數(shù)學(xué)家的故事：數(shù)學(xué)家郭守敬

1、.數(shù)學(xué)家郭守敬的故事郭守敬1231-1316，中國元朝的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、水利專家和儀器制造專家。字假設(shè)思，漢族，順德邢臺(tái)今河北邢臺(tái)人。生于元太宗三年，卒于元仁宗延祐二年。郭守敬曾擔(dān)任都水監(jiān)，負(fù)責(zé)修治元大都至通州的運(yùn)河。1276年郭守敬修訂新歷法，經(jīng)4年時(shí)間制訂出?授時(shí)歷?，通行360多年。是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的一種歷法。1981年，為紀(jì)念郭守敬誕辰750周年，國際天文學(xué)會(huì)以他的名字為月球上的一座環(huán)形山命名。人物生平郭守敬幼承祖父郭榮家學(xué)，攻研天文、算學(xué)、水利。至元十三年公元1276元世祖忽必烈攻下南宋首都臨安，在統(tǒng)一前夕，命令制訂新歷法，由張文謙等主持成立新的治歷機(jī)構(gòu)太史局。太史局由王恂負(fù)責(zé)，

2、郭守敬輔助。在學(xué)術(shù)上那么王恂主推算，郭主制儀和觀測(cè)。至元十五年或十六年，太史局改稱太史院，王恂任太史令，郭守敬為同知太史院事，建立天文臺(tái)。當(dāng)時(shí)，有楊恭懿等來參予共事。經(jīng)過四年努力，終于在至元十七年編出新歷，經(jīng)忽必烈定名為?授時(shí)歷?。?授時(shí)歷?是中國古代一部很精良的歷法。王恂、郭守敬等人曾研究分析漢代以來的四十多家歷法，汲取各歷之長，力主制歷應(yīng)“明歷之理王恂和“歷之本在于測(cè)驗(yàn)，而測(cè)驗(yàn)之器莫先儀表郭守敬，采取理論與理論相結(jié)合的科學(xué)態(tài)度，獲得許多重要成就。郭守敬和王恂、許衡等人，共同編制出我國古代最先進(jìn)、施行最久的歷法?授時(shí)歷?。為了編歷，他創(chuàng)制和改進(jìn)了簡(jiǎn)儀、高表、候極儀、渾天象、仰儀、立運(yùn)儀、景符

3、、窺幾等十幾件天文儀器儀表；還在全國各地設(shè)立二十七個(gè)觀測(cè)站，進(jìn)展了大規(guī)模的“四海測(cè)量，測(cè)出的北極出地高度平均誤差只有0.35；新測(cè)二十八宿距度，平均誤差還不到5'；測(cè)定了黃赤交角新值，誤差僅1'多；取回歸年長度為365.2425日，與現(xiàn)今通行的公歷值完全一致。郭守敬編撰的天文歷法著作有?推步?、?立成?、?歷議擬稿?、?儀象法式?、?上中下三歷注式?和?修歷源流?等十四種，共105卷。為紀(jì)念郭守敬的功績(jī)，人們將月球反面的一環(huán)形山命名為“郭守敬環(huán)形山，將小行星2019命名為“郭守敬小行星。郭守敬12張郭守敬為修歷而設(shè)計(jì)和監(jiān)制的新儀器有：簡(jiǎn)儀、高表、候極儀、玲瓏儀、仰儀、立運(yùn)儀、證

4、理儀、景符、窺幾、日月食儀以及星晷定時(shí)儀12種史書記載稱13種，有的研究者認(rèn)為末一種或?yàn)樾顷信c定時(shí)儀兩種。在大都今北京，郭守敬通過三年半約二百次的晷影測(cè)量，定出至元十四年到十七年的冬至?xí)r刻。他又結(jié)合歷史上的可靠資料加以歸算，得出一回歸年的長度為365.2425日。這個(gè)值同現(xiàn)今世界上通用的公歷值一樣。中國古歷自西漢劉歆作?三統(tǒng)歷?以來，一直利用上元積年和日法進(jìn)展計(jì)算。唐、宋時(shí)，曹士等試作改變。?授時(shí)歷?那么完全廢除了上元積年，采用至元十七年的冬至?xí)r刻作為計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)，以致元十八年為“元，即開場(chǎng)之年。所用的數(shù)據(jù)，個(gè)位數(shù)以下一律以100為進(jìn)位單位，即用百進(jìn)位式的小數(shù)制，取消日法的分?jǐn)?shù)表達(dá)式。晚年，郭

5、守敬致力于河工水利，兼任都水監(jiān)。至元二十八至三十年，他提出并完成了自大都到通州的運(yùn)河即白浮渠和通惠河工程。至元三十一年，郭守敬升任昭文館大學(xué)士兼知太史院事。他主持河工工程期間，制成一些精良的計(jì)時(shí)器。成長經(jīng)歷我國元朝大科學(xué)家郭守敬生于1231年元太宗三年、金哀宗正大八年。家鄉(xiāng)在今河北省邢臺(tái)縣。邢臺(tái)地方本來屬宋朝，1128年宋高宗建炎二年被金朝奪去，到1220年金宣宗興定四年又為后來建立元朝的蒙古貴族占領(lǐng)。所以郭守敬是在元朝統(tǒng)治時(shí)期出生的。后來元朝在1234年滅金，到1279年又滅了宋，統(tǒng)一中國，郭守敬也逐漸成長為一位出色的科學(xué)家。早些時(shí)候，金朝北邊的蒙古人還過著游牧的生活，處在奴隸社會(huì)階段。那時(shí)

6、他們?cè)诮鸪狈揭粠}擾，進(jìn)展的戰(zhàn)爭(zhēng)具有極大的掠奪性和破壞性。當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田水利遭到了嚴(yán)重的破壞，人口大量減少，消費(fèi)急劇下降。這種狀況對(duì)于元朝的建立統(tǒng)治是非常不利的。以元世祖為首的蒙古統(tǒng)治集團(tuán)覺察了這一點(diǎn)，于是在華北地區(qū)封建權(quán)力代表人物的支持下，逐步進(jìn)展了一些改革，改變了一些野蠻的殺掠方式，實(shí)行了一些鼓勵(lì)農(nóng)桑增產(chǎn)的措施。因此，在元世祖的時(shí)代，華北一帶的農(nóng)業(yè)消費(fèi)才逐漸恢復(fù)起來。農(nóng)業(yè)消費(fèi)必須適應(yīng)天時(shí)，農(nóng)田排灌需要水利建立，于是對(duì)天文歷法和水利工程的研究，就成為迫切的要求。同時(shí)，國家統(tǒng)一了，中外交通范圍比以前擴(kuò)大了，更給科學(xué)技術(shù)的開展提供了新的因素。因此，元朝的天文學(xué)和水利學(xué)，在金、宋兩朝的根底上，有了進(jìn)

7、一步的開展。郭守敬正是在這個(gè)時(shí)期，在這兩門科學(xué)方面作出了許多奉獻(xiàn)。郭守敬父親的名字，從現(xiàn)有的歷史記載中已查不出來。他的祖父倒還留下名字，叫郭榮。郭榮是金元之際一位頗有名望的學(xué)者。他精通五經(jīng)，熟知天文、算學(xué)，擅長水利技術(shù)。郭守敬就是在他祖父的教養(yǎng)下成長起來的。老祖父一面教郭守敬讀書，一面也領(lǐng)著他去觀察自然現(xiàn)象，體驗(yàn)實(shí)際生活。郭守敬自小就喜歡自己動(dòng)手制作各種器具。有人說他是“生來就有奇特的秉性，從小不貪玩耍。其實(shí)，由于他把心思用到制作器具上，所以就不想玩耍了。郭守敬在十五六歲的時(shí)候就顯露出了科學(xué)才能。那時(shí)他得到了一幅“蓮花漏圖。 作了精細(xì)的研究，居然摸清了制作方法。蓮花漏是一種計(jì)時(shí)器，是北宋科學(xué)家

8、燕肅在古代漏壺的根底上改進(jìn)創(chuàng)制的。這器具由好幾個(gè)部分配制而成。上面有幾個(gè)漏水的水壺。這幾個(gè)水壺的水面高度配置得經(jīng)常不變。水面高度不變，往下漏水的速度也就保持均勻。水流速度保持均勻了，那就在一定時(shí)間內(nèi)漏下的水量一定不變，不會(huì)忽多忽少。這樣，就可以從漏下的水量指示出時(shí)間來了。燕肅留下的蓮花漏圖，就畫著這樣的一整套器具。配制這套器具的原理不很粗淺。燕肅所畫的圖，構(gòu)造也不很簡(jiǎn)單。僅僅根據(jù)一幅圖就想掌握蓮花漏的制造方法和原理，對(duì)一般成年學(xué)者來說也還不是一件容易的事情。年紀(jì)才十幾歲的郭守敬居然把它弄得一清二楚，這就足以證明郭守敬確是一個(gè)可以刻苦鉆研的少年。在邢臺(tái)縣的北郊，有一座石橋。金元戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)候，這座橋被破壞了，橋身陷在泥淖里。日子一久，競(jìng)沒有人說得清它的所在了。這給來往的人帶來了很大的不便，而且嚴(yán)重影響了當(dāng)時(shí)的農(nóng)業(yè)開展。郭守敬查勘了河道上下游的地形，對(duì)舊橋基就有了一個(gè)估計(jì)。根據(jù)他的指點(diǎn)，居然一下子就挖出了這久被埋沒的橋基。這件事引起了很多人的驚訝。石橋修復(fù)后，當(dāng)時(shí)一位有名的文學(xué)家元好問還特意為此寫過一篇碑文。這時(shí)候，年青的郭守敬已經(jīng)能對(duì)地理現(xiàn)象作頗為細(xì)致的觀察了。那一年，他剛剛20歲。郭榮為了讓他孫兒開闊眼界，得到深造，曾把郭守敬送到自己的同鄉(xiāng)