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郭守敬(公元 1231 年—1316 年) ，字若思，顺德邢台县人，元代杰出的天文学家，水利工程学家，在地理学、 机械工程和数学等领域也很有成就。 ○聪颖少年 郭守敬的父母早逝，他是由祖父抚育长大的。他从小沉默寡言，不贪玩乐，闲暇时喜欢静静思考问题或观察大自然。他的祖父郭荣，学识渊博，爱好广泛，不但通晓五经，还精于数学、 天文、 历算等。此外，他的祖父交游也很广，与当时社会上的许多名人志士有密切往来，其中有一名叫刘秉忠的，是元代有名的学者和政治家，他对郭守敬的一生产生了很大的影响。 当郭守敬 10 岁的时候，刘秉忠因为父奔丧回到故乡邢台，在三年服丧期间，他和自己的一帮老朋友在磁州武安县的紫金山共同讲学论道，读书研经。郭荣把自己的孙子守敬也送到刘秉忠的门下，在刘秉忠的学生中，还有一个名叫王恂的少年，他比郭守敬小四五岁，后来曾多年与郭守敬共事，是我国历史上出类拔萃的数学家。郭守敬在刘秉忠的指导下，专心地学习了3 年，为进一步从事科学研究打下了深厚的基础。 郭守敬从小就露出敏锐的观察力和超人的科学才能。 “莲花漏” 是北宋科学家燕肃在前代漏壶的基础上加以改进和发明创造的一种复杂计时仪器，由于北宋政府并不重视莲花漏的发明，因此燕肃自己奔走呼吁宣传莲花漏的优越性。他每到一地，就把莲花漏的图样刻在石头上，让群众了解其功能。到元朝建立时，经过多年的战乱，不用说莲花漏，就是有关莲花漏的图样已极少见了。许多人对其构造和原理当然也就无从知晓了。大约在 1247 年左右，一个偶然的机会，郭守敬得到了一份《石本莲花漏图》，这份图引起了郭守敬极大的兴趣，他废寝忘食，潜心钻研，终于弄清了莲花漏的结构及其工作原理，并照图复制了一台莲花漏：在一个不等高的木架上，装配有大小不等的两只水桶，按其位置的不同称匮上和匮下，一根接通这两只水桶的吸水管把水引到旁边的大壶里，并经常保持水的恒定流量。壶盖是一朵铜制的莲花，花心有一个小孔，用来安插可以上下滑动标有时刻的箭，箭的下端浮在水面上，随着壶中水位的上升，箭也就渐渐的上升，人们读箭上的时刻就可以知道具体时辰了。莲花漏所用的箭根据不同的季节和昼夜长短而制的，共48 支箭，可随24 节气的变化调换使用，白天和黑夜各一支，这在当时确是一种比较先进和准确的报辰设备。少年郭守敬凭其聪明才智熟练掌握了莲花漏的制造方法和工作原理。[名人传记]www.zhlzw.com 中华励志網 名人传记 1250 年，20 岁的郭守敬，便担负了设计修复邢州石桥的重任。邢台城的北郊，有座石桥由于年久失修，再加上在战争中受到破坏，桥身陷入了淤泥中，没有人能说它的精确所在。这给南来北往的人造成了很大的麻烦，而且严重地影响了当时的农业生产。 邢州安抚使张耕和刘肃上任后，下令修复石桥，郭守敬奉命负责这项工程的设计和技术指导工作。郭守敬经过仔细的勘查，很快就制定出了修复的方案，根据他的设计，官府动用了 400多个民工，仅用了 40 天的时间就挖出了石桥，疏浚了沟渠，修筑了堤塘，使河水畅通无阻，过往行人再也不用艰难地跋涉于泥潭之中或望河兴叹了。年轻的郭守敬所露出的科技才能获得了很多人的注意和赞扬。 ○初入仕途 1260年，元世祖忽必烈登基的第一年，他任命刘秉忠的密友张文谦为左丞兼大名路与彰德路宣抚司的宣抚使。张文谦一直很赏识郭守敬，因此他邀请当时年仅 30 岁的郭守敬一块儿赴任。郭守敬一面协助张文谦工作，实地考察了大名彰德地区河流水渠的分布，一面继续从事他所擅长的天文仪器研究工作。 1262 年，张文谦向忽必烈推荐郭守敬，那时元祖正在大张旗鼓地网罗各种人才，欲借助他们的帮助恢复生产，发展经济，然后统一中国。所以忽必烈很快便在开平府接见了郭守敬。郭守敬北上应召时，把刚铸好的一套莲花漏运到燕京，取名为 “宝山漏” ，献给了忽必烈。这套计时器构造精巧，水流均匀，计量时间很准确，后来成为元代司天台的计时工具。 元朝政府最初任命郭守敬为提举诸路河渠，后升为都水少监乃至工部郎中，负责主管水利，他利用自己勘查的结果，针对当时农业生产的实际情况和经济发展的需要，向忽必烈呈交了六项治理河水发展灌溉运输的建议。这六建议的具体内容是： (一)、 引燕京西北玉泉水疏通已淤塞废弃的金代运河，从而沟通燕京到通州的水上粮运通道，这样一年可以节省运费六千万钱。如果再从通州南面的蔺榆河口蒙村呈直线距离开一条运河至构村，可以避免搁浅、 淤浅、 运绕和风浪等各种不便。 (二)、 把顺德城北的达活泉引进城中， 然后分成三条河引出城东，这样可以灌溉邢台东部的田地。 (三)、 邢州沣河东流至任城的一段，因河道失修，泥沙淤塞，水流淹没耕地 1300 多顷。如果修这段河道，不仅这一大片农田可以重新耕作，而且河流至小王村与滹沱河会合后进入御河，这样船只就可以畅通无阻了。[名人传记]www.zhlzw.com 中华励志網 名人传记 (四)、 在磁州东北滏水与漳水会合处引出一支水，合其经滏阳、 邯郸、 洛州、 永年、 过鸡泽注入沣河，这样可以灌溉良田3000 多顷。 (五)、 怀州、 孟州境内的沁河虽然也浇灌一些田地， 但利用率不高，且有漏堰现象。 如能引沁河的余水东流，使它同丹河的余水会合，再东至武陟县北入御河，那么可以灌溉良田 2000 顷。 (六)、 在孟州西南，黄河北岸开一条渠，引河水北上，折向东流，经由新、 旧孟州之间，再沿黄河左岸东下到温县重新入河。这样可灌溉田地3000 多顷。 由于郭守敬的这些计划是在实地勘查的基础上制定出来的， 因此， 元世祖十分欣赏，并对左右文武大员们抒发感慨的说：如果人人都能像郭守敬一样认真负责的话，那么元代的天下将指日可待了。 1263年， 34 岁的郭守敬被提升为佩带银符的副河渠使， 开始把自己治理河水的理论与计划付诸于实践。 ○致力治水 1264年，张文谦以中书左怀出任西夏中兴等路行省长官，郭守敬便又随张文谦赴任，投入了修复西夏沿河的工作。西夏原是党项人建立的割据政权，统治地区包括今宁夏大部和甘肃西北部，1227 年，被蒙古所灭。1261 年，蒙古政权在这一地区设西夏中兴等路行中书省，来掌握当地的行政事务。河套平原是西夏最重要的粮食基地，很早就开垦有许多以供灌溉的渠道。其中最大的有两条：一是唐耒渠，长四百余里；一是汉延望，长二百五十余里。此外，在沿河地带的其它地方，还有正渠 10 条，大小支渠 68 条，这些水渠共灌溉良田 90000多公顷，这为当地人民的生活带来了极大的便利，同时也促进了当地农业生产的繁荣发展。但是在元初，由于战乱连年，渠道失修，河床淤浅，水坝、 水闸等全被破坏，再加上人口外流，使这一带的农业生产遭到严重的破坏。 为了治理西夏古渠，郭守敬采取了固旧图新的策略。首先， 他集中力量疏浚了唐耒、 汉延等旧有渠道；其次，是设计建修许多水坝和水闸来控制和调节水量，发挥灌溉效益，在西夏行省郎中董文用的积极配合和西夏人民的大力支持下，不到一年时间，修复古渠的工作就得以圆满完成，河套平原上渠水丰满，稻香四溢，又呈现出一片勃勃生机。 郭守敬去逝后，西夏人民十分怀念他的业绩，在当地修了一座生祠祭祀他。 郭守敬在西夏时还溯流而上，探寻黄河的源头。他是我国历史上探寻黄河源头的第一人。 1275 年，为了配合元军南下消灭南宋政权的行动，郭守敬又奉命踏勘黄淮平原，调查通航路线，相机建立水站。他在孟津以东沿黄河故道进行了艰苦的考察，凡经过的地区都绘了图，并附以文字说明。在这次实地勘探中，郭守敬第一次创造性地运用 “海拔” 这一重要的地理学和测量学的概念，以用来比较从大都到汴梁地区地势的高低，这是他为我国乃至世界人文科学做出的又一大贡献。经过认真地考查后，郭守敬规划出了中原地区的五条河渠干线： (一)、 自陵州到大名，那里有马颊河和卫河通运河； (二)、 自济州至沛县，再由沛县到吕梁，那里有山阳湖(昭阳湖) ，运河及微山湖； (三)、 由东平至纲城； (四)、 由东平到清河，向北经黄河故道与御河相通； (五)、 从卫州通御河至东平，又自东平西南的梁山泊再通至御河。 郭守敬的上述筹划报告得到元世祖的赞同，于是元朝在西起卫州， 中以东平为枢纽，东连鲁中和鲁南、 南迄徐州、 吕梁的黄河下游，北接运河直到杨村的广大地区建立了众多水驿。这在很大程度上便利了元朝中央政府的指挥联系和军粮运输，加快了元朝消灭南宋，最后统一全国的步伐。就在此后不久，郭守敬出任工部郎中，仍旧负责河工水利，但郭守敬把更多的精力投入到了研究历法，制造天文仪器方面。 全国统一以后，元朝每年要从江南征收大量的粮米，通过海运和河运两条运输道路运往全国政治、 经济、 文化中心— — —大都。但无论海运还是漕运，都不能直接进入北京，只能到达通州，然后必须用大量的车辆、 牲畜和夫役才能运进城内，既费民力又不方便。 公元 1262 年和 1266 年， 郭守敬曾两次负责兴修大都至通州的运河， 但都没有成功。 1291 年，郭守敬又以太史令之职兼管都水监事务，全身心投入了兴修大都运粮河道的新计划，而这时他已是年逾60 岁的老人了。 这次，他认真总结了前两次失败的经验教训，重新拟定方案。首先是寻找充足的水源。经过多次地实地考查，他发现了昌平县东南神山山脚的龙泉，水清量大，可以利用。 此外，西山一带至石景山和南山到处都有泉水或暗流，这些也可以加以利用。但困难在于浮泉和大都之间有两道由沙河和清河所形成的河谷低地，其海拔比大都低几十米，水根本无法通过这片谷地而入大都。对于这一难题，郭守敬作出了前所未有的大胆计划。 他不是把浮泉水径直引向东南，反而引向西行，再折向南流，沿西山东麓注入瓮山泊；又以瓮山泊接高梁河，然后把水引入大都蓄积于什刹海；然后由东南流出文明门，沿河有运粮河道径直东西，到通州高丽庄后注入白河，这样就同大运河衔接起来了。为了防止水流东西横流，他还在水道东岸修筑了一条长达 30 公里的堤堰，这就是北京历史上有名的 “白浮堰” 。由于大都的平均海拔高 20 米，因此，郭守敬在河道中设置了 20 座水闸和斗门，这样就可以运用自如地调节水位和控制流量，使粮船能够平稳行驶。 从 1292年春到1293 年秋，仅用一年半的功夫修的一条 160里长的运河及其全部配套工程就竣工了，这就是著名的通惠河。通惠河的修建成功，不仅使元代的漕运粮食大为方便，而且也极大地促进了南北物质交流，有益于人民生活。通惠河的设计修成是郭守敬杰出的科学才干与丰富的创造力充分得以施展的结果。 ○科技奇才 元朝统一全国前，北方金政权统治下的广大地区使用重修的《大明历》，而南方农业地区则沿用《成天历》，这两种历法差别较大，而且经过多年的使用，误差累积也相当大，日、 月食预测不准和农事活动的主要依据24 节气推算错误的事屡屡发生。忽必烈登台后不久，下令设置太史院，王恂为太史令，郭守敬为同知太事院使，集全国各地的优秀天文学家和历法人员，开始改编新历的繁重工作。郭守敬认为 “历之本，在于测验；而测验之器，莫先仪表。 ” 于是他率领一大批能工巧匠先后制出了许多精密的天文仪器，其中最为后人推崇的是简仪、 仰仪的圭表等。 我国早在三国时期就已发明了测定天体运行浑天仪，到唐宋已十分完美。但仍有许多缺点，测定时仍有一些不稳定，不准确，鉴于这些情况，郭守敬在浑天仪的基础上发明了简仪。他大胆革新，只保留了浑天仪三组圆环系统中的两个圆环系统，又把其中一组分立出来，改成另一个独立仪器，这样就扩大了观测范围，增强了实用性。郭守敬精心改制的这一仪器精确又简单，故此称之为 “简仪” 。而在欧洲，类似这样的仪器，直到18 世纪才开始在英国使用。 www.zhlzw.com 中华励志網 名人传记 仰仪是一件铜制中空半球形仪器，故取名 “仰仪” 。半球口沿上标有东西南北方位和十二时辰。里面以观测地的北极高度为中心， 刻着纵横交错的赤道坐标网。口的中心用一横一纵两根竿子架着一块玑板，板心开着一个小孔，小的位置正好在半球面的球心上。太阳光通过小孔在半球里而形成一个倒影，这时人们根据赤道网就可以测定在天空中的位置。此外，通过仰仪还可以直接观察到日食、 月食等天文现象。 圭表是我国最古老也最常用的测定二十四节气的仪表。表是直立的标竿，圭是从表的下端以水平位置伸向北方的尺。每当正午太阳光投射到表柱上，落在圭面上的表影就有长有短，人们根据表影的长度，就可以测定夏至、 冬至等节气来临的时刻；还可以根据连续两次表影最长或最短的间隔时间，推算出一年的天数。旧圭表表影边缘不够清晰，影界不清，影长不准，用来测量长度的尺子只能计算到分。而且只能测日影，而不适于观测月亮和星辰的影长。为了避免上述现象，郭守敬设计了一种新的圭表， 叫高表。高表的表柱由铜铸成，并且增高到三十六尺，这样就使阴影也相应地增长，按比例地推算各个节气的误差就可以大大减小。圭面上的刻度也增加了，能够直接量到厘，还可以估算至毫。为解决表高影长圭面模糊的问题，他进行了两项改革：一是表柱上端加一横梁，由两条四尺高的龙托住，从梁心到圭面共四十尺，横梁的阴影就是表影的尽头。 二是设计了一件辅器— — —景符，就是利用小孔成像的原理，使日光通过一个薄片上的小孔，再射到圭面，从而收到影界清晰的效果。他的这些发明与改造克服了唐宋以来圭表所存在的一些主要缺点。 正方案是专门用来校正东南西北方位的。这是一张方形的桌子，案面边长4 尺，面积为 16 平方尺，厚一寸。离边半寸远处开有小水沟，以定水平。以案面的中心为圆心，分别以1 寸、 2寸、 3 寸、 4 寸……19寸为半径，在案上钻有同心圆。在第18 个和19个圆之间又以原来的圆心为圆心再作三对圆。圆心为一小孔，插有测量日影的小表。小表的标准高度是 1 尺5 寸，但可以根据需要酌情增减。根据从早到晚桌形在正文案上的投影轨迹可以判南北方向。正方案十分适用于野外工作。 郭守敬设计的窥几是一张 6 尺长， 2 尺宽， 4 尺高的几案，主要功能是配合圭表，测量恒星的月亮的影长，从而推算出地平高度。无影而得影长，这是窥几的一大特点。几面正中开有一条 2 寸宽的南北方向的缺口，旁边标有尺寸。将窥几安放到圭面上的适当位置，使几面至横梁中心的高度相差 36 寸，几面上装有两条窥眼。等到星星或月亮上中天时便开始观测，人在几下，从缺口中仰望星月，然后移动窥眼，使人的视线与横梁上下及星月各处处于同一直线。星星的光虽然不会投下表影，但两条窥眼上读数的中间值。通过几面的尺寸线与下面对应的圭面尺度，通过一定的计算，就可以知道星月的高度及所需的地平高度了。 从 1276 年初，郭守敬设计和制造了许多天文仪，除上述提到的以外，还发明了殿漏灯、 悬正仪、 浑天象、 丸表、 立运仪、 侯极仪、 日月食仪、 星晷定时仪、 玲珑仪等。很多仪器设计的科学性和使用的准确性，在当时都处于世界领先水平。郭守敬充分施展自己的才华，在水利、 天文等科学领域中作出了前所未有的巨大贡献。 ○累累硕果 创造好各种天文仪之后，他便向元世祖呈奏，请求扩大观察范围，元世祖考虑到制定新的历法的需要，于是采纳了他的建议，令监侯官十四人分赴全国各地进行观察研究。郭守敬也亲自率领一批人马，从上都出发， 中间经过大都、 河南等地，最后到达广州，一路上进行了测验日影等多项科研活动。这次四海测验包括了遍及全国 27 个观测点，南北长10000 多里，东西绵延 5000 里，其地域之广，规模之大，在我国历史上是空前的。 他充分利用自己研究的仪器，进行了一系列天文观测工作，取得了令人瞩目的光辉成就。其中关于黄赤大距的测定和二十八星宿距离的测定，具有特别重要的意义。我国自汉以来一直认为黄赤大距为 24° ，他经过推测出当这个度数为二十三度九十分，即23° 33′ 5″ .3，现今的交角 23° 31′ 58″ .5 相比较， 误差仅有 1′ 6″ .8。这个精确的黄赤大距数据就是在当时世界上是屈指可数。对二十八宿距的测定，自汉至宋有5 次，一次比一次精确，郭守敬经过艰苦细致的观察，重新测定了二十八个数据，其绝对误差总和由原来的 4° 32′ 缩小到 2° 10′ ，精确度整整比原来提高了一倍。[名人传记]www.zhlzw.com 中华励志網 名人传记 1280年春，一部当时世界最先进的历法— — —《授时历》宣告完成，它整整花了郭守敬 4年多的时间。1281 年，元世祖便命全国一律实行《授时历》。《授时历》以 365.2425天为一回归年的天数，这和地球绕太阳一周所经历的实际时间只差 26 秒，比现行公历早了整整 300 年，它废除了传统的 “上元积年” 的计算方法，采取实事求是的简易办法，以 1280 年冬至为推算各项天文数据的起点，这在我国历法上是一大进步。由于它所取朔望月、 交点月和长度都很准确，加上它又掌握了较准确的日月运动轨道，采用了缜密的方法，因此它对日、 月食的预测十分准确。《授时历》颁布以后，深受人们的欢迎，它还漂洋过海，受到朝鲜、 日本等国的欢迎。 《授时历》制定以后，他又开始著书说，他先后编撰了《推步》七卷，《立成》二卷，《历议拟稿》三卷，《转神选择》三卷，《上中下三历注式》12 卷。1286 年，他升任太守令，把这些著作献给了元世祖。元世祖未过目就令收藏在翰林国史院。 在以后的岁月里，他仍勤奋耕耘，陆续写成了《时候笺注》三卷，《仪象法式》二卷，《二至晷影考》 20 卷，《五星细行考》50 卷，《古今交食考》一卷，《新测二十八宿杂座诸星入宿去极》一卷，《新测无名诺星》一卷，《月离考》一卷。但他的这些著作都不幸佚失。 |
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