元朝科学界第一人郭守敬：制定《授时历》，天文和水利多有建树

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。