第一幕:风雪叩门
场景一:真定府,李冶草庐,冬夜
【风雪拍打着简陋的木窗,油灯昏黄的光线下,李冶身着洗得发白的儒衫,正俯身案前,在麻纸上勾画着圆与直线的交错图形。案上堆叠着算筹、竹简,还有半块啃剩的麦饼。】
【木门“吱呀”一声被撞开,风雪裹挟着三个人闯进来。为首的大汉身材魁梧,满脸炭灰,肩上扛着一个布囊,进门就嚷嚷】
王夯(跺脚抖落雪花):先生!可算找到您了!这鬼天气,再走半里地,俺们哥仨就得冻成冰疙瘩!
【身后两人跟着进门,瘦高个的陈墨怀里抱着一捆竹简,差点绊倒;矮胖的赵算盘双手护着腰间的算筹袋,喘得直冒白气】
李冶(抬头,放下手中狼毫,眼中闪过暖意):王夯,陈墨,赵算盘,你们怎么来了?不是让你们在城中等候消息吗?
陈墨(把竹简小心翼翼放在案上,搓着手):先生,您都躲进这山里半个月了,俺们不放心。这是您要的《九章算术》抄本,俺跑了三家书铺才凑齐。
赵算盘(献宝似的打开算筹袋,里面的算筹码得整整齐齐):先生,俺把新打磨的象牙算筹带来了,比木筹好用,算起来不打滑!
李冶(拿起一根象牙算筹,指尖摩挲着光滑的表面,轻叹):你们啊,总是这般周到。只是眼下钻研“天元术”,需反复推演圆与勾股的关系,怕是要让你们跟着受不少苦。
王夯(拍着胸脯,声音洪亮):先生说的啥话!俺们哥仨是粗人,不懂啥叫“天元术”,但俺知道先生做的是大事!您让俺劈柴生火,俺绝不含糊;您让俺摆算筹,俺就算到天亮也不累!
【赵算盘突然“哎呀”一声,指着案上的图形】
赵算盘:先生,您画的这圆里,咋有这么多斜线?这是要算啥呀?
李冶(走到案前,拿起狼毫在图形旁写下一个“元”字):我要算的,是这“圆城”的直径。以往算圆,需知半径、周长,可若只知圆外勾股形的边长,如何求直径?这便是“天元术”要解的难题——设“天元一”为未知数,将已知条件化为等式,再求解方程。
陈墨(凑上前,盯着“元”字挠头):“天元一”?就是说,俺们不知道的数,就叫“天元一”?
李冶(点头,眼中发亮):正是!比如这圆城直径,我们不知其长,便设为“天元一”。再根据勾股定理,将圆外各边与“天元一”的关系写出,便能列出方程。就像给迷路的人画了一张地图,顺着方程走,就能找到答案。
赵算盘(眼睛瞪圆,连忙掏出算筹):先生,那俺现在就能摆!您说,第一步咋算?
【李冶看着三人急切的模样,笑着拿起一块麦饼递给王夯】:不急,先吃点东西。这“天元术”可不是一日能成的,往后的日子,还得靠咱们一起琢磨。
【风雪渐小,油灯的光映着四人的身影,案上的圆与“元”字,在夜色中仿佛有了生命。】
场景二:草庐后院,次日清晨
【积雪覆盖了庭院,王夯正挥舞着斧头劈柴,陈墨蹲在一旁整理竹简,赵算盘则在石桌上摆弄算筹,嘴里念念有词】
赵算盘(眉头紧锁,算筹摆了又拆):不对啊,先生说设“天元一”为直径,那勾股形的弦长该怎么和“天元一”连起来?俺咋算都差一步。
陈墨(放下竹简,凑过去看):是不是你把勾股定理记混了?勾三股四弦五,俺记得先生说过,直角三角形的两条直角边平方和,等于斜边的平方。
王夯(劈完一捆柴,擦着汗走过来):俺来试试!俺把这石桌当圆城,这根木棍当勾,那根当股,弦就是从勾尖到股尖的距离!先生说过,圆外的勾股形,顶点都在圆上,那勾股形的边长,肯定和圆的直径有关系!
【李冶从屋内走出,听到三人的讨论,欣慰地笑了】
李冶:王夯说得好!这圆城就像一颗珠子,勾股形就像装珠子的盒子,盒子的边长与珠子的大小,必然相互牵制。我们要做的,就是找到这种牵制的规律,用“天元一”把它们串起来。
【李冶拿起一根木棍,在积雪中画了一个圆,又在圆外画了一个直角三角形,三个顶点都落在圆上】
李冶:你们看,这勾股形的“勾”长六步,“股”长八步,“弦”长十步。若设圆城直径为“天元一”,根据“弦切定理”,从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是割线长与它的外段长的比例中项。我们可以据此列出等式:(勾 - 切线长)2 + (股 - 切线长)2 = 弦2。
赵算盘(连忙掏出算筹,在石桌上摆出等式):先生,俺懂了!把“天元一”代入切线长的公式,就能把等式里的未知数都变成“天元一”,这样就能列方程了!
【陈墨拿着竹简,在一旁记录,笔尖在麻纸上飞快滑动】
陈墨:先生,俺把您说的步骤都记下来了,往后咱们每推演一次,就记一次,将来整理成册,别人一看就懂。
李冶(看着三人忙碌的身影,心中涌起一股热流):好!咱们就把这些推演过程都记下来,从简单的勾股容圆,到复杂的圆城图式,一步步来。总有一天,这“天元术”会像一盏灯,照亮后世算学的路。
【阳光穿透云层,洒在积雪上,反射出耀眼的光。石桌上的算筹、麻纸上的图形,在晨光中显得格外清晰。】
第二幕:困局与突破
场景三:草庐内,春末
【案上堆满了写满算式的麻纸,李冶眉头紧锁,盯着一张画满圆与勾股形的图纸,手指在“天元一”的符号上反复摩挲。王夯、陈墨、赵算盘围在一旁,大气不敢出。】
李冶(轻声自语):不对,还是不对。这“三斜求积”的问题,若只知三角形的三边,如何用“天元术”求其内切圆直径?设“天元一”为直径,可三边与直径的关系,始终差一个关键的等式。
赵算盘(小心翼翼地递上一杯热茶):先生,您都三天没合眼了,要不先歇歇?俺们再把之前的算式捋一遍,说不定能找到错处。
【李冶接过热茶,却没有喝,目光依旧停留在图纸上。陈墨突然想起什么,转身从竹简堆里翻出一卷书】
陈墨(激动地喊道):先生!您看这卷《周髀算经》!里面说“勾股各自乘,并而开方除之,得邪至日”,这和您说的勾股定理一样。那里面有没有关于圆和三角形的关系?
【李冶连忙接过《周髀算经》,快速翻阅。当看到“凡勾股之法,先知二数,然后推一”时,他猛地一拍桌子,茶水都溅了出来】
李冶(眼中闪过精光):我明白了!是我太执着于直接设“天元一”为直径,却忽略了先求三角形的面积!三角形的面积等于内切圆半径乘以半周长,而直径是半径的两倍,只要先设“天元一”为面积,求出面积后,再反推直径,问题就迎刃而解!
王夯(没听懂,却跟着激动):先生,您是说,咱们绕个弯子,先算别的数,再算直径?
李冶(笑着点头):正是!就像走路,前面有堵墙,咱们不能硬撞,得绕过去。算学也是如此,遇到难题时,换个角度设“天元一”,或许就能豁然开朗。
【赵算盘立刻掏出算筹,在案上摆出算式】:先生,那俺现在就试!设“天元一”为三角形面积,半周长是(勾 + 股 + 弦)÷2,内切圆半径就是“天元一”除以半周长,直径就是两倍的半径!这样一来,所有已知条件都能用上了!
【陈墨拿起狼毫,快速记录下李冶的思路,笔尖在麻纸上沙沙作响】
陈墨:先生,俺把这个方法记下来,取名叫“间接设元法”,往后遇到类似的问题,就能照这个思路来。
李冶(看着三人忙碌的身影,露出欣慰的笑容):好!咱们不仅要算出答案,还要把方法总结出来,让后人能举一反三。这《测圆海镜》,不仅要记录“天元术”的应用,更要教会世人如何用“天元术”解决实际问题。
【窗外,春雨淅淅沥沥地下着,滋润着庭院里的草木。案上的算式越来越清晰,“天元一”的符号在麻纸上跳跃,仿佛在诉说着算学的奥秘。】
场景四:城中书铺,夏初
【李冶带着陈墨来到城中最大的书铺,掌柜的看到李冶,连忙迎了上来】
掌柜(拱手笑道):李先生,您可是稀客!上次您托小的找的《缀术》,小的已经找到了,就是品相不太好。
李冶(连忙道谢):多谢掌柜的!我这次来,是想问问,能不能帮我刻印一些算学文稿。这些文稿是关于“天元术”和勾股容圆的,我想让更多人看到。
掌柜(接过陈墨递来的文稿,翻了几页,眉头皱了起来):李先生,不是小的不帮您。这算学文稿满是符号和算式,刻印起来难度极大,而且买的人少,小的怕是要亏本啊。
【陈墨急了,上前一步说道】:掌柜的,这“天元术”是先生耗费心血研究出来的,能解决很多以前算不出来的难题!将来肯定会有很多人想学,您现在刻印,将来一定能赚钱!
掌柜(苦笑摇头):小兄弟,话是这么说,可眼下谁会花钱买这些看不懂的东西?除非您能让小的看到这文稿的用处,不然小的实在不敢冒这个险。
【李冶沉思片刻,从怀中掏出一张图纸,上面画着一座圆城的设计图】
李冶(对掌柜说):掌柜的,您看这张圆城图。若要建造一座圆城,需知直径才能算周长、算面积,才能准备砖石。若只知圆外几段城墙的长度,用普通方法根本算不出直径。但用我这“天元术”,只需设“天元一”为直径,列出方程,就能算出准确数值。您说,这对官府建城、商人修仓,是不是有用?
【掌柜接过图纸,仔细看了看,又翻了翻文稿,眼中渐渐露出犹豫】
掌柜:这……倒确实有点用。可刻印的费用……
王夯(突然从门外走进来,肩上扛着一个布囊,重重放在柜台上):掌柜的,费用俺们出!这里面是俺们哥仨攒的银子,不够的话,俺再去劈柴、去拉货,总能凑够!
【掌柜看着王夯真诚的眼神,又看了看李冶坚定的表情,终于点了点头】
掌柜:罢了罢了!李先生,小的就信您一次。这文稿俺帮您刻印,只是数量不能多,先印五十册试试水。
李冶(连忙拱手道谢):多谢掌柜的!您放心,这“天元术”总有一天会被世人认可,您今日的帮忙,我李冶铭记在心。
【陈墨兴奋地抱着文稿,跟着掌柜去后院交代刻印事宜。王夯拍着李冶的肩膀,笑得合不拢嘴】
王夯:先生,您看!咱们的“天元术”终于能印成书了!将来全天下的人,都能学到您的学问!
李冶(望着窗外熙熙攘攘的人群,心中充满期待):是啊,这只是第一步。将来,我还要把更多的算学问题整理成《测圆海镜》,让“天元术”传遍天下,让算学不再是少数人的专利。
【阳光透过书铺的窗户,照在李冶的脸上,他的眼中,闪烁着对未来的憧憬。】
第三幕:海镜成书
场景五:草庐内,秋末
【案上整齐地摆放着五十册刻印好的《测圆海镜》初稿,封面用墨笔写着“测圆海镜”四个大字,苍劲有力。李冶、王夯、陈墨、赵算盘围在案前,小心翼翼地翻看着。】
赵算盘(捧着书,手指在“天元一”的符号上抚摸):先生,这书印得真好!您看这“天元一”的符号,比俺们手写的还清楚。往后别人看到这书,就能照着学“天元术”了。
陈墨(翻到记录“间接设元法”的那一页,激动地说):先生,您看这一页,俺们之前推演的“三斜求积”问题,都写得明明白白。还有王夯之前用木棍当勾股形的例子,也记在里面了。
王夯(挠着头,不好意思地笑了):俺那都是瞎琢磨,没想到还能写进书里。先生,这书印好了,咱们该送给谁啊?
李冶(拿起一册《测圆海镜》,轻轻抚摸着封面,眼中满是感慨):先送给城中的算学先生、官府的管账吏,还有那些对算学感兴趣的学子。咱们不求他们立刻认可,但求他们能看看这“天元术”的用处。
【就在这时,门外传来一阵马蹄声,一个身穿官服的人下马,快步走进草庐】
官员(拱手行礼):请问是李冶李先生吗?下官是真定府的推官,听闻先生研究出一种新的算学方法,能快速求解圆城直径,特来请教。
李冶(连忙起身回礼):大人客气了!我这“天元术”尚在完善之中,不敢称“新方法”,只是一点粗浅的心得。
【官员接过李冶递来的《测圆海镜》,翻到圆城图式那一页,眼中露出惊讶】
官员:先生,下官近日正为修建圆仓的事头疼。已知圆仓外勾股形的边长,却不知圆仓直径,算来算去都不准。您这书中说,设“天元一”为直径,再根据勾股定理列方程,就能求解?
李冶(点头,拿起算筹在案上演示):正是。大人您看,设“天元一”为圆仓直径,根据圆外勾股形与圆的关系,列出方程“天元一2 + 勾x股 = (勾 + 股)x天元一”,再通过“增乘开方法”求解,不出半柱香的时间,就能算出直径。
【官员看着李冶熟练地摆弄算筹,一步步算出直径,眼中越来越亮】
官员(激动地握住李冶的手):先生!您这“天元术”真是太有用了!有了它,官府修建城池、粮仓,商人计算圆囤容积,都能省时省力,还能避免差错!下官这就回去禀报知府大人,让全府的官吏都来学习“天元术”!
【王夯、陈墨、赵算盘看着这一幕,都激动得说不出话来。李冶望着官员离去的背影,又看了看案上的《测圆海镜》,心中百感交集】
李冶(轻声说道):我们做到了。这“天元术”,终于能为世人所用了。
【秋风从窗外吹进来,翻动着案上的《测圆海镜》,书页沙沙作响,仿佛在为这一时刻欢呼。】
第三幕:海镜成书
场景六:草庐庭院,冬日(一年后)
【庭院里的梅花开得正艳,李冶坐在石桌旁,翻阅着修订后的《测圆海镜》定稿。王夯、陈墨、赵算盘围在一旁,脸上满是自豪。】
陈墨(递上一封信):先生,这是临安府的算学馆寄来的信,他们说您的《测圆海镜》已经在江南流传开来,很多学子都在学习“天元术”,还说要邀请您去临安讲学呢!
赵算盘(笑着说):先生,俺前几天去城中买东西,听到书铺的掌柜说,《测圆海镜》已经重印了三次,还是供不应求!好多人都来问,什么时候能出续集,讲更多“天元术”的应用。
王夯(拿起一把新打磨的算筹,递给李冶):先生,俺这半年又打磨了一批算筹,比之前的更顺手。往后您再研究新的算学问题,俺们哥仨还跟着您一起干!
【李冶接过算筹,看着三人真诚的眼神,又看了看手中的《测圆海镜》,眼中泛起泪光】
李冶:谢谢你们。若不是你们一直陪着我,劈柴生火、整理文稿、摆弄算筹,这《测圆海镜》也不会有今天。世人都说你们是“憨货”,可在我看来,你们是最懂“坚守”的人——守着一份热爱,守着一份信任,才让“天元术”从纸上的符号,变成了能解世间难题的工具。
【陈墨突然想起什么,从怀中掏出一张折叠的麻纸,小心翼翼展开】
陈墨:先生,俺们哥仨商量着,给您刻了块小木牌,就挂在这草庐门上。您看——
【麻纸上画着一个圆,圆中间刻着“天元一”三个字,圆外围着勾、股、弦三条线,旁边还歪歪扭扭写着“宫束班”三个字】
赵算盘(挠着头笑):俺们知道“宫束班”是工艺人的称呼,俺们虽不懂算学的大道理,但跟着您打磨“天元术”,就像匠人打磨器物一样,也算半个“宫束班”人了!
王夯(拍着石桌):对!以后谁来问“天元术”,俺们就说,这是李冶先生带着“宫束班”的人,一起琢磨出来的!
【李冶拿起麻纸,指尖反复摩挲着“宫束班”三个字,突然放声大笑,笑声穿过庭院,惊起了枝头上的梅花瓣,纷纷扬扬落在石桌上的《测圆海镜》上】
李冶:好!好一个“宫束班”!往后,咱们这草庐,就是“宫束班算学坊”!等开春了,咱们再把《测圆海镜》里的难题,编成通俗易懂的口诀,教给村里的孩童——让算学不再是文人的专利,让“天元一”的符号,能走进寻常百姓家!
【四人围坐在石桌旁,阳光透过梅花枝桠,洒在《测圆海镜》的书页上,“天元一”的符号在光影中仿佛活了过来。赵算盘掏出算筹,在石桌上摆出一个新的方程,陈墨拿起狼毫记录,王夯则去厨房烧水,准备泡一壶新茶。庭院里的梅花香,混着墨香、茶香,酿成了宋朝冬日里最温暖的风景。】
第四幕:薪火相传
场景七:草庐前的晒谷场,春末
【晒谷场被收拾得干干净净,中间摆着一张长桌,桌上铺着白布,放着十几册《测圆海镜》和一堆算筹。周围围满了村民和孩童,王夯正站在桌旁,手里拿着一根木棍,在地上画圆】
王夯(大声说道):大家看好了!这圆就像咱们村里的谷囤,要是想知道谷囤能装多少粮食,就得先算它的直径。以前咱们算直径,得用绳子绕一圈再量,可要是谷囤太大,绳子不够长咋办?今天,李冶先生就教大家一个新法子——用“天元术”,就算只知道谷囤旁边两段土墙的长度,也能算出直径!
【人群中传来一阵惊叹,几个孩童挤到前排,睁大眼睛看着长桌上的算筹。李冶走到桌前,拿起一根算筹,在白布上写下“天元一”三个字】
李冶(笑着对孩童们说):你们看,这“天元一”就像捉迷藏的“找找人”,咱们不知道它是谁(直径),就先叫它“天元一”。然后咱们把知道的条件,比如土墙的长度,都变成和“天元一”有关的话,最后一步步算,就能找到它的真面目了。
【一个扎着羊角辫的小女孩举起手】:李先生,那要是“天元一”躲得太好,找不到咋办?
赵算盘(立刻接话,从怀里掏出一个布偶,布偶胸口缝着“天元一”三个字):别怕!俺们有“算筹钥匙”!你看,这算筹摆成这样是加法,摆成那样是减法,只要跟着步骤来,再狡猾的“天元一”,也能被咱们揪出来!
【赵算盘一边说,一边用布偶演示算筹的摆法,孩童们笑得前仰后合,纷纷伸手要拿算筹尝试。陈墨则在一旁,给村民们分发《测圆海镜》的节选小册子,上面印着最简单的圆城算例和口诀】
陈墨:大叔大婶,这册子上的口诀都是先生编的,比如“勾股见圆不用愁,天元设好解千忧”,你们要是记不住,就拿回家让孩子教你们——往后咱们算谷囤、算田亩,都能用得上!
【人群中,一个老农夫捧着小册子,激动得手都在抖】:李先生,俺活了六十岁,从来不知道算学还能这么用!以前官府算田亩,总说俺家的圆田面积算错了,往后俺用您这“天元术”算,看他们还敢不敢糊弄俺!
【李冶看着眼前热闹的场景,转头对身边的王夯、陈墨、赵算盘说】:你们看,这就是咱们做这件事的意义——不是为了让“天元术”藏在书斋里,而是让它能帮百姓解决实实在在的难题。这就像匠人打造农具,再好的手艺,最终都要落到“能用”二字上。
【王夯用力点头,突然想起什么,转身跑进草庐,抱出一块新刻好的木牌,木牌上刻着“宫束班算学坊”五个大字,还刻着一个小小的圆和“天元一”符号】
王夯(把木牌插在晒谷场的土坡上):先生,以后咱们每个月都在这晒谷场教大家算学,让“宫束班”的名字,和“天元术”一起,在这真定府传下去!
【夕阳西下,金色的余晖洒在木牌上,也洒在村民和孩童们的脸上。孩童们拿着算筹,在地上歪歪扭扭地画着“天元一”,村民们则围着李冶,问着田亩计算的问题。陈墨在一旁记录着大家的疑问,赵算盘则耐心地教孩童们摆算筹,王夯则忙着给大家递水。晒谷场上的笑声、提问声、算筹碰撞声,交织成一首属于宋朝的“算学童谣”。】
场景八:草庐内,深夜(十年后)
【油灯依旧昏黄,案上的《测圆海镜》已经磨损了边角,旁边堆着十几册新的算学手稿,上面写着“天元术续编”四个字。李冶头发已有些花白,正俯身案前,修改着手稿。王夯、陈墨、赵算盘也添了皱纹,围在案旁,帮着整理文稿】
陈墨(拿起一页手稿):先生,这页“天元术解水利算例”,俺们已经验证过三次了,用这个方法算河道的圆拱直径,比官府的老方法快了一半还多。江南的水利官还来信说,他们按这个方法修了三座水闸,都没出差错。
赵算盘(掏出一个布包,里面装着几十根不同材质的算筹):先生,俺们这十年,又改进了算筹——这是竹筹,轻便;这是铜筹,耐用;还有这木筹,上面刻着刻度,算小数的时候更方便。现在好多算学馆都来买俺们做的算筹,说比他们自己做的好用。
王夯(递上一杯热茶):先生,昨天临安府的算学馆又派人来,说要把《测圆海镜》列入馆内教材,还要给您立碑,纪念您开创“天元术”。俺跟他们说,碑上得刻上“宫束班”三个字,不然俺们不答应!
【李冶接过热茶,看着三人,眼中满是欣慰】:十年了,你们跟着我,从年轻力壮到鬓角染霜,却始终没放弃“天元术”。如今“天元术”传遍了大江南北,算学馆用它教学,官府用它办事,百姓用它谋生,这都是你们的功劳啊。
【突然,门外传来一阵急促的敲门声,陈墨起身开门,一个年轻的书生捧着一卷手稿,激动地走进来】
书生(跪地行礼):学生张行,是江南算学馆的学子,读了先生的《测圆海镜》,潜心研究“天元术”五年,今日特来献上“天元术解球面算例”的手稿,恳请先生指点!
【李冶连忙扶起书生,接过手稿,快速翻阅。当看到手稿中用“天元一”求解球面直径的方法时,他猛地一拍案,油灯都晃了晃】
李冶(激动地说):好!好一个“球面算例”!我研究这球面算学多年,始终差一步,没想到被你给突破了!这“天元术”,果然是薪火相传,后继有人啊!
【书生看着案旁的王夯、陈墨、赵算盘,疑惑地问】:先生,这三位是?
王夯(笑着说):俺们是“宫束班”的人,跟着先生一起琢磨“天元术”的。往后你要是有算学难题,也可以来找俺们,俺们虽没读过多少书,但摆算筹、验算例,还是很在行的!
【书生连忙拱手行礼】:原来三位是“宫束班”的前辈!学生在算学馆时,就听说“宫束班”的人用匠心打磨算学,今日一见,果然名不虚传!
【李冶看着书生,又看了看王夯、陈墨、赵算盘,突然笑道】:你们看,这就像俺们当年在晒谷场教孩童们算学一样——当年的孩童,如今成了教别人的先生;当年的“天元一”,如今能解球面的难题。这算学的火,只要有人传,就永远不会灭。
【油灯的光映着四人的身影,也映着案上的《测圆海镜》和新的手稿。窗外,月光皎洁,仿佛在静静聆听着草庐内的算学讨论。案上的算筹轻轻碰撞,发出清脆的声响,像是在诉说着一个关于“坚守”与“传承”的故事——一个属于宋朝,属于李冶,属于“宫束班”,也属于“天元术”的故事。】
(全剧终)