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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(shí)踐，重視數(shù)學(xué)的運(yùn)用，追求實(shí)踐與理論的統(tǒng)一，追求綜合效益的實(shí)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(shí)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(jìn)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(rèn)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(jì)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(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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(xiàng)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(xiàn)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(yùn)轉(zhuǎn)不便、遮蔽天體的缺點(diǎn)，其安裝方式等同于現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡的赤道式安裝，所不同的就是當(dāng)時的窺管還沒有使用望遠(yuǎn)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(zhǔn)確確定了冬至點(diǎn)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(dá)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(dá)到了前所未有的精度。回歸年長度采用的是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(jì)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(yàn)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(diǎn)�！妒跁r歷》在天文計(jì)算方法上也有許多創(chuàng)新，用三次內(nèi)插法計(jì)算日、月、五星運(yùn)動，用類似球面三角的方法進(jìn)行黃道赤道坐標(biāo)系統(tǒng)的換算。
在天文測量方面，他組織了所謂的四海測驗(yàn)，派出多支天文大地測量隊(duì)伍，東至朝鮮，西抵川滇，北及西伯利亞，南至越南，進(jìn)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(diǎn)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(dāng)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(yuǎn)鏡，就是為了看到更遠(yuǎn)、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(shí)測、富于積累、敢于創(chuàng)新、挑戰(zhàn)當(dāng)時最重大的天文學(xué)問題，進(jìn)行永無止境的探索。制定精良的歷法需要準(zhǔn)確的冬至點(diǎn)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(jìn)行了200多次影長測量。他確定的冬至?xí)r刻與實(shí)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(shí)驗(yàn)。按照當(dāng)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(dá)到了一種狀態(tài)，與冬至的律管黃鐘共鳴。候氣實(shí)驗(yàn)就是為了確定那真正的時間原點(diǎn)，探索當(dāng)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(yuǎn)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(dāng)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(shí)際行用了近400年。李朝在世宗時期（14181450年）大量引進(jìn)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(yuǎn)鏡的赤道裝置而言，郭守敬的簡儀是當(dāng)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(jìn)的大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）正式命名為郭守敬望遠(yuǎn)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

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