中国几何故事(少年读经典·第二辑)
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根据地下发掘所获得的资料,我们知道上古的劳动人民一定早就有了画图的工具,又从新石器时代的石斧和石铲上所凿圆孔的整齐精确来看,当时似乎也已有了画圆形的器具。

我们上古画圆形和方形所用的是“规”和“矩”两种工具。规就是现今所称的圆规或两脚规,矩是用两根直尺接在一起,使它们夹成直角,和现今木工所用的曲尺(拐尺)或水平尺类似,关于这两种工具的来源、开关和用途等,我们看了下举的各种资料,就可以知道它的大概。

在殷代的甲骨文中,就已经有了规和矩两个字,这两个字都是象形文字,规字是,很象是一个人的手里拿了圆规在画圆;矩字是,象两支曲尺一上一下取相反方向放在一起。

汉代人民据传说认为规、矩是伏羲所创造,因而常常在石上雕刻着“伏羲氏手执矩,女娲氏手执规”的图象。在山东嘉祥县汉代武梁祠的石室里,有几块石刻都是这一类的造象(如图3);高昌附近古墓里掘到的柩上,描有唐代的星图,其中也画了这种图形。

近年在山东沂县发现的汉墓里的石柱上,长沙出土的楚镜上,以及在吐鲁番发现的绢画上,也都看到了类似的图画。伏羲虽然是一个象征性的人物,而且在图象上画成蛇身人面,带有神话色彩,但由此我们可以约略地见到古代的规和矩的开关,并且也能够想象得到这两种工具在中国一定是在很早的时期就出现的。


规、矩在中国古书里的记载,更是多得记不胜记。除了一些书里记着规、矩是倕(古代的巧匠)所创制以外,如《孟子》中说:“离娄之明,公输予之巧,不以规矩,不能成方圆。”《墨子》中有:“输匠执其规矩,以度天下之方圆。”《荀子》中有:“圆者中规,方者中矩。”这些都说明了规是画圆的工具,矩是画方的工具。又《孟子》的“圣人既竭目力下来,继之以规、矩、准绳”,说明了规和矩可以测目力所不及的东西,例如丈量田地等。《史记》所说的夏禹“陆行乘车,水行乘船,……左准绳,右规矩,载四时以开九州,通九道”,说明了规和矩可以用来勘测水道,这里和规、矩同时提到的准绳,就字面来看,准是测定水平方向的工具,绳是下助重锤的绳子,用来测定竖直线方向的。但是,我们设想当时还不可能有利用水泡来测定水平的“水准器”,所以准绳不应该是准和绳两种工具,它只是一条下悬重锤的绳子,可以和矩结合起来使用,在建筑工程上用以检验石基的是否水平(如图4,绳的一端固定在矩的直立分支CE的端点C,当绳下悬重锤D后的静止方向和这一分支一致时,可以确定和另一分支接触着的石基边缘AB成水平),现今的建筑工人还是要用到这个方法,这个矩就叫水平尺。

《周髀算经》(约公元前一世纪时的书)有“平矩以正绳”一句话,可能就是指用矩和绳来测定水平方向说的。另外,《周髀算经》里还有“合矩以为方,环矩以为圆”两句话。第一句的意思是说,用两个矩本命起来,可以做成各种大小的方形;第二句的意思是说,使一个矩的两个分支外缘通过一条固定线段的两端,把这个矩环绕着旋转一周,那么直角顶点所经过的路线是一个圆(就是以固定线段为斜边的直角三角形,它的直角顶点的轨迹是圆)。这里又提供了矩的另一种用途。