中國13世紀的科技之光——郭守敬

郭守敬是誰

中國古代有一位偉大的科學家，月球上的一座環(huán)形山以他的名字命名，太空中的一顆小行星也以他的名字命名，我國的重大科技基礎設施LAMOST望遠鏡還以他的名字命名，這個“他”就是郭守敬。

郭守敬，字若思，于1231年在順德邢臺（今屬河北）出生，逝世于1316年。他是元朝著名的天文學家、水利學家和數(shù)學家。邢臺自1217年為蒙古軍隊所占領，戰(zhàn)亂不斷，及至郭守敬的青年時代，元世祖忽必烈推進“邢州大治”，和平的曙光才緩緩降臨。中原大地百廢待興，忽必烈不拘一格任賢選能。歷經(jīng)紫金山書院的學習，郭守敬結交了一群志同道合的師友，也奠定了他在水利、天文等諸多學科的研究基礎。特別是其主持的永定河引水和白浮泉引水，解決了元大都（今北京）城市發(fā)展和綜合供水的需要，奠定了當今北京城供水的歷史格局。郭守敬還與王恂、許衡等人奉命編制了《授時歷》，《授時歷》沿用360多年。

了不起的影響力

無論是“滾滾長江東逝水”，還是“大河向東流，天上的星星參北斗”，都說明了我國地勢西高東低的特點。正因如此，無論長江還是黃河，都從西向東流淌，加快了我國東西方向的人文交流乃至國家統(tǒng)一。相比之下，南北方向的交通就不是那么順暢了。如果說秦始皇修建的長城是中華大地上陽剛的一撇，那么隋煬帝開挖的京杭大運河就是陰柔的一捺?？v觀中國的歷史，隨著京杭大運河的開通，南北的交通運輸日益頻繁，中國的政治、經(jīng)濟中心也逐漸東移。

郭守敬作為古代的科學家，參與了京杭大運河上游部分的修繕。他在水利測量中，還發(fā)明了以海平面為標準比較兩地高度之差的方法——地理學中“海拔”的概念。此外，他還是出色的天文學家，改進、制造了“圭表”“簡儀”“仰儀”等多種天文儀器，尤其是仰儀中運用了小孔成像原理，比西方照相機運用此原理早了幾百年?？梢哉f，郭守敬將我國古代天文學推向了一個新的高峰。

人生超級劇場

在爺爺?shù)慕虒鲁砷L

我從小和爺爺相依為命。我的爺爺名叫郭榮，是一位有名望的學者，他很重視對我的教育，教我熟讀四書五經(jīng)，還教我天文、算學和水利技術。我時常跟著爺爺一起巡查河道、排查險情，了解了許多地形、水流情況。由于我們這里地勢東北高、西南低，因此雖然有一條鴛水河，但灌溉成了問題，水總是流不過來。我記得爺爺曾說，他年輕的時候，曾經(jīng)引河順勢西流，附近千畝旱地變成水田。父老鄉(xiāng)親們對他又敬佩又感激，尊稱他為“鴛水翁”。

我家里還藏有一幅南朝畫家僧繇的《山海經(jīng)圖》，這幅圖被爺爺拿來給我當小畫書看。除此之外，《禹貢圖》《輿地圖》《十道圖》這些古代的著名地圖，爺爺也都找來帶著我一起研究?？吹竭@些地圖，我便感到仿佛天下都在我眼中?？梢哉f，看地圖是我童年的一大樂趣。

除了讀書學知識外，積累實踐經(jīng)驗也很重要。一天中午，我和爺爺去巡河。我一邊走，一邊留意著河堤周圍的土壤、地形、植被的變化。有的地方干裂，有的地方略微濕潤，還有的地方表面看起來是干枯的沙灘，可是踩下去卻很快會下陷，留下一個帶水的小水坑——這說明土壤表面沒有水，但地下有水。我想起爺爺說過的一句諺語，就脫口而出：“大旱不過六月二十四?！睜敔斅犃耍瑔柕溃骸澳憧捎浀萌ツ炅露氖呛翁鞖?？”我突然一愣，開始仔細回憶起來。去年巡河的畫面逐漸在我的腦海中浮現(xiàn)?！叭ツ晗掠炅?，牛毛細雨，飄到村外的鴛水河里，連點兒聲息都沒有?！蔽掖鸬馈＞拖襁@樣，童年時期在爺爺?shù)膯⒌舷拢伊私饬撕芏嘧匀恢R。

紫金山書院收獲多

我小時候，南宋、金、蒙古之間戰(zhàn)事不斷。我曾聽一位和尚說：“大亂之后，必有大治?！边@位和尚是虛照禪師，他是我爺爺?shù)呐笥?。有一天，為了商討修繕水利之事，他來拜訪爺爺。讓我印象深刻的是，他給我和爺爺展示了一個拓片，是北宋科學家燕肅發(fā)明的蓮花漏的模型。這是一種設計十分精巧的計時工具，我對它十分感興趣，可惜虛照禪師臨走之時帶走了拓片，說先讓我學習基礎知識，打好根基，這樣日后才能按照拓片仿造模型。終于有一天，我到了向相依為命的爺爺?shù)绖e外出求學的年紀。我動身前往紫金山書院深造，師從子聰和尚。子聰和尚，俗名劉秉忠，是虛照禪師的學生。他的主張是人人都是老師，人人都是學生。在書院，子聰和尚親自教授我天文、術數(shù)，給我講解天下大勢。同時，我還認識了張文謙、王恂等良師益友。

值得一提的是，我在紫金書院嘗試復原了蓮花漏，只是還有些粗糙，不太精確。子聰和尚跟我說，不必急于求成，不如再多讀讀古人關于刻漏的記載。我深受鼓舞。我們幾名學生在閑暇時間也會談論未來，但面對未知的未來都感到迷茫。子聰和尚告訴我們，他已經(jīng)建言總理漠南事務的忽必烈將軍，在邢州試驗新政，讓百姓歸于農(nóng)桑，經(jīng)營產(chǎn)業(yè)，這對國家大有益處。我暗暗攥緊拳頭，想著以后一定要多學本事，做個對社會發(fā)展有用的純德實學之人。

修建大都水系

我最終加入了忽必烈的幕僚隊伍。記得有一天，忽必烈把我、張文謙、劉秉忠等人召來議事。忽必烈說：“我打算重修金國留下來的燕京城，溝通華北和燕京的漕運。大家認為如何？”

劉秉忠沉思片刻，站起來微笑作答：“陛下，臣以為如此決策，甚為英明。如今，北方戰(zhàn)事還在繼續(xù)。為保證戰(zhàn)事所用糧餉，先得把華北地區(qū)的糧食運到燕京，再北上轉(zhuǎn)運。要保證華北到燕京漕運的暢通，關鍵是設法實現(xiàn)通州至燕京通暢?！?/p>

忽必烈把目光移向我。不久之前，我曾向他當面陳述水利六事，其中之一就是把玉泉河水引入燕京城。燕京這個地方左環(huán)滄海，右靠太行，南襟河濟，北連朔漠，是個建都的好地方，但唯一的缺點就是缺水。因此，我為這座城市引入新水源的奏議，正說到了忽必烈的心坎上。

后來，皇帝下旨：開玉泉水工程。由寧玉主持，我負責勘察水源、設計藍圖、指導施工。和帶兵作戰(zhàn)一樣，修建水利，也需要大量的勞動力，使用肌肉的力量進行搏斗。但這次搏斗的對手不是敵人，而是自然界中的山河。我先后五次進入山中，考察水源流向等問題。在圖紙定稿前，我還進入一次西側(cè)的山脈。山脈六峰連綴，縱貫南北，遠遠看上去呈馬鞍狀，沙痕石隙之間都是泉眼。

對照著工程圖和實地勘察的情況，我向?qū)幱褡屑氈v解：“開玉泉通漕工程，分為兩段：一是玉泉山至積水潭段，二是積水潭至通州段。這兩段前代都有規(guī)模不等的開鑿，所以這次工程的關鍵是摸清玉泉山真實的水量，進行保護性治理。至于疏浚工程，不難，一方面拓寬河道，另一方面修造必要的閘壩控制設施即可?！?/p>

最終，我們選擇沿用前代引水工程的舊渠道，導玉泉水匯入高粱河，進而引入城中，注入太液池，這就是所謂的金水河。隨后，建設燕京為新的首都，命名為“大都”。由此，大都成為規(guī)?？涨暗氖澜缧源蠖际?，我也被人稱作“大都水系總設計師”。