郭守敬的《授時歷》

郭守敬(1231-1316年),字若思,順德邢台(今河北省邢台市)人。在其少年時候,他的父親就去世了。他是在祖父的撫養和教育下長大成人的。郭守敬的祖父是個很有學問的人,他不僅精通數學和水利,而且特別喜歡結交那些有知識的士大夫,這就給少年郭守敬營造了一個學習天文知識的良好環境。

元世祖中統三年(1262年),郭守敬入朝為官。開始時主要在水利部門工作。至元十三年(1276年),元世祖忽必烈下令編製新曆法,並成立了一個專門編製新曆法的太史局,任命郭守敬為負責人之一。郭守敬堅持認為,制定曆法必須以實際測量為基礎,而要進行觀測就必須有先進的儀器才行。為了精確彙集天文數據,以備制定新的曆法,郭守敬簡化了中國傳統的觀測儀器渾儀,精心設計創製了一整套聞名世界的簡儀以及仰儀、高表、景符、窺幾等優秀的天文儀器。使用這些儀器,郭守敬又進行了一次全面的測天工作,並在此基礎上編成了中國歷史上最為優秀的星表。

《欽定授時通考》書影

同時,郭守敬根據「四海測驗」的結果,並參考了1000多年的天文資料,70多種曆法,互相印證,排除了子午線日月五行和人間吉凶相連的迷信色彩,按照日月五行在太空運行的自然規律,在至元十七年(1280年年),編製了代表中國古代傳統曆法最高成就的《授時歷》。

《授時歷》推算出的一個回歸年為365.2425日,即365天5時49分12秒,與地球繞太陽公轉的實際時間只差26秒鐘,和現在世界上通用的《格裡高利歷》(公歷,俗稱陽曆)的週期一樣,但《格裡高利歷》是1582年才開始使用,比郭守敬的《授時歷》晚了300多年。元至元二十三年(1286年),郭守敬遷升太史令,他仍繼續天文觀測和天文學的研究及著述工作。他的天文學著作有14余種,105卷。這些著作除《授時歷》經後人載入《元史》外,其餘均未流傳後世。

《授時歷》是中國古代最優秀的曆法,也是使用時間最長的曆法。從元代頒布開始,歷經整個明代,一直到清初的360多年中,行用的曆法實際上都是《授時歷》,只是名稱有所變化而已。

《授時歷》之所以沿用這麼長時間,和它的計算精度非常高有很大關係。首先,它制定了當時世界上最為精確的天文資料,如它的回歸年的長度;其次,它吸收了《統天歷》首先發現回歸年的長度在逐漸變小的觀點,規定100年中回歸年的長度減小0.0001日,雖然這個數值有點大,但它與《統天歷》相比,還是要精確一些;再次,《授時歷》廢除了沿用了上千年的上元積年和用複雜分數表示天文資料的辦法,不僅大大減少了計算量,也保證了計算精度。《授時歷》在計算方法上也有很大的創新,如為了對太陽、月亮的不均勻運動進行改正創造了三次插內插法;為了進行黃道和赤道宿度之間的轉化以及太陽視赤緯的轉化,而創立了類似球面三角法的算法和平立定三差法,這在世界數學史上也是開創了先例的。

郭守敬晚年又轉向水利工作,邢州治水,初露鋒芒;大都(北京)治水,使元朝後歷代國都興建於此;西夏(今甘肅、寧夏一帶)治水,黃河探源,為民造福深遠。鑒於郭守敬的突出貢獻,1303年郭守敬72歲時,元成宗發佈命令:「凡七十二歲的官員都去職返里,惟獨郭守敬以純德實學,為世師法繼續留任。」

為了紀念這位偉大的天文學家,1962年,我國郵電部發行了繪有郭守敬半身像與簡儀的兩枚紀念郵票;1981年,國際天文學會在北京召開會議,隆重紀念郭守敬誕辰750週年,國際天文學會將美國在月球上發現的一座環形山命名為「郭守敬山」;1997年,經國際小行星研究會批准,中國科學院紫金山天文台把他們在1964年發現的編號為2012號小行星,正式命名為「郭守敬星」。

(馬一玲)

《中國文化常識》