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第2304章 珠算乾坤(1581-1596)

万历十九年的深秋,郑王府东院的实验室里,朱载堉正面临着一个前所未有的数学难题。摊开在他面前的是《算学新说》的草稿,而他要解决的,是计算十二平均律最关键的一个数字——2√2的精确值。

“父亲,算筹已不敷使用。”朱载堉对前来探望的朱厚烷说道,手指着地上堆积如山的算筹,“若要计算到足够精度,需用算筹铺满整间屋子。”

老郑王凝视着儿子布满血丝的双眼,轻叹道:“我儿可还记得祖传的珠算?”

这句话如醍醐灌顶。朱载堉立即召集工匠,开始制作特制的开方算盘。他设计的算盘长六尺,宽二尺,共八十一档,每档七珠,足以进行高精度开方运算。

制作过程充满挑战。第一个月,连续三架算盘都因木料变形而报废。朱载堉发现问题的根源在于湿度变化,于是专门建造了恒温的算盘室,选用陈年紫檀木,在干燥的冬季进行制作。

算盘完成的那个清晨,实验室里响起震耳欲聋的噼啪声。朱载堉端坐算盘前,双手如飞地拨动算珠。计算2√2需要连续开平方、开立方,每一步都要保持极高精度。

“首次开方,得1....”他轻声念着数字,助手在旁记录。

“再开平方,得1....”

“第三次开方...”

汗水浸透了他的衣衫,手指磨出了血泡。有时为了验证一个数字,需要反复运算数十次。最紧张的时候,他连续三天三夜不曾离开算盘室,靠参汤维持精力。

经过数百个日夜的艰苦运算,终于在一个雪夜,他得到了那个划时代的数字:1.0。这个精确到小数点后25位的数字,解决了十二平均律最核心的数学难题。

与此同时,另一个创新正在实验室的另一端进行。朱载堉要制作世界上第一个基于十二平均律的弦准定音器。

“传统的律管虽准,却不便演奏。”他对工匠解释,“我们需要一种能直观展示新律优越性的乐器。”

设计过程充满创意。他首先改进了琴弦的材料,采用精铜丝与蚕丝绞合,使音色更加稳定。然后在指板上精确划分十二品,每一品都按照12√2的比例递减。

最关键的突破发生在一个月夜。朱载堉观察月光下蜘蛛网的振动,忽然领悟到弦长与张力之间的关系。他立即 redesign 了琴码结构,增加了可调节的张力装置。

当第一架弦准完成时,他邀请王府乐师试奏。乐师轻轻拨动琴弦,手指在十二品间游走,脸上露出难以置信的表情。

“神乎其技!”老乐师激动地说,“每品皆可起调,循环无碍。这简直是为乐工开启了新天地!”

然而,朱载堉的探索并未止步。万历二十一年的春天,一次偶然的观察让他开启了另一个领域的研究。

那日正值社火,他看见乡民们跳着传统的祭祀舞蹈,动作虽然优美,却缺乏统一的规范。“若能像记录音律一样记录舞蹈...”这个念头让他兴奋不已。

他立即开始创作《灵星小舞谱》。首先需要解决的是记录方法。他创造性地将数学原理融入舞蹈,用点、线、符号表示动作的轨迹和节奏。

“看这个转身,”他向助手演示,“需用圆周率来规范角度,用勾股定理确定步伐距离。”

为了验证理论,他亲自编排《豆叶黄》舞蹈。每个动作都经过精确计算,举手投足皆合天数。有时为了一个动作的准确性,他要反复测量数十次。

一天深夜,他忽然灵感迸发,将十二平均律的数学原理应用到舞蹈节奏中。创造出“十二拍循环”的全新节奏体系,使舞蹈与音乐完美融合。

万历二十三年,所有这些创新的集大成之作——《乐律全书》开始总纂。这是一项浩大的工程,需要将音乐、数学、天文、舞蹈等不同领域的发现融会贯通。

编纂过程充满挑战。朱载堉要求每个数据都必须经过反复验证,每个理论都必须有数学支撑。他专门建立了校验室,重要计算都要由三位助手独立验算。

在撰写《律吕精义》部分时,他连续九个昼夜不曾卧床休息,困了就在书案前小憩。当他最终写完“臣尝静观天地万物,未有不出于数者”这句序言时,毛笔竟从颤抖的手中滑落。

《乐律全书完成的那个清晨,六十岁的朱载堉独自登上实验室的观星台。朝阳初升,万道金光洒向大地。他想起三十七年前在黄河冰面上测量声波的自己,想起在嵩山观星台立下的誓言。

此刻,他的目光投向更远的未来。在实验室的角落里,新的研究计划已经展开——他要在未来十年内完成《律吕正论》和《嘉量算经》,将数学的应用推向更广阔的天地。

下得观星台,他径直走向算盘室。在那里,一架更大的算盘正在制作中,这将是他挑战开高次方新纪录的工具。科学的道路永无止境,而对朱载堉来说,探索才刚刚进入最精彩的阶段。