元代科学家郭守敬：《诗说中国•4》中的五代宋元卷

第77章　元代科学家郭守敬

圆　池

顾逢

一片水环璧，

分明镜可窥。

游鱼吹白沫，

浴鹭扑清漪。

有月有星夜，

无云无雨时。

倚栏相对处，

如看浑天仪。

顾逢　生卒年不详元代诗人。字君际，号梅山，吴郡（今江苏苏州）人。(www.xing528.com)

【注释】

鹭：鹳形目鹭科鸟类。体形瘦削，嘴直而尖，颈和脚均长，尾短，飞行时颈收缩于两肩间，脚向后直伸，其中以白鹭、苍鹭为较常见。

浑天仪：东汉的太史令张衡于顺帝永建元年间，在西汉天文学家所造浑天仪的基础上，设计了一种漏水转浑天仪。到了元代，郭守敬在此基础上进行彻底改革，创制出简仪。现陈列在中国科学院紫金山天文台的一具浑天仪，是明英宗正统二年到七年间的仿制品。

此诗描写了一幅美丽的池塘景色。若是在星月高悬、无风无雨的夜里遥望夜空，就如同在看浑天仪一样。此处提到的浑天仪是元代著名科学家郭守敬创制的一种观察天象的天文仪器，它体现了当时天文学领域的较高成就。

郭守敬生平

郭守敬（1231～1316），字若思，顺德邢台（今河北邢台）人。他的祖父郭荣是个精通算数、水利的儒生。郭守敬幼时就喜欢观察自然界，探索事物的奥秘。他十五六岁时得到一种石刻拓本“莲花漏图”，独自琢磨，弄清了它的原理。后来他又得到尚书璇玑图，就按图用竹篾制成仪器，用土筑成台基，观察起星空来了。十三世纪四十年代后期，当时博学多才的刘秉忠和友人们在磁州紫金山研讨学问，郭荣便让守敬跟随刘秉忠学习，在那里郭守敬结识了张文谦、王恂等人。景定三年（1262），由于张文谦的推荐，郭守敬得到忽必烈的召见。郭守敬面陈水利六事，忽必烈大为赞赏，任命他掌管全国的河渠、堤防、水利、桥梁、闸堰等事务。郭守敬为官后，大部分时间在大都从事水利、天文和历法研究，在工作上也取得了异常卓越的成就。73岁时，他请求退休，朝廷不允，86岁辞世，葬归故里。

科学成就

景炎元年（1276），元军攻下临安后不久，忽必烈命郭守敬制订新的历法。新历法制成之后，忽必烈赐名为《授时历》，颁行天下。这是我国古代最优秀的历法，在制订《授时历》的过程中，郭守敬取得了以下成就：第一，他制作了简仪、高表、侯极仪、浑天仪、玲珑仪、仰仪、定远仪、证理仪、景符、窥见、日月食仪以及星晷定时仪等十二种新仪器。其中简仪和高表是两个重大的创造。简仪的赤道坐标环组和地平坐标环组，大胆摆脱了浑天仪繁复的环圈的束缚，开创了近代赤道仪的先河。使用这种简仪，除北天极附近天区外，可以窥测绝大部分天空。仪器上刻度细密，最小分格为1/36度（以前分格为1/12度），又以结新代替窥管，在天体测量的精度上超越了前人。简仪实际上是世界上最早的大赤道仪，比丹麦天文学家第谷于1589年装置的使用赤道坐标环组的仪器早了三百多年。高表高四丈，为原来八尺之表的五倍。高表顶端安置一直径三寸的横梁，当太阳经子午线时，把景符（在小架上架一中间开有小孔的薄铜片）放在圭面上移动并转动铜片，太阳光和横梁影子通过小孔，在刻度细密的圭面上形成清晰的太阳影像，这样测影的精度可达到±2毫米以内。

第二，他主持进行了一次空前规模的恒星位置的测量，测出了前人未命名的恒星一千余颗，使可测恒星从原来1464颗增加到2500颗，而西欧在十四世纪文艺复兴前测得的恒星仅有1022颗。他还编制了星表，提高了测量的精确度。

第三，主持了二十七个地点的日影测量以及北极离地高度和春分、秋分、夏至、冬至昼夜时刻的测定。从北纬15度（今14.8度）的南海到北纬65度（今64.1度）的北海，每隔10度设一测量点，同时也在许多重要城市设立测量点。在测量时使用了他亲自设计制作的正方案、丸表、悬正仪和座正仪。各点的北极出地高度平均误差仅0.35度。这样大规模的地理纬度的测量，在中世纪是绝无仅有的。第四，在大都（今北京），先通过三年半的二百次晷影测量，定出1277～1280年的冬至时刻，再结合历史资料加以推算，得出一年回归的长度为365.2425日。这个值的精确程度与理论值只差23秒，同现今世界上通用的格雷果里历的值是一致的，而格雷果里历在1582年才颁行。第五，重新测定了黄赤交角为23°33'34″，与用近代天体力学公式计算得出的23°31'58″这一精确值相比，误差仅为1'36″。这是中国古代天文学中最精确的数值，比十三世纪前后阿拉伯天文学家测算的数值精确的多。这个数值也为18世纪法国天文学家拉普拉斯论证关于黄道倾角变易性的理论提供了证据。郭守敬作为13世纪中国杰出科学家，在世界天文学史上具有不可磨灭的地位。1970年国际天文学会曾命名月球背面的一个环形山为郭守敬山。1977年7月，中国科学院紫金山天文台新发现的得到国际确认的四颗小行星之一命名为“郭守敬”小行星。