此後半個月,大同舊校場晝夜不息。
白天,火炮轟鳴不斷,新軍士兵輪番上陣,裝填、瞄準、擊發、記錄。每打一發,沈世傑都要跑過去測量落點的精確位置,用皮尺量距離,用象限儀量角度,然後在稿紙上密密麻麻地記錄。
夜晚,帳篷裡燈火通明。宋應星和沈世傑趴在案上,用算籌反覆推演,試圖從白天的資料中找出規律。
一開始,資料很亂。
同樣的裝藥、同樣的射角,落點能差出去二十步。沈世傑急得嘴上起了燎泡,直到有一天,他發現了一個關鍵因素——炮管的溫度。
“冷炮和熱炮,初速不一樣!”他在一次深夜的討論中突然喊了出來,“鑄鐵受熱會膨脹,炮膛內徑變大,彈丸與膛壁的間隙變化,導致火藥燃氣洩漏不同……”
宋應星猛地抬頭:“那就要控制炮溫,或者在射表中增加‘炮溫修正值’。”
“還有風。”徐光啟補充,“風向和風力也要記錄,作為修正引數。”
於是,實驗方案再次調整。每一次射擊前,都要先測炮管溫度、測風速風向、測火藥溼度。沈世傑甚至設計了一個簡易的“測速裝置”——在兩棵木樁之間拉一根細繩,彈丸穿過時切斷繩頭,透過兩個繩頭下落的時間差來估算初速。
雖然粗糙,但總比沒有強。
到了第二十天,第一張“射表”雛形終於出爐了。
那是一張畫滿了格子的宣紙,橫軸是射角(從0度到10度,每0.5度一格),縱軸是裝藥量(用火藥重量表示)。表格裡的每一個數字,都是對應條件下的理論射程——單位是“步”。
“還差得遠。”沈世傑指著表格,眉頭緊鎖,“我們只有三十組有效資料,需要至少一百組才能覆蓋所有情況。而且,彈丸的形狀、炮管的磨損、火藥的批次……這些變數還沒有納入。”
“一步步來。”宋應星拍了拍他的肩膀,“你做得很好。把這批資料送回京城,讓陛下看看。”
三天後,這份射表雛形連同沈世傑的“拋物線理論”摘要,被快馬送到了紫禁城。
陳默看完,放下手中的稿紙,沉默了很久。
“陛下?”王承恩小心翼翼地試探。
“拋物線的公式……”陳默喃喃自語,“他們居然自己推匯出了拋物線的公式。”
雖然公式還很粗糙——用的是中文字元和算籌的邏輯,而非現代數學符號——但核心已經對了。彈丸的水平位移與垂直位移之間的關係,已經被沈世傑用“天元術”表達了出來。
“天才。”陳默站起身,在御書房中踱了幾步,“這個沈世傑,是個天才。”
他轉身看向王承恩:“擬旨:調沈世傑入京,任科學院格物院算學副博士,專司彈道學研究。所需銀兩、人手、裝置,從內庫直撥,不必經戶部。”
“遵旨。”
陳默又拿起那份射表,目光落在最後一行小字上——那是沈世傑的附言:“臣愚鈍,尚有一事未明:彈丸在真空中當為完美拋物線,然空氣中阻力不可忽略,此阻力與速度之關係,似為平方之比?臣不敢臆斷,乞陛下明示。”
陳默微微一笑。
空氣阻力與速度平方成正比——這正是經典物理學的結論。沈世傑能想到這一步,已經超出了他的預期。
他提筆,在稿紙背面寫下一行字:“阻力與速度平方成正比。可設計‘落體實驗’驗證,用不同重量之球,自高處落下,測其時間,反推阻力系數。”
寫完後,他將稿紙摺好,遞給王承恩:“發回大同,交沈世傑親啟。”
王承恩接過,又問:“陛下,那孫傳庭練兵之事……”
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