他是天文學家,一部《授時曆》,比西方早三百年推算出公曆;他是水利專家,西夏故地治水,大都開鑿通惠河;他是數學家、地理學家和發明家,曆法中彰顯算學創新,治水中首創“海拔”概念。簡儀、高表、七寶燈漏,四海測驗、黃赤交角,那些熟悉又陌生的字眼,透過時空隧道,至今閃爍着曆史的光輝。他就是元朝科學家郭守敬。
師承祖父,少年好學
也許是父親早逝,也許是祖孫名聲太盛,史書上對郭守敬的父親沒有記載,倒是對他的祖父郭榮大加稱贊。生活在金、元之交的郭榮,是一名頗有威望的學者,尤其在天文、算學上,有着得天獨厚的條件。在祖父的言傳身教下,郭守敬從小就有很強的求知欲,家學淵源、往來交集,一切都在潛移默化地影響着他。
自幼好學,勤思善動的郭守敬,少年時期曾經根據書本的插圖,用竹篾自制渾天儀。以土堆作台階,通過竹制的渾天儀,觀察天象。滿天星鬥璀璨,環宇蒼穹問天。通過祖父的人際網,郭守敬得以跟随忽必烈的謀士、著名學者劉秉忠。有了劉秉忠的關系,郭守敬不僅學識漸增,而且有了更大的舞台。
随着年歲的增長,郭守敬開始承擔更多的實踐工作。當時他受命來到邢台開挖水道,在自身學識的基礎上,郭守敬實地勘測,精準計算。不僅出色完成任務,而且還挖出了掩埋數十年的豫讓石橋遺物。時人元好問專門書寫《邢州新石橋記》,“分畫溝渠,三水各有歸宿。果得故石梁于埋沒之下”,以此表彰郭生——郭守敬的功勞。
在邢台的小試牛刀,讓初出茅廬的小夥更加自信,他要在水利疏浚事業上做出一番事業。與其他水利學者不同,郭守敬的治水更側重于灌溉、防洪、漕運三位一體。不是單純地修建水利工程,疏通水道淤塞,而是造福于民、惠及子孫的遠見。在西夏故地治水如此,來到元大都修建通惠河亦是如此。
治水疏浚,開鑿運河紙上得來終覺淺, 絕知此事要躬行,學識淵博的郭守敬,牢牢銘記躬行實踐的道理。他的一生銳意進取,不怕艱難,在親身調查之下,制定出最合适的方案。他的水利修建高光時刻,是在西夏故國——甯夏、甘肅一帶修建的水渠。而成名後的籌劃元大都運河,修建通惠河,更是點綴了京城的繁華景象。
宋元時期,随着蒙古的崛起,戰事波及西夏,連年的征戰,讓這裡的水利設施受到嚴重破壞。元朝建立後,如何修建殘缺的水利成為棘手的難題。當時的郭守敬,跟随朝廷視察情況,并且奉旨疏浚修複河渠。他先是走訪百姓,實地勘察,提出了“因舊謀新 、更立閘堰”的方案。在疏浚故道的基礎上,增開新渠,建造水壩。
不到一年的時間,郭守敬帶領當地民工,開挖河道、修建堤壩,修成唐來渠、漢延渠和大小正渠、支渠等。在他的精心設計下,通過閘壩來控制水量,西夏的數萬頃良田再無饑馑。投桃報李,吃水不忘挖井人,當地人為了感恩郭守敬的功勞,特别修建了郭氏生祠,刻碑立傳,永世瞻仰。
回程途中,郭守敬又上呈天子,建議在黃河中段修建水上驿站。借助原有的水渠便利,讓西夏故地和元朝中央有了更密切的聯系。為了确保大都的糧食供應,郭守敬又奉命修建直達京城的運河。在金人故道的基礎上,引用西山附近的清泉水源,既保證充足的水量,又解決了泥沙淤積的問題。當忽必烈看到“”舳舻敝水”的盛景,不禁親賜“通惠河”!
太史修曆,天文大家在此期間,郭守敬從都水監升任工部郎中,後又奉命主持修訂新曆。“曆之本在于測驗,而測驗之器莫先儀表”,郭守敬先是在觀測儀器上創新,先後發明了簡儀、高表、候極儀、渾天象、玲珑儀等十二種天文儀器。為了方便攜帶,更及時觀看天象,他又發明正方案、懸正儀 等四種可攜式儀器。
其中,簡儀和高表尤為出名。前者與赤道經緯、日晷三種儀器結合使用,可以觀察日、月、星宿的運動;後者與景符是固定的儀器,專門用來測量日影。而且,郭守敬在儀器上還有諸多創新。赤道經緯儀是世界上最早的赤道裝置,早于歐洲三百年。為了方便赤道環運轉,簡儀中使用了滾柱軸承,西方直到科學鬼才達芬奇,才有了類似的裝置。
天文儀器之外,郭守敬在計時儀器上也有所增進。他發明的寶山漏、大明殿燈漏、靈台水運渾天漏等,堪稱古代計時的精密儀器。尤以大明殿燈漏聞名,這座又名七寶燈漏的計時器,是中國第一架與天文儀器相分離,且獨立計時的儀器。其設計精巧,制造精密,引得世人贊歎。
利器在手,工能善事,太史令郭守敬和他的助手們,開始編制一套新的曆法。“大哉乾元,萬物資始”,創立元朝的蒙古貴族,急需曆法來表明正朔。公元1280年,曆時四年的曆法著成,當新曆法呈現在忽必烈的禦前,元世祖賜名《授時曆》——取自“敬授民時”的寓意。在《授時曆》中,一個回歸年與現在世界通用的公曆完全,領先西方三百多年。
後記1970年,國際天文學會把月球背面的環形山,命名為“郭守敬環形山”。七年後,國際小行星中心,又将小行星2012,命名為“郭守敬小行星”。與張衡、沈括、祖沖之一樣,郭守敬無愧于中國古代最優秀的科學家一員。
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