古代科技名人：李淳風、郭守敬、徐光啟｜文物中的科學

文博時空2024-07-08 07:43

文博時空/文 文博時空作者徐之南 早在唐代，李淳風以歷法推算、風力定級、易學研究等著稱于世，元代的郭守敬在全國建立了 27 個天文觀測點，明代的徐光啟更是完成了我國古代農(nóng)業(yè)技術(shù)的集大成之作，他們都是我國古代杰出的科學家。

古代的科技名人，猶如歷史長河中的明珠，閃爍著智慧與創(chuàng)新的光芒。在漫長的歲月里，他們以超越時代的智慧和勇氣，開創(chuàng)了一個個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理論，無一不在科技史冊上鐫刻著自己的名字。

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

[唐] 李淳風

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

李淳風一生著述頗豐，他和袁天罡所著的《推背圖》以其預言的準確而著稱于世，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《齊民要術(shù)》《本草》等幾十部書籍進行過校注。

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

唐太宗為何如此信任他？李淳風真的那么神嗎？一日，主掌歷法推算的唐太史李淳風校對新歷，發(fā)現(xiàn)朔日（初一）將出現(xiàn)日食，古人認為日食是不祥的預兆。唐太宗不悅地說道：“屆時若沒出現(xiàn)日食，你又將如何自處？”李淳風回復圣上：“屆時若日食沒發(fā)生，臣將自請死罪。”當日，唐太宗李世民有意在庭中等候李淳風，眼看太陽就快下山了日食還沒有發(fā)生，唐太宗下旨：“朕現(xiàn)在就讓你先去和妻子訣別吧！”李淳風答復：“尚早。”爾后就在墻壁上做了一個標記，并回復唐太宗：“等日光照到我在墻上做的標記時，日食就會發(fā)生了。”果然如李淳風所言，日光照到墻上的標記時，日食發(fā)生，分毫不差。

唐《乙巳占》

李淳風是世界上第一個給風定級的人，他的名著《乙巳占》，是世界氣象史上最早的專著。《乙巳占》卷首為李淳風的自撰序，序言解釋了他撰述此書的意圖及編撰思想。占星學雖然有其內(nèi)在依據(jù)，但在李淳風看來，歷代的占星學家良莠不齊，鑒于這種情況，李淳風決定對歷史上的占星學作一番梳理，總結(jié)諸家學說，“集其所記，以類相聚，編而次之，采摭英華，刪除繁偽”，編寫一部真正的占星學著作。因此，《乙巳占》不是現(xiàn)代意義上的科學著作，它是一部純粹的占星學典籍。《乙巳占》全書十分之一以上的篇幅來討論風占，其下名目達 33 種之多，如候風法、占風遠近法、推風聲五音法等等。

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

李淳風受命制渾儀，他在中國歷史上第一次把渾儀分為六合儀、三辰儀、四游儀三重，其影響相當深遠。

[元] 郭守敬

郭守敬（1231 年—1316 年），元朝著名的天文學家、數(shù)學家、水利工程專家，字若思，邢州邢臺縣（今河北省邢臺市）人，曾任太史令。郭守敬的一生，足跡遍及半個中國，完成大小百余處河渠泊堰的治理，科技成就有二十幾項遙遙領(lǐng)先于世界水平。1970 年，國際天文學會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)驗充分展示給了雄心勃勃的忽必烈。忽必烈聽后說：“任事者如此，人不為素餐矣”。當即任命郭守敬為“提舉諸路河渠”，負責經(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。

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”，實為積水潭的殘余，被分割成前海、后海、西海三個封閉水域，偶爾可見游船行駛其上。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)。

在忽必烈營建大都時，郭守敬的重要任務(wù)之一是將大運河延伸至大都城內(nèi)。經(jīng)過縝密勘查后，郭守敬選擇改變運河走向，將運河通到了通州，但是從通州到大都的這“最后一公里”卻是一個大難題，因為大都地勢比通州高得多。為了處理這一難題，郭守敬改進了升船閘系統(tǒng)，在通州通往大都的運河上建立了 24 道石閘門，通過分段控制水位，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。積水潭作為大運河的終點，曾吸引無數(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、西海三個封閉水域，即什剎三海。

全國最大規(guī)模的天文觀測活動是如何開展的？眾所周知，元朝的版圖是歷代王朝中最大的，這么大的版圖，對于天文觀測是十分有利的。因此，郭守敬看準了時機，向忽必烈建議：“唐朝開元年間，僧一行曾在全國 13 處觀測點進行天文觀測，如今元朝的疆域比唐還大，是發(fā)展天文的最佳時機。”這項建議得到了忽必烈的贊同，因此在 1279 年，一項名為“四海測驗”的大規(guī)模天文觀測活動正式開啟。

元簡儀

正所謂工欲善其事，必先利其器。這項觀測活動的順利進行，離不開郭守敬積年累月改進的觀測儀器。首先，郭守敬將的龐大不便的“渾儀”改進為靈活精確的“簡儀”，以確定星體坐標；將“圭表”改進為更高的“高表”，以更精確地觀測日影。此外，郭守敬還發(fā)明了仰儀、窺幾等觀測儀器。利用這些儀器，郭守敬觀測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?個測影所。觀測點東起朝鮮半島，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，測量精度之高，參加人員之眾，在中國歷史乃至世界天文史上都是空前的。這些測影所分布在不同緯度，通過觀測當?shù)氐娜沼伴L短，就能計算出地球的半徑。

元河南登封觀星臺

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

元《授時歷》

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

值得注意的是，授時歷首次將小數(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，成為當時世界上最先進的歷法之一。它正式廢除了繁雜的上元紀年，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)，是我國歷法史上的第四次大改革。

[明]徐光啟

徐光啟畫像

徐光啟（1562 年—1633 年），明朝末年至清初的數(shù)學家、天文學家和地理學家，字子先，號玄扈，謚文定，上海人，萬歷進士，官至崇禎朝禮部尚書兼文淵閣大學士、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技術(shù)的研究，勤奮著述，是介紹和吸收歐洲科學技術(shù)的積極推動者。其墓地石牌坊鐫有對聯(lián)“治歷明農(nóng)百世師經(jīng)天緯地，出將入相一個臣奮武揆文”。

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，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，只好一邊教書一邊繼續(xù)考試。

1593 年，徐光啟在韶州執(zhí)教期間結(jié)識傳教士郭居靜。通過郭居靜，徐光啟首次看到一幅世界地圖，這對徐光啟來說是一個嶄新的世界，原來地球是圓的，原來制造了天文望遠鏡來觀測星體運行。這段經(jīng)歷為徐光啟揭開了西學的大門，然而與此同時，他仍需繼續(xù)在科舉道路上前行。

1604 年，徐光啟進京趕考，終于考中進士，正式步入仕途。同年，利瑪竇（MatteoRicci，1552 年—1610 年）也來到北京。徐光啟拜利瑪竇為師，希望能向他學習天文、數(shù)學、測量以及武器制造等各方面的科學知識。一次，利瑪竇向他介紹了西方的數(shù)學著作《幾何原本》，這是古希臘數(shù)學家歐幾里得所著。徐光啟說：“既然這部書如此珍貴，無論遇到多大困難，我也要努力將其翻譯為漢文。”。從那時起，每天下午一離開翰林院，徐光啟都會趕到利瑪竇的地方翻譯《幾何原本》。在此之前，還沒有人翻譯過國外的數(shù)學著作，因此要準確翻譯原作相當困難。之后的一年里，徐光啟逐字逐句地進行反復推敲和多次修改，才有了我們所熟知的“平行線”“三角形”“對角”“直角”“銳角”“鈍角”“相似”等術(shù)語和名詞。最終，徐光啟完成了《幾何原本》的前六卷翻譯工作。

《幾何原本》

徐光啟是中國第一個吃番薯的人？在萬歷三十五年，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。在這段時間里，徐光啟并沒有像一般人那樣只是守制閉門讀書。他一邊整理編纂數(shù)學文獻，完成了《測量異同》和《勾股義》等著作，同時還積極從事另一項工作：培育番薯。

明朝中晚期，雖然災害頻仍、天災人禍不斷，人口卻激增到了一億五千萬左右。為了解決老百姓的吃飯問題，徐光啟開始研究起了番薯的種植。當時大多數(shù)人認為番薯是一種熱帶植物，根本無法在北方種植。徐光啟不斷派人從福建帶回番薯，在上海進行試種。最初，番薯種子要么腐爛，要么被凍壞。后來，通過反復試驗和改進方法，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)了當時的各種施肥技術(shù)，改進和提高了松江地區(qū)的棉花施肥技術(shù)。

在棉地里長大的徐光啟，難道是從小養(yǎng)成的科學家？一個盛夏，幼時徐光啟坐在屋里讀了一陣子書，實在疲倦，就來到田里散心。田里的綿株枝葉繁盛，已經(jīng)長了半米多高，他二話不說卷起褲腳管，伸手把一顆顆綿株尖頂啊給摘斷。這一幕正巧被父親撞見，父親怒氣沖沖地責罵徐光啟：“你剛才做了什么？”徐光啟答：“我在給綿株打頂芯。”父親繼續(xù)責備道：“你把棉花頂芯摘掉了，棉花還能活？”徐光啟笑著說：“您錯怪我了，昨天下午放學時，我看到德章爺爺在田里摘棉花頂芯，他說：‘快到立秋了，棉花已經(jīng)長到兩尺來高，一直分枝生葉就不會結(jié)棉桃了，白白耗費了養(yǎng)分，如果把它頂上的沖天芯摘掉，省下來的養(yǎng)分就可以供應(yīng)下面快成熟的棉桃。’”時光荏苒，轉(zhuǎn)瞬到了摘棉花的時間，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，他積極支持兒子學習農(nóng)業(yè)科學技術(shù)。

明《農(nóng)政全書》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》的初稿。徐光啟去世后，由門人陳子龍于 1649 年整理出版。

《農(nóng)政全書》是徐光啟畢生的心血，也是我國古代農(nóng)業(yè)技術(shù)的集大成之作。它在農(nóng)學史上的地位，如同《本草綱目》之于藥學。全書分為 12 目，共 60 卷，50 余萬字，包括農(nóng)本、田制、農(nóng)事、水利、樹藝等。全書貫穿著徐光啟“農(nóng)政”的政治思想，即農(nóng)業(yè)為立國之本，“富國必以本業(yè)”。因此書中對于開墾與水利的重視，遠超歷代農(nóng)書。

徐光啟墨跡冊頁

除了數(shù)學和農(nóng)學，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》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，多次上書請求引進火炮技術(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)，是中國近代早期重要的法律典籍之一。