来自700多年前的星辰“捕手”

来源:央视网 | 2025年03月26日 11:37
央视网 | 2025年03月26日 11:37
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撰稿:孙怡

央博:如果你是一位历史学者,将如何评价郭守敬其人?

Deepseek:郭守敬是一位超越时代的实践科学家。郭守敬的卓越在于以技术创新回应现实需求,同时推动科学认知边界的拓展。他的工作不仅是元代科技鼎盛的缩影,更揭示了前现代中国科学发展的动力与瓶颈。其遗产既包括具体的科技成果,亦蕴含跨学科协作、实测验证的科学精神——这些要素在当代依然具有深刻的借鉴价值。

很想用一句话概括郭守敬的成就。天文学家、水利专家,《授时历》制定者、简仪制造者,兴修水利、开凿通惠河,拥有以自己名字命名的小行星、月球环形山和天文望远镜……上述种种似乎还是无法概述郭守敬璀璨的人生。直到看到Deepseek给出的答案,才意识到:这位来自距今700多年前的元代科学家,他带给今人的震撼正是来自于他“超越时代”的科学精神。

科学巨匠

郭守敬,元代科学家,他的功绩却与今人息息相关。

是他,主持修订了在天文学中具有划时代意义的《授时历》。以365.2425日为回归年长度(与现行公历仅差不到26秒),足足领先了欧洲《格里高利历》300余年;是他,在前人的基础上,将天文仪器再创新,推动了天文观测技术的标准化,部分设计理念甚至影响了后世欧洲仪器制造;是他,主持开凿通惠河,解决了当时元大都(即北京)的漕运难题,通过水闸系统调节水位,展现了复杂地形下的工程统筹能力。

《授时历》(复制品),北京郭守敬纪念馆藏

《授时历》(复制品),北京郭守敬纪念馆藏

郭守敬还为数学与测量作出了奠基性贡献。他将数学工具融入天文计算,如处理黄道与赤道坐标转换,为后世球面天文学提供方法论基础。由他发起的27处观测点,即“四海测验”,首次以科学的方法测绘出中国疆域,其规模远超阿拉伯与欧洲同期类似项目。

触摸星空

郭守敬的学生、元代的天文学家齐履谦曾这样评价郭守敬:“公以纯德实学为世师法,然其不可及者有三:一曰水利之学,二曰历数之学,三曰仪象制度之学”。英国科技史学者李约瑟称他为“中国科学史上最杰出的人物”,其研究成果标志着中国传统天文学的技术巅峰。

种种评价,足见古今中外对于郭守敬科学成就的赞扬,最为耀眼夺目的,便是其在天文学方面的的表现。郭守敬一生当中,发明改进过20多种天文仪器仪表,简仪就是其中的代表。

国人对宇宙的探索,历史久远。最早在战国时代,就已经制造出了浑仪。该仪器结构较为复杂,是由一环套一环的同心圆环构成,好像一个镂空的球体,这些圆环分别代表地平圈、子午圈、赤道圈、赤经圈、黄道圈和白道圈。东汉时的天文学家张衡说过:“立圆为浑”,因此称这种仪器为浑仪。为了提高精确度,不断有人在上面增加圆环,结果导致浑仪的运行越来越复杂,甚至影响到了观测。

郭守敬在主持修著《授时历》之时,坚持认为:修历最重要的是观测天象,而观测天象就要有天文仪器。因此,郭守敬在前人的基础上,进行了较大改进,制作出了“简仪”。

明·简仪,南京市紫金山天文台博物馆藏

明·简仪,南京市紫金山天文台博物馆藏

顾名思义,一台简化的仪器。虽然化繁为简,但却极大地提高了观测的精确度,更提高几处巧思设计,让它成为领先世界几百年的天文仪器:第一,简仪的观测视野极大扩展;第二,郭守敬在类似今天望远镜镜筒的“窥管”两端圆孔上,用细丝线打上十字结,成为“准星”,便于观测记录;第三,郭守敬在这台仪器上,开创性地使用了类似“滚筒轴承”的装置,使得每个圆环旋转地更加顺畅,比达芬奇设计滚筒轴承还要早200多年。

观测的时候,使用者需要将简仪的最高点指向正北方,也就是北极星的位置,这样中间这个大圆环的轴心就相当于天球的轴心了。这个大圆环名叫四游环,可以绕轴心360度转动,它上面也有一根窥衡,也就相当于望远镜的镜筒,窥衡可以绕四游环的圆心360度转动。通过调节四游环和窥衡的位置,就可以通过窥衡观测到天空中任意一点,然后再通过观察下面百刻盘上的刻度,就可以记录天体在天空中的二维坐标位置了。

遥想700多年前,郭守敬便已经开始利用简仪观察星星。据考证,郭守敬通过简仪观察的数据为1375颗恒星,其中一半都记录有详细的观测数据,据此能够编制出更加详细的星表。

遗憾的是,清康熙四十五年,郭守敬制作的简仪被供职钦天监的传教士当作废铜融化销毁。不过今天,在南京紫金山天文台,保留有一件明代的复制件,令我们得见这件观星利器的风采。

“通”则致远

通者,达也。“通”字本意为没有阻塞,可以通过,后引申为“懂得、明了”“往来交接”“普遍、全面”。

通过简仪、《授时历》等为代表的文物,实证了郭守敬泽被后世的种种功绩。他作为当之无愧的“通”才,将天文、地理、数学、水利等学科融会贯通,创造出上通下达的天文仪器、四通八达的运河、通用古今的历法。郭守敬在天文学、数学和水利工程等领域所取得的卓越成就,不仅在当时具有划时代的意义,对后世的科技发展同样产生了深远影响。

郭守敬的精神是超越时代的,他用一件件成果告诉人们,科学的道路需要不断开拓、探索,“通”则无阻,行可致远,郭守敬的一生便是对科学精神的最好诠释。

编辑:刘梦迪 责任编辑:邓莫南
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