中國元代的大天文學傢、數學傢、水利專傢和儀器製造傢。字若思,順德邢臺(今河北邢臺)人。生於元太宗三年,卒於元仁宗延祐二年。郭守敬幼承祖父郭榮傢學,攻研天文、算學、水利。少年時代隨忽必烈的謀臣劉秉忠讀書,結識少年王恂。郭守敬322歲由劉秉忠的同學張文謙推薦而出仕元廷。他多次參加整治華北水道工程,頗有貢獻。至元十三年(公元1276年)元世祖忽必烈攻下南宋首都臨安,在統一前夕,命令制訂新歷法,由張文謙等主持成立新的治歷機構太史局。太史局由王恂負責,郭守敬輔助。在學術上則王恂主推算,郭主制儀和觀測。至元十五年(或十六年)太史局改稱太史院,王恂任太史令,郭守敬為同知太史院事,建立天文臺。當時,有楊恭懿等來參預共事。經過四年努力,終於在至元十七年編出新歷,經忽必烈定名為《授時歷》。

  《授時歷》是中國古代一部很精良的歷法。王恂、郭守敬等人曾研究分析漢代以來的四十多傢歷法,吸取各歷之長,力主制歷應“明歷之理”(王恂)和“歷之本在於測驗,而測驗之器莫先儀表”(郭守敬),采取理論與實踐相結合的科學態度,取得許多重要成就:

  ① 創制多種天文儀器 郭守敬為修歷而設計和監制的新儀器有:簡儀、高表、候極儀、渾天象、玲瓏儀、仰儀、立運儀、證理儀、景符、窺幾、日月食儀以及星晷定時儀12種(史書記載稱13種,有的研究者認為末一種或為星晷與定時儀兩種)。另外,他還制作瞭適合攜帶的儀器四種:正方案、丸表、懸正儀和座正儀。這些儀器中最重要的是簡儀和高表(見登封觀星臺)。

  ② 進行大規模的天體測量 郭守敬主持27個地方的日影測量、北極出地高度和二分二至日晝夜時刻的測定。除一些重要城市外,還特別規定從北緯15°的南海起,每隔10°設點,到65°地方為止。除個別有疑問的地點外,北極出地高度的平均誤差隻有0°35。另外,對全天業已命名計數和尚未命名的恒星也作瞭一次比較全面的位置測定。

  ③ 推算精確的回歸年長度 在大都(今北京),通過三年半約二百次的晷影測量,郭守敬定出至元十四年到十七年的冬至時刻。他又結合歷史上的可靠資料加以歸算,得出一回歸年的長度為365.2425日。這個值同現今世界上通用的公歷值一樣。

  ④ 廢除沿用已久的上元積年、日法 中國古歷,自西漢劉歆作《三統歷》以來,一直利用上元積年和日法進行計算。唐、宋時,曹士胱等試作改變。《授時歷》則完全廢除瞭上元積年,采用至元十七年的冬至時刻作為計算的出發點,以至元十八年為“元”,即開始之年。所用的數據,個位數以下一律以100為進位單位,即用百進位式的小數制,取消日法的分數表達方式。

  ⑤ 發展宋、元時代的數學方法 王恂和郭守敬創立招差術,用等間距三次差內插法計算日、月、五星的運動和位置。在黃赤道差和黃赤道內外度的計算中,又創用弧矢割圓術,即三角術的方法。

  ⑥ 測定新的黃赤大距 重新測定黃赤交角,所得新值依《元史·郭守敬傳》記載是23°90′;而依《歷志》則為23°90′30″。折360°制分別為23°33′23″或23°33′34″,接近代天體力學公式計算應為23°31′58″,誤差僅為1ḷ4或1ḷ5。法國拉普拉斯提出黃赤交角值在逐漸變小的理論,曾引用郭守敬的測定值作為理論根據,並給予高度評價。

  《授時歷》完成後,王恂與郭守敬著手整理觀測資料,編制各種數據用表。至元十八年,王恂去世,由郭守敬一人主持這項工作。至元二十三年,他繼王恂任太史令。他所編述的天文歷法著作,有《推步》七卷、《立成》二卷、《歷議擬稿》三卷、《轉神選擇》二卷、《上中下三歷註式》十二卷、《時候箋註》二卷、《修改源流》一卷、《儀象法式》二卷、《二至晷景考》二十卷、《五星細行考》五十卷、《古今交食考》一卷、《新測二十八宿雜座諸星入宿去極》一卷、《新測無名諸星》一卷和《月離考》一卷。現存《元史》和《高麗史》中的《授時歷經》,大抵即為上述的《推步》。

  晚年,郭守敬致力於河工水利,兼任都水監。至元二十八至三十年,他提出並完成瞭自大都到通州的運河(即白浮渠和通惠河)工程。至元三十一年,郭守敬升任昭文館大學士兼知太史院事。他主持河工工程期間,制成一些精良的計時器。

  

參考書目

 中國科學院自然科學史研究室編:《中國古代科學傢》,科學出版社,北京,1963。