元代著名科学家郭守敬在天文历法、天文仪器制造与水利工程等科学技术领域都取得了重大成就，本书介绍了郭守敬的历史背景、家学渊源，论述其重视科学实践，重视数学的运用，追求实践与理论的统一，追求综合效益的实现等的科学思想和科学方法，以及善于继承与勇于创新的科学精神，实事求是与精益求精的科学态度，并对其历史地位和对国内外的影响进行了肯定。通过本书，读者可以对郭守敬其人其事有一个全面而充分的认识，领略我国古代在水利工程及天文学领域所取得的辉煌成就。

导　言 孙小淳 读者眼前的这本小册子，是已故著名中国天文学史家薄树人先生（19341997年）撰写的我国元代伟大天文学家、水利学家郭守敬（12311316年）的小传。虽然写于半个多世纪以前，而且只用了不到2万字，却是对郭守敬生平和科学活动的准确而生动的叙述，今天读来，仍然趣味盎然，郭守敬聪明多才、极具创造力的古代科学家形象跃然纸上，给我们带来启发。 如果要列举一下中国古代科学家的名字，郭守敬应当首屈一指。郭守敬1231年生于顺德邢台（今河北省邢台市）。他自幼受祖父郭荣的影响，熟知天文、数学和水利。18岁时，祖父送他到紫金山中，跟随当时北方名士刘秉忠学习天文历法、数学、地理等学问。1262年，经刘秉忠、张文谦举荐，郭守敬觐见忽必烈，提出了兴修水利的六项工程，得到忽必烈的重视和赏识，任都水少监。1279年，南宋灭亡，元王朝统一中国，设太史院，在大都建立司天台，王恂任太史令，郭守敬任同知太史院事。1280年完成《授时历》。1286年，任太史令。此后虽然有其他任职，但一直兼任太史院事，直到1316年去世。 郭守敬一生经历的正是蒙古灭金，元宋更替的文明大融合的时代。正是这样的一个时代，才使得郭守敬能够发挥他的聪明才智，秉承中国天文学深厚的传统，受外来思想的激发，驰骋想象，勇于创新，做出了举世瞩目的天文学成就。 郭守敬的天文学贡献首先是在天文仪器制作方面。他一生创制了22种天文仪器，绝大多数都是前所未有的创造。简仪是一种崭新的天体位置测量仪器，克服了传统浑仪环圈繁多、运转不便、遮蔽天体的缺点，其安装方式等同于现代望远镜的赤道式安装，所不同的就是当时的窥管还没有使用望远镜镜片。简仪还使用了滚动轴承，这在世界上是首创。他开创了天文仪器大型化的先河。他把传统的圭表高度从8尺增至4丈，大大提高了影长的测量精度，准确确定了冬至点的时刻，为制定精良的历法奠定了观测基础。 郭守敬与王恂合作制定的《授时历》使中国古代历法达到了一个高峰。清代阮元在《畴人传》中说，《授时历》是自汉以来，为术七十余家，莫之伦比也。其采用的天文常数达到了前所未有的精度。回归年长度采用的是365.2425日，与现行的公历完全相同。他定的黄赤交角度数也与现代计算误差极小。500年后，法国天文学家拉普拉斯（17491827年）就采用了郭守敬的测定值来验证他的天体力学理论中关于黄赤交角缓慢变小的观点。《授时历》在天文计算方法上也有许多创新，用三次内插法计算日、月、五星运动，用类似球面三角的方法进行黄道赤道坐标系统的换算。 在天文测量方面，他组织了所谓的四海测验，派出多支天文大地测量队伍，东至朝鲜，西抵川滇，北及西伯利亚，南至越南，进行北极出地高度、晷影和昼夜时刻测量。他亲自率领人员从南海至北海，选取27个地点测量，测量得出各地的北极高度的平均误差为0.35度。这样规模的子午线大地测量，在当时世界上是绝无仅有的。在恒星测量方面，郭守敬不仅测量了传统的比较明亮的恒星，而且测量了很多不太亮的恒星和传统中没有星名的小星。在某种意义上来说，这是深空观测的开端。我们现在建造越来越大的望远镜，就是为了看到更远、更暗的天体。 郭守敬在天文学研究上展现出一种可贵的科学精神，就是精于实测、富于积累、敢于创新、挑战当时最重大的天文学问题，进行永无止境的探索。制定精良的历法需要准确的冬至点时刻。郭守敬为了解决这个问题而发明的仪器有：高表、窥几和景符。为确定冬至时刻，郭守敬在三年的时间里在冬至日前后进行了200多次影长测量。他确定的冬至时刻与实际冬至时刻之差在1刻以下，这在古代已经是非常了不起的成就。但是郭守敬并不满足，在完成《授时历》之后，他花了很多时间，做所谓的候气实验。按照当时的宇宙论，宇宙是有音律的，二十四节气是天地之气的节律。真正的冬至时刻必须是宇宙之气达到了一种状态，与冬至的律管黄钟共鸣。候气实验就是为了确定那真正的时间原点，探索当时最根本的宇宙学问题，其科学探索的境界可以说是无比崇高的。在这个意义上，它与今天用大望远镜寻找暗物质、暗能量，探索宇宙的起源，有异曲同工之.妙。 郭守敬的天文学成就对当时的世界，特别是对东亚国家产生了重大的影响。《授时历》一经颁布就被朝鲜接受，在朝鲜实际行用了近400年。李朝在世宗时期（14181450年）大量引进中国天文学知识，模仿制造郭守敬的天 文仪器，并有许多重要发明，如自击漏。 郭守敬在水利方面的成就本书中也有很好的叙述，这里不再介绍。对郭守敬作为这中国古代最杰出的科学家之一，我们今天无论如何评价都不为过。英国著名科学史家李约瑟说：对于广泛用于现代望远镜的赤道装置而言，郭守敬的简仪是当之无愧的先驱。我国著名天文学家王绶琯说：中国天文学在同时代天文成就中占据的高度，至今还没有超过郭守敬曾攀登到的高峰。1970年，国际天文学联合会命名月球的一座环形山为郭守敬。1978年，又将第2012号小行星命名为郭守敬。2009年，中国科学院国家天文台把我国最大、最先进的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）正式命名为郭守敬望远镜。郭守敬的天文学成就，如同一座巍峨的历史灯塔，指引着中国天文学的未来。 以上是再读薄树人先生《郭守敬》的心得体会，忝作再版导言。 2016年10月15日于北京

薄树人（19341997年）是当代中国天文学史界的代表人物。50年代他毕业于南京大学数学天文系，立志从事天文学史研究。60年代他和著名天文学史家席泽宗合作，以《中、朝、日三国古代的新星记录及其在射电天文学中的意义》蜚声国际天文学、科学史界。在40年的学术生涯中，他在中国古代天文学的系统整理与研究、天象记录、恒星观测、历法、天文学家、天文仪器、天文台、中外天文学交流、天文学史文献学、天文学思想等方面都做了大量重要工作。他是中国天文学史研究重要学术组织者和学科带头人之一，以他毕生的精力为中国天文学史研究事业作出了重大的贡献。

目　　录 一、勤奋学习的少年………………001 二、修水利初显才能………………007 三、巧制仪器观天文………………013 四、让船舶驶入大都城……………038 五、晚年的声望……………………051 六、多方面的成就…………………055