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泰勒斯的生平軼事(三)

來源:糜可定的科學(xué)園 2009-01-14 13:28:01

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  泰勒斯另一項(xiàng)備受贊揚(yáng)的業(yè)績是他在埃及時(shí),測(cè)定了金字塔的高度.最早的記載出自海羅尼莫斯(Hieronymus,公元前4—前3世紀(jì)),第歐根尼援引他的話,說泰勒斯利用人的身高和影子相等時(shí),金字塔的高也和影子相等的道理,成功地測(cè)出金字塔的高.([5],p.129.)普利尼(Pliny,公元23—79年)也有類似的記述:泰勒斯發(fā)現(xiàn)怎樣可以得到金字塔或者其他物體的高,他在人身和影子等長的時(shí)候去量物體的影子.普盧塔克的記載更進(jìn)一步,認(rèn)為是利用了相似三角形的原理.他記述尼洛克森納斯(Niloxenus)對(duì)泰勒斯所說的話:你的其他貢獻(xiàn),最使他(雅赫摩斯二世)高興的是金字塔的測(cè)量.不用許多工具,僅僅在金字塔影子的端點(diǎn)處樹立一根桿子,借助太陽的光線,構(gòu)成兩個(gè)三角形,你指出塔高與桿高之比,等于兩者影長之比.

  前一種說法原理較簡(jiǎn)單,容易被人接受,因此可能性較大.但問題在于金字塔不是一根桿,它的底很大,底的中點(diǎn)不能到達(dá),影長是難以直接量得的.歷史上沒有更詳細(xì)的記載,現(xiàn)在只能作一些推測(cè).如果太陽在適當(dāng)?shù)奈恢茫伴L還是可以量出來的.以最大的胡夫(Khufu)金字塔為例,原高146.5米,底為每邊長230米的正方形.四面正對(duì)著東南西北.如果太陽位于正東、正南、正西(正北是不可能的),仰角又小于側(cè)面與底的夾角∠OMP(約等于51°52′),塔影就是一個(gè)等腰△AQB,影長應(yīng)該是OQ=OM+MQ,而OM等于底邊長之半,現(xiàn)在只要量出MQ就行了.如果應(yīng)用相似三角形的關(guān)系,下一步的工作是作比例計(jì)算.若避免用比例,可以等待太陽的仰角為45°時(shí)(即桿長與影長相等時(shí))再量MQ,這時(shí)OQ就是塔高.

  這種可能性是存在的.比方,每天正午(太陽在正南方)定時(shí)觀測(cè)桿影,不難發(fā)現(xiàn)秋分以后影子逐漸增長,到了某一天,影長和桿長相等,這時(shí)太陽既在正南,仰角又是45°.如選擇正東或正西方向,情況與此類似.總之,只要耐心觀察,測(cè)度塔高不用比例就能解決.

  如允許應(yīng)用比例原理,就可以不必受時(shí)間的限制.較合理的辦法是作兩次觀測(cè).第一次記下桿頂影子的位置a,和塔頂影子的位置A,第二次觀測(cè)時(shí)桿頂影子在b處,塔頂影子在B處.那么,AB∶ab就等于塔高與桿長的比.不管用哪一種方法,都可以說是西方測(cè)量術(shù)的濫觴,泰勒斯對(duì)相似形已有初步的認(rèn)識(shí).

 

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