一、世界巫师郭守敬
忽必烈在大宛时期,世界上有一位天才,他巧妙地思考引水治水,认真研究天文学,创造了观察天象的仪器,并编制了精密的新历法。忽必烈赐名“计时历”,是中世纪著名的天文学专家。这个人是谁?
郭守敬,顺德路邢台县人,从小就极其乖巧,不喜欢小孩子的嬉闹游戏。他的兴趣非凡。
他的祖父叫郭蓉,精通五经,对数学和水利有很深的研究。郭守敬从小受祖父影响,对数学、水利、天象都有浓厚的兴趣。
十几岁的时候,自己努力尝试了一些天文仪器模型,模仿了一本古代天文书中的一个插图,绑成一个浑天仪来测量天象,把这个竹制的浑天仪放在自己搭建的土台上进行简单的天文观测。
金末乱世,蒙古崛起,邢台一带战火纷飞,民不聊生。著名学者刘,在天文、阴阳、数学、佛道等方面都有造诣。他为了避难出家,后随海云大师北归蒙古,成为忽必烈御宅的智囊。
公元1247年,刘的父亲去世,刘回到兴州悼念。在此期间,他与当时的兴州名士张文倩、王勋、张仪等人,聚集在兴州西部的紫金山交流、探讨知识。
和刘是情投意合的好朋友、好同志。知道这是孙子辈千载难逢的学习机会,他们让郭守敬和刘一起去紫金山学习。这些人都是当时的杰出人物,这让郭守敬受益匪浅。
兴州北部有流水、野狐泉、大火泉等三河,久失修。洪水冲垮了大坝,损坏了北国。大窑泉上原来的石桥也被泥水淤塞了。
兴舟的护卫刘苏等人决定疏通水道,修复桥梁。过以宏守敬参加了水利工程,成为了一名“技术员”,这让20岁的郭守敬一举成名。元好问的《兴州新石桥》中特别提到“郭胜利,李人,必工”,这个“郭胜”就是郭守敬。
中央元年,忽必烈成为蒙古大汗,兴州名将被任命为鲁国等大明尊主。张文倩叫郭守敬在他的指挥下工作。
中央第三年,张文倩以中书省左城的身份入朝,向忽必烈推荐郭守敬“学水利,巧思民情”。忽必烈大喜,亲自在开平、商都召见,可见他对郭守敬的重视。
第二,水利建设造福子孙后代
见到忽必烈后,郭守敬立即就修建水利提出了六点建议:
首先,老漕河大部分向东流向通州。如果你能在玉泉河航行,每年可以节省6万元的交通和马匹费用。通州南部的林宇河口直接开辟一条从孟村到杨村的水道来还河,可以消除中间的浅滩和风浪。
二是顺德路至霍泉引水入城,分三渠流出城东灌溉田地。
三是顺德路,从李和东到家人城,偏离老路,淹没良田1300多公顷。如果这水开成河,那里的河岸就会变成肥沃的土地。
第四,在磁州东北部的富水、漳水交汇处,从阜阳、邯郸、明州、永年引一条河道,经鸡泽进入澧河,可灌溉沿岸3000多公顷田地。
第五,淮州、孟州的沁水虽然有田灌,但仍有堰漏的地方。如果让它与东部的丹河余水汇合,向东流经武陟北,汇入雨荷河,沿岸可灌溉2000多公顷田地。
第六,黄河从孟州西部引出一条运河,经过新旧孟州之间,沿着黄河故道,一直下到文县南部,再回到黄河,可以灌溉沿岸2000多公顷的田地。
实践出真知,郭守敬的治水六条是经过大量实地探索得出的结论,具有说服力,利国利民。
忽必烈仔细听取了郭守敬对每一个建议的具体情况的叙述。他赞不绝口,感慨道:“负责人,这个人真不是吃素的!”因此,忽必烈任命郭守敬为提举诸河渠,次年加银符,升任副河渠使。
忽必烈建立“商都”“大都”制度后,两城人民所需的粮食等物资都依赖南方水运。无论是海运还是大运河的水路,北行水路只能到达通州,通州大部分在东部。从通州到大都,50里地,全部转陆运。
以陆路运输和马匹运输为主要任务,每年总运输量高达数十万石,耗资巨大,人力物力成本极高。还有秋天的雨,冬天的风和雪,道路艰难,驴、马和牲畜倒下了无数的尸体。随着大都城人口的增加和繁荣,城市供水短缺。
早在三年前,忽必烈在《郭守敬》中的六项水利工程中,就建议清河上游源头的水,通过翁山公园、高梁河引入运河。后来有人提出,对金人开辟的浑河进行修复,减少泥沙淤积。但由于野外梯度落差大,水资源有限,尚未在实践中实施。
元朝二十八年,郭守敬乘商都之机,报告滦河、浑河上游开辟水运调查,向忽必烈提出开凿通州至大清河运河的新方案:在开凿清河上源水道的基础上,扩大水源,引入长平百福泉,西转南,从西水门经翁山公园进入大都城,迂回进入积水潭,再东转南,离开南水门,最后接入通州运河,全长
忽必烈拍手称赞,说:“快动手吧。”他设立了阿杜水监,让郭守敬负责。
施工当天,忽必烈特别下了一道命令:丞相以下的官员都拿着簸箕铲子参加劳动,认为自己应该做个好榜样,大家都要听从郭守敬的统一指挥。
整个工程始于元二十九年春,止于元三十年秋,历时一年半。
其中,在工程过程中,郭守敬的大智慧最能体现在从昌平到翁山坡迂回路线的巧妙构建上。由于百福泉的源头在海拔60米左右,比大部分城市的西北角和沙河、清河流域高出10米之多,如果将百福泉直引向南,泉水将沿两河峡谷向东流,无法汇入运河。即使修建了渡槽,引水也是有限的,无法解决新运河的水量充足问题。
郭守敬采用西转南、进入大都城后再东转南的迂回路线,既能保持河道水位落差小,又能沿途收集大渡河西郊多处山泉的水,为新运河注入了丰富的水源。
完工后,忽必烈非常高兴,这是造福黎巴嫩人民的一大功德。它被命名为“通惠河”。
通惠河建成后,通州到大都的官粮物资陆路运输结束。南方运粮等船只可以直接到达大都市的积水潭,增加了积水潭的水源和蓄水能力,从而保证了大部分城市的供水。
忽必烈看积水潭的船只,遮天蔽日,桅杆如林,脸上写满了喜悦。他奖励郭守敬12500张钞票。
三、认识天空,熟练制作天空测量仪
中国历法是根据日月星辰的运行来计算日期和月份的一种方法,不仅影响着人们的日常生活,而且直接关系到王朝的正统,受到统治者的高度重视。
元初使用辽金历法,与两宋同时使用不同。使用的是祖冲之编纂的《大明历》,但由于年代久远,误差较大。
耶律楚材建议成吉思汗放弃《大明历》,改版《武庚元历》,但成吉思汗忙于西征,没有发行新的历法。忽必烈成了大汗,刘也建议修改新历法。
元朝十三年,忽必烈任命王勋为太史陵,郭守敬为同治太史元官,共同负责修订新历法。后来,国子监张文倩领太史院,枢密院事张仪主管此事。王勋还推荐许衡参与修订新历法。
王迅等人根据自己的特长有自己的分工,王迅负责计算,许衡懂得历法原理,而郭守敬精通天文观测和仪器制造。
郭守敬认为,历法修订的基础在于试验、试验装置和仪器。今天使用的四天浑仪是北宋时期的遗物,误差太大,不准确。因此,郭守敬做出了新的乐器风格,受到忽必烈的称赞。
这种新仪器包括“简仪”、“高标”、“浑仪”等十二种仪器,还创造了由观测者携带的“积极计划”、“药丸观察”等四种仪器。
简仪是郭守敬发明的最重要的天文仪器,它的科技含量很高,使得浑仪上的圆周刻度精确到一小时的三十分之一。可以说是世界上前所未有的,因为它“法律简单明了,不缺机密,也不缺机密”。
阳器是一种俯视天空的铜器,形似仰面躺着的铜壶,直径10尺,深2尺,深6尺。壶顶刻有东南西北四个方向,壶内刻有观测地点纬度对应的赤道坐标。锅口顶部横竖交叉设置一块小木板,木板上开有一个面向锅底中心的小孔。阳光透过小孔照射进来,在壶面上呈现出一个圆形的倒影。人们可以从倒置仪器底部的倒置图像中读出太阳的实际坐标。如果发生日食,人们也可以从倒影对应的不足之处看到日食发生的时间和位置。
高标、景福、魁奇是三种通过测量阴影来确定节气时间的仪器。
元代人杨欢对这三件乐器赞不绝口,说:“显高之法,是先贤怯,顶影空,故取之是苦。陈在表面上是梁,荆夫在底层,乔夫在梁,则是微妙。瞥见月亮是一种反射。光的几个极限,标准要付出。技术的秘密,推动步伐的本质,过去和现在的历史,以及完成它的能力”。
经过郭守敬和众多天文历法官员的共同努力,在元朝第17年编纂了新历法,忽必烈赐名“新历法”,并在世界各地颁布。
可以说,郭守敬是中国历史上最著名的天文学家和水文学家,是中华民族科技史上的骄傲。
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