船到杭州后,师生们上岸来到西湖游玩。在游玩中,学生们与黄丽菊、薛颖珍越来越熟,亲热地喊黄丽菊为师母,喊薛颖珍为嫂子。学生们叫黄丽菊为“师母”,都把黄丽菊喊得难为情了。
刘云龙对学生们说,我们也不比你们大几岁,你们喊黄丽菊为“师母”的话,就把她喊老了,你们还是喊她叫“姐姐”吧。
学生们一听,就改口跟着刘云豹、李必恭、刘彩梅喊黄丽菊为“姐姐”,毕竟黄丽菊还没过门,暂时还不能叫“嫂子”。
游玩了杭州西湖后,再去歙县。
船在开往徽州途中,孙云球看着船上的座钟冥思着。
明代的座钟技术由意大利传教士利玛窦带入中国,是一种带有发条、摆锤,能自动报时的大型钟表,这种钟表显然比中国传统的漏刻来得准确、灵敏、巧妙。这种座钟刚传入中国时,价格很贵,只有有钱人和勋贵才买得起。万历三十八年(1610年),南京工匠黄复初首先仿制成功自鸣钟,其后杭州、苏州的工匠们也纷纷仿制。万历四十年(1612年),徐光启因丁父忧回松江府上海县时,他的意大利教友郭居静也到上海县传教,郭居静把自鸣钟技术教会了上海县的工匠,随后松江府也开始仿制自鸣钟。广州因靠近澳门,因此,不久广州也开始仿制自鸣钟。到了崇祯十五年(1liu42年),南京有4家生产自鸣钟的作坊,松江府有3家,苏州、杭州各2家。广州也有3家制作自鸣钟的作坊。这种作坊都是家庭式的,偶尔带上1-2个徒弟,每个作坊的年生产量多的有30多台,少的只有10几台,因产量不足,尽管价格与当初比已大跌,但每台座钟也在150两以上。
刘云龙看到孙云球发呆的样子,问他在想什么?
孙云球说道:“我在想,这种钟的原理利用的就是你讲的机械理论中的齿轮原理,大齿轮转一圈,带动小齿轮转几圈。我们为什么不生产这种钟表呢?”
刘云龙说道:“我生产了不锈钢缝衣针,苏州的铁针作坊都关了门,我生产了铁锅,阊门、葑门一带的铁铺都关门了。我要是生产这种钟表的话,这几家钟表作坊不也得关门?”
“我们大规模生产后,座钟的价格不就降下来了吗?还可以迫使他们使用我们的制表技术。”
“你这个主意不错。”
“这么说,你同意了咯?”
“同意了。这样,你找几个同学,成立个钟表兴趣小组,专门研究制作座钟。”
“经费呢?”
“和以往一样,都由我提供经费。”
“好。”
几个学生站在船头,拿着几台双筒望远镜看着风景。这种双筒望远镜的镜筒是使用塑料做成的,可没看多久,望远镜的镜片里就会起雾,得过一会儿待雾气消散后再看。
望远镜的放大倍数在小于6时,镜筒比较短,视场也大,在后世这种望远镜称为“伽利略望远镜”。如要增加放大倍率,镜筒就需要很长,且视场就会变小,所成像是倒立的,在后世这种望远镜称为“开普勒望远镜”。
孙云球充分发挥了他在光学方面的聪明才智,为乐益学校设计了“开普勒望远镜”,用于上《常识》课时的天文观测。后又在望远镜里增加了棱镜及转像系统,因此双筒望远镜看到的也是正立的像,但这种望远镜的放大倍数最大为8。如放大倍数再高的话,由于拿望远镜的手会晃动,反而会看不清楚。
刘云龙拿过学生手里的望远镜,问大家:“你们知道为啥望远镜的镜内会产生雾气吗?”
很多学生听后,都说是镜筒里的空气受热后形成的。
刘云龙说道:“你们说的很对。这种望远镜的镜筒里面是空气,使用望远镜时,人的眼睛靠近目镜后,由于眼睛是有温度的,所以镜筒里的空气受热就产生了雾气。”
孙云球问道:“要怎么做,镜筒里才不会产生雾气?”
刘云龙说道:“空气里面有水分,要防止产生雾气,就得把空气抽空后,再单独充氮气。”
孙云球一听,拍着大腿,说道:“我怎么没想到呢?”
刘云龙说道:“你现在知道了,回苏州后你就负责改进望远镜。还有,望远镜的放大倍数超过10后,可以考虑把望远镜架设在三脚架上,三脚架总比人的手来得稳。”
“嗯,回苏州后,我马上来改进望远镜。”
刘云龙继续问大家:“相似三角形的原理你们都掌握了吧?”
学生们都点点头,说道:“你的书上都写得明明白白呢。”
刘云龙又问道:“望远镜原理都掌握了吗?”
大家都说道:“都懂了。”
刘云龙说道:“那我就教你们用望远镜来测量距离、高度。”
孙云球问道:“用望远镜来测距、测高度?”
“对。”
“怎么测?”
“我给你们先讲讲怎么利用自己的手臂来测距。假如你的眼睛与你手臂虎口的距离是60厘米,我们把它划分为100个等分,那么每个等分长就是6毫米。如预知远处某山的高度是100米,你伸直手臂后,竖起大拇指,以手为尺,使‘尺’的‘0’划分对准这座山的山脚,读出山高度的等分数,利用相似三角形的原理就能算出那座山距你的距离。”
“如不知道那座山的高度呢?”
“那我们就利用附近已知高度的目标,比如人、房屋,再利用相似三角形的原理来间接测量那座山的高度、距离。这种测量方法在军队里称为‘臂长尺测量法’。”
“你让我们用望远镜来测量距离,也是这个原理?”
“对。如我们在一个陌生的地方,根本无法知道那座山的高度,但通常一个成年人的高度在1米65左右,高个子可能有1米7、1米8,或者房屋的屋脊高度为3米5左右,再利用间接法测量距离。由于我们在望远镜里看见的是一个圆形范围内的东西,每个圆有360°,为了方便我们把这个圆分为6000等分,每个等分就是0.06°,我们把这个等分值称为1个‘密位’,1°相当于17个密位,1个密位对应的弧长等于圆周长除以6000。用望远镜观测时,由于目标距离很远,比如1000米以上,每个密位对应的弧长可近似看做一段直线,读出密位后,就可以算出与这座山之间的距离了。”
“这个方法在军队里又称为什么方法?”
“这个方法在军队里称为‘密位测距法’,只是不知道我们苏州卫的人有没有使用这个方法。”
“要在测量距离的这种望远镜上刻上密位吗?”
“当然要刻上密位,这样观察者就能很容易地读出密位。”
“好。我们来研制这种望远镜测距仪。”
“慢着,还有呢。”
“还有要研究的?”
“你们还要替我计算轨迹。”
“计算什么轨迹?”
“计算炮弹的飞行轨迹。你们都已学过抛物线了,也学过力学公式、运动学公式了。军队的炮兵有了望远镜测距仪后,可以算出大炮与目标的距离、高度,但是需要知道大炮的发射角度,才能开炮,否则炮弹就会打飞了。炮弹以某一个初速离开炮口后,在空气阻力、风力、重力影响下,它在以抛物线形式飞行后落在某高度的地上,你们要给我计算它的发射倾角。”
“这太麻烦了,有各种风速、各种距离、各种高度。我们大明国的炮兵没算过吗?”
“他们连力学公式、运动学公式都不知道,怎么算?你们不要嫌麻烦,我一个人可来不及做那么多事,所以需要你们来计算。”
挤过来一起听刘云龙讲课的时匡老师就说道:“那我们都一起来参与计算。”
刘云龙听后,对时匡老师点点头,说道:“好,你们一起参与计算。”然后继续说道:“计算时,可以先假定没有风力,炮弹落在与大炮同一个高度的地面上,这样算出来的数据列成表格后,称为《标准手册》,然后再根据风力、高度进行修正,修正后列出的表格称为《修正手册》。有了这种手册,今后到了战场上,我们的炮兵就可以很精确地炮击敌方目标。”
时匡问道:“急着用吗?”
“你们尽量在二个月的时间内给我算出来,精度也不要太高,取小数点后两位就足够了,炮弹的初速暂时以380米/秒、530米/秒两种,最大射程限制在7000米就行。”
“我们有打得那么远的大炮吗?”
“现在没有,但很快就会有的。”
“行,就按最大射程7000米来进行计算。”
刘云龙让大家研制的望远镜测距仪,在后世就称为“炮兵测距仪”,如用于枪支,就是标尺。他让大家计算的炮兵用《标准手册》、《修整手册》,在后世就被称为《炮兵手册》。
刘云龙之所以要让学生来研制“炮兵测距仪”、编制《炮兵手册》,主要是考虑到这次到徽州,还要让沈阿毛研制大炮,研制的大炮是加农炮、榴弹炮,这种大炮需要与炮兵测距仪、炮兵手册配合使用。