中国古天文和游标卡尺有什么关联?
很久未更新了,在进入这个话题之前,笔者请大家先和我一起复习一下个人发表文章中的一些概念和算法。这里不得不提的一个核心概念叫“复合周期”,取再次相合的时间间隔之意(周期),中国古代术数或用“合”或用“相会”表示,比如甲运动的周期为T1,乙运动周期为T2(假定 T2>T1 ),则两个周期再次重合(相逢)的周期为T,计算过程类似于操场跑步同时起跑线出发,再次相遇时快跑者比慢跑者多跑一圈,可以表示为:
计算公式:

或者另一个形式:

计算结果:

从计算结果来说,我们也可以很感性的理解为,乙每圈比甲多出(T2-T1)的时长,当多圈下来累计多出T1时长时,乙即比甲少跑一圈,其中乙累计完成圈数为T1/(T2-T1),总时长即为T1/(T2-T1)*T2,这即是甲乙的复合周期。
复杂情况暂时不详说,比如两者相会时的状态和位置并不相同,不是真正的位置状态复合(以后文章中会逐渐分析其更大的复合周期)。
复合周期的概念或算法用处甚多,以下随便说几个例子:
(1)朔望月周期:其实际是地球绕太阳一圈(恒星年365.25636天)和月球绕地球一圈(恒星月27.32166天)的复合周期,朔望月周期为29.53059天≈365.25636*27.32166/(365.25636*27.32166)天,即是我们看到的月圆月缺的周期。而实际上恒星月周期和朔望月周期都是我们古人很早就测算出来,那么可以返过来计算恒星年的时长。
(2)农历闰年:农历是阴历和阳历的合历,3年一闰,19年7闰,这是中国古人一直在玩的天文学知识,其本质就是计算阳历太阳的回归年365.2422天与朔望月周期29.53059天的位置状态复合的大周期(古代中国测量回归年可能在8600年前就已经精确到365.25天,参考神都俗人《一年365.25天测于何时?中国天文历法领先欧洲8600年》)
(3)“大衍之数五十,其用四十有九”:以往文章中有解说,其本质也是一种阴阳合历,与后行的农历相似,不过农历每年的天数差异太大,时长可能相差一个月,因此其不是取朔望月周期进行计算复合周期,而是取朔望月的四分之一(以晦月、上弦月、满月、下弦月4种月相区分,简记为一周,一年合计平年49周,闰年50周)进行复合计算,得到每年天数与阳历不超过4天的阴阳合历。
(4)近点月-交点月复合周期:往期文章《如何从月球运动规律中破解六气与十二地支的原理?》,为5.9976年小周期与11.9952年大周期,可能是中医“六气”6年周期和“地支”12年周期的一种来源,与整年只相差1.736天,并且文中推测的“地支”其与天文误差不超过一年情况下,起始时间可能在唐朝或者再往前推数千年。
(5)近点月与朔望月的复合周期:往期文章《除了12年周期外,月亮还有哪些影响我们的重要周期?》中提到的复合周期,表示月球近地点是的天文大潮叠加朔月天文大潮的周期,约为413.32天,大致为14个朔望月,如果考虑望月(满月)时的天文大潮,使得日月对地球产生最大的潮汐作用,则周期约为7个朔望月,这也是地震、火山高发的一种周期(与日月对地球的作用力有关)。
更多复合周期请看本账号往期文章,传统文化中多有利用这种复合周期制定阴阳历法、星辰历、预测自然灾难、预测疾病、预测个人甚至国家运气的例子,有兴趣者可以将我往期文章中的内容进行拓展。话归正题,我们要讲游标卡尺与我们天文复合周期的关系,先讲游标卡尺的原理:


我们主要看主尺和游标,主尺最小单位1mm,游标实际每小刻度间隔长度0.98mm(古代能不能做出这种精度,具体可以参考N等分线段的方法),参看游标卡尺全图,其主尺有游标的设置即是按照复合周期设置,其两种最小刻度重合处即在49mm,是1mm与0.98mm的复合周期。如果按照图-游标卡尺主尺和游标中所示,在度量事物尺寸时主尺和游标的0度线不重合,其小于主尺最小刻度的数据如何读取?按照复合周期公式计算结果的感性理解即可:
游标自刻度重合处(读数为4.6)每一小格比主尺小格落后0.02mm,则至游标0刻度处落后了0.46mm,即得到测量物体数据中小于1mm的读数为0.46mm。有兴趣的同道可以按照计算公式去理解(注意设T2=1mm,以及公式最后的1不能再取为1)。
或许你早已听到有传言,很可能游标卡尺也是中国古代发明的。个人仅从天文角度论证,游标卡尺的原理,中国早在极其久远的古天文中就开始大规模、频繁使用了(中国文化科技很多东西都来自于天文,比如历法、术数、几何、规矩日晷、中医五运六气、风水、自然灾害预测、算命),中国古人是否真会对这种几千年的原理积累都无动于衷?别人却可以灵感爆发,人才爆发,然后科技爆发?(据1973年出版的《英国百科全书》记载,游标卡尺是法国数学家维尼尔·皮尔在1631年发明),类似的事情还有很多,且等待珍重、重视、重发现和重塑我们对我们古人的智慧和科技水平的认知。

