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郭守敬:將畢生獻給星空和大地的古代科學家

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人物簡介:

郭守敬(1231年-1316年),字若思。邢州邢臺縣(今河北省邢臺市信都區)人。中國元朝天文學家、數學家、水利專家、儀器制造家。

郭守敬早年師從劉秉忠、張文謙,官至太史令、昭文館大學士、知太史院事,世稱“郭太史”。自至元十三年(1276年)起,他與許衡、王恂等奉命修訂新歷法,歷時四年,制定出《授時歷》,成為當時世界上最先進的一種歷法,通行三百六十多年。為修訂歷法,郭守敬還改制、發明了簡儀、高表等十二種新儀器。至元元年(1264年),奉命修浚西夏境內的古渠,更立閘堰,使當地農田得到灌溉。至元二十八年(1291年),任都水監,負責修治元大都至通州的運河,耗時一年,完成了全部工程,定名通惠河,發展了南北交通和漕運事業。元仁宗延祐三年(1316年),郭守敬逝世,享年八十六歲。著有《推步》《立成》等十四種天文歷法著作。

郭守敬在天文、歷法、水利和數學等方面都取得了卓越的成就,在世界科學技術史上地位崇高 [50]。1970年,國際天文學會以郭守敬的名字為月球上的一座環形山命名為“郭守敬環形山” [49]。1977年,國際小行星中心將小行星2012命名為“郭守敬小行星” 。中科院國家天文臺也將國家重大科技基礎設施LAMOST望遠鏡命名為“郭守敬天文望遠鏡”。

生平事跡

早年求學:

郭守敬生于邢州邢臺縣(今河北省邢臺市信都區),自幼受祖父郭榮影響,對天文、算學、水利產生濃厚興趣。他師從劉秉忠,學習天文、地理、律歷、數學等知識,為其日后成就奠定基礎。

投身水利:

中統三年(1262 年),郭守敬因精通水利受張文謙推薦,得到元世祖忽必烈召見。他提出修復燕京附近運道、開發邢臺、磁州農田水利等六項建議,獲忽必烈贊賞,被任命為提舉諸路河渠,管理各地河渠整修事務。

編制歷法:

至元十三年(1276 年),元朝滅南宋后,忽必烈決定改訂新歷,郭守敬與王恂、許衡等奉命編訂《授時歷》。為此,他在全國范圍內開展大規模天文測量,史稱“四海測驗”。

晚年歲月:《授時歷》完成后,郭守敬繼續從事天文儀器制造和水利工程建設。至元二十八年(1291 年),他提出開通通惠河的建議并主持工程,使漕運直達大都城內積水潭。晚年,郭守敬繼續擔任重要官職,直至去世。

主要貢獻

天文歷法

改進天文儀器:郭守敬研制了簡儀、高表、候極儀、渾天象等十余種天文儀器。簡儀簡化了傳統渾儀結構,克服了儀器環圈相互遮擋的缺點,提高了觀測精度;高表則增加了表的高度,使測量日影長度更加準確。

組織大規模天文測量:1279 年,郭守敬在全國設立 27 個觀測站,進行“四海測驗”,范圍“東至高麗,西極滇池,南逾朱崖,北盡鐵勒”,其規模之大、地域之廣前所未有。通過測量,獲得了精確的天文數據,為《授時歷》的編制提供了堅實基礎。

編制《授時歷》:至元十七年(1280 年),《授時歷》編制完成。它以 365.2425 日為一年,與現行公歷的年長度完全一致,但比現行公歷早了約 300 年?!妒跁r歷》還廢除了上元積年、日法等復雜計算方法,大大簡化了歷法推算。

水利工程

治理黃河:郭守敬多次參與黃河治理工程,提出疏導與修堤相結合的治理方案,對黃河下游河道進行整治,減少了水患災害。

開通通惠河:至元二十八年(1291 年),郭守敬提出并主持開通通惠河工程。他引昌平白浮泉水,西折南轉,沿途匯聚諸泉水,注入甕山泊(今昆明湖),再經高粱河引入積水潭,然后向東開河至通州,與大運河相連。通惠河的開通,使南方的漕糧可以直接運到大都城內,加強了南北經濟交流。

數學成就

郭守敬在數學領域也有很高造詣,他在編制歷法和進行天文測量的過程中,運用和發展了許多數學方法。例如,在計算天體位置和歷法數據時,他使用了球面三角學的方法,提高了計算的準確性和效率。他的數學成果為后世數學的發展提供了重要的參考和借鑒。

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