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郭守敬
邢台走出的科学巨匠
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一
郭守敬(1231—1316)字若思,元顺德府邢台县(今邢台市信都区)郭村人。
他不但是中国,也是世界在天文、历数、科研仪器制造及水利科学领域具有卓越贡献的伟大科学家,有二十多项发明创造曾遥遥领先于世界水平。他是刘秉忠的学生,青少年时期曾追随刘秉忠,与张文谦、张易、王恂一起,在邢西紫金山书院研讨各种经世致用的科学文化知识。由于他们曾在不同领域对元王朝的创建作出过卓越贡献,被后人尊称为“紫金山五杰”或“邢州学派”。
二
在天文历算方面,郭守敬同张文谦、张易、王恂、许衡等密切配合,经过四年努力,于至元十五年(1278)夏主修完成了《授时历》,《授时历》的主要科学成就有四:其一,通过实测取得一系列天文数据,据以对传统数据进行验核后,选用最为精确者修造新历。所以说,郭守敬主修《授时历》所用数据与其前代历法相比,都是最科学的。如通过实测所得二十八宿距度,平均误差不到5′;精确度较宋代提高一倍,达到1′多。其二,废除了沿用上千年的上元积年法和日法,大大简化了历法的计算工作。其三,运用招差法即三次差内插法,求取太阳每天在黄道上的视运行速度,推算天体位置;用类似球面三角的弧矢割圆术,由太阳黄经求其赤经赤纬,求白赤交角、交点与黄赤交点之距离。这两种方法在世界天文史和数学史上均有重要意义。其中,郭守敬的招差法比英国科学家牛顿1670年提出的内插法一般公式要早396年。其四,开展了空前规模的“东至高丽,西极滇池,南逾朱崖,北尽铁勒”的大地测量工作,取得了一回归年长度为365.2425日的科学成果。这一成果与现在世界通用的《格里高历》相同,但比《格里高历》要早302年。
郭守敬认为:“历之本在于测验,而测验之器,莫先于仪表。”为此,他倾毕生之心血,共计研制或改进了简仪、高表、候极仪、浑天仪、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、星晷、定时仪、正方案等天文仪器二十三种。其中,仰仪、高表、景符、正方案和简仪,均较前人所制同类仪器具有重大突破或独创性。尤其简仪的设计制造水平,领先世界三百多年,直到1598年,欧洲人第谷发明的同类仪器才能与之相比。郭守敬在简仪百刻环与赤道环之间安装的四个圆柱体,使简仪成为世界上第一台采用滚柱轴承的机械化仪器。郭守敬设计制造的仰仪,是在“以圆求圆”思想指导下,发明创造出的世界第一架太阳投影观测仪。
《授时历》完成后,郭守敬又对其编算公式、计算方法等相关科技资料进行了长期的整理研究,编纂出《推步》《立成》《历议拟稿》《转神选择》《三历注式》《时候笺注》《修改源流》《仪象法式》《二至晷影考》《五星细行考》《古今交食考》《新测二十八舍杂座诸星入宿去极》《新测无名诸星》《月离考》等一系列科学论著。
三
郭守敬作为世界著名的水利科学家,其牛刀小试是其青年时期对邢州达活泉水系的勘察和疏浚。关于此,金元时期文坛泰斗元好问曾撰《邢州新石桥记》予以记述。
中统三年(1262),郭守敬因张文谦举荐,至开平谒见忽必烈时,以其独到的视野首陈“水利六事”,随即被任命为提举诸路河渠使,专职领导各地兴修水利事。郭守敬的弟子齐履谦所撰《知太史院事郭公行状》,把其师毕生主持的水利工程建设及成果高度概括为四句话:“决金口以下西山之筏,而京师材用是饶;复唐徕以溉濒河之地,而灵夏军储用足;引汶泗以接江淮之旅,而燕吴漕运毕通;建斗闸以开白浮之源,而公私陆费由省。”
至元元年(1264),郭守敬随以中书左丞出任西夏中兴等路行省事的张文谦巡视西北时,看到宁夏境内的唐徕、汉延等“古渠淤坏,泥沙淤浅”而使“田野荒芜,生灵涂炭”的状况后,力主“因旧谋新,更立闸堰”,修复这些古渠,为民造福。在得到张文谦的支持、朝廷的允准后,他经过实地勘察,予以科学规划,并设计出新的工程技术“牌堰”,即建筑控制、调节水量的水坝和水闸(或称斗门)后,组织施工。在宁夏屯田军民的积极参与下,经过数年的不懈努力,共计疏浚、修复了中兴、灵、应理、鸣沙四州境内包括唐徕、汉延的主干渠12条、支渠68条,使九万余顷农田恢复灌溉,黄河河套地区再现塞北江南之景。由于“牌堰”的建设,旱可开闸引水,以收灌溉之利;涝可关闭闸门,以避泛滥之灾,从而使整个灌溉系统具备了灌溉和防洪的双重功能。由于这次疏浚、修复工程设计精细,质量坚固,直到明代中期还在继续使用。
在宁夏时,郭守敬还向忽必烈提出探寻黄河源头,开发黄河水利之建议,且曾亲自“挽舟溯流而上,究所谓河源”,成为有史以来探寻黄河河源第一人。至元二年(1265),他从中兴(今银川)乘舟“顺河而下,四昼夜至东胜”,在实地勘察后,建议忽必烈兴办黄河宁夏段漕运并得到采纳,建立了应理州至东胜的水运驿站。据文献记载,在这段全长850多公里的水道上,共建有驿站10个,其中沿宁夏境内建有应理州、鸣沙州、灵州、中兴等水站,并有驿船66艘、水手200人及相应配套设施,从而使宁夏的黄河航运逐步发展起来。这就是齐履谦所谓的“复唐徕以溉濒河之地,而灵夏军储用足”。当时西夏百姓为感恩郭守敬,特为他建立生祠。屹立在今银川市西门桥唐徕渠畔的郭守敬雕像,则表达了当今宁夏人民对郭守敬历史功勋的由衷怀念。
郭守敬主持元大都的水利规划和工程建设,始于至元元年(1264)的重开金口河,引用玉泉山水,终于至元二十九年(1292)开凿通惠河、大德五年(1301)堵塞金口河(鉴于当时运输西山木石已非当务之急,为确保大都与卢沟两岸村庄的安全,郭守敬主动将金口河堵塞)。其中有十余年,他虽专注于天文测量、仪器制造和历法编纂,却仍在领导着全国范围的大运河规划治理。(选自赵福寿著《邢史今鉴》)
来源:邢台新闻传媒中心
编辑:韩亭亭 范永吉
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