郭守敬(12311316)是我國元朝最著名的科學家。他從事科學抄術事業60多年,不僅在天文和水利工程領域成績斐然,而且在地理、勤學等方面也做出了卓著貢獻。
郭守敬出生于邢州邢台縣(今河北省邢台縣),他的父親在史書上未見記載,而他的祖父郭榮是位見識廣博的學者。在他的影響下,郭守敬從小就對各種自然科學知識很感興趣,總是試圖揭開周圍發生的某些自然現象的奧秘。少年時期,郭守敬開始顯露出非凡的科技才能。
郭守敬15歲那年,一天,家裡來了一位法名子聰的和尚,他是郭守敬祖父郭榮的至交,精通術數方面的學問。
這天,子聰把一幅蓮花漏(古代的一種計時器)的拓片拿給郭榮看,興緻十足地說:“這是天聖(北宋帝宋仁宗趙祯的年号)蓮花漏,此物設計巧妙,計時準确,隻是已于戰亂中失傳,甚是可惜。我偶然見到一節斷碑,從上面拓下了這幅圖樣,想解開其中的奧秘,盡管每日琢磨,推敲許久,依然不得其解。”
子聰的話,被站在一旁的郭守敬聽到了。他想:我早已明白漏壺滴水計時的道理,也見過不少精美工巧的漏壺,但我可從未見過如此别具匠心的蓮花漏呢。想到這裡,郭守敬鼓起勇氣向子聰提了一個請求:“師父,能否請您将這拓片借給我半個月?”
子聰知道郭守敬聰敏好學,就答應了他。過了半個月,子聰來找郭榮,順便問郭守敬要回拓片。
郭守敬一見子聰,就笑逐顔開地迎過來說:“師父,我已經明白裡的一些訣竅了。"然後,他就把蓮花漏各部分的結構和用處一一講給子聰聽。子聰邊聽邊連連點頭,不由稱贊道:“慧心巧思,真乃神重!”
郭榮搖搖頭說:“他可不是什麼神童,這十幾日,他整日守着這拓比一會兒寫,一會兒算,再一會兒畫。看看,人都瘦了一圈。”
制造蓮花漏的原理很複雜,所畫的示意圖構造也不簡單,十幾歲的鄭守敬竟然僅僅依據一幅圖就掌握了其制造方法和原理,足以證明他是一個既天資聰慧又能夠刻苦鑽研的少年。
子聰見郭守敬肯動腦筋又勤于鑽研,便收他為徒,後來還帶他去了武安紫金山學習深造。在紫金山學習的幾年間,郭守敬不僅有良師子聰指導,還與一位志同道合的同窗王恂成為摯友,可謂如魚得水。他在天文、曆法、算學等方面的學問進步神速,為他今後在科技上取得傑出造詣打下了牢固的基礎。
郭守敬在紫金山學有所成後,就回到了家鄉邢州。他回鄉期間,王恂人仕,并得到了元世祖忽必烈的重用。1276年,忽必烈遷都大都(今北京),并決定修訂舊曆,頒行元朝曆法,同時任命王恂為主事官員。王恂遂邀郭守敬一同參與此事。
郭守敬檢查了大都城裡天文台的儀器裝備後,發現它們都是金朝甚至北宋的遺物,不能使用,于是決定創制新器具。圭表(一種度量日影長度的天文儀器)
在進行測量時非常重要,但舊的表影邊緣不夠清晰,測量影長的技術也不夠精密。于是,郭守敬把圭表的表竿加高五倍,觀測時的表影也加長了五倍。表影變長,按比例推算各個節氣時刻的誤差就可以大大減少。
改進了圭表之後,郭守敬開始動手改進渾天儀。
經過細心鑽研後,他大膽革新,把渾天儀中重重套裝着的圓環省去一些,隻保留了地平經緯儀、赤道經緯儀和日晷三個主要部件儀器。這樣,渾天儀的基本結構改變了,比起原來的渾天儀,真是既實用又簡單,所以被稱為簡儀。
郭守敬用他創造的簡儀進行了許多精确的測量,其中最有意義的兩項是:對赤道和黃道交角的測定;對二十八宿距度的測定。郭守敬測出地球赤道面和地球黃道面的交角不是古人認定的24.,而是23°90二十八宿的距度是指作為某一宿标志的距星和另一宿的距星之間的相距度數。郭守敬對此也做了精密的觀測。
郭守敬的這兩項觀測成果,對編訂新曆有重大的意義。此外,郭守敬所進行的其他天文測量,也為創制新曆提供了精确的實測數據。王恂正是在這個基礎上,制訂出了新的《授時曆》。
這部曆法反映了我國當時天文曆法的新水平,并定一回歸年為365.2425天,與地球公轉一周的實際時間(365.2422天)相差僅25.92秒,和現今世界上通用的公曆完全一樣,但在制訂時間上卻領先了西方國家300多年。
郭守敬不僅在制訂新曆上取得了卓越的成就,在水利建設方面的成就也相當突出。
忽必烈遷都至大都後,為了保證大都的物資供應,常從南方調運大批糧食。大運河是連接南北的水上要道,但是,大運河隻到通州(今北京通州區),從通州再到大都,隻能靠陸運。一旦天氣惡劣,運輸效率會大大降低,糧食黴爛導緻浪費的情況非常嚴重。
見此情形,郭守敬決心開鑿出一條自通州直達京城的運河,用來解決運糧難的問題。
1291年,郭守敬經過細緻的考察後,向忽必烈提出了開鑿大都運河方案及一些行之有效的建議。忽必烈很快便采納了這個方案,任命郭守敬為都水監事,開鑿大運河。
1292年8月的一天,在郭守敬的主持下,通惠河開河工程正式動工了。1293年秋天,這條從神山一直到通州高麗莊的運河工程全部竣工。運河通航之後,南北航運終于打通了,從南方來的船隻可以一直駛入大都城,如今北京城裡的積水潭就是那時的水陸碼頭。
該運河的開通不但解決了糧食運輸的問題,還大大促進了南貨北銷。一時間,大都城内商船雲集,熱鬧非凡,大都成為當時世界上最繁華的都市。
元世祖看到積水潭内舳舯蔽水的盛況,龍心大悅,親自為運河命名為通惠河。通惠河的名字也沿用至今。
郭守敬是優秀的天文學家,傑出的水利工程專家,還是具有創新精神的儀器制造專家。他的科學成就在世界科技史上大放異彩,并且,其中一些成就仍被用于今天的科技工作和生産建設中,既利在當時又功在今日,因此,人們把郭守敬稱為光耀千古的科技之星,可謂實至名歸。
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