製作好三台游標經緯儀以後,李志便和裴元朗帶上五六個學徒,來實地進行三角測量法的訓練。
三角測量法是根據三角形一個邊的長度和兩個內角的大小,來確定另外兩個變長的方法。李志進行的測量法是進行先選擇兩點,這兩點的距離是能夠精確測量的,然後在兩點上分別測量同一個遠方物體的角度,並由角度差和這兩點間,也就是基線的距離,用三角函數公式進行計算。
啥?你說木有三角函數表?沒關係,只要有個精確的卡尺,然後把一個固定長度的邊擺幾百個角度,然後測量三邊長度就可以了,這是一個笨但很適用的方法。
裴元朗本來自家傳了一部分傳統製圖知識,自然也知道三角的原理。因此學習這個新的測量方法,也是一點就通,省了李志好多力氣。雖然如此,裴元朗卻從此對李志心服口服,感恩戴德。這樣神奇的技法,可能也只有皇家才不在乎,分享給臣子讓他給幹活吧!
同樣的,利用經緯儀,也能測定當地的緯度。
在唐朝稍晚,一行和尚曾在南北設立了十四個天文台測定太陽高度,也就是緯度,使用的方法和元朝的郭守敬也比較相似,都是測量太陽的影子。其實根本不用那麼麻煩。李志告訴裴元朗,只需要用經緯儀的豎盤的游標,測量北極星的高度,就可以精確的測量緯度到十分度游標經緯儀的精度範圍內。
有了這一批游標卡尺,李志有希望在工匠的幫助下,盡快製作一批擺鐘,並且逐漸提高精度。如果把航海鍾能提前造出來,人類的大航海時代,就真正的要來臨了。
更不用說,他還會在船上裝上蒸汽機!——想一想都讓人興奮的渾身發抖哇!
提前一千多年的蒸汽時代!這堪比神話一樣的功績啊!
但現在他手頭的力量還很有限,人才!金錢!
總之,讓李志親自培訓的都是重點人才,以後都是某一個學科的專業帶頭人。當官什麼的許諾,對他們都太不實際了。對所學超越了前輩的裴元朗而言,重新測繪整個中國,乃至整個世界的地圖,恐怕才是他這輩子最想幹的事情!
科學家的志向,可不是凡俗能動搖的!
裴元朗帶領的測繪小組不出十日便熟悉了經緯儀的使用,因此李志給他們的任務便是測繪博陵郡治下主道路附近地形圖以及唐縣的銅鐵產地附近地形圖,方便日後的高爐轉爐生產線的工廠選址。他自己卻又來臨了一個大麻煩。
李志從軍營練刀回來,老遠就看到了王語嫣的撅的高高的殷桃小嘴。
「殿下,崔家有一位姑娘要見你。她還自稱是家長許下的親事,臣妾也不知道有沒有這回事……」
「哦?有這事?啊哈哈哈」李志心裡確實腸子都毀青了。不僅倒貼錢,送了一套花了半個多月才做出的顯微鏡,還找來一個大麻煩!
「民女見過太子殿下!」
不待王語嫣再說什麼,崔英就從旁走出,施施然行了一個福禮。可是,面對這兩個人臉上的烏雲陣陣,李志背後的冷汗搜搜的就出來了。
不過呢,他也感到一陣慶幸。這兩個純天然的嬌憨女子,果然不知**鬥爭的進退之道,心事可不都在臉上寫著嗎!
這裡插播一句,中國古代有幾種禮節,男子行禮有三種,握手,拱手,和鞠躬。跪禮是元朝統治者為了愚昧漢族的自尊而新創的禮節。比如唐朝,臣子見皇帝,也並不跪,而是行拱手禮。
握手則是平輩親近之人的禮節。鞠躬則是晚輩向長輩致禮或者用於莊重的禮儀場合。鞠躬是中國有史書記載的最古老的禮節形式。
女子則專門有福禮,也就是低頭,微蹲。這樣的禮節和西方女子的禮節也是相似的。
可恨的是,自從元清的奴化統治以來,跪禮的濫行讓這個民族都失去的尊嚴,淪為印度一般的低等公民心態,這是何等的可悲。
李志不敢多想,還是趕緊打法眼前的這兩個女子要緊。
「啊!!崔英!是你啊,你今日怎麼穿的是女裝!」
李志笑的像一朵菊花,只是為了掩飾他心虛的眼神。「這個,真沒有想到。語嫣,我真的當時只是開玩笑啦!沒想到他老爹……額,崔大人還真有個!唉我不是這個意思。老婆來坐,給你揉揉肩。」
雖然王語嫣不是河東獅,但是李志後世練的的城牆臉皮發揮了重大的作用。二女一時間完全沒有想到李志竟然會這麼對待自己的王妃。
「崔英姑娘。我想你父親大人討你過來,可是另有目的的。你知道那顯微鏡的製造,需要多少材料,多少成本嗎?因此,我送你家大人顯微鏡,自然是要收點成本。叫你來,便是為了教授你顯微鏡的維修保養,以及給我作為助手,製作計時鐘表。」
因為沒有辦法繼續讓二女很生氣的方面的話題,因此崔英的注意力很正常的就被轉移了。
「太子所言,是不是日晷或是水漏?」
在明代以前,人們常用的計時工具,就正式日晷和水漏。這樣的計時工具,倒也能夠勉強用於生活日常。但是缺陷也很明顯。便是日晷只能計白天有光的時候的時辰,而水漏則很不精確。
因此,李志在製作出有簡單齒輪組的顯微鏡微動機構以後,決定再製作一個簡單的擺鐘,使用單擺作為簡諧振動器,重錘作為發條動力源。
擺鐘的製作技術,是很簡單的。所需要的材料更是容易。鍾座使用木材,齒輪組使用黃銅即可。在精確性上,擺鐘的精確的因素主要是擺的長度,在那個時代的工藝限制下,只要選取合適的材料,便能製作出足夠精確的擺鐘,而唯一的問題,只是在於準確時長的調校。
李志簡單的說了一下需要製作的神奇物件,二女的臉色就完全好轉了,王語嫣和崔英甚至相視一笑,王語嫣甚至說:「官人,倘若是這麼神奇,我也要學。」
李志重重的拍了一下自己的額頭。
單擺在擺角小於5度時,擁有等時性。擺的週期等於兩倍密率乘以。
當然,李志沒有辦法詳細解釋這個公式的由來,二階微分方程……這個,還是慢慢來吧。畢竟二女也沒有相應的算學知識。
雖然這個公式沒有辦法解釋來源,但是,這個公式在現在的時代,是可以計算的。
祖沖之在一百多年前的東晉朝,已經推算出了足夠精確的密率,也就是圓周率,為3.1415926.
而《九章算術》,也記載有非常精確的平方根的計算方法,有興趣的同學可以自己搜,如果用文字描述,真的是太蛋疼。
李志也是來到這裡,問了太史丞李淳風才知道,他就會手算平方根。不止他會算,大唐朝凡是精讀算經九章算術的,都尼瑪的會算平方根。
李志不禁哀歎。雖然自己胸有神機,但是在一千年前,也在理工科上,當不得老大。即便如此,就讓你們這幫牛人,變得更牛吧!
所以,李志如果要做一個週期為3秒的擺,長度應該是多少呢?
會算學的崔英根據公式,使用算籌,取重力加速度為9.81,密率為3.1416,不出5分鐘,就給出了答案。
長度應該是2.2364米,合七尺六寸零分6毫到7毫之間。
根據李志希望的誤差,如果能夠達到每天1秒的話,那誤差率就是1/86400,因為時間的平方對應著擺長的一次方,這意味著擺的誤差不能超過8.804乘以10的-5次方的平方根。這是一個大大超過了他的加工精度的數字。
所以,他只能先製造出這個擺臂,然後通過改變擺錘的重心,微調鐘錶的精度。
附帶說一句,陶瓷的線膨脹密度是3x10-6次方,也就是說,溫度帶來擺長的變化,會帶來它的平方根,也就是千分之1.7的誤差率,大大超過了每天一秒的誤差率。