就在他为《九章》做注的时候,发现上述推理过程中的错误,即“圆柱:球=4:3”是错误的。我们可以把原公式中的3还原成π,那么得到“圆柱:球=4:π”。现在不妨用现在数学知识进行推导,设球半径是r,圆柱的高是2r,则圆柱体积=2πr³,而球体积=4/3πr³,二者之比=3:2。确实是问题比较大。
发现问题,就要解决问题。如何能正确得到球的体积公式呢?正所谓“从哪里跌倒,就从哪里爬起来”,我们的刘徽还是从正方体出发。他构思了一个看似奇葩,却有确实有效的物体,它叫做“牟合方盖”。
这里的“牟”意思是相同。“盖”意思是伞。“牟合方盖”就是指两个面合在一起的两个相同的方伞。它是由一个正方体出发,先用竖直方向的内切圆柱截正方体,得到一个圆柱体,再用水平方向的圆柱再截一次,两个圆柱的共同部分所形成的几何体,就叫做“牟合方盖”。
看似容易的一个方盖,这一创举足以让刘徽名垂青史,虽然刘徽的贡献还有很多,比如我们都知道圆周率和祖冲之,但殊不知祖冲之计算圆周率的理论支撑是“割圆术”,而“割圆术”的发明者正是刘徽,并且刘徽将圆周率计算到3.14,只不过祖冲之的圆周率更精确罢了。牛顿说:“我之所以比别人看得远一些,是因为我站在巨人的肩膀上”,此时祖冲之有话说:“巨人肩膀,我们都值得拥有!”
“牟合方盖”恰好把正方体的内切求包含在内,并且二者是相切的关系。如果用一个水平面去截方盖,会得到一个正方形和一个内切圆,二者的面积比例是4:π。从而得到“方盖”和“球”的体积之比是4:π。现在所有的工作重心落在了如何求出“牟合方盖”的体积,一旦求出该体积,球的体积瞬间即可攻破!
此时,剧情出现了转折,刘徽说:“敢不阙言,以侯能言者。”翻译过来就是:“我弄不了了,谁行谁上吧!”显然,就当时的社会情况,你刘徽大神都搞不定,谁能接住这个活啊?至此,球的体积告一段落。让我们一起等待另一个巨匠的出现!
三、祖暅祖暅[gèng],南北朝时期,祖冲之之子。不得不佩服祖氏一家这优秀的基因,打虎亲兄弟,上阵父子兵,爷俩互相学习,共同发展,也是当今社会亲子关系的典范!
祖暅认为,要想成就一番事业,巨人的肩膀还是要踩的,自己的爸比用了刘徽的“割圆术”,成功的精确的计算了圆周率,荣登数学大神之列,而他将用刘徽大神的“牟合方盖”,继续为祖氏家族添光加彩。
小祖同学知道球的体积就是卡在如何求出“牟合方盖”体积,而他选择攻破的恰恰就是这个方盖的体积。显然硬算肯定是不灵的,必须要取巧。
也许在某一年的某一天,祖暅在家里闲着无事,看着一些铜钱发呆。他发现:这两摞铜钱,每摞十个,无论怎么样摆放,这两摞铜钱的体积一定是相等的。这么弱智的结论激起了祖暅的好奇心,为什么会这样呢?