時間在觀察水盆,和看護工具的仆役的眼中,時快時慢。
在屋外有多難熬,在屋內取暖就有多幸福。
眼看仆役們不斷輪換,才知道這個天時來之不易。
子時一刻(晚上十一點十五分),戶外三處銅盆的觀察仆役幾乎同時來報告,水開始結冰了。
姒安下令說:“繼續觀察冷屋里的水盆,其他人跟我去測試。”
作為對照組的水盆,放在沒有生火的木屋里,避開外界所有天氣因素影響,結冰時間要晚一點,姒安也不知道會晚多少,只能讓人繼續盯著。
來到木板隔出來的無風測試臺,燈火隨著氣流的擾動而跳躍,但足夠明亮,不影響對水銀液面的觀察。
提前熟悉過實驗流程的仆役,井然有序地安放好水銀槽,分別往水銀槽和玻璃管內注入水銀。
水銀姒安是不敢觸碰的,也不敢讓其他有身份的人接觸,只能由仆役做出犧牲。
隰伯平答應他們,做完實驗,隰家養他們一輩子,對他們來說反而是個機緣。
“水銀注滿。”操作玻璃管的仆役說。
“水銀槽準備完成。”另一位仆役說。
“開始。”
操作玻璃管的仆役戴著羊皮手套,堵住玻璃管口反復倒轉玻璃管。
確定沒有空氣,才將手和管口一起沉入水銀槽內,松開手,水銀像往常演示一樣,往下流到平衡位置。
水銀柱穩定以后,操作仆役小心翼翼將玻璃管口放到水銀槽里,專門留下的半圓形卡槽上,既保持水銀的聯通,也能保證玻璃管的平穩。
操作仆役松開手,玻璃管被卡槽卡住,直立在桌上,水銀液面平穩,可以下一步測量了。
“下去凈手。”姒安對操作仆役說。
“謝公子。”
另一位仆役接替他的看護工作,防止玻璃管出現意外。
測量過程,姒安只能親自上手。
在眾多材料當中,姒安還是決定選擇青銅制作的無刻度長尺。
確定長度以后,再用青銅尺測出便于截斷加工的材料,確定刻度。
此次需要測量的高度,從水銀槽的液面到水銀柱的液面。
隰家準備的水銀槽里,添加了姒安要求的刻線。
青銅尺的一端打磨水平,放在沒有水銀的長方形空槽里,用方塊青銅擠壓固定,保證青銅尺與垂直的空槽壁貼合,保持穩定垂直狀態,簡化測量難度。
空槽的底面有精準的高度刻線,標注在水銀槽里。
通過調整液面高度到刻線,反向配合青銅尺與液面對齊。
接下來只要比對出水銀柱的高度,標記好位置,測量就能順利完成。
隰家準備了二十塊標準青銅尺,姒安全部取來,用以測量標記。
把所有刻度一起對比,每一次的標記長度都會有差異,這是觀察和標記時產生的誤差。
因為誤差是不可控制的隨機數,但準確值是固定的。
利用這個特性,通過不斷測量,對比,直到某一個刻度,集齊三塊標記長度完全一樣長的青銅尺,那三塊青銅尺才是最準確的長度。
這是姒安能做到的,最小的誤差了。
觀察標記的過程中,因為觀察者的視角等因素都會影響精度,講解起來又很麻煩,姒安不敢交給其他人,只能自己把關。
對比、記錄的工作交給隰伯平他們。
多虧水銀槽的設計把測量過程簡化了。
否則,在水完全結冰前,姒安肯定得不到那么多組數據,湊出三塊長度完全一樣的青銅尺,甚至還有測出第四塊的時間。
雖然最終沒有得到第四塊相同的青銅尺,但三塊的標準目標圓滿完成。
“我宣布,”姒安放下手中的青銅尺,“人類歷史上,第一次大氣壓測試圓滿完成。”
絕大多數人都不知道大氣壓是什么,但聽到圓滿完成,所有人都在歡呼。
己季和毛贏都很興奮,雖然關鍵工作都是姒安在做。
但只要看到過程這么復雜,知道尺子來之不易,其中的自豪感也足夠他們狂歡了。
姒安蠟燭隰伯平說:“還有冷屋的對照組沒做,別急著狂歡,等對照組結果出來再說。”
“小師弟不提醒,我都忘了。”隰伯平興奮笑道。
“讓人看緊冷屋里的水盆,我們去把其他刻度補齊。”
現在的青銅尺,只有0刻度和760mm刻度,還需要將中間的厘米毫米補上。
姒安有信心,測出來的對照尺和現在的長度一樣,不用等對照組的數據了,到時候測出一塊等量尺作為證明,就足夠了。
仆役們把工具搬進冷屋,隨時準備使用。
姒安則是和隰伯平、己季和毛贏一起,帶著兩位工匠去標記刻度。
首先將木質材料切割出標記的長度,然后平均分割,再取其中一半,平均分割,得到19cm長的木尺。
在上漆的案幾上,畫圓取得標準直角,刻畫上細線作為直角坐標。
把木尺固定為底邊,再取十九個等量長度作為高,最后連接斜邊,成為標準直角三角形。
根據十九個等量高度,分別作與木尺平行的線與斜邊相交,構成相似三角形。
過交點作垂線落在木尺上,就能依次得到中間部分的整數厘米刻度。
再重復上述過程,均勻分割1cm的長度,可以取得毫米長度。
最后將厘米和毫米標注到青銅尺上,標準尺就算正式完成了。
這個過程涉及到直角坐標系的建立,圓形、三角形和相似三角形的的相關知識。
姒安先是講解原理和過程,震驚三位看客三百年。
“小師弟對數術的研究,已經如此深刻?”隰伯平問道。
“一般般了。”
初中知識點而已,若是有限的高數知識點沒有還給老師,那才是真正的王炸。
“這個0刻度的‘0’,什么意思?”毛贏問道。
數字0要到唐代才提出這個概念,在這之前,沒有就是沒有,不存在“0”這種定義。
“我用來演算的數字之一,表示沒有,比如現在你沒有青銅劍,你的青銅劍數量就是0,待會兒取來一柄,你擁有的青銅劍數量就是1。”
“真是奇思妙想。”己季笑道。
“我先教你們,我習慣使用的演算數字,后續計算,我都要用這些數字,你們可以不熟練,但要認得。”
中文講解數字非常簡單,掌握1到10,后續都是規律變化,在場的都是聰明人,很快就學會了。
使用有一定的困難,還不習慣,每人一張數字對照表,拿不準就對比確認,要不了多久就會習慣。
“基礎已經說清楚,現在開始分割計算。”
主要工作是姒安在做,工匠輔助,三角形原理什么,說一遍,有個過場就行,想學的人,以后抽空再教。
標記過程,原理是最簡單的,難點在于垂線、水平線等等標記的準確性。
姒安是有名的劃線不準,不管怎么畫,線都會歪的手殘黨。
他告訴工匠劃線原理,讓專業的巧手人士來作畫,結果順利、精確多了。
得到精準刻度的工匠們,三下五除二,給三塊青銅尺刻上長度和數字。
標準76cm長度的青銅尺,順利完成。