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郭守敬的幸与不幸(一)  

2012-02-03 10:09:04|  分类: 《天下》2011年第 |  标签: |举报 |字号 订阅

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/高远

就个人命运来讲,郭守敬,这位中国13世纪、元朝的大科学家实际上是非常幸运的。首先,他活了86岁,在古代绝对是高寿;其次,他虽然在朝为官近60年,但仕途顺利,不但有贵人相助,而且深得最高统治者的欣赏和信任,作为一名主管水利和天文的技术官员,他没有卷入到政治派别的斗争之中,因此没有政治家们跌宕起伏的人生故事,而是在一个相当宽松的环境当中,从事于自己所喜欢的科学研究工作,取得了巨大的成就。这一点,与我国古代另一位杰出的科学家沈括是有所不同的,沈括是在政治生涯中不如意的情况之下,不得已转向科学研究的,伟大的《梦溪笔谈》从某种程度上来讲是无心插柳的一个结果。

因此,就个人而言,郭守敬是有着非常完满的人生的,那么,他的不幸又是什么呢?这就必须从中国整个科学环境以及中国人对待科学的态度来讲,如果从这个层面来看,中国的科学家似乎都有着一种来自于宿命的悲哀。

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也许,在很多人看来,郭守敬的人生简历看起来有点简单平凡,没什么悲欢离合,也没有太多供现在的电视编剧们挖掘的花边故事。公元1231年,郭守敬出生于河北顺德邢州郭村(今河北省邢台县郭村),历史上没有关于他父母的记载,他从小和祖父郭荣生活在一起,郭荣是一个学识渊博的人,不但通晓五经,而且还精于算学、水利等实学。在祖父的教导之下,郭守敬从小就勤奋好学,加之生性安静,不爱打闹,打下了坚实的知识基础,尤其喜欢天文、地理等自然科学,还有很强的独立分析问题与实际动手的能力,大约16的时候,他就根据一张拓印的图纸,复原了北宋时期的一种计时仪器“莲花漏”,还根据一幅“尚书璇玑图”,着手仿制了这种古代天文观测的浑天仪。

1247年(当时北方是蒙古贵由汗当政),郭守敬遇到了他生命中的一位贵人——刘秉忠,刘秉忠精通易经、天文、地理、律历和风水等,不仅仅当时,而且在元朝(1271年)建立之后,他一直都是忽必烈的重要谋士。刘秉忠也是邢州人,且是郭荣的好友,当时他是回乡葬父。郭荣见机,把郭守敬送到刘秉忠门下学习深造。这段学习的时间虽然不长,只有几个月,但对郭守敬的一生却产生了深远的影响,他在刘秉忠这里还认识了张文谦、张易、王恂等人,其中张文谦是郭守敬的前辈,当时也是忽必烈的重要谋士,王恂则要比郭守敬小四五岁,应该说是同学。他们五人经常在邢州的紫金山探讨学问,后人称之为“紫金山五杰”,后来张文谦、张易、王恂还和郭守敬在水利、天文等方面有着非常密切的共事合作。

1251年,郭守敬21岁,参与了恢复家乡邢州城北因战争毁坏的石桥修复工作,并疏浚了河道,初步展现了在水利工作方面的才能。1262年,张文谦向忽必烈推荐了郭守敬。郭守敬向忽必烈提出了发展华北水利的六项建议,深得忽必烈的欣赏,称赞道:要是所有的官员都能像郭守敬这样,就是不白拿俸禄了。自此,郭守敬入朝为官,此后一直在水利和天文的部门工作,在两个部门之间往返调配多次,有一段时间还同时兼管水利和天文工作,由于工作出色,加之无人顶替,以致于朝廷后来不批准他退休,可以说,他是一直工作到死,死于掌管天文的部门太史院负责人任上。

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郭守敬去世后,他的学生、太史院继承人齐履谦在为他撰写的传记《行状》中,将他的一生功绩总结如下:“一曰水利之学,二曰历数之学,三曰仪象制度之学。”高度评价了他在水利和天文学上的卓越成就。

在水利方面,郭守敬取得的主要成就如下:

112341235年,在今天的宁夏地区,随张文谦一道,成功修复了黄河古代遗留下的灌渠,恢复了引黄灌溉工程,得到了宁夏人们的赞扬,他们甚至为郭守敬建立了纪念生祠。

212921293年,主持改造南北大运河,开通惠河,实现了京杭大运河的全线贯通,真正实现了江南漕运船只直航进入北京城。

31266年,引永定河水入北京,实现了北京历史上从西南方向引水入城的范例;后开通惠河,引白浮水,成功实现从北京城西北方向引水入城,解决了北京城市发展和综合供水的需要,并奠定了后来北京城市供水的格局,直至今日,北京依然没有改变这样的格局,即便是现在要实现南水北调工程,但是引水入城的路线还是离不开这两条路线。古代北京城市排水,可以向东、西南两个方向排泄洪水和城市污水,今天北京最重要的的两条排水干渠:坝河和通惠河,也还是郭守敬当年奠定的基础。

在天文学方面,郭守敬取得的主要成就是编定了《授时历》。1276年,忽必烈决定成立太史局,修编新历,由张文谦、张易负责行政工作,王恂、郭守敬和许衡具体主持,其中,郭守敬负责天文观测和仪器制造,收集编制新历所需要的大量原始数据。1281年,《授时历》在全国正式颁布实行,但还有很多的后续工作尚未完成。不幸的是,这一年,许衡去世,第二年王恂去世,又过一年,张文谦去世,当初参与编写新历的主要负责人只剩下郭守敬一个人了。此后,郭守敬潜心钻研,细心总结,用了四五年的时间,完成了后续工作,从而使《授时历》得以流传后世,这也就是今天当我们提起《授时历》的编订者,往往只提郭守敬的主要原因。

《授时历》是当时世界上领先的科学成果,它得出一回归年的长度为365.2425日,比当代科学家所测定的地球绕太阳一周的实际时间只差了23秒。欧洲著名的历法《格里历》也规定一年为365.2425日,但《格里历》是1582年才颁布使用的,比《授时历》晚了300年。

《授时历》对后世产生了很大的影响,明朝建立之后,颁布了《大统历》,但实际上换汤不换药,还是原封不动的实行《授时历》,只是为了面子问题,改了一个名称而已。清王朝建立后,实行的是以西法为依据的《时宪历》,但这时对《授时历》的研究却进入到了一个新阶段,顺治皇帝评价《授时历》“尤为精密”,他的肯定,为《授时历》的研究开了先河,此后著述不断,奠定了《授时历》在历史上的地位。

同时,《授时历》还对朝鲜和日本影响甚大。早在《授时历》颁布的当年,元朝便派使臣给朝鲜送去了《授时历》,朝鲜当时虽然没有实行《授时历》,但后来还是派学者来中国学习《授时历》的原理和计算方法,改用《授时历》后一百年的时间里,朝鲜对《授时历》进行了广泛而深入的研究。《授时历》传入日本的时间大约在1453年,虽然研究者不少,但由于种种原因,并未得以实行,直到1683年,日本才以《授时历》为蓝本,颁布了《大和历》。

在制造仪器方面,郭守敬取得的主要成就如下:

1 制造了多种天文观测仪器,如简仪、高表、景符、窥几、仰仪等;

2 制造了计时仪器,如宝山漏、丸表、赤道式日晷、星晷定时仪、行漏、大明殿灯漏、柜香漏、屏风香漏等;

3 制造了天象演示仪器,如玲珑仪、证理仪、日月食仪、浑象、水浑运浑天漏等;

4 制造了安置校正仪器,如候极仪、正方案,悬正仪、座正仪等。

郭守敬在仪器制造方面的成就,得到了当时及后人的高度评价,这其中也包括一些外国人。1600年,意大利传教士利玛窦在南京鸡鸣山看到郭守敬制造的浑象、浑仪等仪器时,大为赞叹。1622年,德国传教士汤若望获悉郭守敬在天天文历法领域,尤其是在天文仪器方面的成就之后,称赞郭守敬为“中国的第谷”,第谷是丹麦人,当时在天文领域和天文仪器制造方面取得了卓越的成就,当然,这个评价也引起了一些学者的不满,因为第谷晚于郭守敬300多年,因此他们认为,将第谷称为“欧洲的郭守敬”,似乎更为贴切。

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郭守敬能取得以上的科学成就,有以下几方面的原因:

首先是和他对科学研究的热爱分不开的。中国古代对圣人的标准是“立德、立言、立功”,这其中,“立言”非常重要,影响到做学问方面,就是人们大多重视写华丽的文章,说漂亮的话,这样容易引起世人的注意和重视,从而名垂青史。反之那些研究“实学”的学者,即做实际工作的科学家,却一直受到漠视,比如顾炎武,他的学问,以《天下郡国利病书》为代表,做得比大儒朱熹、王阳明等人实际上还要更好,但名声却小得多,在当时没什么实际影响,如果没有“天下兴亡,匹夫有责”这样漂亮的话语,说不定他就被后人给忘记了。郭守敬一生心无旁骛,在很多人们不感兴趣,甚至被认为是绝学的领域,做着天文、水利、术数等科学研究工作。但他的境遇比顾炎武要好一些,这源于他是当朝的一位高官,他做的很多工作也是朝廷当时所需要的,所以他才有将自己的热爱和科学研究转化成实际成果的机会,而后人还享受到了他的这种成果(比如《授时历》),从而确定了他的历史地位。

其次,得到了皇帝的大力支持。郭守敬是幸运的,他遇到了忽必烈这么一位雄才大略的皇帝,他向朝廷提出的多次建议,都得到了忽必烈的批准,比如他最初向忽必烈所谈的“水利六事”,就很受忽必烈的赏识。后来通惠河开通之日,为了表示重视,忽必烈命令丞相以下的官员,都到工地上去参加劳动,等等。

此外,客观来讲,元初在思想方面的氛围还是比较自由的,对人才的选拔也是唯才是用,当时没有实行科举制度,像郭守敬这样的人才是通过举荐而受到重用的。这一点很重要,对很多人来讲,少了很多限制,使他们有精力有时间从科举考试中脱身出来,去从事一些更有实际效用的工作。关于科举制在中国历史上的得失,本刊在以后会有专文讨论,在此就不多做评述,只是就郭守敬的个案来说,他没有参加科举考试,至少是他和中国古代科学的一件幸事,中国多的是道德文章家,比如韩愈、柳宗元之类的人物,多一个少一个,都没有什么关系,而像郭守敬这样的科学家,少一个就是极大的缺失。和郭守敬共事过的许衡说得很清楚,他曾很感慨的说:上天真是佑我元朝,像郭守敬这样的人才,世间哪能轻易出现?可以说是“度越千古矣”!

其三,郭守敬在实际工作中采用了科学的研究方法。在水利方面,郭守敬特别注重实地考察和调查研究。早在他宁夏治水之初,他就根据忽必烈的旨意,对宁夏的河渠进行了考察,并绘制出了详细的地图,这成为他后来成功完成宁夏治水任务的基础。自宁夏返回后,郭守敬曾经从孟门山(今陕西宜川至山西吉县一带)起,顺中条山往东,对黄河故道及沿岸地区的地势变化进行了考察测量,绘制了详细的地图,同时用文字说明了哪些地方可以引水,哪些地方可以进行灌溉,这些工作为进一步开发治理黄河,取得了珍贵的第一手资料。在对冀鲁水系进行考察时,郭守敬依旧绘制了详细的地图,这也成为山东大运河开通的主要依据。郭守敬还对黄河源头进行过考察,但对于这次活动,历史记载不详。总而言之,郭守敬在治水中的考察,并非走马观花式的游览,亦非猎奇式的道听途说,而是脚踏实地的科学活动。

明代科学家徐光启对郭守敬在水利方面的成就评价非常之高,尤其指出了郭守敬的水利之学是以测量学与数学为基础的,亦即实地测量与定量计算是郭守敬水利工作卓著的根本保证。

在多次的考察测量当中,郭守敬还有一些创造性的科学成果,最重要的是他提出了海拔高度的概念并运用到了实际工作当中,时间大概是在1279年,郭守敬路过开封之时,他发现流经此处的黄河的流速比流经北京的河流快得多,又兼及北京离海近而开封离海远的基本事实,提出了海拔高度概念并得出开封海拔高度应高于北京的结论,从而建立了以海平面作为衡量各地水平高度统一标准的概念,解决了进行大面积测量时,各局部数据的统一性问题。海拔这一科学概念的确立,对于测量事业的发展,具有十分重大的意义,直到今天,世界各国的区域性测量,其水准测量成果,仍然是归化到以海岸某点的平均海水面作为基准面的高程系统中。我国现在的海平面高程,就是采用青岛港验潮站历年记录的黄海平均海拔数值。

在修编《授时历》的过程当中,郭守敬非常重视实际观测天文,为此,他征得忽必烈的批准,在全国设了27个天文观测点,其范围包括现在的西伯利亚、朝鲜、河西走廊、南海,这就是天文史上“四海测验”的壮举。郭守敬派了14名监候官负责全国的观测工作,他自己也到各地的观测点了解情况。现存于河南省登封市城东南15公里告成镇的登封观星台,就是郭守敬于1276年建成,是我国现存最大的古天文台,具有测影、观星、记时等功能。进行天文观测,离不开天文仪器,郭守敬为此制造了众多的天文仪器,前文已有介绍。值得一说的是,在《授时历》刚开始编时,王恂、张易等人并没有制造新仪器的想法,而只是想对原有的天文仪器略作维修,用以进行必要的测量,是郭守敬参与后,竭力主张制造新仪器,也多亏了他的坚持,才有了《授时历》后来的准确。

 

 

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◎北京市郭守敬纪念馆

位于北京市西城区德胜门西大街甲60号、什刹海西海北岸的汇通祠内,纪念馆占地面积800平方米,建筑面积400平方米,1988年,郭守敬纪念馆正式对公众开放。郭守敬纪念馆公分四部分,分别为郭守敬的生平大事、元代积水潭、大都治水、测天制历。郭守敬纪念馆参观免费,游客可以在入口处领到一些宣传资料。宣传资料每天提供两百份,发完为止,发完后就不准人再进去参观了。对此规定,我们有些困惑:一天两百人参观不多啊,为什么不让更多人参观,宣传科学家是最要紧的啊。反观故宫,一天人满为患,应该限制才对。

 

更多文章请详见《休闲读品·天下》2011年第四辑

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