我们都知道,太阳是地球上生命的源泉,也是古人观测天象、掌握农时的重要依据。但是,你知道吗?在数千年前,中国先民就已经用一把尺子,测出了太阳距离地面的高度!
这把尺子就是中国古代的“量天尺”。它不是真正的尺子,而是古人发现的一个天象规律:在同一经度上,日影长度与地面距离成正比。也就是说,如果知道一个地方的日影长度,就可以推算出它与太阳直射点之间的距离。
那么,如何利用这个规律来测量太阳的高度呢?答案是:用勾股定理。
勾股定理是中国古代数学上的重大发现,它表明了直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方。古人在漫长的圭表测影中,逐渐发现了“勾三股四弦五”的规律,然后就以此来测量万物。
周髀算经记载,周公询问商高“夫天不可阶而升,地不可将尺寸而度”的疑问,即没办法上天测量,也无法用尺子丈量大地,那么古人如何测量天体?商高回答说:“候勾六尺,从髀至日下六万里,而髀无影。从此以上至日,则八万里。”这就是利用量天尺和勾股定理测得太阳距地高度的方法。
具体来说,当影长六尺时(约合1.8米),观测点距离髀无影之处(即太阳直射点)就是六万里(约合25万公里),由此构成一个直角三角形。根据勾股定理,“勾三股四弦五”,所以当勾六时(即影长6尺),股就是八(即太阳距地高度8万里)。这样就得到了“日高八万里”的结论。
当然,以现代眼光来看,“寸影千里”、“日高八万里”等等都是错误的结论,但这只是时代认知的局限性,人类探索未知的正常过程。相反,能活用量天尺、勾股定理测量各种天体,反映了中国先民超人的智慧。
近年来,考古发现也印证了中国古代“量天尺”的存在和应用。例如,在山西临汾襄汾陶寺遗址,考古发现一件木胎漆绘圭尺,现代学者在该地的夏至日正午实测,印证了周髀算经“日影一尺六寸”的记载。这些考古发现改写了我们对中华历史文化的传统认知,也让我们对中国古人的智慧和创造力更加敬佩。