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中国古代科技圣人——郭守敬

邢台历史 时间:2017-12-28 11:51 点击: 作者:慧宇
[导读]  古都邢台孕育出魏征、宋璟、柴荣、刘秉忠等一大批杰出人物,特别是郭守敬,所做出的科学贡献对世界科学进步产生了重要影响,被称之为中国古代科技圣人。


  郭守敬

  古都邢台孕育出魏征、宋璟、柴荣、刘秉忠等一大批杰出人物,特别是郭守敬,所做出的科学贡献对世界科学进步产生了重要影响,被称之为中国古代科技圣人。他的科学成就遍及天文、水利、数学、仪器仪表制造、规划、建筑、测绘等广泛领域,其中二十多项发明创造遥遥领先当时世界水平,将中国古代科技文明推向了最高峰,同时也将元初中国科技文明推向了当时世界的最高水平。

  古今中外多位专家学者对郭守敬及其科学成就给予了高度评价:中国科学技术馆原馆长王渝生,认为郭守敬功盖千秋、全球景仰;美国著名专家席文,则认为郭守敬的贡献保持着中国传统天文学的顶峰,其中授时系统是中国古代传统数理天文学的最高成就。1970年,国际天文学组织,将月球背面一座环形山命名为“郭守敬山”。

    郭守敬,字若思,是顺德路邢台人。他的志趣从小就跟别人不同,不喜欢耍玩游戏。他祖父郭荣熟悉五经,精通数学与水利。当时正好有刘秉忠、张文谦、张易与王恂等人,一起在滋州西部紫金山学习,郭荣就让郭守敬去跟刘秉忠学习。中统三年时,张文谦向朝廷推荐郭守敬是位擅长水利工程的人才,并且思想灵巧,胜过平常人。
    元世祖忽必烈命他进见时,他当面陈述了应该兴办的六项水利事业如下:第一,金代中都原有的水运河道,东面可到通州。如果引西郊玉泉山的水流入,使舟船能通行,每年可节省雇车的运输费六万缗。第二,将顺德府达活泉的水引进到城里,分为三支,可用以灌溉城东的土地。第三,顺德府的沣河,本来向东通往古任城。现在原有河道已淤没,水流漂淹百姓土地一千三百余顷。如果将它开通,这些田就可以耕种。从小王村经滹沱河会合入御河,还可通行船舶。第四,从磁州东北滏河与漳河会合处,引水由滏阳、邯郸、洺州、永年,往下经鸡泽而流入沣河,可以灌溉土地三千余顷。第五,怀孟路的沁河,虽然灌溉了农田,但还有穿过土堰的余水,向东与丹河的余水相会合。如果引此水向东流送至武陟县北,合流入御河,可以灌溉土地二千余顷。第六,从孟州西部开渠引黄河的水,穿过新旧孟州之间,再沿黄河的古岸边东下到温县南面重新进入典河。这一段亦可灌溉良田二千余顷。

    历法上的天象渐渐地落后于实际上的天象,曾计议修改历法,随即他去世了。至元十三年时,江东的南宋已攻灭,皇帝想到了刘的改历意见。于是就委派郭守敬与王恂,率领原有的以及来自亡宋的天文官员,进行具体的天文测量并作计算;又委派张文谦和枢密张易为主管,裁夺奏报,左丞许衡共同参与工作。郭守敬首先指出道:“治历的根本在于作测量,作测量的工具首先在于仪器。现在司天台上的浑仪,是故宋皇佑年间制作于汴京开封府,跟这里的天文度数并不相合。测量天球上南北二极,相差约四度多。圭表的基石,因年久亦已倾斜。”郭守敬于是考查缺点,重新作了安顿。接着,又另外选找高爽的地段,搭设并列的木棚,创制简仪和高表,用以测量校比。他又认为,天枢星在北极旁边转动,以前有人用窥管观测,未能测定北极位置,于是制作了候极仪。北极位置测定了,其余天体的位置就能正确标定,又制作了浑天象。

    浑天象形状虽很像,但还不太适用,再制作玲珑仪。圭表象矩尺,是方的,要测圆形的天,不如以圆求圆,他又创制了仰仪。古代有经纬制度,结合成固定的网格形,不能转动,郭守敬变更一下,制作了立运仪。太阳和月亮的运行,分别有黄道和九行道,他合起来作了证理仪。高表虽然高,但所得表影端部模糊不够真切,他制作了景符。月虽然明亮,观测它照射出的影子时则较困难,他作了窥几。检验历法的正确性在于日月食观测,又作了日月食仪。天球上的赤道,可用圆轮置于相当的位置来表示,南北极方向的高低可用标杆指明,按此而制作了星晷定时仪。另又作正方案、丸表、悬正仪和座正仪,都是为到外地去作测量时使用的。此外还制作了《仰规覆矩图》、《异方浑盖图》和《日出入永短图》,可以同以上各种仪器测量互相参照使用。至元十六年,太史局改为正式机构太史院,发给公章,设立官署。王恂当太史令,郭守敬任副职为知太史院事。在上呈并汇报各种仪器式样时,郭守敬在皇帝面前解释使用方法及其原理,一直到天晚,皇帝并不厌倦。郭宗敬随而奏报:“唐代一行在开元年间命南宫说到各地去测量日影,书上记载有十三处地方。现在疆土比唐代还要广大,如果不到远方去作测量,怎知日月食时刻与食分的不同、昼夜长短的不同以及日月星辰在天上位置高低的不同?现今作测量的人员较少,可以先在南北若干地方立表杆,测定准确的日影长度。”皇帝同意他的意见,设置了十四个监候官,分路到各地去。东方去到高丽,西方直至滇池,南方超越朱崖,北方达到铁勒,作四海测验场的总共有二十七个地方。至元十七年,新历完成了。

    至元二十八年,有人向朝廷上方说,滦河河道上,如从永平行船,拉牵越山而上可抵开平;另有人说,泸沟河如经麻峪村通船,可至寻麻林。朝廷派郭守敬去视察。他回来汇报道,滦河不能通行,沪沟河亦不能通舟。他就此陈报关于水利的十一项工作。其中之一为,大都城的运粮河,可不再采用一亩泉原有的水源,另外开引北山白浮泉的水,先向西行,再折而向南,通过瓮山泊,从西水门流入城内,汇集于积水潭。然后再往东,转向南面出南水门,使它流入原有的运粮河。每隔十里设置一道水闸,通往通州共设水闸七道。离闸一里余,再加设斗门,配合作开闭以便调整河水而通船。皇帝看了奏章,高兴地说,应该赶快就办。就此又重新设立了都水监机构,使郭守敬为主管。皇帝命令,开工时自丞相以下百官,都亲自拿起畚插等工具,等待郭守敬安排,带头参加劳作。

    原先,运河只到通州,通州到大都是改从陆路运送官粮的。每年运来几万石正值秋天霖雨时节,拉车的驴子等牲畜不知要累死多少。这时都可免除了。至元三十年,皇帝从上都回朝,路过积水潭,只见船头接连船尾,把水面都遮没了。他大为高兴,把它起名为通惠河,赐给郭守敬钱钞一万二千五百贯,仍任太史令,兼任提调通惠河漕运事。郭守敬又上言,在通惠河澄清闸稍东处,引水跟北坝河相接,在丽正门西边设立闸门,则舟船可环绕大都城护城河通行。这件事并没有实现。至元三十一年,他被任命为昭文馆大学士,知太史院事。 大德二年,朝廷召郭守敬到上都,商议有关开控铁幡竿渠的工作。郭守敬汇报道:“山洪常年暴发,渠道一定要宽广,并加设土坝,宽度非五十步到七十步不可。”办事人员不愿多花工资费用,认为郭守敬所说太过头了,缩小了三分之一。第二年大雨,山水暴发,渠不能容,浸没了人畜及庐帐,差点危及行宫。元成宗对负责官员说:“郭太史真是个神奇的人物!可惜没有听从他的话。”大德七年,朝廷下诏书,内外官员年纪到了七十岁的,都可退休,唯独没有同意郭守敬的请求。从此以后,翰林、太史、司天官员都不退休,成为一项规定。延佑三年,郭守敬八十六岁时去世了。

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