元代著名科學家郭守敬在天文歷法、天文儀器制造與水利工程等科學技術領域都取得了重大成就，本書介紹了郭守敬的歷史背景、家學淵源，論述其重視科學實踐，重視數(shù)學的運用，追求實踐與理論的統(tǒng)一，追求綜合效益的實現(xiàn)等的科學思想和科學方法，以及善于繼承與勇于創(chuàng)新的科學精神，實事求是與精益求精的科學態(tài)度，并對其歷史地位和對國內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，領略我國古代在水利工程及天文學領域所取得的輝煌成就。
導 言
孫小淳
讀者眼前的這本小冊子，是已故著名中國天文學史家薄樹人先生（19341997年）撰寫的我國元代偉大天文學家、水利學家郭守敬（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家的名字，郭守敬應當首屈一指。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習天文歷法、數(shù)學、地理等學問。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成就。
郭守敬的天文學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。
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理論中關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。
郭守敬在天文學研究上展現(xiàn)出一種可貴的科學精神，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。為確定冬至時刻，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。他確定的冬至時刻與實際冬至時刻之差在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。真正的冬至時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問題，其科學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、暗能量，探索宇宙的起源，有異曲同工之.妙。
郭守敬的天文學成就對當時的世界，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家之一，我們今天無論如何評價都不為過。英國著名科學史家李約瑟說：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。我國著名天文學家王綬琯說：中國天文學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。郭守敬的天文學成就，如同一座巍峨的歷史燈塔，指引著中國天文學的未來。
以上是再讀薄樹人先生《郭守敬》的心得體會，忝作再版導言。
2016年10月15日于北京 |
薄樹人（19341997年）是當代中國天文學史界的代表人物。50年代他畢業(yè)于南京大學數(shù)學天文系，立志從事天文學史研究。60年代他和著名天文學史家席澤宗合作，以《中、朝、日三國古代的新星記錄及其在射電天文學中的意義》蜚聲國際天文學、科學史界。在40年的學術生涯中，他在中國古代天文學的系統(tǒng)整理與研究、天象記錄、恒星觀測、歷法、天文學家、天文儀器、天文臺、中外天文學交流、天文學史文獻學、天文學思想等方面都做了大量重要工作。他是中國天文學史研究重要學術組織者和學科帶頭人之一，以他畢生的精力為中國天文學史研究事業(yè)作出了重大的貢獻。
目 錄
一、勤奮學習的少年………………001
二、修水利初顯才能………………007
三、巧制儀器觀天文………………013
四、讓船舶駛入大都城……………038
五、晚年的聲望……………………051
六、多方面的成就…………………055 |
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