古代科技名人：李淳風(fēng)、郭守敬、徐光啟｜文物中的科學(xué)

文博時(shí)空2024-07-08 07:43

文博時(shí)空/文 文博時(shí)空作者徐之南 早在唐代，李淳風(fēng)以歷法推算、風(fēng)力定級(jí)、易學(xué)研究等著稱于世，元代的郭守敬在全國(guó)建立了 27 個(gè)天文觀測(cè)點(diǎn)，明代的徐光啟更是完成了我國(guó)古代農(nóng)業(yè)技術(shù)的集大成之作，他們都是我國(guó)古代杰出的科學(xué)家。

古代的科技名人，猶如歷史長(zhǎng)河中的明珠，閃爍著智慧與創(chuàng)新的光芒。在漫長(zhǎng)的歲月里，他們以超越時(shí)代的智慧和勇氣，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)個(gè)令人驚嘆的科技奇跡，留下了永恒的印記。他們或是發(fā)明了顛覆性的技術(shù)，或是提出了深刻的科學(xué)理論，無(wú)一不在科技史冊(cè)上鐫刻著自己的名字。

早在唐代，李淳風(fēng)以歷法推算、風(fēng)力定級(jí)、易學(xué)研究等著稱于世，元代的郭守敬在全國(guó)建立了 27 個(gè)天文觀測(cè)點(diǎn)，明代的徐光啟更是完成了我國(guó)古代農(nóng)業(yè)技術(shù)的集大成之作，他們都是我國(guó)古代杰出的科學(xué)家。他們的成就不僅在于其個(gè)人的天賦和努力，更在于他們對(duì)人類智慧的貢獻(xiàn)，他們的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)不僅改變了當(dāng)時(shí)的世界，更為后世的科技發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。

[唐] 李淳風(fēng)

李淳風(fēng)（602－670 年），唐代天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、易學(xué)家，道士，道號(hào)黃冠子，岐州雍縣（今陜西寶雞岐山縣）人。唐初時(shí)曾任過(guò)太史令，所以明太祖在敕封李淳風(fēng)時(shí)，將他封為“侯位”，其他諸縣城隍則被封為“伯位”。

李淳風(fēng)一生著述頗豐，他和袁天罡所著的《推背圖》以其預(yù)言的準(zhǔn)確而著稱于世，還有《乙巳占》《五代史志》《皇極歷》《懸鏡》《文史博要》《典章文物志》《秘閣錄》十幾部，并對(duì)《齊民要術(shù)》《本草》等幾十部書(shū)籍進(jìn)行過(guò)校注。

隋仁壽二年（602 年），李淳風(fēng)生于岐州雍，自幼聰慧好學(xué)，博覽群書(shū)，尤其精通天文、歷法、數(shù)學(xué)等。李淳風(fēng) 17 歲時(shí)，經(jīng)推薦成為秦王李世民的記室參軍。25 歲的李淳風(fēng)上書(shū)，對(duì)道士員外散騎郎傅仁均所著的《戊寅元?dú)v》提出 18 條意見(jiàn)，唐太宗采納 7 條意見(jiàn)，授予李淳風(fēng)將仕郎，入太史局供職，鞠躬盡瘁 40 年。

唐太宗為何如此信任他？李淳風(fēng)真的那么神嗎？一日，主掌歷法推算的唐太史李淳風(fēng)校對(duì)新歷，發(fā)現(xiàn)朔日（初一）將出現(xiàn)日食，古人認(rèn)為日食是不祥的預(yù)兆。唐太宗不悅地說(shuō)道：“屆時(shí)若沒(méi)出現(xiàn)日食，你又將如何自處？”李淳風(fēng)回復(fù)圣上：“屆時(shí)若日食沒(méi)發(fā)生，臣將自請(qǐng)死罪。”當(dāng)日，唐太宗李世民有意在庭中等候李淳風(fēng)，眼看太陽(yáng)就快下山了日食還沒(méi)有發(fā)生，唐太宗下旨：“朕現(xiàn)在就讓你先去和妻子訣別吧！”李淳風(fēng)答復(fù)：“尚早。”爾后就在墻壁上做了一個(gè)標(biāo)記，并回復(fù)唐太宗：“等日光照到我在墻上做的標(biāo)記時(shí)，日食就會(huì)發(fā)生了。”果然如李淳風(fēng)所言，日光照到墻上的標(biāo)記時(shí)，日食發(fā)生，分毫不差。

唐《乙巳占》

李淳風(fēng)是世界上第一個(gè)給風(fēng)定級(jí)的人，他的名著《乙巳占》，是世界氣象史上最早的專著。《乙巳占》卷首為李淳風(fēng)的自撰序，序言解釋了他撰述此書(shū)的意圖及編撰思想。占星學(xué)雖然有其內(nèi)在依據(jù)，但在李淳風(fēng)看來(lái)，歷代的占星學(xué)家良莠不齊，鑒于這種情況，李淳風(fēng)決定對(duì)歷史上的占星學(xué)作一番梳理，總結(jié)諸家學(xué)說(shuō)，“集其所記，以類相聚，編而次之，采摭英華，刪除繁偽”，編寫(xiě)一部真正的占星學(xué)著作。因此，《乙巳占》不是現(xiàn)代意義上的科學(xué)著作，它是一部純粹的占星學(xué)典籍。《乙巳占》全書(shū)十分之一以上的篇幅來(lái)討論風(fēng)占，其下名目達(dá) 33 種之多，如候風(fēng)法、占風(fēng)遠(yuǎn)近法、推風(fēng)聲五音法等等。

李淳風(fēng)在數(shù)學(xué)方面的主要貢獻(xiàn)，是編定和注釋著名的十部算經(jīng)。這十部算經(jīng)后被用作唐代國(guó)子監(jiān)算學(xué)館的數(shù)學(xué)教材。

李淳風(fēng)受命制渾儀，他在中國(guó)歷史上第一次把渾儀分為六合儀、三辰儀、四游儀三重，其影響相當(dāng)深遠(yuǎn)。

[元] 郭守敬

郭守敬（1231 年—1316 年），元朝著名的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、水利工程專家，字若思，邢州邢臺(tái)縣（今河北省邢臺(tái)市）人，曾任太史令。郭守敬的一生，足跡遍及半個(gè)中國(guó)，完成大小百余處河渠泊堰的治理，科技成就有二十幾項(xiàng)遙遙領(lǐng)先于世界水平。1970 年，國(guó)際天文學(xué)會(huì)以郭守敬的名字為月球上的一座環(huán)形山命名為“郭守敬環(huán)形山”。1977 年 3 月，國(guó)際小行星中心將小行星 2012 命名為“郭守敬小行星”。

郭守敬三歲喪父母，十七歲制成渾天儀，十八歲完成邢州北脈治水。1262 年，郭守敬在上都向忽必烈面陳“水利六事”，將自己的水利設(shè)想及多年考察、治水的經(jīng)驗(yàn)充分展示給了雄心勃勃的忽必烈。忽必烈聽(tīng)后說(shuō)：“任事者如此，人不為素餐矣”。當(dāng)即任命郭守敬為“提舉諸路河渠”，負(fù)責(zé)經(jīng)辦各地水利事宜。他在入朝為官前后，曾幾次遭暗殺，憑借智慧躲過(guò)。

郭守敬和北京的什剎海有什么關(guān)系呢？位于北京二環(huán)內(nèi)的“什剎海”，實(shí)為積水潭的殘余，被分割成前海、后海、西海三個(gè)封閉水域，偶爾可見(jiàn)游船行駛其上。然而在 700 多年前，積水潭曾是一片寬闊水域，船只川流不息，這一切與郭守敬密切相關(guān)。

在忽必烈營(yíng)建大都時(shí)，郭守敬的重要任務(wù)之一是將大運(yùn)河延伸至大都城內(nèi)。經(jīng)過(guò)縝密勘查后，郭守敬選擇改變運(yùn)河走向，將運(yùn)河通到了通州，但是從通州到大都的這“最后一公里”卻是一個(gè)大難題，因?yàn)榇蠖嫉貏?shì)比通州高得多。為了處理這一難題，郭守敬改進(jìn)了升船閘系統(tǒng)，在通州通往大都的運(yùn)河上建立了 24 道石閘門(mén)，通過(guò)分段控制水位，使船只得以“爬坡”航行。為了保障水量，郭守敬開(kāi)展了引水工程，將昌平山區(qū)的白浮泉作為水源，一路引到積水潭。積水潭作為大運(yùn)河的終點(diǎn)，曾吸引無(wú)數(shù)船只停靠，也催生了鐘鼓樓地區(qū)的商業(yè)繁榮。然而隨著歷史演變，積水潭逐漸失去了航運(yùn)功能，規(guī)模日益縮小，最終演化成今天的前海、后海、西海三個(gè)封閉水域，即什剎三海。

全國(guó)最大規(guī)模的天文觀測(cè)活動(dòng)是如何開(kāi)展的？眾所周知，元朝的版圖是歷代王朝中最大的，這么大的版圖，對(duì)于天文觀測(cè)是十分有利的。因此，郭守敬看準(zhǔn)了時(shí)機(jī)，向忽必烈建議：“唐朝開(kāi)元年間，僧一行曾在全國(guó) 13 處觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行天文觀測(cè)，如今元朝的疆域比唐還大，是發(fā)展天文的最佳時(shí)機(jī)。”這項(xiàng)建議得到了忽必烈的贊同，因此在 1279 年，一項(xiàng)名為“四海測(cè)驗(yàn)”的大規(guī)模天文觀測(cè)活動(dòng)正式開(kāi)啟。

元簡(jiǎn)儀

正所謂工欲善其事，必先利其器。這項(xiàng)觀測(cè)活動(dòng)的順利進(jìn)行，離不開(kāi)郭守敬積年累月改進(jìn)的觀測(cè)儀器。首先，郭守敬將的龐大不便的“渾儀”改進(jìn)為靈活精確的“簡(jiǎn)儀”，以確定星體坐標(biāo)；將“圭表”改進(jìn)為更高的“高表”，以更精確地觀測(cè)日影。此外，郭守敬還發(fā)明了仰儀、窺幾等觀測(cè)儀器。利用這些儀器，郭守敬觀測(cè)出了前人未命名的星體一千余顆。

郭守敬在元朝廣袤的版圖上設(shè)立了?27?個(gè)測(cè)影所。觀測(cè)點(diǎn)東起朝鮮半島，西到川滇和河西走廊，北至西伯利亞，分布地域之廣，考察內(nèi)容之多，測(cè)量精度之高，參加人員之眾，在中國(guó)歷史乃至世界天文史上都是空前的。這些測(cè)影所分布在不同緯度，通過(guò)觀測(cè)當(dāng)?shù)氐娜沼伴L(zhǎng)短，就能計(jì)算出地球的半徑。

元河南登封觀星臺(tái)

這?27?座測(cè)影所唯一保存至今的，就是河南登封的觀星臺(tái)，它是中國(guó)現(xiàn)存最早的古代天文臺(tái)。整個(gè)觀星臺(tái)相當(dāng)于一個(gè)測(cè)量日影的圭表（圭表：測(cè)量日影長(zhǎng)度的一種天文儀器），高聳的城樓式建筑相當(dāng)于一根豎在地面的桿子，稱為“表”，臺(tái)下有一個(gè)南北方向類似長(zhǎng)堤的構(gòu)造，相當(dāng)于測(cè)量長(zhǎng)度的尺子，稱為“圭”，也叫做“量天尺”。

元《授時(shí)歷》

“四海測(cè)驗(yàn)”的成果，就是?1281?年開(kāi)始施行的《授時(shí)歷》。當(dāng)時(shí)，王恂任太史令，郭守敬任同知太史院事，在歷法即將完成時(shí)，王恂去世，但當(dāng)時(shí)授時(shí)歷尚未整理定稿。原先王恂負(fù)責(zé)授時(shí)歷的理論推算，而郭守敬負(fù)責(zé)制造儀器、觀天測(cè)量和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。王恂去世使所有的事情都落到了郭守敬的身上，郭守敬花費(fèi)數(shù)年時(shí)間整理定稿。至元十七年（1280 年），新歷歷成，忽必烈取《尚書(shū)·堯典》中的“敬授民時(shí)”之意賜名《授時(shí)歷》。

值得注意的是，授時(shí)歷首次將小數(shù)引入歷法，以?365.2425?日為?1?回歸年，與地球公轉(zhuǎn)周期只差了?26?秒。這一數(shù)值，與西方通行的公歷相同，卻早了?301?年，成為當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的歷法之一。它正式廢除了繁雜的上元紀(jì)年，以至元十八年辛巳歲冬至為歷元，打破了古代制歷的傳統(tǒng)，是我國(guó)歷法史上的第四次大改革。

[明]徐光啟

徐光啟畫(huà)像

徐光啟（1562 年—1633 年），明朝末年至清初的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和地理學(xué)家，字子先，號(hào)玄扈，謚文定，上海人，萬(wàn)歷進(jìn)士，官至崇禎朝禮部尚書(shū)兼文淵閣大學(xué)士、內(nèi)閣次輔。1603 年入天主教，教名保祿。徐光啟畢生致力于科學(xué)技術(shù)的研究，勤奮著述，是介紹和吸收歐洲科學(xué)技術(shù)的積極推動(dòng)者。其墓地石牌坊鐫有對(duì)聯(lián)“治歷明農(nóng)百世師經(jīng)天緯地，出將入相一個(gè)臣奮武揆文”。

徐光啟自小因家道已經(jīng)中落，只得務(wù)農(nóng)為業(yè)，用為數(shù)不多的家產(chǎn)在龍華寺讀書(shū)，19 歲的徐光啟考中秀才，20 歲一鼓作氣參加了鄉(xiāng)試，卻屢次參考屢次不中，只好一邊教書(shū)一邊繼續(xù)考試。

1593 年，徐光啟在韶州執(zhí)教期間結(jié)識(shí)傳教士郭居靜。通過(guò)郭居靜，徐光啟首次看到一幅世界地圖，這對(duì)徐光啟來(lái)說(shuō)是一個(gè)嶄新的世界，原來(lái)地球是圓的，原來(lái)制造了天文望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)星體運(yùn)行。這段經(jīng)歷為徐光啟揭開(kāi)了西學(xué)的大門(mén)，然而與此同時(shí)，他仍需繼續(xù)在科舉道路上前行。

1604 年，徐光啟進(jìn)京趕考，終于考中進(jìn)士，正式步入仕途。同年，利瑪竇（MatteoRicci，1552 年—1610 年）也來(lái)到北京。徐光啟拜利瑪竇為師，希望能向他學(xué)習(xí)天文、數(shù)學(xué)、測(cè)量以及武器制造等各方面的科學(xué)知識(shí)。一次，利瑪竇向他介紹了西方的數(shù)學(xué)著作《幾何原本》，這是古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得所著。徐光啟說(shuō)：“既然這部書(shū)如此珍貴，無(wú)論遇到多大困難，我也要努力將其翻譯為漢文。”。從那時(shí)起，每天下午一離開(kāi)翰林院，徐光啟都會(huì)趕到利瑪竇的地方翻譯《幾何原本》。在此之前，還沒(méi)有人翻譯過(guò)國(guó)外的數(shù)學(xué)著作，因此要準(zhǔn)確翻譯原作相當(dāng)困難。之后的一年里，徐光啟逐字逐句地進(jìn)行反復(fù)推敲和多次修改，才有了我們所熟知的“平行線”“三角形”“對(duì)角”“直角”“銳角”“鈍角”“相似”等術(shù)語(yǔ)和名詞。最終，徐光啟完成了《幾何原本》的前六卷翻譯工作。

《幾何原本》

徐光啟是中國(guó)第一個(gè)吃番薯的人？在萬(wàn)歷三十五年，徐光啟的父親在北京離世，他按照大明律規(guī)定回鄉(xiāng)丁憂服喪。在這段時(shí)間里，徐光啟并沒(méi)有像一般人那樣只是守制閉門(mén)讀書(shū)。他一邊整理編纂數(shù)學(xué)文獻(xiàn)，完成了《測(cè)量異同》和《勾股義》等著作，同時(shí)還積極從事另一項(xiàng)工作：培育番薯。

明朝中晚期，雖然災(zāi)害頻仍、天災(zāi)人禍不斷，人口卻激增到了一億五千萬(wàn)左右。為了解決老百姓的吃飯問(wèn)題，徐光啟開(kāi)始研究起了番薯的種植。當(dāng)時(shí)大多數(shù)人認(rèn)為番薯是一種熱帶植物，根本無(wú)法在北方種植。徐光啟不斷派人從福建帶回番薯，在上海進(jìn)行試種。最初，番薯種子要么腐爛，要么被凍壞。后來(lái)，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)方法，最終成功地將番薯引種并培育成功。徐光啟總結(jié)出一整套栽培方法，包括傳種、種候、土宜、耕治、種栽等一整套做法，稱之為“松江法”，并創(chuàng)造性地提出了地窖儲(chǔ)藏法，這些方法使得番薯成功在上海地區(qū)種植，并逐漸推廣至山東、河北，甚至東北等地。

徐光啟農(nóng)田施肥札記，總結(jié)了當(dāng)時(shí)的各種施肥技術(shù)，改進(jìn)和提高了松江地區(qū)的棉花施肥技術(shù)。

在棉地里長(zhǎng)大的徐光啟，難道是從小養(yǎng)成的科學(xué)家？一個(gè)盛夏，幼時(shí)徐光啟坐在屋里讀了一陣子書(shū)，實(shí)在疲倦，就來(lái)到田里散心。田里的綿株枝葉繁盛，已經(jīng)長(zhǎng)了半米多高，他二話不說(shuō)卷起褲腳管，伸手把一顆顆綿株尖頂啊給摘斷。這一幕正巧被父親撞見(jiàn)，父親怒氣沖沖地責(zé)罵徐光啟：“你剛才做了什么？”徐光啟答：“我在給綿株打頂芯。”父親繼續(xù)責(zé)備道：“你把棉花頂芯摘掉了，棉花還能活？”徐光啟笑著說(shuō)：“您錯(cuò)怪我了，昨天下午放學(xué)時(shí)，我看到德章?tīng)敔斣谔锢镎藁斝荆f(shuō)：‘快到立秋了，棉花已經(jīng)長(zhǎng)到兩尺來(lái)高，一直分枝生葉就不會(huì)結(jié)棉桃了，白白耗費(fèi)了養(yǎng)分，如果把它頂上的沖天芯摘掉，省下來(lái)的養(yǎng)分就可以供應(yīng)下面快成熟的棉桃。’”時(shí)光荏苒，轉(zhuǎn)瞬到了摘棉花的時(shí)間，徐光啟家的棉花獲得了大豐收，增產(chǎn)了二三成。父親這才自知理虧，從此，他積極支持兒子學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)。

明《農(nóng)政全書(shū)》明崇禎年間平露堂刻本土山灣博物館藏

1624 年，徐光啟因不肯迎合魏忠賢，遭讒劾去職。回到上海后，他將積累多年的農(nóng)業(yè)資料與心得整理編撰，于 1627 年完成了《農(nóng)政全書(shū)》的初稿。徐光啟去世后，由門(mén)人陳子龍于 1649 年整理出版。

《農(nóng)政全書(shū)》是徐光啟畢生的心血，也是我國(guó)古代農(nóng)業(yè)技術(shù)的集大成之作。它在農(nóng)學(xué)史上的地位，如同《本草綱目》之于藥學(xué)。全書(shū)分為 12 目，共 60 卷，50 余萬(wàn)字，包括農(nóng)本、田制、農(nóng)事、水利、樹(shù)藝等。全書(shū)貫穿著徐光啟“農(nóng)政”的政治思想，即農(nóng)業(yè)為立國(guó)之本，“富國(guó)必以本業(yè)”。因此書(shū)中對(duì)于開(kāi)墾與水利的重視，遠(yuǎn)超歷代農(nóng)書(shū)。

徐光啟墨跡冊(cè)頁(yè)

除了數(shù)學(xué)和農(nóng)學(xué)，徐光啟還有很多其他成就。徐光啟在天文歷法領(lǐng)域取得的成就，主要體現(xiàn)在編纂《崇禎歷書(shū)》及提出歷法改革的建議中，他引入了地球是圓形的概念，介紹了經(jīng)度和緯度。在軍事領(lǐng)域，徐光啟著重關(guān)注火炮制造，多次上書(shū)請(qǐng)求引進(jìn)火炮技術(shù)。他還著有《選練百字訣》《選練條格》《練藝條格》等權(quán)威條例和法規(guī)，是中國(guó)近代早期重要的法律典籍之一。