郭守敬

来源:网络 发表时间:2018-06-26 15:20

    公元13世纪初,邢州邢台县(今河北邢台)城北有一座石桥,达活泉水从桥下潺潺流过。本来,它是通往邢州城的交通要道,但因连年战火纷飞,河道得不到及时疏浚,到元代时,原来的桥身已彻底损坏,被深深地埋在淤泥之中。桥的位置、结构特别是负重量,已无法弄清楚了。

    这天,朝廷派来巡视战争灾区的两个安抚使来到邢州石桥附近,指指划划,议沦疏浚河道、修复桥梁之事。忽然,有个年轻人快步走到安抚使面前,长施一礼,道:“大人莫不是准备修复石桥?我在这里考察多日,倒是搞出一套现成方案。”说着,便把一卷纸恭恭敬敬递了上去。两位安抚使打开一看,原来是一份治河修桥的详细规划。上面有河道上下游的地形、桥基旧址的推测以及石拱桥的设计图等等,不觉又惊又喜,上上下下打量了小伙子半天,开口问道:“你是何人?多大了?”年轻人腼碘地笑了笑,拱手回答说:“我叫郭守敬,今年20岁。”后来,安抚使果然把治河修桥的重任交给了郭 守敬。于是郭守敬亲临现场指挥,亲自动手,和400民工奋战40余天,把一座既经济又坚固,又能承负万斤重量的石拱桥建成了。从此,郭守敬这个令人起敬的名字,就传遍了四里八乡。

    郭守敬于公元1231年出生在一个学术气氛十分浓郁的书香世家。祖父郭荣是当时的著名学者,精通数学、水利。郭守敬从小跟着祖父一面读书,一面观察自然现象,学得不少实际知识。后来,郭守敬又到邢州西面的紫金山学馆求学。那里汇聚着许多饱学之士,相互切磋学问,使郭守敬获益匪浅。少年时代的郭守敬,沉静好思,学习十分专心,颇爱钻研。据史书记载,有一次,15岁的郭守敬偶然得到一份《石本莲花漏图》,立刻被它迷住了。这“莲花漏”,原是北宋的一种记时器,由几个漏壶配合组成,结构特别复杂,因而计时也比以前的漏壶精确得多。遗憾的是,到元代时,莲花漏已然失传,不少著名机械学家对着图纸冥思苦索多年,仍然琢磨不出个道道。而郭守敬只用了几天工夫,就摸清了它的来龙去脉,并照着图纸成功地复制了一个莲花漏。

    公元1262年,32岁的郭守敬因才智过人,被推荐给元世祖忽必烈。见面之后,郭守敬不卑不亢,侃侃而谈,面陈了自己关于兴修水利的6条建议。他每说一条,忽必烈都要赞叹一声,最后,这位君王感慨万端地说道:“天下管事的人要都像这样,哪会有不劳而食者?”立即任命郭守敬为管理水利的提举诸路河渠。此后,这位具有远见卓识的水利专家身体力行,排除万难,先后完成了20多项农田灌溉、河道航运等工程,件件设计科学合理,收效显著,深得后人称道。其中最突出的,是对元大都(今北京)通惠河工程的修复。

    元大都,是当时全国的政治经济文化中心。元朝政府每年夏秋两季都要从江南往京城征运几百万斤粮食。为长途运输方便,从金朝起,就主要靠大运河的这条水路交通干线。但由于地理条件的原因,大运河只能通到河北通州,离京城还有几十里路,只有陆路可通。夏秋多雨,道路泥泞,寸步难行,役夫们叫苦连天。更严重的,是无法及时把粮食运到都城。鉴于这种状况,辽金时代就有人多次试图开凿这段河道,终因水源问题得不到解决而告失败。郭守敬上任后,首先想到这个重要工程,并做到开凿河道的尝试,开始也没有成功。

    公元1291年,郭守敬经过多次实地勘测,找到了水源,立刻向忽必烈提出开凿大都运粮河的新方案:根据大都周围西北高、东南低的地形,将大都西北昌平神山(今凤凰山)脚下的白浮泉先引入瓮山泊,并让这条引水河在沿途拦截所有原先从西山东流的泉水,汇合成流,这样,便可使运河水量大大增加。另外,由于这些泉水清澈明净,几乎不含泥沙,在运河下游还可建立一系列控制各段水位的闸门,以便运粮船能够平稳行驶。

    忽必烈对这个周密的计划极为重视,立即下令重设掌管水利工作的专门机构??都水监,任命郭守敬主管。

    第二年刚开春,开凿大都运河的工程就正式动工了。60多岁的郭守敬,精神抖擞,率领几万军民,夜以继日,艰苦奋战,只用了一年半时间,这条全长160多华里的运河便全部竣工。忽必烈喜不自胜,亲自为这条运河取名为“通惠河”。从此,南来的运粮船一直驶进了大都城。以后明清两代的水路运输,都始终受益于通惠河。

    除了对水利事业的重大贡献,郭守敬还在天文历法、仪器制造、数学等 领域内取得了令人瞩目的成就。在这些方面,他一生最重大的贡献,就是编制了《授时历》。

    公元1276年,元军攻占南宋都城临安,全国统一的局面即将出现。前代留下来的历法,已与实际不符,不能再沿用下去了。这年6月,忽必烈召见郭守敬,将重订新历的任务交给了他,并随即成立了专门掌管天文历法工作的中央机构??太史局。

    郭守敬主张,要制订一部准确的历法,必须实地观测各种有关天象;而观测天象,又必得有完备的天文仪器。当时原有的天文仪器,全部是宋代遗留下来的,都已简陋落后,年久失修,不能使用。郭守敬花了两年多时间,在一些著名天文学家、机械制造专家的协助下,精心设计创制了一整套天文仪器,包括简仪、圭表、候极仪、浑天象、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、星晷定时仪、正方案、丸表、悬正仪、座正仪、大明殿灯漏等18种。这些天文仪器精密、灵巧、轻便、实用,在当时的世界上处于遥遥领先的地位。

    接着,郭守敬和其他几位专家立即投入建造司天台的紧张工作。为定准建台位置,郭守敬多次到大都城东勘测地形,对方圆几十里的地质结构做了详细准确的考察鉴定。一天,郭守敬正在城郊测量,突然间乌云密布,大雨倾盆。本来就疲累不堪的郭守敬,被雨一浇,再也支撑不住了,一下子晕倒在地,被随行人员抬回家中。

    病愈后,他又投入工作。经过反复勘测,司天台的位置确定了。紧接着,又是大半年的紧张施工,一座规模巨大、仪器设备完善、图书资料丰富的司天台(灵台)在大都城东落成。它成为当时世界上规模最大、设备最完善的天文台。

    在观测天象的过程中,郭守敬等人创制的天文仪器发挥了举足轻重的作用。其中,最为人称道的是圭表、仰仪和简仪。

    圭表,是测定24节气的主要仪器。表是一根垂直立于地面的标竿,当太阳在子午线上时,表影投落在南北方向圭面上,量一下影子的长度,就可以推算出节气。圭表,虽然古已有之,但旧圭表表影边缘模糊,影界不清,影长也不准确,计算时刻容易发生误差。郭守敬利用小孔成象的原理,制造了一个名为“景符”的仪器,使日光通过小孔射到圭面,这样影界就清晰多了。同时,又改进了圭表表高及量取长度等等,使测量的准确性大大提高。

    仰仪,是郭守敬独创的、观察太阳位置、日食状况的天文仪器,结构非常巧妙,不过,比它更令人叫绝的,当属经郭守敬革新而创制的测定天体在天球上位置的仪器??浑仪。早在公元前五世纪的战国时期,我国的天文学家就发明了浑仪,以后,历代对浑仪虽然都有所改进,有所发展,但由于结构上存在着许多缺陷,所以观测范围有限,使用起来也不太方便。郭守敬对浑天仪进行了大胆的革新,使它变得结构简单、方便实用,被人们称为“简仪”。这个仪器,比西方要早3个世纪。英国著名中国科技史专家李约瑟博士赞赏地说:“标志着从中世纪仪器向现代仪器转变的主要发明,则是将窥管安装于极轴上,即自由大圆环形成的支承装置。这不是产生于文艺复兴时期的西方,而是在元代皇家天文学家郭守敬的领导下于公元1276年完成的。”为了纪念这位科学伟人,我国邮电部曾于1962年12月发行过两枚纪念邮票,其中一枚便是简仪的绘像。

    公元1280年春暖花开的时候,一部集古代历法之大成、准确精密的新历 法??《授时历》终于编制而成。它规定一年为365.2425日,比地球绕太阳一周的实际运行时间只差26秒,与现行公历的平均一年时间长度完全一致。《授时历》的颁行,比意大利格雷戈里提出的现行公历要早近300年。它的方法和数据一直被承用了364年之久,产生了巨大的影响,无疑是中国历史上一个最进步的历法。

    郭守敬一生为科学事业呕心沥血,直到年近7旬之时,还担负着兴建铁幡竿水渠工程的重任,并亲自勘测了这一地区的全部水文地质情况,制定了工程方案。可惜,当时主管这项工程的官员缺乏远见,把郭守敬所定的河道宽度减少了1/3。结果,一到雨季,山洪直涌河道,由于河道狭窄,大水外溢,两岸顿时变成一片汪洋,百姓的生命财产遭到巨大损失,连元成宗的行宫也险些被冲毁。这位皇帝不由跌足叹道:“可惜当初没听郭太史的话!”

    1316年,这位元代著名的天文学家和水利学家病逝,终年86岁。郭守敬,不仅是中华民族的骄傲,他的丰功伟绩,也永远铭刻在世界人民心中。

    1970年,国际天文学会将月球背面的一个环形山脉命名为“郭守敬山”;1977年7月,经国际小行星组织批准,中国科学院紫金山天文台把他们于1964年发现的一颗国际小行星,也正式命名为“郭守敬”。这个伟大的名字,将像天空的星座一样,永放光芒。