元朝科學界第一人郭守敬：制定《授時歷》，天文和水利多有建樹

1970年，國際天文學會以一位中國古代著名科學家的名字，命名了月球上的一座環形山，以紀念他在天文學領域的卓越貢獻。

七年后，即1977年，國際小行星中心再次以他的名字命名了小行星2012，進一步彰顯了他在天文學界的地位。

后來，中科院國家天文臺也用他的名字命名巨型望遠鏡。

?他就是郭守敬，是元朝著名天文學家、數學家、水利工程專家。

他修訂?了當時世界上最先進的歷法《授時歷》，該歷法精準推算出一個回歸年的周期，與現代的公歷周期基本吻合，其中還運用了郭守敬創立的新的數學計算方法。

此外，他在天文觀測方面也有重大突破，發明了十余種天文測量儀器，為精確觀測天體提供了有力工具。

在水利工程方面，他主持修建了許多水利設施，有“京杭大運河之父”的美譽。

下面，就讓我們走進他生命不息，工作不止的一生，看他如何在科學領域勇攀高峰。

承接祖父家學，受教于劉秉忠

公元1231年，郭守敬出生在河北邢州的一個學者之家，然而，不幸的是，在郭守敬很小的時候，他的父母就相繼去世，由祖父撫養他長大。

祖父精通儒家經典、天文及水利，成為郭守敬的啟蒙老師。

在祖父的教導下，郭守敬八九歲時就能背誦經文，詠詩作對，還對科學產生了濃厚的興趣，尤其喜歡制作科學儀器。

年少時，郭守敬憑著一張外觀圖，用竹篾自制渾天儀，并用它來觀測星空。

他還憑一幅北宋計時器“蓮花漏”的拓印圖，就成功地仿制出該計時器。

隨著年歲的增長，自知時日不多的祖父把郭守敬送到自己的好友劉秉忠門下深造。

劉秉忠博學多才，精通天文律歷、水利以及天下事。

當時，劉秉忠正在紫金山建書院，并和張文謙、張易、王恂等人一起研究學問。

在劉秉忠的指導下，郭守敬在天文、數學、水利等諸領域得到進一步的發展。

17歲時，郭守敬跟隨劉秉忠在書院學習。

21歲時，郭守敬回到家鄉邢州。

此時，州官正準備對堵塞的河道進行整治，得知郭守敬在水利方面的才能后，便邀其參與此事。

這是郭守敬第一次參加水利工程建設。

他不辭勞苦，多次到現場考察河流情況，并進行仔細測量，最終弄清了河道系統，并設計了綜合治理方案。

在郭守敬的指導下，三條河道也得以疏通，使得三條河水各自都有了歸宿，不再四處橫流，而且整個工程僅花了四十天。

過程中，他還發現了埋沒三十多年的舊橋所在地，并指揮民工們挖出被埋沒的舊石橋的基石，然后在基石上建成了一座新石橋。

當時著名文學家元好問專門寫了《邢州新石橋記》一文，記錄了新石橋建設的始末。

事實上，水利是非常辛苦的工作，但郭守敬依然樂此不疲，不畏艱辛。

而在水利方面的經驗，也為他后來的科學研究奠定了堅實的基礎。

整治河道揚名，面陳水利建設

公元1251年，因劉秉忠被忽必烈召回京城，郭守敬無法跟隨前往，劉秉忠便將郭守敬介紹給自己的同窗張文謙。

公元1260年，郭守敬跟隨其師友、時任地方長官的張文謙來到大名，協助其工作。

兩年后，在張文謙的推薦下，忽必烈破例召見了“習知水利，且巧思絕人”的郭守敬。

郭守敬根據多年對華北水道的考察，向忽必烈面陳了涉及大都、邢州、磁州等地水系整治的六件水利工作建議，旨在實現灌溉農田，引水通舟和避免水災等好處。

忽必烈對他的建議稱贊不已，隨即將他任命為提舉諸路河渠，掌管各地河渠的整修和管理工作。

從此，郭守敬走上了仕途。

1264年，郭守敬跟隨張文謙視察西夏故地，也就是今天的甘肅、寧夏一帶。

在此期間，郭守敬沿著黃河兩岸深入，實地考察地勢與水情。

他一邊走訪當地居民，了解實際情況，一邊繪制地圖。

基于實地考察，他提出“因舊謀新、更立閘堰”的治理方案。

隨后，他率領民工，開挖并疏浚原有河道，同時修堤建壩，在不到1年的時間里，成功修復了長達四百余里的唐徠渠和二百余里的漢延渠，以及十余條正渠和六十八條大小支渠。

此外，他還重新設立閘壩系統，以有效控制進渠水量。

最終，郭守敬圓滿完成了河渠疏浚與修復的任務。

渠修好后，正趕上春播時節，農田得到了及時灌溉，當年就迎來了大豐收，使當地成了“塞北江南”。

老百姓因此對郭守敬感激不已，于是，就出現了在他還活著的時候，就為他修建“郭氏祠”的奇觀。

忽必烈對郭守敬造福人民的功績看在眼里，于是晉升他為都水少監。

但郭守敬的成就遠不止水利一個領域，仕途一帆風順的同時，他也有了更多機會施展自己的才華。

制定《授時歷》，鞠躬盡瘁死而后已

元朝建立之初沿用了金朝的《大明歷》，然而該歷法在二十四節氣的推算上存在誤差，影響了農業生產，因此重新修改歷法迫在眉睫。

公元1276年，忽必烈采納劉秉忠生前提出的建議，決定改制歷書。

因為任務艱巨，他指定了德高望重的理學家許衡、數學家王恂和以及精通天文的郭守敬等人負責此事。

由于天文領域長期不被重視，國內的天文設施相對落后。

郭守敬認為“工欲善其事，必先利其器”，于是在隨后的幾年里，他鍥而不舍地帶領團隊研制出一系列天文儀器，其中簡儀、高表等儀器比歐洲同類儀器早發明了幾百年，且更精確。

為了提高新歷法的精密程度，還需要大量搜集天文觀測數據。

于是，郭守敬上奏忽必烈，請求在全國范圍建立天文觀測站。

這是一項耗資巨大的工程，但忽必烈在聽取了郭守敬的匯報后，仍批準了他的請求，最終派出十四名監候官，在全國各地設立了27個天文觀測站。

郭守敬則以嚴謹的科學態度，長途跋涉，親自考察了部分觀測站點。

這些天文觀測站成功為新歷的制定取得了精確的數據。

此外，為了精密推算天體的黃道坐標和赤道坐標等數據，郭守敬還創立了類似球面三角公式的算法，也比牛頓提出的同類公式早396年。

最終，郭守敬等人完成了新歷法的制定。

公元1280年，新歷法被忽必烈賜名為《授時歷》。

《授時歷》準確測定了一回歸年的長度，比西方的公歷早301年。

公元1291年，郭守敬建議貫通京杭大運河。

忽必烈意識到這是個利在千秋的工程，于是讓郭守敬任都水監事一職，負責開辟通州到大都的一段運河工程。

期間，郭守敬不辭勞苦，四處勘察，詳細制定方案，并親臨工地指揮。

1292年，運河開鑿工程正式啟動，并于次年，即1293年，圓滿竣工。

運河開通后，忽必烈見到大都水運繁榮，欣然為這條新開段的運河賜名“通惠河”。

通惠河的開通確保了京杭大運河“最后一公里”的暢通，推動了元朝南北經濟交流及大都的商業繁榮。

而郭守敬在其中起到了不可忽視的作用。

公元1298年，有人提議在鐵鐳竿嶺開出一條宣泄山洪的渠道。

郭守敬認為此地為山區，頻繁爆發山洪，所以渠道要夠寬。

元成宗未見識過郭守敬的能力，沒有采納他的建議，最終修建的渠道寬度縮小了三分之一。

次年，山洪暴發，造成巨大損失，元成宗方才后悔莫及。

公元1303年，朝廷頒布特殊規定，官員年滿七十歲即可退休。

而當時已經七十多歲郭守敬仍被朝廷倚重，不被準許退休。

直至公元1316年，為國辛勞了大半生的郭守敬于任上去世，享年86歲。

郭守敬的一生，是對科學探索精神的最好詮釋。

他不畏艱難，勇于創新，為元朝乃至整個中國古代的科技發展做出了不可磨滅的貢獻。

他的功績不僅在當時受到了極高的贊譽，即使在今天依然被人們銘記。

他的名字被用來命名月球環形山、小行星和巨型望遠鏡，這是對他科學成就的永恒紀念。