时的王都学宫数学院,其坐落于学宫之中幽静的一角。
庭院内,春意盎然,桃花瓣随风飘落在青石板上。
一间宽敞的静室里,年仅二十五岁的数学院博士陈鸿风,正死死地盯着面前案几上的一张大纸。
他的头发有些凌乱,眼窝深陷,显然已经有几天几夜没有好好休息过了。
在他的手边,散落着各式各样的圆规、直尺,以及刻满了大夏数字的草稿。
“不对……还是不对,总觉得缺了些什么东西。”
陈鸿风喃喃自语,手中的炭笔在纸上重重地划过,将一个刚刚画好的椭圆形粗暴地涂掉。
“鸿风,又卡住了?”
一个温和而苍老的声音在门口响起。
大夏学宫数学院首席博士郝山,双手背在身后,缓步走进了静室。
郝山年近七旬,是大夏如今数学界的泰斗,也是陈鸿风的授业恩师,当年也是受邀参加三千年大庆的数学院众人之一。
他虽然年迈,但那双眼睛却依然透着洞悉世事理性的清明。
“老师。”
陈鸿风连忙站起身,恭敬地行了一礼,随后指着桌上那一团乱麻般的草稿,苦恼地叹了口气。
“学生愚钝。这半年来,我一直在试图用许广先师留下的《几何》公理,去精确描述天体运行的轨迹,或者是投石机抛射轰天雷的弧线。”
“可是,我发现了一个跨不过去的死胡同。”
陈鸿风拿起一把直尺和一个圆规,“在许广先师的体系里,几何是纯粹的形。”
“我们用圆规画圆,用直尺画线。我们可以证明角相等,可以证明线段平行。”
他放下尺规,又抓起一把算筹,“而在周算先贤的体系里,代数是纯粹的数。我们用天元来解方程,计算粮草的消耗、土地的面积。”
“数是数,形是形。 它们就像是两条平行的河流,虽然都在向前奔腾,却永远无法交汇!”
陈鸿风的眼中闪过一丝痛苦与狂热交织的光芒:
“老师,我想计算一条曲线!我想知道这条曲线上每一个点确切的位置!可是,如果我只用画图,我得不到精确的数字,如果我只用代数,我又无法直观地展现它的形状!”
“这种被割裂的感觉,太让人抓狂了!难道就没有一种方法,能让数和形合二为一吗?”
郝山静静地听着弟子的倾诉,并没有立刻回答。
他走到窗边,看着庭院里那些交错的青石板地砖,眼中闪过一丝赞赏。
“鸿风啊。”
郝山缓缓转过身,“你能提出这个问题,就说明你的眼界,已经超越了学宫里九成九的庸才。”
“自古以来,数学院的学者们,要么沉迷于几何的图形之美,要么钻营于代数的计算之巧。他们画地为牢,将这两门学问视作水火。”
“但天地之大理,岂会是割裂的?”
郝山走到案几前,拿起炭笔,在陈鸿风的草稿纸上画了一个十字。
“这几年,你不妨放下手头的死磕,多去走走,多写几封信。去问问海城格物院的同僚们,去问问黑石城研究矿脉的工程师。看看他们在遇到类似问题时,是怎么解决的。”
“闭门造车,是造不出通天大道的。”
……
听从了恩师的建议,陈鸿风走出了那间静室。
在接下来的两年里,得益于大夏帝国发达的邮政系统和宽阔的官道,陈鸿风的信件如雪片般飞向全国各地的学宫分院。
他与海城的物理学者探讨投石机抛射轰天雷的轨迹抛物线。
他与燧城的堪舆家讨论如何在没有明显地标的草原上确定位置。
他甚至跑去了工部,看那些老工匠如何用横竖交错的墨线来定位砖瓦。
【神谕纪元·三〇一六年(秋)】
一天傍晚,陈鸿风站在王都的城楼上,俯瞰着这座如今已经拥有近两百万人口的超级巨城。
王都的规划极其规整。
一条笔直的中央大街贯穿南北,一条宽阔的朱雀大街横贯东西。
两条大街在城市中心相交,将整个王都划分为四个巨大的象限。
而在这四个象限内,又有一条条平行的里弄和街道,如同棋盘上的网格。
“棋盘……网格……”
陈鸿风的目光在那些横竖交错的街道上游移。
“如果我要去东市的某家铁匠铺,我不需要知道它的具体模样,我只需要知道它在‘中央大街以东三条街,朱雀大街以北两条巷’……”
“位置,被数字固定了!”
轰——!
“位置!点的位置可以用两个数字来确定!”
他疯了一样跑下城楼,冲回学宫。
推开数学院的大门,陈鸿风直接冲进了郝山的静室。
“老师!我找到了!我找到跨越那条河的桥了!”
郝山被这突如其来的声音吓了一跳,但看到弟子那狂热到极点的眼神,他立刻放下了手中的书卷。
“拿纸来!”
陈鸿风铺开一张白纸,手中炭笔重重落下。
他画了一条水平的直线,又画了一条垂直的直线,两者在中心交叉。
“老师,您看!”
“我们将横线称为横轴,将竖线称为纵轴,交叉点为原点。向右为正数,向左为负数;向上为正数,向下为负数!”
陈鸿风在纸上的空白处点了一个点,“这个点,在这个平面上,它是孤独的形。”
“但是!只要它落在这个十字网格里,我向横轴画垂线,落在数字3上;向纵轴画垂线,落在数字4上。”
“那么,这个点,就不再是一个模糊的图形!它变成了一对精确的数字(3,4)!”
郝山站了起来,死死地盯着纸上的那个点和那对数字,呼吸也是变得有些粗重起来。
陈鸿风的手在颤抖,他继续在纸上画出一条斜线。
“如果是一条直线呢?它是由无数个点组成的。在这个网格里,这条直线上所有点的横纵数字,都遵循着一个确定的方程!”
“圆呢?以原点为中心,半径为5的圆。它上面任何一个点(甲,乙),根据许广先师的勾股定理,必然满足横的平方加纵的平方,等于半径的平方!”
“所以,圆不再是一个用圆规画出来的图形!圆,就是方程:甲² + 乙² = 25!”
“当啷。”
郝山手中的茶杯掉落在地,摔得粉碎。
看似简单的东西却总是隔着一层窗户纸需要捅破,而能捅破这层窗户纸的灵感却并不常有。
这位七十多岁的数学泰斗,双手剧烈地颤抖着,他一把抓住陈鸿风的肩膀,老泪纵横。
“形变为了数……数描绘了形……”
“鸿风!此举如同你把天上的云,装进了纸上啊!”
“当年老师果然没有看错你,天才的特质是如何也无法掩盖的。”
……
【神谕纪元·三〇一七年(夏)】
历经两年的沉淀、梳理与疯狂计算。
在大夏学宫数学院,一部由郝山作序、陈鸿风主笔的宏篇巨著,正式刊印发行。
书名:《平面和立体的轨迹》。
在这本书中,陈鸿风正式确立了“十字网格定位法”,首次在数学史上将几何图形转化为代数方程,又将代数方程转化为直观的几何图像。
此书一出,大夏学术界引发了巨大的讨论。
解析几何,诞生了!
那些曾经困扰了工匠和物理学家数百年的复杂曲线问题。
如投石机的抛物线、星体的椭圆轨道,在这套全新的数学工具面前,变得如同加减乘除一般清晰透明。
学界沸腾了。
陈鸿风的名字,几乎要与当年的许广、周算并列,成为了大夏数学界最闪耀的新星。
然而,面对铺天盖地的赞誉,这位年仅二十七岁的天才,却没有丝毫的懈怠与满足。
在一次庆功宴上,陈鸿风独自一人站在院子里,仰望着星空。
“鸿风,你已经做到了前人未竟之伟业,为何还眉头紧锁?”
郝山拿着两杯酒走过来。
“老师。”
陈鸿风接过酒杯,目光深邃,“《轨迹》一书,虽然用方程描述了曲线。但是,它描述的依然是死的图形。”
“一个圆画在那里,它的方程就不会变。”
“可是老师,您看这世间万物,哪有绝对静止的?”
陈鸿风指着天上的流云,指着风中摇曳的树叶,“天体在运行,抛射的巨石在飞行,河水在流淌。一切都在变!”
“现在的代数和解析几何,只能计算一个瞬间的、静态的数值。可如果是运动的呢?如果一个数值在随着时间不断变化呢?”
郝山已经有些愣住了。
他看着这位已经超越了自己的弟子,心中反而升起一股无法言喻的敬畏,青出于蓝而胜于蓝,不知当年牛理先师的老师是不是也是这种感觉。
“你想算什么?”郝山轻声问道。
“我想算……变化的规律。”
陈鸿风将杯中酒一饮而尽,“我要把‘变动’本身,也装进数学的笼子里!”
……
【神谕纪元·三〇二二年(冬)】
五年后。
三十二岁的陈鸿风,正值一个人智力与精力的最巅峰。
这五年里,他谢绝了一切应酬,大部分的时间都把自己关在实验室和书房里。
期间最长的一次外出就是去参加老师的葬礼,送这个亦师亦友的顽固老头最后一程。
回到学宫之后,他继续观察潮汐的涨落,记录植物的生长,计算投石机抛出的石弹在每一息时间里的速度变化。
终于,在大雪封城的一个冬夜,陈鸿风推开了数学院论道堂的大门。
这一次,他没有带厚厚的书稿,只拿着一张纸。
台下,大夏学宫的所有顶级学者闻风而动,座无虚席。
陈鸿风走到黑板前。
“诸位。”
他的声音沉稳而充满穿透力,“在过去的数学中,我们寻找的天元,一旦解出,就是一个固定的数字。”
“但今天,我要向大家引入一个全新的概念。”
他在黑板上重重地写下两个大字【变量】。
“天地不息,万物皆变。时间在变,距离在变,温度在变。这些可以取不同数值的量,我称之为‘变量’。”
台下众人屏息凝神。
紧接着,陈鸿风在变量旁边,又写下了两个更加震古烁今的大字【函数】。
“函者,匣也,包含也。”
陈鸿风转身,目光灼灼地看着众人,“世间的变量,并非孤立存在。它们之间,往往有着极其严密的羁绊。”
“比如,一辆马车在官道上匀速行驶。时间是一个变量,它走过的路程也是一个变量。”
“随着时间的增加,路程也必然随之增加。并且,只要给定一个时间,就必定有唯一的一个路程与之对应!”
“这种两个变量之间,一变则另一必随之而变’的对应规则,我称之为函数!”
“甲随着乙的变化而变化!方程不再是静止的图形,而是动态的规律!”
轰隆——!
大堂外,一声冬雷炸响,仿佛在呼应。
但在大堂内,学者们心中的震撼远比冬雷更加剧烈。
如果说五年前的解析几何,是给数学装上了眼睛。
那么今天提出的变量与函数,就是给数学注入了灵魂和生命!
从此以后,数学不再是只能计算死物的算盘,而是变成了能够描述整个宇宙动态演化、预测未来走向的终极神器!
【系统提示:文明里程碑——解析几何与变量数学体系建立!】
【微积分前置条件已达成!】
今天起陈鸿风这个名字将正式在大夏的历史之上流传千古。
在那浩瀚星空的注视下,大夏文明的科技树,在跨越了代数与几何的鸿沟后,正以一种不可阻挡的狂暴姿态,向着工业革命与现代科学的黎明,发起了最后的冲锋。
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