1970年,国际天文学会以一位中国古代著名科学家的名字,命名了月球上的一座环形山,以纪念他在天文学领域的卓越贡献。
七年后,即1977年,国际小行星中心再次以他的名字命名了小行星2012,进一步彰显了他在天文学界的地位。
后来,中科院国家天文台也用他的名字命名巨型望远镜。
他就是郭守敬,是元朝著名天文学家、数学家、水利工程专家。
他修订了当时世界上最先进的历法《授时历》,该历法精准推算出一个回归年的周期,与现代的公历周期基本吻合,其中还运用了郭守敬创立的新的数学计算方法。
此外,他在天文观测方面也有重大突破,发明了十余种天文测量仪器,为精确观测天体提供了有力工具。
在水利工程方面,他主持修建了许多水利设施,有“京杭大运河之父”的美誉。
下面,就让我们走进他生命不息,工作不止的一生,看他如何在科学领域勇攀高峰。
承接祖父家学,受教于刘秉忠
公元1231年,郭守敬出生在河北邢州的一个学者之家,然而,不幸的是,在郭守敬很小的时候,他的父母就相继去世,由祖父抚养他长大。
祖父精通儒家经典、天文及水利,成为郭守敬的启蒙老师。
在祖父的教导下,郭守敬八九岁时就能背诵经文,咏诗作对,还对科学产生了浓厚的兴趣,尤其喜欢制作科学仪器。
年少时,郭守敬凭着一张外观图,用竹篾自制浑天仪,并用它来观测星空。
他还凭一幅北宋计时器“莲花漏”的拓印图,就成功地仿制出该计时器。
随着年岁的增长,自知时日不多的祖父把郭守敬送到自己的好友刘秉忠门下深造。
刘秉忠博学多才,精通天文律历、水利以及天下事。
当时,刘秉忠正在紫金山建书院,并和张文谦、张易、王恂等人一起研究学问。
在刘秉忠的指导下,郭守敬在天文、数学、水利等诸领域得到进一步的发展。
17岁时,郭守敬跟随刘秉忠在书院学习。
21岁时,郭守敬回到家乡邢州。
此时,州官正准备对堵塞的河道进行整治,得知郭守敬在水利方面的才能后,便邀其参与此事。
这是郭守敬第一次参加水利工程建设。
他不辞劳苦,多次到现场考察河流情况,并进行仔细测量,最终弄清了河道系统,并设计了综合治理方案。
在郭守敬的指导下,三条河道也得以疏通,使得三条河水各自都有了归宿,不再四处横流,而且整个工程仅花了四十天。
过程中,他还发现了埋没三十多年的旧桥所在地,并指挥民工们挖出被埋没的旧石桥的基石,然后在基石上建成了一座新石桥。
当时著名文学家元好问专门写了《邢州新石桥记》一文,记录了新石桥建设的始末。
事实上,水利是非常辛苦的工作,但郭守敬依然乐此不疲,不畏艰辛。
而在水利方面的经验,也为他后来的科学研究奠定了坚实的基础。
整治河道扬名,面陈水利建设
公元1251年,因刘秉忠被忽必烈召回京城,郭守敬无法跟随前往,刘秉忠便将郭守敬介绍给自己的同窗张文谦。
公元1260年,郭守敬跟随其师友、时任地方长官的张文谦来到大名,协助其工作。
两年后,在张文谦的推荐下,忽必烈破例召见了“习知水利,且巧思绝人”的郭守敬。
郭守敬根据多年对华北水道的考察,向忽必烈面陈了涉及大都、邢州、磁州等地水系整治的六件水利工作建议,旨在实现灌溉农田,引水通舟和避免水灾等好处。
忽必烈对他的建议称赞不已,随即将他任命为提举诸路河渠,掌管各地河渠的整修和管理工作。
从此,郭守敬走上了仕途。
1264年,郭守敬跟随张文谦视察西夏故地,也就是今天的甘肃、宁夏一带。
在此期间,郭守敬沿着黄河两岸深入,实地考察地势与水情。
他一边走访当地居民,了解实际情况,一边绘制地图。
基于实地考察,他提出“因旧谋新、更立闸堰”的治理方案。
随后,他率领民工,开挖并疏浚原有河道,同时修堤建坝,在不到1年的时间里,成功修复了长达四百余里的唐徕渠和二百余里的汉延渠,以及十余条正渠和六十八条大小支渠。
此外,他还重新设立闸坝系统,以有效控制进渠水量。
最终,郭守敬圆满完成了河渠疏浚与修复的任务。
渠修好后,正赶上春播时节,农田得到了及时灌溉,当年就迎来了大丰收,使当地成了“塞北江南”。
老百姓因此对郭守敬感激不已,于是,就出现了在他还活着的时候,就为他修建“郭氏祠”的奇观。
忽必烈对郭守敬造福人民的功绩看在眼里,于是晋升他为都水少监。
但郭守敬的成就远不止水利一个领域,仕途一帆风顺的同时,他也有了更多机会施展自己的才华。
制定《授时历》,鞠躬尽瘁死而后已
元朝建立之初沿用了金朝的《大明历》,然而该历法在二十四节气的推算上存在误差,影响了农业生产,因此重新修改历法迫在眉睫。
公元1276年,忽必烈采纳刘秉忠生前提出的建议,决定改制历书。
因为任务艰巨,他指定了德高望重的理学家许衡、数学家王恂和以及精通天文的郭守敬等人负责此事。
由于天文领域长期不被重视,国内的天文设施相对落后。
郭守敬认为“工欲善其事,必先利其器”,于是在随后的几年里,他锲而不舍地带领团队研制出一系列天文仪器,其中简仪、高表等仪器比欧洲同类仪器早发明了几百年,且更精确。
为了提高新历法的精密程度,还需要大量搜集天文观测数据。
于是,郭守敬上奏忽必烈,请求在全国范围建立天文观测站。
这是一项耗资巨大的工程,但忽必烈在听取了郭守敬的汇报后,仍批准了他的请求,最终派出十四名监候官,在全国各地设立了27个天文观测站。
郭守敬则以严谨的科学态度,长途跋涉,亲自考察了部分观测站点。
这些天文观测站成功为新历的制定取得了精确的数据。
此外,为了精密推算天体的黄道坐标和赤道坐标等数据,郭守敬还创立了类似球面三角公式的算法,也比牛顿提出的同类公式早396年。
最终,郭守敬等人完成了新历法的制定。
公元1280年,新历法被忽必烈赐名为《授时历》。
《授时历》准确测定了一回归年的长度,比西方的公历早301年。
公元1291年,郭守敬建议贯通京杭大运河。
忽必烈意识到这是个利在千秋的工程,于是让郭守敬任都水监事一职,负责开辟通州到大都的一段运河工程。
期间,郭守敬不辞劳苦,四处勘察,详细制定方案,并亲临工地指挥。
1292年,运河开凿工程正式启动,并于次年,即1293年,圆满竣工。
运河开通后,忽必烈见到大都水运繁荣,欣然为这条新开段的运河赐名“通惠河”。
通惠河的开通确保了京杭大运河“最后一公里”的畅通,推动了元朝南北经济交流及大都的商业繁荣。
而郭守敬在其中起到了不可忽视的作用。
公元1298年,有人提议在铁镭竿岭开出一条宣泄山洪的渠道。
郭守敬认为此地为山区,频繁爆发山洪,所以渠道要够宽。
元成宗未见识过郭守敬的能力,没有采纳他的建议,最终修建的渠道宽度缩小了三分之一。
次年,山洪暴发,造成巨大损失,元成宗方才后悔莫及。
公元1303年,朝廷颁布特殊规定,官员年满七十岁即可退休。
而当时已经七十多岁郭守敬仍被朝廷倚重,不被准许退休。
直至公元1316年,为国辛劳了大半生的郭守敬于任上去世,享年86岁。
郭守敬的一生,是对科学探索精神的最好诠释。
他不畏艰难,勇于创新,为元朝乃至整个中国古代的科技发展做出了不可磨灭的贡献。
他的功绩不仅在当时受到了极高的赞誉,即使在今天依然被人们铭记。
他的名字被用来命名月球环形山、小行星和巨型望远镜,这是对他科学成就的永恒纪念。
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