元代著名科學(xué)家郭守敬在天文歷法、天文儀器制造與水利工程等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域都取得了重大成就，本書介紹了郭守敬的歷史背景、家學(xué)淵源，論述其重視科學(xué)實踐，重視數(shù)學(xué)的運用，追求實踐與理論的統(tǒng)一，追求綜合效益的實現(xiàn)等的科學(xué)思想和科學(xué)方法，以及善于繼承與勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，實事求是與精益求精的科學(xué)態(tài)度，并對其歷史地位和對國內(nèi)外的影響進行了肯定。通過本書，讀者可以對郭守敬其人其事有一個全面而充分的認識，領(lǐng)略我國古代在水利工程及天文學(xué)領(lǐng)域所取得的輝煌成就。
導(dǎo) 言
孫小淳
讀者眼前的這本小冊子，是已故著名中國天文學(xué)史家薄樹人先生（19341997年）撰寫的我國元代偉大天文學(xué)家、水利學(xué)家郭守敬（12311316年）的小傳。雖然寫于半個多世紀以前，而且只用了不到2萬字，卻是對郭守敬生平和科學(xué)活動的準確而生動的敘述，今天讀來，仍然趣味盎然，郭守敬聰明多才、極具創(chuàng)造力的古代科學(xué)家形象躍然紙上，給我們帶來啟發(fā)。
如果要列舉一下中國古代科學(xué)家的名字，郭守敬應(yīng)當首屈一指。郭守敬1231年生于順德邢臺（今河北省邢臺市）。他自幼受祖父郭榮的影響，熟知天文、數(shù)學(xué)和水利。18歲時，祖父送他到紫金山中，跟隨當時北方名士劉秉忠學(xué)習(xí)天文歷法、數(shù)學(xué)、地理等學(xué)問。1262年，經(jīng)劉秉忠、張文謙舉薦，郭守敬覲見忽必烈，提出了興修水利的六項工程，得到忽必烈的重視和賞識，任都水少監(jiān)。1279年，南宋滅亡，元王朝統(tǒng)一中國，設(shè)太史院，在大都建立司天臺，王恂任太史令，郭守敬任同知太史院事。1280年完成《授時歷》。1286年，任太史令。此后雖然有其他任職，但一直兼任太史院事，直到1316年去世。
郭守敬一生經(jīng)歷的正是蒙古滅金，元宋更替的文明大融合的時代。正是這樣的一個時代，才使得郭守敬能夠發(fā)揮他的聰明才智，秉承中國天文學(xué)深厚的傳統(tǒng)，受外來思想的激發(fā)，馳騁想象，勇于創(chuàng)新，做出了舉世矚目的天文學(xué)成就。
郭守敬的天文學(xué)貢獻首先是在天文儀器制作方面。他一生創(chuàng)制了22種天文儀器，絕大多數(shù)都是前所未有的創(chuàng)造。簡儀是一種嶄新的天體位置測量儀器，克服了傳統(tǒng)渾儀環(huán)圈繁多、運轉(zhuǎn)不便、遮蔽天體的缺點，其安裝方式等同于現(xiàn)代望遠鏡的赤道式安裝，所不同的就是當時的窺管還沒有使用望遠鏡鏡片。簡儀還使用了滾動軸承，這在世界上是首創(chuàng)。他開創(chuàng)了天文儀器大型化的先河。他把傳統(tǒng)的圭表高度從8尺增至4丈，大大提高了影長的測量精度，準確確定了冬至點的時刻，為制定精良的歷法奠定了觀測基礎(chǔ)。
郭守敬與王恂合作制定的《授時歷》使中國古代歷法達到了一個高峰。清代阮元在《疇人傳》中說，《授時歷》是自漢以來，為術(shù)七十余家，莫之倫比也。其采用的天文常數(shù)達到了前所未有的精度�；貧w年長度采用的是365.2425日，與現(xiàn)行的公歷完全相同。他定的黃赤交角度數(shù)也與現(xiàn)代計算誤差極小。500年后，法國天文學(xué)家拉普拉斯（17491827年）就采用了郭守敬的測定值來驗證他的天體力學(xué)理論中關(guān)于黃赤交角緩慢變小的觀點�！妒跁r歷》在天文計算方法上也有許多創(chuàng)新，用三次內(nèi)插法計算日、月、五星運動，用類似球面三角的方法進行黃道赤道坐標系統(tǒng)的換算。
在天文測量方面，他組織了所謂的四海測驗，派出多支天文大地測量隊伍，東至朝鮮，西抵川滇，北及西伯利亞，南至越南，進行北極出地高度、晷影和晝夜時刻測量。他親自率領(lǐng)人員從南海至北海，選取27個地點測量，測量得出各地的北極高度的平均誤差為0.35度。這樣規(guī)模的子午線大地測量，在當時世界上是絕無僅有的。在恒星測量方面，郭守敬不僅測量了傳統(tǒng)的比較明亮的恒星，而且測量了很多不太亮的恒星和傳統(tǒng)中沒有星名的小星。在某種意義上來說，這是深空觀測的開端。我們現(xiàn)在建造越來越大的望遠鏡，就是為了看到更遠、更暗的天體。
郭守敬在天文學(xué)研究上展現(xiàn)出一種可貴的科學(xué)精神，就是精于實測、富于積累、敢于創(chuàng)新、挑戰(zhàn)當時最重大的天文學(xué)問題，進行永無止境的探索。制定精良的歷法需要準確的冬至點時刻。郭守敬為了解決這個問題而發(fā)明的儀器有：高表、窺幾和景符。為確定冬至?xí)r刻，郭守敬在三年的時間里在冬至日前后進行了200多次影長測量。他確定的冬至?xí)r刻與實際冬至?xí)r刻之差在1刻以下，這在古代已經(jīng)是非常了不起的成就。但是郭守敬并不滿足，在完成《授時歷》之后，他花了很多時間，做所謂的候氣實驗。按照當時的宇宙論，宇宙是有音律的，二十四節(jié)氣是天地之氣的節(jié)律。真正的冬至?xí)r刻必須是宇宙之氣達到了一種狀態(tài)，與冬至的律管黃鐘共鳴。候氣實驗就是為了確定那真正的時間原點，探索當時最根本的宇宙學(xué)問題，其科學(xué)探索的境界可以說是無比崇高的。在這個意義上，它與今天用大望遠鏡尋找暗物質(zhì)、暗能量，探索宇宙的起源，有異曲同工之.妙。
郭守敬的天文學(xué)成就對當時的世界，特別是對東亞國家產(chǎn)生了重大的影響�！妒跁r歷》一經(jīng)頒布就被朝鮮接受，在朝鮮實際行用了近400年。李朝在世宗時期（14181450年）大量引進中國天文學(xué)知識，模仿制造郭守敬的天
文儀器，并有許多重要發(fā)明，如自擊漏。
郭守敬在水利方面的成就本書中也有很好的敘述，這里不再介紹。對郭守敬作為這中國古代最杰出的科學(xué)家之一，我們今天無論如何評價都不為過。英國著名科學(xué)史家李約瑟說：對于廣泛用于現(xiàn)代望遠鏡的赤道裝置而言，郭守敬的簡儀是當之無愧的先驅(qū)。我國著名天文學(xué)家王綬琯說：中國天文學(xué)在同時代天文成就中占據(jù)的高度，至今還沒有超過郭守敬曾攀登到的高峰。1970年，國際天文學(xué)聯(lián)合會命名月球的一座環(huán)形山為郭守敬。1978年，又將第2012號小行星命名為郭守敬。2009年，中國科學(xué)院國家天文臺把我國最大、最先進的大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡（LAMOST）正式命名為郭守敬望遠鏡。郭守敬的天文學(xué)成就，如同一座巍峨的歷史燈塔，指引著中國天文學(xué)的未來。
以上是再讀薄樹人先生《郭守敬》的心得體會，忝作再版導(dǎo)言。
2016年10月15日于北京 |
薄樹人（19341997年）是當代中國天文學(xué)史界的代表人物。50年代他畢業(yè)于南京大學(xué)數(shù)學(xué)天文系，立志從事天文學(xué)史研究。60年代他和著名天文學(xué)史家席澤宗合作，以《中、朝、日三國古代的新星記錄及其在射電天文學(xué)中的意義》蜚聲國際天文學(xué)、科學(xué)史界。在40年的學(xué)術(shù)生涯中，他在中國古代天文學(xué)的系統(tǒng)整理與研究、天象記錄、恒星觀測、歷法、天文學(xué)家、天文儀器、天文臺、中外天文學(xué)交流、天文學(xué)史文獻學(xué)、天文學(xué)思想等方面都做了大量重要工作。他是中國天文學(xué)史研究重要學(xué)術(shù)組織者和學(xué)科帶頭人之一，以他畢生的精力為中國天文學(xué)史研究事業(yè)作出了重大的貢獻。
目 錄
一、勤奮學(xué)習(xí)的少年………………001
二、修水利初顯才能………………007
三、巧制儀器觀天文………………013
四、讓船舶駛?cè)氪蠖汲?hellip;…………038
五、晚年的聲望……………………051
六、多方面的成就…………………055 |
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