郭守敬的幸与不幸

郭守敬

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。

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。

郭守敬的幸与不幸

◎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。

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：

1、1234～1235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。

2、1292～1293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。

3、1266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。

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。

有必要对郭守敬的水利思想再做一番介绍，从中可以看出中国古代水利思想的先进性。值得人深思的是，这种思想的先进性，恰恰是在工程技术不发达的情况下产生出来的，比如就郭守敬治水中最主要的引水工程来讲，由于没有现代的混凝土技术，建不起抗洪水冲刷的大坝，所以主要是采取无坝引水，而无坝引水要解决的一个重大问题是防洪，在这一点，郭守敬做得非常出色，总的思想是不与水对着干，而是顺应自然，因势利导，既修迎水堤，又修退水渠。在郭守敬的治水生涯中，这一思想在宁夏引黄灌溉中就得到了贯彻，而在引永定河进北京的工程中体现得尤其突出。

永定河斜贯北京城的西南，是路经北京地区最大的河流，但是水流浑浊，迁徙无定，经常泛滥成灾，很难控制，如果引水不当，则会对北京城产生重大威胁。元代以前的金代，就有过引水失败的先例。而郭守敬通过种种合理的设计，成功、安全地实现了从永定河引水。首先，他将引水口设在了金代取水口金口的上游，在取水口左侧修筑一段引水堤，引导河水入渠，经过三四里的引渠，永定河水才到达进口闸。这样设计的最大优点是；当永定河发生大洪水，首先淹没的是引水堤。即使大水冲毁了这段引渠，洪水也不会流入金口。其次，在金口上游预先开减水口，在减水口后开挖一条退水渠，相当于泄洪道，这条退水渠靠近永定河一岸，挖的又深又宽，连通永定河。当特大洪水来临时，从取水口进入引渠的超标洪水，大部分可以沿退水渠又回流到永定河，而不会进入金口对北京城产生威胁。减水口一般安装闸门，或者修筑竹笼装石的溢流坝，实际上是一种自溃坝，这种坝在在洪水来临时可以自动溃决，实现泄洪。这种引水方式，原理与四川都江堰分水鱼嘴和飞沙堰泄洪方式一样，也与宁夏黄河引水的方式类似，都是中国传统水利技术结合当地河流特点的应用，面对暴涨暴落的大河，在当时没有混凝土等强抗冲刷建筑材料技术的条件下，这样做是最好的解决引水与防洪矛盾的办法。

后来，在开通惠河时，为了解决运河与山溪交叉的问题，郭守敬修建了清水口工程，在没法利用混凝土修建大跨度立体交叉输水渠道的条件下，同样采取了这种自溃坝的技术，即将新建渠道的山溪入口处河堤修建得很低，保证溪水可以直接流入渠道，而修建入口对面处河堤时，多用临时性建筑材料修筑而成，比如竹笼装石等，这样可以保证平时溪水可以自然流入渠道，而当山洪爆发时，洪水会将与原来山溪下游用竹笼装石修筑的河堤冲毁，形成缺口，让山洪可以很快从原来的河床排泄到下游。山洪停止后，仅用较少的人工，很快就能将冲毁的堤岸修复，渠道就能恢复正常通水。

从以上可以看出，郭守敬所采取的引水和防洪设计方案，和现代相比，从工程技术的角度来看，的确是落后的，但所蕴含的顺应自然的水利思想，又是十分先进的。今天我们利用先进的工程技术，修筑了很多的大坝，企图控制住洪水，但事与愿违，洪水问题不但没有解决，反而有更加严重的趋势，每一年我们都会听到“百年一遇的洪水”的说法，实在是荒唐，明明是一年一遇嘛！之所以出现这种情况，有可能和我们今天的治水思想存在方向性的错误有关，我们太相信人的力量了，相信到过于自大了，以为凭借科学技术，人就可以控制住自然，这实在是可笑的。我们还看到了人类因为违背自然规律，造成了一系列严重的后果，就修大坝来讲，造成了严重的生态失衡，比如鱼类的灭绝等等。

因此，当代水利专家李佩成院士说，要想治好水，首先要治好人的心态。在自然面前，我们的确应该多一点敬畏，少一点愚妄，与其与之抗争，不如老实顺应，此为天道矣！

尽管中国古代出现了像郭守敬这样的科学家，但当我们把中国的科学成就置之于世界文明的背景之下，还是不得不承认，中国的科学，与我们现在所理解的现代科学还根本不是一回事儿，其成就也是寒酸的。

首先，中国古代科学家研究科学的出发点，是非常实用主义的，其目的是为了解决一些现实生活中所急需解决的一些问题，而不是来自于对客观世界的热爱与探索，这一点与现代科学有着本质的区别。比如郭守敬等人制造天文仪器观测天文，并不是为了探索未知的世界，而是为了修编《授时历》。晚年他制造了众多的仪器，比如柜风漏、屏风香漏等，仅仅是为了为了供皇族祭祀和出巡等用的，成为了一种奢侈品。而他治水，目的性则更为明确。当然，笔者在此不是否定这些工作的价值，只是感叹，中国古代科学活动从来都陷入这样头痛医头，脚痛医脚的外在环境中，到今天也依然如此。

其次，中国古代科学只有“家学”，而没有一套公共的科学体系。拿人才培养来讲，基本上处于一种看天吃饭的状态，比如郭守敬，他之所以成为科学家，除了天赋异禀之外，很大程度上源自于祖父的影响和教导。可以这么设想，假如他的祖父不这样教育他，他是不是就不会成为后来的郭守敬呢？很有可能。郭守敬一生从事科学研究达60多年之久，但到后来，元朝在这方面还是人才匮乏，以致于出现了不准他退休的规定，实在是不得已啊。

前文讲过，郭守敬在十几岁的时候，就修复了古代的一些计时仪器和天文仪器等，这一个方面说明他有本事，但另一方面又说明，中国古代科学是没有传承性的，一项科技成果，往往说没就没了，后人要想了解，只有重新开始研究制作，而制作出来的是不是原来那个东西，只有老天知道。反观欧洲，两千年前发现的欧几里得几何原理，到两千年后还是中学的基础教材。郭守敬一生也制造了大量的天文仪器，这些仪器中很多到底是怎么回事，现在的人们也已经不甚了然了。更让笔者感到绝望的是，郭守敬十几岁时恢复制作了“莲花漏”这样以往的计时仪器，到后来他所制作的计时仪器，还是与之没有根本性的变化和进步。

明代科学家徐光启在评价郭守敬治水成就时，认为他是继承了大禹的绝学，这句看似夸奖的话，却让笔者默然，更为不幸的是，徐光启又指出，郭守敬在治水中的科学传统已经又失传了，又成为了“绝学”。从元代到明代，这才多长时间啊！

唉，为什么我们总有那么多师傅传徒弟的“绝学”呢？什么时候我们不以这样的“绝学”沾沾自喜了，我们的科学才有救。

关于郭守敬的研究，一直以来侧重于他在天文历法上的成就，国内外肯定的最多的也是他这方面的成就，1970年，国际天文组织将月球背面的一个环形山命名为“郭守敬环形山”，1978年，国际天文组织又将国际编号为2012号的小行星命名为“郭守敬星”。但对郭守敬水利方面的研究相对较少，尤其是关于其水利思想，还没有引起足够的重视，事实上，正如前文所叙，郭守敬等中国古代科学家的水利思想，极为智慧，契合天道，继承并发扬这种思想，对今天我们的水利工作应该大有帮助。

目前国内郭守敬的纪念地有两处，一处是河北邢台市的郭守敬纪念馆，另一处是北京什刹海汇通祠郭守敬纪念馆，这里曾是郭守敬生前主要工作部门都水监所在地，也曾是京杭大运河在北京城的终点。本刊记者于2011年11月曾探访于此，当年的那种码头繁华的情景是见不到了，只有西海等湖泊沉淀着那段非凡的故事！

本文节选自《休闲读品天下》2011年第四辑 《郭守敬的幸与不幸》.

编辑：木图

文章：高远

图片：休闲读品

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