中国13世纪的科技之光——郭守敬

郭守敬是谁

中国古代有一位伟大的科学家，月球上的一座环形山以他的名字命名，太空中的一颗小行星也以他的名字命名，我国的重大科技基础设施LAMOST望远镜还以他的名字命名，这个“他”就是郭守敬。

郭守敬，字若思，于1231年在顺德邢台（今属河北）出生，逝世于1316年。他是元朝著名的天文学家、水利学家和数学家。邢台自1217年为蒙古军队所占领，战乱不断，及至郭守敬的青年时代，元世祖忽必烈推进“邢州大治”，和平的曙光才缓缓降临。中原大地百废待兴，忽必烈不拘一格任贤选能。历经紫金山书院的学习，郭守敬结交了一群志同道合的师友，也奠定了他在水利、天文等诸多学科的研究基础。特别是其主持的永定河引水和白浮泉引水，解决了元大都（今北京）城市发展和综合供水的需要，奠定了当今北京城供水的历史格局。郭守敬还与王恂、许衡等人奉命编制了《授时历》，《授时历》沿用360多年。

了不起的影响力

无论是“滚滚长江东逝水”，还是“大河向东流，天上的星星参北斗”，都说明了我国地势西高东低的特点。正因如此，无论长江还是黄河，都从西向东流淌，加快了我国东西方向的人文交流乃至国家统一。相比之下，南北方向的交通就不是那么顺畅了。如果说秦始皇修建的长城是中华大地上阳刚的一撇，那么隋炀帝开挖的京杭大运河就是阴柔的一捺。纵观中国的历史，随着京杭大运河的开通，南北的交通运输日益频繁，中国的政治、经济中心也逐渐东移。

郭守敬作为古代的科学家，参与了京杭大运河上游部分的修缮。他在水利测量中，还发明了以海平面为标准比较两地高度之差的方法——地理学中“海拔”的概念。此外，他还是出色的天文学家，改进、制造了“圭表”“简仪”“仰仪”等多种天文仪器，尤其是仰仪中运用了小孔成像原理，比西方照相机运用此原理早了几百年。可以说，郭守敬将我国古代天文学推向了一个新的高峰。

人生超级剧场

在爷爷的教导下成长

我从小和爷爷相依为命。我的爷爷名叫郭荣，是一位有名望的学者，他很重视对我的教育，教我熟读四书五经，还教我天文、算学和水利技术。我时常跟着爷爷一起巡查河道、排查险情，了解了许多地形、水流情况。由于我们这里地势东北高、西南低，因此虽然有一条鸳水河，但灌溉成了问题，水总是流不过来。我记得爷爷曾说，他年轻的时候，曾经引河顺势西流，附近千亩旱地变成水田。父老乡亲们对他又敬佩又感激，尊称他为“鸳水翁”。

我家里还藏有一幅南朝画家僧繇的《山海经图》，这幅图被爷爷拿来给我当小画书看。除此之外，《禹贡图》《舆地图》《十道图》这些古代的著名地图，爷爷也都找来带着我一起研究。看到这些地图，我便感到仿佛天下都在我眼中。可以说，看地图是我童年的一大乐趣。

除了读书学知识外，积累实践经验也很重要。一天中午，我和爷爷去巡河。我一边走，一边留意着河堤周围的土壤、地形、植被的变化。有的地方干裂，有的地方略微湿润，还有的地方表面看起来是干枯的沙滩，可是踩下去却很快会下陷，留下一个带水的小水坑——这说明土壤表面没有水，但地下有水。我想起爷爷说过的一句谚语，就脱口而出：“大旱不过六月二十四。”爷爷听了，问道：“你可记得去年六月二十四是何天气？”我突然一愣，开始仔细回忆起来。去年巡河的画面逐渐在我的脑海中浮现。“去年下雨了，牛毛细雨，飘到村外的鸳水河里，连点儿声息都没有。”我答道。就像这样，童年时期在爷爷的启迪下，我了解了很多自然知识。

紫金山书院收获多

我小时候，南宋、金、蒙古之间战事不断。我曾听一位和尚说：“大乱之后，必有大治。”这位和尚是虚照禅师，他是我爷爷的朋友。有一天，为了商讨修缮水利之事，他来拜访爷爷。让我印象深刻的是，他给我和爷爷展示了一个拓片，是北宋科学家燕肃发明的莲花漏的模型。这是一种设计十分精巧的计时工具，我对它十分感兴趣，可惜虚照禅师临走之时带走了拓片，说先让我学习基础知识，打好根基，这样日后才能按照拓片仿造模型。终于有一天，我到了向相依为命的爷爷道别外出求学的年纪。我动身前往紫金山书院深造，师从子聪和尚。子聪和尚，俗名刘秉忠，是虚照禅师的学生。他的主张是人人都是老师，人人都是学生。在书院，子聪和尚亲自教授我天文、术数，给我讲解天下大势。同时，我还认识了张文谦、王恂等良师益友。

值得一提的是，我在紫金书院尝试复原了莲花漏，只是还有些粗糙，不太精确。子聪和尚跟我说，不必急于求成，不如再多读读古人关于刻漏的记载。我深受鼓舞。我们几名学生在闲暇时间也会谈论未来，但面对未知的未来都感到迷茫。子聪和尚告诉我们，他已经建言总理漠南事务的忽必烈将军，在邢州试验新政，让百姓归于农桑，经营产业，这对国家大有益处。我暗暗攥紧拳头，想着以后一定要多学本事，做个对社会发展有用的纯德实学之人。

修建大都水系

我最终加入了忽必烈的幕僚队伍。记得有一天，忽必烈把我、张文谦、刘秉忠等人召来议事。忽必烈说：“我打算重修金国留下来的燕京城，沟通华北和燕京的漕运。大家认为如何？”

刘秉忠沉思片刻，站起来微笑作答：“陛下，臣以为如此决策，甚为英明。如今，北方战事还在继续。为保证战事所用粮饷，先得把华北地区的粮食运到燕京，再北上转运。要保证华北到燕京漕运的畅通，关键是设法实现通州至燕京通畅。”

忽必烈把目光移向我。不久之前，我曾向他当面陈述水利六事，其中之一就是把玉泉河水引入燕京城。燕京这个地方左环沧海，右靠太行，南襟河济，北连朔漠，是个建都的好地方，但唯一的缺点就是缺水。因此，我为这座城市引入新水源的奏议，正说到了忽必烈的心坎上。

后来，皇帝下旨：开玉泉水工程。由宁玉主持，我负责勘察水源、设计蓝图、指导施工。和带兵作战一样，修建水利，也需要大量的劳动力，使用肌肉的力量进行搏斗。但这次搏斗的对手不是敌人，而是自然界中的山河。我先后五次进入山中，考察水源流向等问题。在图纸定稿前，我还进入一次西侧的山脉。山脉六峰连缀，纵贯南北，远远看上去呈马鞍状，沙痕石隙之间都是泉眼。

对照着工程图和实地勘察的情况，我向宁玉仔细讲解：“开玉泉通漕工程，分为两段：一是玉泉山至积水潭段，二是积水潭至通州段。这两段前代都有规模不等的开凿，所以这次工程的关键是摸清玉泉山真实的水量，进行保护性治理。至于疏浚工程，不难，一方面拓宽河道，另一方面修造必要的闸坝控制设施即可。”

最终，我们选择沿用前代引水工程的旧渠道，导玉泉水汇入高粱河，进而引入城中，注入太液池，这就是所谓的金水河。随后，建设燕京为新的首都，命名为“大都”。由此，大都成为规模空前的世界性大都市，我也被人称作“大都水系总设计师”。