中國秘史

第五十九節 大科學家郭守敬

　　郭守敬（1231～1316）是元代最傑出的天文學家，他字若思，順德邢台（今河北邢台）人。祖父郭榮精通數學和水利，年幼的郭守敬耳濡目染，備受薰陶，對科技產生了濃厚的興趣。

　　十五六歲的時候，他在科技方麵的才華嶄露頭角。那時，他得到了一張拓印的《蓮花漏圖》，蓮花漏是古代一種計時儀器，由於長期戰亂，這種儀器已非常罕見，僅僅通過圖樣，人們很難明白它的原理。而郭守敬麵對這張圖，如獲至寶，日日埋頭其中，極有興致地鑽研起來，很快，他便弄懂了蓮花漏的計時原理，並頭頭是道地講給他的爺爺聽。郭榮非常高興，覺得他的孫子是一位可堪造就的科技人才，於是讓他拜了自己的好友劉秉忠為師，劉秉忠精通天文、地理、數學，他也很喜歡郭守敬這位極有天份的學生，在他的精心教導下，郭守敬學到了很多科學知識，聰明才智得到進一步發揮，獻身科學的信念更加堅定。

　　1260年，郭守敬又跟隨劉秉忠的老同學張文謙，協助他在大名（今河北大名）一帶治理水文，大搞水利建設。業餘時間，郭守敬繼續鑽研蓮花漏，興致越來越濃，萌生了要動手製作一台蓮花漏的念頭。於是，他帶領幾名工匠，親自動手，設計製作了一台銅質蓮花漏，非常精巧、準確，人們見了無不驚歎。

　　張文謙非常欣賞這位聰明好學、精於思索的後生，在水利建設中，郭守敬向他提出過許多合理的建議，使他的工作開展得非常順利。於是張文謙將這位不可多得的人才推薦給忽必烈，麵對著眼前這位侃侃而談水利建設的種種設想與方案的年輕人，愛才如渴的忽必烈非常高興，當他見到郭守敬親手製作的蓮花漏時，更是讚歎不已，連呼他是“難得的人才！”忽必烈派郭守敬跟隨張文謙去西北視察水利設施，他們一起修複了許多著名的古渠。1265年，忽必烈又任命郭守敬為都水少監，使他專心致誌地從事水利建設事業。

　　專門從事水利建設的郭守敬並沒有放棄對天文學的研究。當1276年忽必烈決定設立專門機構修改曆法之時，郭守敬成了當然的人選。

　　元朝統一中國以後，政局日趨穩定，經濟逐漸恢複，為科學技術的發展提供了良好的社會環境。早在元朝統一以前，劉秉忠就提議要修改曆法，因為遼、金以來一直沿用的曆法已經使用700多年了，與元代的天象越來越不符，誤差越來越大，提議之時正是戰爭期間，一時顧不上這件事，直到南宋滅亡之後，忽必烈才將此事提到議事日程上來，設立機構，派精通算術的王恂負責此事，精通天文曆法的許衡、郭守敬也一起主持這項工作。他們查對了過去的40餘家曆書，晝夜實地觀測驗證，創立了新的測量方法，同時參考古代的舊製，力圖使新的曆法精確無誤。

　　在這期間，郭守敬通過實測，更加豐富了他的天文學知識，他深深感到，要製訂新的曆法，必須要有精密的儀器。他們所用的司天儀都是北宋時期在汴京（今河南開封）製造的，一方麵年久失修，另一方麵與大都靈台（今北京市建國門外泡子河北）的天度並不相符，製造新的天文測量儀器迫在眉捷。郭守敬打算親手製作一批精密的天文儀器。

　　針對渾儀的缺點，郭守敬製作了一種簡儀，渾儀是元代以前用來測量日、月和金、木、水、火、土五大行星以及恒星位置的儀器，結構非常複雜。大大小小互相圈套的環圈多達八九個，不僅轉動不便，而且妨礙觀測。郭守敬仔細地研究了渾儀的功能和結構，將渾儀簡化得隻有兩個獨立的測量裝置，但是，其精密度卻大大提高了，刻度最小分格達到1/36度，不僅使用方便，而且觀測的結果非常準確。當時簡儀的製作是在從尼泊爾來的工藝家阿尼哥的協助下製作而成的。這座簡儀是郭守敬的一項重大的發明創造，可惜被來到中國的法國傳教士紀理安銷毀了。直至明朝正德（公元1506～1521年）年間，重新又仿製了一台簡儀，不幸在清末又被八國聯軍劫走。後來雖然歸還回來，但已殘缺不全，現保存在南京紫金山天文台。

　　此外，郭守敬還研製了仰儀，用來觀測太陽的位置和日食。他又改革了圭表，創製了景符。

　　圭表是觀測日中影長變化的儀器，通過它測量出來的數據決定春分、秋分、夏至和冬至的時刻。古代的圭表一般高8尺，郭守敬把它加高到36尺，在表頂又添一根被抬起的橫梁，橫梁高出表頂4尺，這樣就使表高40尺，比原來的增高了5倍，使觀測的誤差下降到原來的1/5.現在河南省登封縣元代觀星台還完整地保存著當時的高表。

　　景符是測定影像的儀器。一塊銅片，中間有個小孔，用一個小架子將它斜撐在圭麵上。太陽光經過圭表上的橫梁，再透過小孔，在圭麵上形成了一個米粒大小的太陽像，像中間有一根細如發的橫梁影子，非常清晰。這樣，將景符與圭表結合起來使用，可以觀測太陽、星星和月亮的運行變化。

　　製造出先進的天文儀器之後，郭守敬開展了實地測量活動。統一後的元朝疆域遼闊，這給天文測量提供了極為便利的條件。郭守敬在公元1279年元世祖召見他時，提議在大都建造一座新的天文台，又提出開展全國範圍內的天文實測計劃，他對忽必烈說：“唐朝開元年間，曾令人在全國13處進行測量，現在的疆域比唐朝更為廣闊，倘若不派遣專門人員到邊遠地方去實測，就不能了解各地的晝夜長短有怎樣的不同，日月星辰有什麽樣的變化，日食月食的時刻和食分有什麽差別。”他建議立即在全國範圍內設立多處觀星台，開展實測活動。

　　元世祖很讚成他的計劃。於是，郭守敬與王恂進一步仔細規劃，經過了認真的研究之後，他們決定東起朝鮮半島，西到河西走廊北至西伯利亞，南達南中國海，設立27個測影點，最北的北海測影所，已在北極圈附近了。分別派出14個曆官，分路出發，開展實測。48歲的郭守敬則奔波於祖國各地，親臨每一個測影所，他帶領幾個人先到上都，然後南下，最後來到廣州，他親自到最南邊的測影點南海進行測量。他在河南登封縣告城鎮建靠的告城觀星台，至今保存完好。

　　接著，郭守敬又負責在大都修建一座新的天文台（就是今北京市建國門立交橋南麵的古觀象台），安放他精心製作的各種最先進的天文儀器，日夜進行天體觀測。

　　1280年，郭守敬等人經過多年的辛勤勞動，終於完成了新曆法的編製工作。元世祖非常滿意，他按照《尚書》裏“教授天時”這句話，將新曆法定名為《授時曆》，並下詔於1280年的冬天全國正式實行新曆法。

　　《授時曆》是我國古代的一部優秀的新曆法。根據新曆法推算出的節氣非常準確，這對農業生產幫助很大，老百姓根據這部曆法安排農業生產，就不會錯過天時。

　　《授時曆》又是一部非常科學的新曆法。郭守敬根據自己多次精密測定的冬至時刻的結果，同時結合研究了曆史上從祖衝之《大明曆》以來6次觀測冬至時刻的資料，他計算出一年為365.2425日，這比地球繞太陽一周的實際時間隻差26秒，《授時曆》就是采用這一數據的。現在國際上通用的格利哥裏曆（公曆）也是采用的這一數據，但格利哥裏曆比《授時曆》晚了整整300年。《授時曆》的編訂，使元代的天文曆法遠遠居於當時世界的前列。

　　傑出的天文學家郭守敬所取得的成就令每一位炎黃子孫為之驕傲，他將畢生的精力都投注到科學事業之中，直到86歲去世為止，他從未中斷過他的科學實踐與研究。曆史永遠也不會忘記這位偉大的科學家。