郭守敬——我国元代杰出的科学技术专家。他具有多种学识和才能，在地形测量、机械构造、仪器制作、农田水利建设、河道工程修建，以及算学与天文历法等方面，都取得了辉煌成就。

一、勤奋学习的少年

我国元朝大科学家郭守敬，号若思，蒙古大汗窝阔台 3 年（公元 1231 年，即南宋理宗赵昀绍定四年）出生在邢台市一带，也就是现在的河北省邢台县。13 世纪初叶，我国北部主要为金朝所统治，南方则处在南宋王朝的统治之下。金朝统治地区的北部，过着游牧生活、处于氏族部落后期的蒙古族正日益强大，不断向外扩展。1206 年，成吉思汗统一蒙古各部建立蒙古汗国以后，率兵南下攻打金朝。1214 进逼金京中都（今北京市西南部）北郊。金宣宗完颜珣自中都迁都到开封。成吉思汗元年（1215 年），便占领了中都，改称燕京。5 年后的 1220 年，蒙古兵攻入邢台。成吉思汗死后，第三子窝阔台于 1229 年继位做了大汗。窝阔台 6 年（金哀宗完颜守绪天兴 3 年）的时候，蒙古大汗与南宋合兵，攻下蔡州（今河南省汝南），灭了金朝，统治了整个北方。

此后，窝阔台的继承者和南宋对峙了数十年。成吉思汗的孙子蒙哥于1251 年当上大汗时，将大沙漠以南领土上的军事大事，都嘱托交给了忽必烈。蒙哥是成吉思汗第四子拖雷的长子。忽必烈是蒙哥的弟弟，拖雷的第四子。忽必烈开府于滦河上游之地，于是我国北部便处于忽必烈的统治之下。忽必烈在 1260 年蒙哥死后抢位自立为大汗，依中原制度称皇帝，并且采用年

号纪年，称为中统。中统 5 年（1264 年）又改号为至元元年，并在至元 8 年

（1271 年）正式建立国号，称为“大元”。不久，元兵继续南进，灭南宋，并在至元 16 年（1279 年）完全略定了南宋。从此，南北统一，建立了一个统一的多民族国家。郭守敬就是在元朝统治下出生和成长的。

郭守敬的父亲大概在早年去世，具体情况和经历已不详。郭守敬从小是跟着祖父长大的。他的祖父郭荣，号鸳水，学识丰富，不但通晓五经，还精于数学、天文、水利等多种学术，经常和当地一些士大夫在一起谈论研究学问。在中小地主阶级的家庭中，在祖父的教育影响下，郭守敬小时候就很喜欢学习科学自然等知识。郭守敬志于学而笃于行，他在童年时不爱和年岁相若的孩子们嬉戏，而常常热衷于观察周围自然界发生的各种现象；对书本里讲到的一些事物，他总想搞清楚其中的奥妙。在老祖父的亲自管教下，他继承祖业，每天用心念书，有时候也弄些容易到手的材料做些自己有兴味的玩意。

郭守敬有个老朋友，名叫刘侃，字仲晦，后来改名为刘秉忠。此人知识面很广，精研古代的《易经》和宋代邵雍的《皇极经世》，深通天文、算数、地理、音律、三式（术数）等各类学识。他生于邢州，由于不得志，青年时代便出家到武安（今河北武安）丛山中的天宁寺当和尚，法名子聪，自号藏春散人。后来他随一个很受蒙古人信任的海云和尚北上。海云是受封于蒙哥汗掌管天下佛教的一个有权势的僧人。经海云介绍，子聪见到忽必烈。忽必烈甚为器重他，找他在藩邸当顾问，经常向他咨询国家大事。子聪原是与郭荣谈得来的熟朋友，郭荣则对他的博学多识，十分钦佩。大约在郭守敬十多岁时，子聪的父亲死了，子聪回到邢州奔丧。三年服丧期间，他在邢州西南

一百四十里的磁州（今河北磁县）武安县的紫金山，与老朋友张文谦，张易一起读书，还带了个原籍唐县（今河北唐县）的少年王恂在一起研习。郭荣趁机叫郭守敬到紫金山去随子聪等一同学习。金末元初，北方民间讲学之风相当盛行。虽然处在战乱年代，各地却常有一些志同道合之士，聚在一起研讨各种学问。所以，元初出仕的那些士大夫中，颇有一些杰出的人才。特别是王恂，他字敬甫，中山唐县（今河北省唐县）人，他比郭守敬小四、五岁，博学多识，是我国历史上出类拔萃的天文数学家。在紫金山研习的这几个人，后来相继进入元廷。有的在政务上做出贡献，有的在科学方面有所发明。这三年中，郭守敬在天文、算学，历法等各方面的学问，都有很大长进。尤其是算学，那是研究天文历法的重要工具和基础，郭守敬和同学在共同学习和钻研中，在继承和发展前人成果方面，造诣更深。这对他以后的事业有着重大影响。

郭守敬十五、六岁的时候，曾获得一幅拓印的《莲花漏图》。莲花漏是一种构造并不简单的仪器。它是北宋时期燕肃在前代漏壶的基础上加以改进而发明创造的。这是一种利用滴水来计量时间的仪器，是我国古代一种比较精确的漏壶。这种计时仪器由一整套的水箱、水壶、吸水管、带有刻度的箭，以及其它一些部件组成。壶中水位的高低，水质的洁净与否，都影响到水从壶嘴流出的速度。采取一套箱壶，使主要的那只大壶里的水保持常满，让水均匀地漏到箭壶里，流速保持稳定，可使插在壶中的箭逐步均匀上升。看箭杆上的刻度读数，便可知道是什么时刻了。由于水壶的若干部分以及箭都制成了莲花、莲蓬和莲叶的形状，因此，取名莲花漏。又因燕肃是在宋仁宗赵祯天圣 9 年（1031 年）创制的，又叫天圣莲花漏。4 季中气温有所变动，水的温度也就不同，这使水的粘滞性有所变化。粘性的变化又会影响水的流速和流量，这就关系到漏壶计时的准确性。再则，地球绕太阳公转时，地轴是倾斜的，犹如陀螺旋转时它的轴会倾侧，其理相同。地球在轨道上的运行又是冬天略快，夏天略慢（对北半球而言）。因此，一年中每天日子的长短不一样。冬夏两季稍长，春秋两季略短，最长和最短的日子可差 50 秒钟。现在

每天用 24 小时来计时，是取个平均值，叫做平太阳日。由于这许多因素，主

要是昼夜时刻长短不同的因素，莲花漏壶中使用上漆的桐木箭，全套共有 48

支。白天和黑夜分别依其时间长度各用一支，又随 24 个节气变化而更换使

用。古代的计时把一天分成一百刻。莲花漏的四尺长箭上，一刻又分成 60

分，每分约合现代的 14.4 秒。所以它就有较高的准确性。燕肃为了推广他对漏壶的这种改进，曾在许多地方将莲花漏的图样刻在石碑上，好让大家容易见到。宋金时代，莲花漏流传得相当广泛，很多地方的城墙的谯楼上都放置着一套莲花漏，给当地的居民做为计时的依据。

动乱的战争年代，到处遭破坏，莲花漏变得很稀罕、极少见到了。单凭一张图，成年人也弄不清它的原理和构造。少年郭守敬得到这幅图后，认真加以琢磨。他很快就弄懂了莲花漏的原理，并能讲得清清楚楚。聪明在于勤奋。并不是郭守敬的天赋特别高，而是他具有善于思考，不畏困难，而且刻苦钻研的顽强精神。他用竹篾仿照古图扎制浑天仪，并且运用它来进行实际观测。正是在这一段少年时期，郭守敬勤奋学习并能结合实际，学以致用。元朝统治的北方农业地区，掳掠破坏极为严重。由于遭到长期的战争破

坏，大片农田废弃，不少被圈作牧场。民族压迫深重，生产急剧下降。这就不利于元朝贵族对一个比较先进的封建国家的统治。忽必烈在辖领北方之

初，曾网罗了一批汉族地主阶级中的上层知识分子，担任重要职务或当参谋。其中比较有名的，就有刘秉忠，以及他所推荐的张文谦（忽必烈任用他为王府书记），还有许衡、姚枢、窦默等人。这些人从地主阶级的根本立场和长远利益出发，根据历来封建统治阶级治理天下的一些基本政策，为忽必烈制订了若干政治经济措施。

在金代，邢州本来人口繁盛，经济殷实，计有 700 多户，但是，经过战

争的破坏，农业极度衰退。而到贵由汗年间（1246—1284 年），只剩下 500 余户了。在这种情况下，张文谦向忽必烈建议：派良吏去治理居南北要冲的邢州，以为其它地方示范。忽必烈同意了，设立邢州安抚司，由脱兀脱、张耕任安抚使。刘肃任商榷使，张、刘等到任后，采取了一些安抚措施，如兴办冶铁作坊，招集流散的百姓，进行恢复生产等工作。

农业生产与水利关系密切，张、刘二人也就从事一些水道的整治工作。当时邢州城北有三条河流。南面一条最大的名潦水，靠城流经 2、3 里后，东向流入蔡水。金元战争的混乱年代，河渠水道无人管理，河水破堤而出，四散漫淹，城北低洼处一片沼泽，连冬天也不见干涸。北面有两道小河，近潦水的叫达治泉，稍外一条名野孤泉。在漫流的泥沙堆积下，它们又一起淤塞了。出邢州城北门原有三座石桥跨越三条河流，是城北道衢大路。中间达治泉上那座古老的小石桥，战乱后倾没在大片沉积的泥沙中。30 年过去了，连踪影也见不到了。人们行经那里时，不得不提起衣裳涉水而过。后来有些好心人在达治泉与野狐泉渡口处安上了几根木梁作桥，暂时应付一下，常架常坏，问题根本没有解决。这时，张耕和刘肃便邀请年青的郭守敬到城北的现场。年仅 21 岁的郭守敬，在察勘之后，按照水位、流量和灌溉需要等条件，进行了治理设计工作。他规定了河道的位置，拟订了路线，确定了堤岸的尺寸，核算了需要的工时等。并提出治理规划。疏浚工程开始，把三条河水导向下游。在郭守敬指出应该设桥的地方，挖出了原来的小石桥。从此，潦水依然沿旧河道由南桥下流去，不再泛滥。修整的新石桥与北桥分别引二泉东去，汇合于柳公泉。北去燕京的大路上，过往的行人再也不用跋涉于泥淖之中了。农田得到了灌溉之便，大大促进了当地生产的恢复。郭守敬规划的这一项河道工程，只征调了 400 多人，干了 40 多天，就顺利完工了。办了这件

事，解决了 30 年来的老问题，对人民生活有很多好处。于是事迹在邢台市周围传播开去，郭守敬的技能才干得到了大家的赞扬。