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第326章郭守敬修订历法

作品名称:旷古穿越      作者:绿叶草根      发布时间:2022-11-10 14:24:14      字数:5021

  元世祖忽必烈即位以前,就重视吸收汉族的读书人,帮助筹划朝政大事。他重用一个汉族谋士刘秉忠。忽必烈称帝和定国号为元,都是刘秉忠的主意。后来,刘秉忠又向忽必烈荐引了一些朋友、学生,也一个个担任了元朝初年的重要官员。其中有一个是元代著名科学家郭守敬。
  郭守敬(1231-1316),元朝著名的天文学家、数学家、水利专家和仪器制造专家。字若思,汉族,邢州龙岗(今邢台市邢台县)人。生于元太宗三年,卒于元仁宗延祐二年。郭守敬曾担任都水监,负责修治元大都至通州的运河。1276年郭守敬修订新历法,经4年时间制订出《授时历》,通行360多年。是当时世界上最先进的一种历法。1981年,为纪念郭守敬诞辰750周年,国际天文学会以他的名字为月球上的一座环形山命名。
  郭守敬的祖父郭荣学识渊博,不但通晓经书,对数学、天文、水利等都有研究。郭荣是金元之际一位颇有名望的学者。他精通五经,熟知天文、算学,擅长水利技术。郭守敬就是在他祖父的教养下成长起来的。
  老祖父一面教郭守敬读书,一面也领着他去观察自然现象,体验实际生活。郭守敬自小就喜欢自己动手制作各种器具。有人说他是“生来就有奇特的秉性,从小不贪玩耍”。其实,由于他把心思用到制作器具上,所以就不想玩耍了。
  郭守敬在十五六岁的时候就显露出了科学才能。那时他得到了一幅“莲花漏图”。他对图样作了精细的研究,居然摸清了制作方法。
  莲花漏是一种计时器,是北宋科学家燕肃在古代漏壶的基础上改进创制的。这器具由好几个部分配制而成。上面有几个漏水的水壶。这几个水壶的水面高度配置得经常不变。水面高度不变,往下漏水的速度也就保持均匀。水流速度保持均匀了,那就在一定时间内漏下的水量一定不变,不会忽多忽少。这样,就可以从漏下的水量指示出时间来了。燕肃留下的莲花漏图,就画着这样的一整套器具。
  配制这套器具的原理不很浅显。燕肃所画的图,构造也不很简单。仅仅依据一幅图就想掌握莲花漏的制造方法和原理,对一般成年学者来说也还不是一件容易的事情。年纪才十几岁的郭守敬居然把它弄得一清二楚,这就足以证明郭守敬确是一个能够刻苦钻研的少年。
  在邢台县的北郊,有一座石桥。金元战争的时候,这座桥被破坏了,桥身陷在泥淖里。日子一久,竞没有人说得清它的所在了。这给来往的人带来了很大的不便,而且严重影响了当时的农业发展。郭守敬查勘了河道上下游的地形,对旧桥基就有了一个估计。根据他的指点,居然一下子就挖出了这久被埋没的桥基。这件事引起了很多人的惊讶。石桥修复后,当时一位有名的文学家元好问还特意为此写过一篇碑文。这时候,年青的郭守敬已经能对地理现象作颇为细致的观察了。那一年,他刚刚20岁。
  郭守敬少年时候,在祖父的影响下,对科学发生浓厚的兴趣。那时候,刘秉忠和他的朋友张文谦等正在邢州西南紫金山讲学,郭荣把他孙子送到刘秉忠那里学习。郭荣为了让他孙儿开阔眼界,得到深造,就把郭守敬送到自己的同乡老友刘秉忠门下去学习。
  刘秉忠精通经学和天文学。当时他为父亲守丧,在张有读书。郭守敬在他那儿得到了很大的教益。更重要的是,郭守敬在他那儿结识了许多爱好科学的朋友,学问就长进得更快。
  其中一位好朋友叫王恂。王恂比郭守敬小四五岁,后来也是一位杰出的数学家和天文学家。这一对好朋友后来在天文历法工作中亲密合作,做出了卓越的贡献。
  郭守敬在那里认识了邢台地方本来属宋朝,1128年(宋高宗建炎二年)被金朝夺去,到1220年(金宣宗兴定四年)又为后来建立元朝的蒙古贵族占领。所以郭守敬是在元朝统治时期出生的。后来元朝在1234年灭金,到1279年又灭了宋,统一中国,郭守敬也逐渐成长为一位杰出的科学家。早些时候,金朝北边的蒙古人还过着游牧的生活,处在奴隶社会阶段。那时他们在金朝北方一带骚扰,进行的战争具有极大的掠夺性和破坏性。当地的农田水利遭到了严重的破坏,人口大量减少,生产急剧下降。这种状况对于元朝的建立统治是十分不利的。以元世祖为首的蒙古统治集团觉察了这一点,于是在华北地区封建势力代表人物的支持下,逐步进行了一些改革,改变了一些野蛮的杀掠方式,实行了一些鼓励农桑增产的措施。因此,在元世祖的时代,华北一带的农业生产才逐渐恢复起来。农业生产必须适应天时,农田排灌需要水利建设,于是对天文历法和水利工程的研究,就成为迫切的要求。同时,国家统一了,中外交通范围比以前扩大了,更给科学技术的发展提供了新的因素。因此,元朝的天文学和水利学,在金、宋两朝的基础上,有了进一步的发展。郭守敬正是在这个时期,在这两门科学方面做出了许多贡献。
  忽必烈统一北方以后,为了发展农业生产,决定整治水利,征求这方面的人材。张文谦把郭守敬推荐给忽必烈,忽必烈很快就在开平(今内蒙古正蓝旗东)召见郭守敬。郭守敬对北方水利情况十分熟悉,当时就提出六条整治水利的措施。忽必烈听了十分满意,每听完一条,就点头赞许。最后,他很感慨地说:“让这样的人去办事,才不会是摆空架子吃闲饭的呢。”接见以后,就派郭守敬担任提举各路河渠的职务,经办河道水利的事。
  过了两年,郭守敬又被派到西夏一带去整治水利。那里经过多年战乱,河道淤塞,土地荒芜,生产遭到严重破坏。郭守敬到了西夏,经过详细勘察以后,发动民工疏浚了一批原有的渠道、水坝,还开挖了一些新河道。不出一年时间,这一带九百多万亩农田灌溉畅达,粮食丰收,百姓的生活也都改善了。
  为了加强大都到江南的交通运输,忽必烈又派郭守敬去勘测水路交通情况。经过郭守敬的勘测、设计,不但修通了原来的运河,还新开凿了一条从大都到通州的通惠河,这样,从江南到大都的水路运输,就畅通无阻了。
  元世祖灭南宋以后,更加重视农业生产的恢复。农业生产要利用历法。过去,蒙古一直使用金朝颁布的历法,这种历法误差很大,连农业上常常使用的节气也算不准。元朝征服江南以后,南方用的又是另一种历法,南北历法不一样,更容易造成紊乱。元世祖决定统一制订一个新历法。他下令成立了一个编订历法的机构,名叫太史局(后来叫太史院)。负责太史局的是郭守敬的同学王恂。郭守敬因为精通天文、历法,也被朝廷从水利部门调到太史局,和王恂一起主办改历工作。
  郭守敬幼承祖父郭荣家学,攻研天文、算学、水利。至元十三年(公元1276年)元世祖忽必烈攻下南宋首都临安,在统一前夕,命令制订新历法,由张文谦等主持成立新的治历机构太史局。太史局由王恂负责,郭守敬辅助。在学术上则王恂主推算,郭主制仪和观测。
  至元十五年,太史局改称太史院,王恂任太史令,郭守敬为同知太史院事,建立天文台。当时,有杨恭懿等来参与共事。
  修订历法工作一开始,郭守敬就提出:研究历法先要重视观测,而观测必须依靠仪表。原来从开封运来的有一架观察天象的大型浑天仪,已经陈旧不堪,得不到可靠的数据。郭守敬设计一套新的仪器。他觉得原来的浑天仪结构复杂,使用不方便,还创制了一种结构比较简单、刻度精密的简仪。他制作的仪器,精巧和准确程度都比旧的仪器高得多。有了好的仪器,还要进行精确的实地观测。
  公元1279年,郭守敬在向元世祖报告的时候,提出在太史院里建造一座新的司天台,同时在全国范围进行大规模的天文测量的打算。这个大胆的计划马上得到元世祖批准。
  经过王恂、郭守敬等一起研究,在全国各地设立了二十七个测点。最北的测点是铁勒(在今西伯利亚的叶尼塞河流域),最南的测点在南海(在今西沙群岛上),选派了十四个监候官员分别到各地进行观测。郭守敬也亲自带人到几个重要的观测点去观测。各地的观测点把得到的数据全部汇总到太史院。郭守敬根据大量数据,经过四年努力,终于在至元十七年编出新历,经忽必烈定名为《授时历》。《授时历》是中国古代一部很精良的历法。
  王恂、郭守敬等人曾研究分析汉代以来的四十多家历法,吸取各历之长,力主制历应“明历之理”(王恂)和“历之本在于测验,而测验之器莫先仪表”(郭守敬),采取理论与实践相结合的科学态度,取得许多重要成就。
  郭守敬和王恂、许衡等人,共同编制出我国古代最先进、施行最久的历法《授时历》。这种新历法,比旧历法精确得多。它算出一年有365.2425天,同地球绕太阳一周的时间,只相差26秒。这部历法同现在通行的格里历(即公历)一年的周期相同。但是郭守敬的《授时历》比欧洲人确立公历的时间要早三百零二年。
  郭守敬编撰的天文历法著作有《推步》、《立成》、《历议拟稿》、《仪象法式》、《上中下三历注式》和《修历源流》等十四种,共105卷。
  郭守敬为修历而设计和监制的新仪器有:简仪、高表、候极仪、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪以及星晷定时仪12种(史书记载称13种,有的研究者认为末一种或为星晷与定时仪两种)。
  中国古历自西汉刘歆作《三统历》以来,一直利用上元积年和日法进行计算。唐、宋时,曹士等试作改变。《授时历》则完全废除了上元积年,采用至元十七年的冬至时刻作为计算的出发点,以至元十八年为“元”,即开始之年。所用的数据,个位数以下一律以100为进位单位,即用百进位式的小数制,取消日法的分数表达式。
  晚年,郭守敬致力于河工水利,兼任都水监。至元二十八至三十年,他提出并完成了自大都到通州的运河(即白浮渠和通惠河)工程。至元三十一年,郭守敬升任昭文馆大学士兼知太史院事。他主持河工工程期间,制成一些精良的计时器。
  通惠河开通以后,郭守敬一直兼任天文和水利两方面的领导工作。1294年,他升知太史院事。但是关于水利方面的工作,当时政府仍经常要征询他的意见。
  1298年(元成宗大德二年),政府决定在上都附近开一道渠,元成宗召郭守敬去商议。郭守敬就去当地查勘了地形,了解了雨量情况,发现这条河道近山,所经地区的年雨量虽不多,却很集中,大雨连日的时候山洪非常凶猛。他认为,纵然河道平时的流量不大,河道本身也一定要宽达50~70步。当时主管其事的官员目光短浅,认为郭守敬把雨季的流量估计得太大,处理这事太小心了,竟把郭守敬所定的宽度消减了1/3。河渠开通的下一年,一到大雨时节,山洪顺河直冲下来,河身狭窄,容纳不下洪水,两岸泛滥成灾,漂没了人、畜、篷帐不计其数,几乎冲毁了元成宗的行宫。元成宗被迫北迁避水时,想起了郭守敬的预言,不由得对左右叹道:“郭太史真是神人呐。可惜没有听他的话!”
  从此以后,郭守敬的声望更加高了。1303年,元成宗下诏,说凡是年满70岁的官员都可以退休,独有郭守敬,因为朝廷还有许多工作都要依靠他,不准他退休。
  元成宗之后,元朝政权迅速腐朽,统治集团内部斗争日益剧烈,生活上穷奢极欲,荒唐到极点,把元世祖时代鼓励农桑的这点积极因素抛弃净尽了。在这种情况下,郭守敬的创造活动自然也受到极大的限制。同他当时不断提高的名望相对照,他晚年的创造活动不免太沉寂了。除了在1298年建造了一架天文仪器——灵台水浑以外,就再没有别的重大创制和显著表现了。
  可以设想,如果他晚年能够有较好的社会政治条件,可能还有更大的贡献哩。
  1316年(元仁宗延祐三年),为祖国的科学事业辛劳了60多年的郭守敬去世了,享年86岁。
  为了纪念他,目前邢台市最主要的一条街道命名为“郭守敬大道”,现更名为“守敬北路”和“守敬南路”,并在达活泉公园内建立了郭守敬纪念馆、郭守敬雕塑、观星台等。
  为纪念郭守敬的功绩,人们将小行星2012命名为“郭守敬小行星”。
  1981年,为纪念郭守敬诞辰750周年,国际天文学会把月球将月球背面的一环形山命名为“郭守敬环形山”。
  北京人为了纪念他对北京的贡献在北京后海北岸建立了郭守敬纪念馆,以后人纪念他的功绩。
  宁夏人为了纪念他西夏治水的功绩,建有郭守敬祠堂。
  河南登封至今保留有郭守敬所建的观星台。
  2010年4月17日,“LAMOST”正式更名为“郭守敬望远镜”,纪念其贡献。
  上海市浦东新区张江高科技园区一条西起科苑路,东到张江路,约2.2KM的路名也以他为名,叫做“郭守敬路”。
  郭守敬的后代至今不知去向,这其中的主要原因应该是朝代更迭造成的。郭守敬一生效力于元朝,与大都(北京)有着不解之缘,他的子孙为了躲避明朝的歧视,移出京城,或隐姓埋名,或远走高飞,去向不明也就在情理之中。
  郭守敬的家乡是河北邢台县皇寺镇郭村。更为遗憾的是,六百年来,至今未有一个郭守敬的后代到河北邢台县皇寺村寻根问祖。可喜的是,山东沂南县南左泉村郭氏家族,经过初步考证,并走访邢台县皇寺镇郭村以及郭守敬纪念馆,认定沂南郭氏家族为郭守敬后裔。有祖碑为证:守敬、守京祖于元末明初自北京椿树胡同迁此。
  
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