- 中國幾何故事(少年讀經典·第二輯)
- 許莼舫
- 1231字
- 2023-07-07 16:14:42

根據地下發掘所獲得的資料,我們知道上古的勞動人民一定早就有了畫圖的工具,又從新石器時代的石斧和石鏟上所鑿圓孔的整齊精確來看,當時似乎也已有了畫圓形的器具。
我們上古畫圓形和方形所用的是“規”和“矩”兩種工具。規就是現今所稱的圓規或兩腳規,矩是用兩根直尺接在一起,使它們夾成直角,和現今木工所用的曲尺(拐尺)或水平尺類似,關于這兩種工具的來源、開關和用途等,我們看了下舉的各種資料,就可以知道它的大概。
在殷代的甲骨文中,就已經有了規和矩兩個字,這兩個字都是象形文字,規字是,很象是一個人的手里拿了圓規在畫圓;矩字是,象兩支曲尺一上一下取相反方向放在一起。
漢代人民據傳說認為規、矩是伏羲所創造,因而常常在石上雕刻著“伏羲氏手執矩,女媧氏手執規”的圖象。在山東嘉祥縣漢代武梁祠的石室里,有幾塊石刻都是這一類的造象(如圖3);高昌附近古墓里掘到的柩上,描有唐代的星圖,其中也畫了這種圖形。

近年在山東沂縣發現的漢墓里的石柱上,長沙出土的楚鏡上,以及在吐魯番發現的絹畫上,也都看到了類似的圖畫。伏羲雖然是一個象征性的人物,而且在圖象上畫成蛇身人面,帶有神話色彩,但由此我們可以約略地見到古代的規和矩的開關,并且也能夠想象得到這兩種工具在中國一定是在很早的時期就出現的。
規、矩在中國古書里的記載,更是多得記不勝記。除了一些書里記著規、矩是倕(古代的巧匠)所創制以外,如《孟子》中說:“離婁之明,公輸予之巧,不以規矩,不能成方圓?!薄赌印分杏校骸拜斀硤唐湟幘?,以度天下之方圓?!薄盾髯印分杏校骸皥A者中規,方者中矩?!边@些都說明了規是畫圓的工具,矩是畫方的工具。又《孟子》的“圣人既竭目力下來,繼之以規、矩、準繩”,說明了規和矩可以測目力所不及的東西,例如丈量田地等。《史記》所說的夏禹“陸行乘車,水行乘船,……左準繩,右規矩,載四時以開九州,通九道”,說明了規和矩可以用來勘測水道,這里和規、矩同時提到的準繩,就字面來看,準是測定水平方向的工具,繩是下助重錘的繩子,用來測定豎直線方向的。但是,我們設想當時還不可能有利用水泡來測定水平的“水準器”,所以準繩不應該是準和繩兩種工具,它只是一條下懸重錘的繩子,可以和矩結合起來使用,在建筑工程上用以檢驗石基的是否水平(如圖4,繩的一端固定在矩的直立分支CE的端點C,當繩下懸重錘D后的靜止方向和這一分支一致時,可以確定和另一分支接觸著的石基邊緣AB成水平),現今的建筑工人還是要用到這個方法,這個矩就叫水平尺。

《周髀算經》(約公元前一世紀時的書)有“平矩以正繩”一句話,可能就是指用矩和繩來測定水平方向說的。另外,《周髀算經》里還有“合矩以為方,環矩以為圓”兩句話。第一句的意思是說,用兩個矩本命起來,可以做成各種大小的方形;第二句的意思是說,使一個矩的兩個分支外緣通過一條固定線段的兩端,把這個矩環繞著旋轉一周,那么直角頂點所經過的路線是一個圓(就是以固定線段為斜邊的直角三角形,它的直角頂點的軌跡是圓)。這里又提供了矩的另一種用途。