授时历之郭守敬：修复水坝、设计新仪表、普及知识

郭守敬修授时历

郭守敬，字若思，是顺德路邢台（今属河北）人。他祖父郭荣熟悉五经，精通数学与水利。当时正好有刘秉忠、张文谦、张易与王恂等人，一起在滋州西部紫金山学习，郭荣就让郭守敬去跟刘秉忠学习。

中统三年（1262）时，张文谦向朝廷推荐郭守敬是位擅长水利工程的人才，并且思想灵巧，胜过平常人。元世祖忽必烈命他觐见时，他当面陈述了应该兴办的六项水利事业。

每奏报一项，皇帝总是赞赏道：“像这样去办事的人，方才不是白吃饭的。”于是派他担任提举诸路河渠的官职。中统四年，升任佩银符副河渠使。

至元元年，郭守敬随从张文谦去到已改为行省的前代西夏国地方去任职。那里的中兴州本来有两处古代的河渠。一条名唐来渠，长400里；另一条名汉延渠，长250里。其他各州还有正渠十条，都长200里；大大小小的支渠有68条。一共灌溉着九万余顷的土地。发生战乱以来，渠道废坏，河也淤积了。郭守敬修复了水坝水闸，整治了河身，恢复了原状。

至元二年，郭守敬升任都水监。他上奏说：“从中兴州乘船沿黄河而行，四昼夜可抵达东胜。这一段能够开辟水运，应该加以修治。”又说：“金朝时，从燕京西面的麻峪村，引卢沟河一条支流穿过西山向西，叫做金口河。它灌溉着金口以东、燕京以北的一大片土地，利益是极大的。自从进军燕京以来，守卫人员惧怕发生失误，用大石块将它填塞了。现在如查看原有河道，仍使水道畅流，上游段可把西山的货物运出来，下游段可以沟通燕京的水运。”他又道：“还应该在金口西面预先开挖一条分水渠，从西南方回归到主流道，要深一些和宽一些，以防涨水时洪水冲入京师。”皇帝认为都是很好的意见。至元十二年，伯颜丞相进军南宋，需要设立水路驿站，派郭守敬去视察河北、山东一带可以行船的河道，绘图上报。

至元二十八年，朝廷派郭守敬去视察。他回来汇报道，滦河不能通行，卢沟河亦不能通舟。他就此陈报关于水利的十一项工作。其中之一为，大都城的运粮河，可不再采用一亩泉原有的水源，另外开引北山白浮泉的水，先向西行，再折而向南，通过瓮山泊，从西水门流入城内，汇集于积水潭。然后再往东，转向南面出南水门，使它流入原有的运粮河。每隔一里设置一道水闸，通往通州共设水闸七道。离闸一里余，再加设斗门，配合作开闭，以便调整河水而通船。皇帝看了奏章，应该赶快就办。就此又重新设立了都水监机构，使郭守敬为主管。皇帝命令，开工时自丞相以下百官，带头参加劳作。

至元三十年，皇帝从上都回朝，路过积水潭，只见船头接连船尾，把水面都遮没了。他大为高兴，把它起名为通惠河，赐给郭守敬钱钞12500贯，仍任太史令，兼任提调通惠河漕运事。这件事并没有实现。至元三十一年，他被任命为昭文馆大学士，知太史院事。(www.xing528.com)

大德七年，朝廷下诏书，内外官员年纪到了70岁的，都可退休，唯独没有同意郭守敬的请求。从此以后，翰林、太史、司天官员都不退休，成为一项规定。延祐三年（1316），郭守敬86岁时去世了。

元朝初年采用大明历。大明历是祖冲之在南朝刘宋大明六年（462）制成的，所以称为“大明历”；又因这个历法以甲子为历元，所以也称为“甲子元历”。这是当时比较精密的一种历法。但是随着社会的进步和科学的发展，人们对历法提出了越来越精密的要求，加上大明历沿用多年，在当时出现了很明显的误差。于是，工部郎中刘秉忠首先上书元世祖请求修订新历。

至元十三年（1276），元军完全占领江南以后，元世祖决定设立太史局，进行修订新历的工作。这时，刘秉忠已去世，郭守敬调任工部郎中，主持修订历法。他向元世祖建议：在修订新历之前，应该进行一次大规模的天象观测。根据测验结果制订出来的历法，才是比较准确的。元世祖任命郭守敬和王恂率领南北日官（观测天象的官员）进行观测和推算工作。

在观测天象的工作中，首先需要解决的是仪表问题。当时所有的仪表都是从宋朝遗留下来的，仪表上的规环和零件已经不能使用。其中主要的一种仪器——铜浑仪，因为从汴京移到大都，两地的纬度不同，须移动四度，方合观测之用。而且表石也因年代久，倾斜得不能再用。郭守敬一面修复了旧的仪表，一面着手创制了一套新的仪表。至元十六年（1279）太史局扩建为太史院，王恂任太史令，郭守敬任同知太史院事。郭守敬把新仪表的图样绘成以后，献给元世祖，并为元世祖讲解新仪表的构造和功能，元世祖当时立即批准了创制新仪表的计划。郭守敬创制的新仪表有：简仪、高表、侯极仪、浑天象、玲珑仪、仰仪、立运仪、论理仪、景符、闚几、日月食仪、星晷定时仪等12种。为了方便去各地观测人员的使用，又创制“正方案”、“丸表”、“悬正仪”和“座正仪”等四种仪表。此外，还制作了“仰规覆矩图”、“异方浑盖图”、“日出入永短图”等五个可同仪表相互参考使用的图。

仪表的问题解决后，郭守敬和王恂率领南北日官开始在全国范围内进行大规模的天文观测。首先在大都设立了司天台，并在上都、洛阳等五地分置天文仪表和观测天象的监候官。然后又从南北日官中挑选和培养了一批掌握观测技术的人，携带着郭守敬设计的正方案、丸表、悬正仪和座正仪等四种新制仪象，到达指定的地点进行观测。其观测的范围“东至高丽，西及滇池，南逾朱崖，北尽铁勒，四海测验，凡二十七所”。这样的观测规模，不仅超过了唐代一行和南宫说所领导的那一次，而且在世界天文学史上，也算得上一次少有的天文观测。

郭守敬和太史院的其他负责人根据这次观测得到的材料，加以精密计算，先后经过两年时间，到至元十七年（1280），终于完成了《授时历》，这一名称取自“敬授民时”，就是推动农耕事业的意思。六月，元朝政府公布天下，订于第二年——至元十八年（1281）正月初一日颁行授时历。

至元十九年（1282）太史令王恂去世。郭守敬承担起太史院的全部工作，同时将未定稿的一部分有关的历书进行整理和抄写，陆续完成了《推步》七卷、《立成》二卷、《历议拟搞》三卷、《转神选择》二卷等著作。至元二十三年（1286），郭守敬受任为太史令，将上述著作献给元朝政府。为了在民间普及授时历的知识，名副其实地做到授民以实，郭守敬还编制了各种通俗易懂的歌诀与歌括，对《授时历》的推行有重要作用。《授时历》是我国历史上一部精确的历法，对后世有重大影响。