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中国通史-第726部分
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好友知此消息后就把少年郭守敬送到刘秉忠门下深造。这一段时间虽然不长但对郭守敬后来的一生事业却很重要。
刘秉忠守丧期满后回到了忽必烈身边。郭守敬则回到了他的家乡。这时的郭守敬已小有名声。在他成年不久忽必烈派来安抚邢台一带地方的脱兀脱和刘肃等起了整治开挖水流河道的工作并专门聘请郭守敬承担工程的规划设计。郭守敬依仗家传绝学再加上认真的调查勘测很快就弄清了因战乱而破坏了的河道系统。随后的疏浚整治工程使漫的水泽各归故道并且在郭守敬的指点之下一举挖出已被埋没了近三十年的石桥遗物。这项工程受到了时人的传颂。著名文学家元好问曾专门为此写了一篇《邢州新石桥记》1文中的郭生指的就是年轻的郭守敬。
126o年忽必烈登上了皇位。他任命刘秉忠的同学张文谦到大名路（今河北省大名县一带）等地任宣抚使。张文谦把郭守敬带在身边协助他办事。郭守敬所到之处做了许多河道水利的调查勘测工作。他还在大名召集匠人鼓铸了一套他少年时所探究的莲花漏不过大概他把作为装饰性的莲花作了改动因此改称为宝山漏。
中统三年（1262）春张文谦向忽必烈推荐了郭守敬。忽必烈即在开平府（后称上都）召见了他。召见时郭守敬向忽必烈提出了六项水利工程计划。由于他掌握了丰富的实际资料因而所提计划都很具体而有明显的说服力。忽必烈对他大加赞赏当即任命他为提举诸路河渠掌管各地河渠的整修和管理工作。次年他又升任银符副河渠使。
至元元年（1264）初夏忽必烈派唆脱颜与郭守敬二人去西夏一带视察河渠水道。几个月后又派张文谦作为朝廷的代表治理西夏（相当于今甘肃东部、宁夏、内蒙西部一带）。郭守敬在张文谦的领导和支持下修复了黄河中、上游许多被破坏了的渠道受到西夏人民的爱戴。当地人民曾在渠头上为他建立生祠。
1齐履谦：《知太史院事郭公行状》《元文类》卷五o。
1元好问：《遗山集》卷三三。
至元二年郭守敬升任都水少监。至元八年（1271）升任都水监。至元十三年都水监并入工部他被任为工部郎中。
这一年元兵攻克南宋都临安全国统一在望。忽必烈想起了已于两年前去世的刘秉忠曾在生前提出过的建议：改革历法编修新皇朝自己的历法。为此他下令设立太史局（后改称太史院）任命张文谦和另一位大臣张易主持；任命当时任太子赞善的王恂负责具体组织工作后正式任他为太史令。王恂除了调集大都、临安等地的天文官外还聘请了其他一些专家包括当时的理学家许衡和杨恭懿等。其中王恂的老同学工部郎中郭守敬则是最重要的一个他后来被任命为同知太史院事。据当时人记载参加修历的主要人员有明确的专业分工1。其中王恂负责历法的推算而郭守敬则负责仪器和观测。郭守敬在这项工作中挥了惊人的创造力明了十多件天文仪器把我国光辉的天文仪器制造传统推向了新的高峰。郭守敬还组织并亲自进行了大量的天文观测为新历提供了坚实的观测基础。
新历于至元十七年（128o）冬初步告成被定名为《授时历》并颁了次年的历书。但从至元十八年起几个主要的修历人员都先后去世或退休于是只好由郭守敬担负起了整理和总结新历资料的浩大工程。经过几年的时间他整理成《推步》（历法计算的步骤与方法）七卷、《立成》（各种天文计算表）二卷、《历议》（评议历代历法的各种得失及新历的优点所在）三卷等书从而使《授时历》得以流传后世。至元二十三年（1286）郭守敬被任命为元皇朝的第二任太史令。于是他把上述几种书以及《转神选择》二卷、《上中下三历注式》十二卷等书一并进呈朝廷。其后他还著有《时候笺注》（研究二十四节气、七十二候的物候现象和人们届时应从事的政治和社会活动）二卷、《〈授时历）修改源流》一卷、《仪象法式》二卷、《二至晷景考》（研究历代用圭表测影定冬、夏至时刻的问题）二十卷、《五星细行考》五十卷、《古今交食考》一卷、《新测二十八宿杂坐诸星入宿去极》一卷、《新测无名诸星》一卷、《月离考》一卷等重要著作也都藏于官府。但这些书现都已失传令人十分痛惜。
至元二十八年（1291）有人提出利用滦河水道向上拉纤可到上都；又有人提出从麻峪经泸沟（即今永定河）往上可到上都附近的荨麻林（今河北省万全县西北）。忽必烈派郭守敬去调查。郭守敬调查表明这两种方案都是不可行的。在向忽必烈汇报时郭守敬提出了自己的十一项水利计划。其中第一项是提出修一条从大都到通州（今北京市通县）的运河以解决向大都运粮的问题。忽必烈对此极为重视并决定重新设立都水监由郭守敬领导把开凿运河作为要任务进行安排。至元三十年秋天这条全长一百六十多华里的通惠河工程全部完成。从此南来的船舶经大运河可以一直驶进大都城中。
此后郭守敬身兼天文和水利两方面的领导工作。至元三十一年他升任昭文馆大学士、知太史院事但仍然要他过问水利方面的工作。元成宗大德二年（1298）有人提议在上都西北的铁幡竿岭下开出一条宣泄山洪的渠道向南通往滦河。成宗把郭守敬召到上都商议。郭守敬根据地势和历年山洪资料指出这条宣泄山洪的渠道要宽到五十步至七十步（约8o—115米）。但经办此事的人认为郭守敬太夸大了就把他定的宽度缩减了三分之1杨桓：《太史院铭》《元文类》卷十七。
一。谁知次年山洪暴时果然因渠道太窄泛滥成灾还险些冲了元成宗的行帐。元成宗在避水时叹道：“郭太史真是神人呐可惜没有听他的话！”此后郭守敬的声望更高了。大德七年（13o3）元成宗诏令年满七十岁的官员都可以退休独对郭守敬因为许多工作都要依靠他故破例不准他退休。由此形成了一个新例：太史院的天文官都不退休。这样郭守敬就一直工作到去世。元仁宗延祐三年（1316）郭守敬去世享年八十六岁。天文工作上的贡献郭守敬在天文学方面的主要贡献有：制造仪器、从事天文观测和为《授时历》作整理定稿工作。
一、天文仪器的制造郭守敬为完成《授时历》工作创制了十二件天文台上用的仪器四件可携至野外观测用的仪器。这十二件天文台上用的仪器在郭守敬的门人齐履谦为他写的传记中全有记载每件还附有极简洁的一二句赞语1。但不知什么原因这篇传记中合计仪器总数为十三件。由此后世研究家颇为迷惑。但细检齐履谦所记叙及其他各种史料实为十二件。至于四件可携式仪器则在齐履谦也全部罗列。这十六件仪器中有九件在《元史·天文志》有较详细记载：简仪、候极仪、立运仪、浑象、仰仪、高表、景符、闚几和正方案。其中仅正方案被称为可携式仪器。
1。简仪这是郭守敬明的最重要的天文仪器。它是把中国传统的天文仪器浑仪加以简化、改造而成。浑仪是一种赤道装置。它由七八个同心圆环组成共分三层。外层古称仪起固定架构作用也可以测读地平方位角等读数。中层古称三辰仪包括赤道环、黄道环和白道环可以读取赤道度数、黄道度数和白道度数。内层是个双层的圆环古称四游仪。在这双层环中夹有一条两端开口、供瞄准天体用的窥管。四游环可以绕整个仪器的极轴旋转；窥管则可以在夹层中绕整个仪器的中心旋转。这样就可以把窥管瞄向星空中的任何一点。浑仪是中国古代在天文仪器方面的一大创造它在世界天文仪器史上也占有突出的地位。只是由于浑仪窥管外的环圈较多有相当一部分空间被遮蔽了使用效率受到一定影响。
郭守敬的简化是省去与黄道度数、白道度数有关的圆环。把测读地平方位角的圆环分离出来形成一架独立的仪器—立运仪。郭守敬的改造则是改造了同心结构把仪和三辰仪中的两个赤道环都移到四游环的南端用一组云柱架子斜托着它们。四游环转动轴的北端则用另一组云柱结成一个小圆环让圆环中心套着轴的北端。转动轴安装得和天球周日转动轴（也就是地球自转轴）相平行。这样就形成一种新形式的赤道装置。这种新形式的赤道装置后在现代天文望远镜中得到广泛运用。这是简仪成功的第一个事例。由于撤去了许多圆环在四游仪的上方一无遮拦观测范围和效率就有了增加和提高。
郭守敬对浑仪中的窥管也作了改革。传统的窥管是个细长的正方立柱管柱的两端开有圆孔。这种细长的中空的立柱体在加工精度上是比较困难的。郭守敬撤去了柱管的三个面只剩下一面可贴着四游仪环面转动。这一1齐履谦：《知太史院事郭公行状》《元文类》卷五o。
面就像一根尺子故改称窥衡。窥管两头开观测孔的小正方板现在是垂直立在那条尺上的故称为立耳。这样的构造比管子容易加工得多。
由于中国古代测量天体的赤道坐标位置时有自己的特点：相当于现代天文学上所谓赤纬的量中国古代用其余角——去极度来表示；相当于现代天文学上所谓赤经的量中国古代用入宿度（即待测天体与其前在二十八宿中某宿的距星的赤经差）来表示。前者在简仪中的四游仪上可以直接读出；后者在浑仪的情况下是采取二次观测法即把窥管先对准某宿距星从赤道环上读出四游仪所对的读数；然后快转动四游仪把窥管对向待测天体再从赤道环上读出此时四游仪所对的读数。前后两数相减可得天体的入某宿几度的数值。因为二十八宿的距星各有不同的去极度与待测天体的去极度一般来说也都不同因此即使是一个熟练的观测者在前后二次观测之间也都必须用相当一段时间。而天球是在不停转动的。这就使前后二次观测所得的差数并不是这两个天体之间真正的赤经差而是有一定的误差。针对这个情况郭守敬又在简仪上增加了二个部件。它们都是一条长尺称为界衡贴在简仪南部的二个赤道环上中心可绕着四游仪转动轴旋转。每根尺子的两端都用细铜线连接起来细铜线又穿过四游仪的北极轴端。于是二线一尺形成一个平面。观测时可以由两个人分别把一根尺的二条线对向距星或待测天体这样可以同时得到二个读数其赤经差的误差较之浑仪观测所得就可降低。就是在一人观测的情况下因为每次不需要瞄准一个点而是瞄向这个点所经过的线因此所需的瞄准时间也就少得多。这样也就降低了误差。
简仪的刻度也比较精细。古代浑仪刻度一般将圆周分成度或者365141oo刻。每度后来又可分成4等分每刻则分成6等分。这样古代浑仪的最小刻度数是度和刻（古时分刻为分刻即为分）。而简仪上的刻度则度分成等分；刻分成等分即最小读数是度或刻14161611o13616o1o11o136与古浑仪相比读数精度大大提高了一步。
简仪的二个赤道环是重叠在一起的。一个固定不动好像浑仪的仪中的赤道环上刻时刻制度。一个可以转动好象浑仪三辰仪中的赤道环上刻周天度数。为了增加可转环的灵活性郭守敬在二环中间装了四个滚柱这种机械装置可说是近代滚柱轴承的祖先�
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