郭守敬:大胆改造仪器
郭守敬(1231—1316),字若思,顺德邢台(今属河北)人,元代天文学家、水利学家、数学家和仪表制造家。
郭守敬和王恂、许衡等人,共同编制出我国古代最先进、施行最久的历法《授时历》。为了编历,他创制和改进了简仪、高表、候极仪、浑天象、仰仪、立运仪、景符、窥几等十几件天文仪器仪表;还在全国各地设立二十七个观测站,进行了大规模的"四海测量",测出的北极出地高度平均误差只有0.35;新测二十八宿距度,平均误差还不到5′;测定了黄赤交角新值,误差仅1′多;取回归年长度为365.2425日,与现今通行的公历值完全一致。
郭守敬编撰的天文历法著作有《推步》、《立成》、《历议拟稿》、《仪象法式》、《上中下三历注式》和《修历源流》等十四种。为纪念郭守敬的功绩,人们将月球背面的一环形山命名为"郭守敬环形山",将小行星2012命名为"郭守敬小行星"。
大胆改造仪器
元朝时期,忽必烈下令组织历局,调动了各地的天文学者,另修新历。忽必烈将建立太史局的详细工作,都交给了当时做教育工作的王恂,王恂觉得当时的治历人员都仅仅了解编历的方法,不懂得制历的原理。后来,在他的举荐下,元政府把已告老回乡的许衡召回来,负责改历工作。为了表示出对此事的重视,元政府又派昭文馆大学士张文谦总管改历工作。当时,郭守敬在水利部门工作,可众所周知,他精通天文历算,在老同学王恂的举荐下,忽必烈将郭守敬抽调出来,让他去和王恂一块主办改历之事。自此,在天文学领域里,郭守敬终于有机会发挥自己高度的智慧和才能。
治历刚开始,郭守敬首先提出:"历之本在于测验,而测验之器莫先仪表。"即治历的根本是要通过实际观测,而观测需要工具,就必须先准备适用的仪表。郭守敬的见解和许衡的是完全一致的。郭守敬和许衡到大都(今北京)南城外金朝时期的司天台,对仪器设备进行检查。其中,浑仪是北宋时期的东西,是当年金兵攻占北宋的京城汴京(今河南开封市)后,从那里搬运来的。当年,这台浑仪远道颠沛,在转运途中难免会被损伤,再加上长时间放置,更是环圈锈结。况且,这座浑仪原先是在汴京使用的,仪器的北极出地高度是当时所测得的地理纬度35度,而大都的地理纬度要比汴京高很多。金朝把这座仪器运到中都(今北京)之后,并没把仪器指向天球南北极方向的轴的位置很好地进行调整。倘若继续使用这座旧浑仪,那测得的数据误差肯定很大。
郭守敬通过夜晚的观测来对这座浑仪进行检验,查得其南北极轴的方向与天球北极差了大约四度。按地理位置来看,中都和汴京的北极出地高度,应该有五度多的差距,可见仪器早已失灵了。台上的圭表也因为很多年没有整修,变得倾侧歪斜。使用这样旧的仪器,如何能够测得制历所需的大量天文数据呢?因此,郭守敬就对这些旧仪器认真做了检查,并进行了校正和修复。经过一番修整之后,必须进行的测量工作,总算能够开始了。不过,在实际观测中,郭守敬觉得这些陈旧的仪器操作非常不便,存在很多不足之处,测量的精度误差非常大,根本不能满足他的严格要求。
郭守敬对浑仪很有研究,他年幼时,还亲自做过一架竹篾扎的浑天仪。在对旧仪器的缺点做了详细的分析之后,他决心按照自己的意愿重新设计和制造新的天文仪器,以适应实际观测的需要。这个时候,郭守敬已经四十六岁了,职位也非常高了,但他依然跟以前一样,积极地从事具体的工作。在许衡的帮助下,他殚精竭虑设计出了很多新仪器。
后来,郭守敬等人利用新型、准确的仪器,通过实际观察,终于编制出当时最先进、施行最久的历法《授时历》。
大启发
郭守敬在对历法研究的过程中,对过去不适用的仪器加以大胆地改造,从而得出最精确的成果,获得了极大的成就。可以从中得到启示,科学的道路是无止境的,当旧的事物已经不适应形势的发展和需求时,我们就应像郭守敬那样在原有的基础上大胆地进行改造,加以创新,从而能达到一个更好的效果。
青少年应该学习郭守敬的两种精神。其一,对于自己所碰到的问题,要善于深入地进行思考,知其根源。其二,要敢于打破传统旧事物的束缚,在原有的基础上能够大胆地对旧事物进行改革与创新,从而得到更大地发展并有所完善。