郭守敬的主要贡献是什么方面？集“观象授时”之大成
1231年，郭守敬出生在河北邢台。
当时的社会可以用“战乱不断”一词形容。
邢台本来属于宋朝，建炎二年（1128年）被金人夺去，1220年，又落入蒙古人手中。
1234年蒙古人灭金，1279年，南宋全境沦陷。
郭守敬并不属于严格意义上的宋人，郭守敬的一生几乎是在蒙古人统治的社会里度过的。
蒙古人是游牧民族，更早的时候，郭守敬们经常在金朝北方一带骚扰，对于以农耕为生的社会来说，蒙古人的骚扰具有极大的掠夺性和破坏性。
郭守敬们所到之处，农田水利遭到严重破坏，人口大量减少，生产急剧下降。
到了元世祖时代，统治者意识到过去所作所为的负面作用，在华北地区封建势力代表人物的支持下，逐步进行了一些制度改革，改变了过去那种野蛮的杀掠方式，实行鼓励农桑的措施。
因此，华北一带的农业生产才逐渐恢复起来。
农业生产要顺应天时，农田排灌需要水利建设。
在那样的环境下，对天文历法的研究和水利工程技术的改进就成为迫切的要求。
郭守敬的人生正好应和了这一需要，或者说，这样的社会需要也为郭守敬提供了表演的大舞台，这与郭守敬在科学技术方面做出了很大贡献有密切关系。
教育背景历史记载，郭守敬的祖父郭荣是金元之际一位颇有名望的学者，精通五经，熟知天文和算学，还擅长水利技术。
郭荣一边教郭守敬读书，一边领着郭守敬观察自然现象，体验实际生活。
有这样一位祖父，郭守敬的启蒙教育比一般孩子不知要好多少倍。
据说郭守敬从小就喜欢自己动手制作各种器具。
有人说郭守敬是“生来就有奇特的秉性，从小不贪玩”。
这个从小不贪玩的孩子在十五六岁时就显露出了科学才能。
那时郭守敬得到了一幅“莲花漏图”。
郭守敬仔细研究了图样后，居然摸清了莲花漏的制作方法。
莲花漏是北宋科学家燕肃在古代漏壶的基础上改进创制的，它是一种计时器。
莲花漏由几部分构成，上面有几个漏水的水壶，水壶水面高度的配置经常不变。
因为水面高度不变，往下漏水的速度也就保持均匀。
水流速度均匀，在一定时间内漏下的水量不变，这就解决了水流忽多忽少的问题。
这也意味着，漏下的水量跟时间有了准确的对应关系。
郭荣曾把郭守敬送到刘秉忠（1216—1274）门下学习。
刘秉忠精通经学和天文学，是郭荣的同乡和朋友。
当时郭守敬为父亲守丧，郭守敬在郭守敬那儿得到了很大教益，并结识了后来对郭守敬有很大帮助的王恂（1235—1281）。
王恂比郭守敬小4岁，也是一位杰出的数学家和天文学家。
郭守敬们后来在天文历法研究中共同合作，做出了卓越的贡献。
郭荣确实了不起，郭守敬深知教育多元化、知识互补性和生存环境对一个人成长的重要性。
改进仪器，修订旧历天文研究在中国有悠久历史。
西汉以后，国家天文台的设备和组织已经达到相当完善的地步。
它的主要任务之一是编制历法。
中国古代的历法内容十分广泛，包括日月运动、位置推算、日历编制、五大行星的位置预报、日食月食的预测等。
农耕社会离不开历法，因为它关系到生产、生活的诸多方面，甚至还关系到国家政治、重大出行、宗教祭祀等活动。
因此，皇帝历来重视这项工作。
另外，一种历法用久了，误差积累到一定程度就不可忽略，这时候就需要重新修订。
每一次修订，都可能会带来历法的一些重大创造和革新，如天文数据的精密化、天文理论的新进展和计算方法的新发明等。
历法的演变是任何一个文明社会都会经历的一件大事。
元朝初年，沿用当年金朝的《重修大明历》。
这个历法于1180年修正颁行。
几十年后，积累的误差已不可忽略，发生过好几次预先推测与实际观测不一致的事情，重修历法不得不提上议事日程。
1276年，南宋首都临安沦陷，蒙古迁都大都，采纳了已故大臣刘秉忠的建议，决定改订旧历。
元世祖下令在新的京城里组织历局，调动人员着手工作。
这项工作名义上由张文谦（1216—1283）领导，实际负责历局事务和具体编纂工作的是精通天文和数学的王恂与郭守敬。
王恂与郭守敬都是刘秉忠的弟子，而且是很要好的朋友。
王恂负责计算；郭守敬负责制造仪器，进行实际观测。
古代社会，制定历法时，首先要完成一系列天文观测，这项工作需要两类仪器：一类是圭表，用于测定二十四节气，特别是冬至和夏至的确切时刻；另一类是浑仪，用于测定天体在天球上的位置。
金朝的燕京也有浑仪和圭表，那是北宋灭亡时郭守敬们从汴京弄来的，是很久以前的仪器，古老且破旧，虽经修整，但仍然满足不了天文观测要求。
郭守敬不得不创制一套更精密的仪器，以便为改历工作提供技术支撑。
郭守敬做的第一项工作就是改进圭表。
这种仪器看起来简单，制造工艺却不简单。
创制一个实用的圭表有两个问题需要解决。
一个是表影边缘不清晰。
越靠近边缘，阴影越淡，这导致很难看到影子的尽头在哪里。
影子的边界不清，影长自然就测不准确。
另一个是测量影长的技术不够精密。
古代测量长度的标尺一般只能量到分，往下可估计到厘，即十分之一分。
按照千年来的传统方法，测定冬至那一刻表影的长，如果量错一分，就足以使按比例推算出来的冬至时刻有一个或半个时辰的出入。
这个误差已经很大了。
此外，旧圭表只能观测日影，对于很微弱的星光和月光，就几乎不起作用了。
唐宋时期的科学家们做过很多努力，试图解决这些问题，始终没能如愿。
困难就在眼前，关键是如何去解决。
郭守敬分析了造成误差的原因，然后针对各个原因寻找解决办法。
郭守敬从四个方面做了改进。
第一，郭守敬把圭表的表杆加高到原来的5倍，这样，观测时的表影也成倍放大，同时将表杆由木制改为金属制。
表影越长，按比例推算各节气时刻的误差就越小。
第二，郭守敬创造了一个叫“景符”的仪器，使照在圭表上的日光通过一个小孔，再射到圭面，这时候，阴影的边缘就很清楚，可以量取准确的影长。
第三，郭守敬创造了一个叫“窥几”的仪器，使圭表在星光和月光下也可以进行观测。
第四，郭守敬改进量取长度的技术，原来只能量到“分”位，改进以后可以直接量到“厘”位，而估测值也相应地从原来的“厘”位提高到“毫”位。
1277年夏天，郭守敬完成了圭表改进工作，并用于测定二十四节气的准确时刻。
效果相当不错，元世祖忽必烈（1215—1294）对这台仪器赞不绝口。
今天，河南省登封县还保存着一座砖石结构的观星台，其中主要部分就是郭守敬的圭表。
这个圭表因地制宜，利用一座高台的一边作为表，台下用36块巨石铺成一条长10余丈的圭面。
当地人称之为“量天尺”。
郭守敬做的第二项工作是改进浑仪。
战国末期，中国天文学家发明了浑仪，两汉时期有了明显改进，及至唐宋，中国的浑仪很像那么回事了。
浑仪的结构映衬着中国人心目中的理想图形，即永不停息转动着的圆球。
在这个圆球里，是重重嵌套着的圆环。
一些圆环可以转动，另一些圆环不能转动。
在这些重重叠叠的圆环中间夹着一根细长的管子，叫窥管。
所谓窥管就是通过它可以观测某物。
将窥管瞄准某个星球，从那些圆环上就可以推断这个星球在天空中的位置。
这种仪器的外形像一个浑圆的球，这就是浑仪名称的由来。
浑仪是中国古代天文仪器中一件十分杰出的作品。
北宋留下来的浑仪在结构上有很大缺点。
缺点之一是球的空间有限，在有限的空间里面大大小小安装了七八个环，一环套一环造成了重重掩蔽，把许多天空区域都遮住了，结果使仪器的观测范围大大缩小。
另一个缺点是，好几个环上都有各自的刻度，这使得读数系统非常复杂，给观测者带来了诸多不便。
这是郭守敬改进浑仪的两个重要突破口。
改进浑仪的重要任务就是简化结构。
郭守敬打算把这些重重套装的圆环省去一些，以免互相掩蔽，阻碍观测。
这种想法在理论上可行。
因为那时候，已经发明了球面三角法的计算，有些星体运行位置的度数可以通过数学计算求得，而不必在浑仪中装上圆环来直接观测。
这样，就使得郭守敬在浑仪中省去一些圆环的想法有实现的可能。
郭守敬去掉了原来浑仪中的一些圆环系统，将其组装成一套独立仪器。
这样，在郭守敬创制的浑仪中，只保留了最主要、最必需的两个圆环系统，其余圆环都省去了，结果使浑仪结构发生了根本改变。
最后，郭守敬又把原来罩在外面作为固定支架用的那些圆环全都撤除，用一对弯拱形的柱子和另外四条柱子承托着留在这个仪器上的一套主要圆环系统。
改进后的浑仪，真的是做到了四面凌空、毫无遮拦了。
与原来的浑仪相比，现在的浑仪结构简单、美观实用，人们也常把它叫作“简仪”。
简仪的刻度划分也空前精细。
以往的类似仪器一般只能读到一度的1/4，简仪可以读到一度的1/36，精密度一下子提高了很多倍。
后来，郭守敬的浑仪被销毁了。
今天，在南京紫金山天文台，有一架浑仪，是明朝正统年间（1436—1449）的仿制品。
郭守敬用郭守敬创制的简仪做了许多观测，有两项观测对新历制定有重大意义。
首先是测定黄道和赤道的交角。
所谓黄道指地球绕太阳做公转的轨道平面延伸出去，和天球相交所得的大圆。
而赤道是指天球的赤道。
因为地球悬空在天球之内，设想地球赤道面向周围伸展出去，和天球边缘相割，割成一个大圆圈，这个圆圈就是天球赤道。
天球上黄道和赤道的交角就是地球赤道面和地球公转轨道面的交角。
在天文学上，这是一个基本常数。
人们曾认为这个数值是24°。
实际上，黄赤交角一直在变化，只是每年变化的数值很小，几乎可以忽略不计。
但时间一长，其积累效应就会显现出来。
黄道和赤道交角数值是否精确对其郭守敬计算结果是否准确有很大影响。
因此，郭守敬首先对这个沿用了千年之久的数据进行检查。
郭守敬测定的结果是，黄道和赤道间的交角是23°90′。
与过去相比，精度有明显提高。
其次是测定二十八宿距度。
战国末，就有了二十八宿距度概念。
古代中国在测量二十八宿各个星座的距离时，常在各宿中指定某颗星作为标志，这颗星就是所谓的“距星”。
因为要用距星作为标志，所以距星本身的位置一定要很精确。
这一宿距星和下一宿距星之间的相距度数叫“距度”。
该距度可以决定这两个距星之间的相对位置。
自汉朝以来，先后进行过五次距度测定，最后一次是在宋徽宗崇宁年间（1102—1106）。
郭守敬所测二十八宿距度的误差比原来又有降低。
在编订新历时，郭守敬提供了不少精确数据，这使得新历与季节变化的吻合更好。
第三项工作是制造仰仪。
仰仪是一个铜制且中空的半球面，是采用直接投影方法的观测仪器，形状像一口仰天放置的锅。
在这口仰天放置的锅的半球口上，镌刻着东西南北四个方向，且用一纵一横两根杆子架着一块小板，板上开一个小孔，孔的位置正好位于半球面的球心。
大家一定想知道仰仪是干什么用的。
太阳光通过小孔，在球面上投下一个圆形图像，映照在所刻的线格网上，通过它，立刻就能读出太阳在天球上的位置。
这样就避免了人们用裸眼直视太阳。
这样的设计非常巧妙。
据说在发生日食时，仰仪面上的日像也相应地发生亏缺现象。
因此，从仰仪上可以直接观测出日食的方向、亏缺部分多少及其时刻。
不知道仰仪这样的仪器读出的数据是否可靠。
从文献记载来看，仰仪好像是一种神乎其神的仪器。
以上三种仪器改进造好后，王恂和郭守敬在大都兴建了一座新的天文台，台上就安置着那些最新的天文仪器。
这座天文台可能是当时世界上设备最完善的天文台之一。
后来，在郭守敬的建议下，忽必烈派遣了14位天文学家，到当时国内的27个地点进行天文观测。
在其中的一些地点，特别测定了夏至日的表影长度和昼夜的时间长度。
这些观测结果，为编制新历法提供了数据。
这一次天文观测的规模之大，在世界上绝无仅有，中国历史上把它叫作“四海测验”。
1280年春天，一部新的历法宣告完成。
按照“敬授民时”的古语，取名“授时历”。
这年冬天，朝廷正式颁发了根据《授时历》推算出来的下一年的日历。
《授时历》颁行不久，王恂就病逝了，可还有许多文字需要整理，有许多数据需要归一。
郭守敬花了两年多时间，进行了整理和定稿。
这在《元史·历志》中有记载。
《授时历》进行了多项革新。
第一，废除了过去许多不合理、不必要的计算方法，原来表示一个天文数据的尾数部分是用很复杂的分数来表示的，现在改成了十进小数。
第二，创立了三差内插法和弧矢割圆术等算法。
第三，总结了前人的成果，使用了一些经典且正确的数据，如一个回归年是365.2425日，与现行公历中平均一年的时间相差很小。
虽然在郭守敬的《授时历》中也存在“岁实消长”问题，但在当时是很先进的。
功勋卓著不久，元世祖升郭守敬为太史令，相当于现今国家天文台的台长。
在太史令任上，郭守敬一方面进行天文观测，一方面陆续把自己制造天文仪器、观测天象的经验和结果编写成书。
其天文学著作达百余卷。
1316年，郭守敬去世，享年85岁，已经非常高寿了。
为纪念郭守敬的功绩，邢台市最主要的一条街道被命名为“郭守敬大街”。
国际天文学界将月球背面的一座环形山命名为“郭守敬环形山”，将小行星2012命名为“郭守敬小行星”。
可见其功绩卓著。
郭守敬的主要天文历法著作有《推步》《立成》《历议拟稿》《仪象法式》《上中下三历注式》和《修历源流》等14种，共105卷。
郭守敬
就个人命运来讲，郭守敬，这位中国13世纪、元朝的大科学家实际上是非常幸运的。首先，郭守敬活了86岁，在古代绝对是高寿；其次，郭守敬虽然在朝为官近60年，但仕途顺利，不但有贵人相助，而且深得最高统治者的欣赏和信任，作为一名主管水利和天文的技术官员，郭守敬没有卷入到政治派别的斗争之中，因此没有政治家们跌宕起伏的人生故事，而是在一个相当宽松的环境当中，从事于自己所喜欢的科学研究工作，取得了巨大的成就。这一点，与我国古代另一位杰出的科学家沈括是有所不同的，沈括是在政治生涯中不如意的情况之下，不得已转向科学研究的，伟大的《梦溪笔谈》从某种程度上来讲是无心插柳的一个结果。
因此，就个人而言，郭守敬是有着非常完满的人生的，那么，郭守敬的不幸又是什么呢？这就必须从中国整个科学环境以及中国人对待科学的态度来讲，如果从这个层面来看，中国的科学家似乎都有着一种来自于宿命的悲哀。
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也许，在很多人看来，郭守敬的人生简历看起来有点简单平凡，没什么悲欢离合，也没有太多供现在的电视编剧们挖掘的花边故事。公元1231年，郭守敬出生于河北顺德邢州郭村（今河北省邢台县郭村），历史上没有关于郭守敬父母的记载，郭守敬从小和祖父郭荣生活在一起，郭荣是一个学识渊博的人，不但通晓五经，而且还精于算学、水利等实学。在祖父的教导之下，郭守敬从小就勤奋好学，加之生性安静，不爱打闹，打下了坚实的知识基础，尤其喜欢天文、地理等自然科学，还有很强的独立分析问题与实际动手的能力，大约16的时候，郭守敬就根据一张拓印的图纸，复原了北宋时期的一种计时仪器“莲花漏”，还根据一幅“尚书璇玑图”，着手仿制了这种古代天文观测的浑天仪。
1247年（当时北方是蒙古贵由汗当政），郭守敬遇到了郭守敬生命中的一位贵人——刘秉忠，刘秉忠精通易经、天文、地理、律历和风水等，不仅仅当时，而且在元朝（1271年）建立之后，郭守敬一直都是忽必烈的重要谋士。刘秉忠也是邢州人，且是郭荣的好友，当时郭守敬是回乡葬父。郭荣见机，把郭守敬送到刘秉忠门下学习深造。这段学习的时间虽然不长，只有几个月，但对郭守敬的一生却产生了深远的影响，郭守敬在刘秉忠这里还认识了张文谦、张易、王恂等人，其中张文谦是郭守敬的前辈，当时也是忽必烈的重要谋士，王恂则要比郭守敬小四五岁，应该说是同学。郭守敬们五人经常在邢州的紫金山探讨学问，后人称之为“紫金山五杰”，后来张文谦、张易、王恂还和郭守敬在水利、天文等方面有着非常密切的共事合作。
1251年，郭守敬21岁，参与了恢复家乡邢州城北因战争毁坏的石桥修复工作，并疏浚了河道，初步展现了在水利工作方面的才能。1262年，张文谦向忽必烈推荐了郭守敬。郭守敬向忽必烈提出了发展华北水利的六项建议，深得忽必烈的欣赏，称赞道：要是所有的官员都能像郭守敬这样，就是不白拿俸禄了。自此，郭守敬入朝为官，此后一直在水利和天文的部门工作，在两个部门之间往返调配多次，有一段时间还同时兼管水利和天文工作，由于工作出色，加之无人顶替，以致于朝廷后来不批准郭守敬退休，可以说，郭守敬是一直工作到死，死于掌管天文的部门太史院负责人任上。
◎北京市郭守敬纪念馆
位于北京市西城区德胜门西大街甲60号、什刹海西海北岸的汇通祠内，纪念馆占地面积800平方米，建筑面积400平方米，1988年，郭守敬纪念馆正式对公众开放。郭守敬纪念馆公分四部分，分别为郭守敬的生平大事、元代积水潭、大都治水、测天制历。郭守敬纪念馆参观免费，游客可以在入口处领到一些宣传资料。宣传资料每天提供两百份，发完为止，发完后就不准人再进去参观了。对此规定，我们有些困惑：一天两百人参观不多啊，为什么不让更多人参观，宣传科学家是最要紧的啊。反观故宫，一天人满为患，应该限制才对。
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郭守敬去世后，郭守敬的学生、太史院继承人齐履谦在为郭守敬撰写的传记《行状》中，将郭守敬的一生功绩总结如下：“一曰水利之学，二曰历数之学，三曰仪象制度之学。”高度评价了郭守敬在水利和天文学上的卓越成就。
在水利方面，郭守敬取得的主要成就如下：
1、1234～1235年，在今天的宁夏地区，随张文谦一道，成功修复了黄河古代遗留下的灌渠，恢复了引黄灌溉工程，得到了宁夏人们的赞扬，郭守敬们甚至为郭守敬建立了纪念生祠。
2、1292～1293年，主持改造南北大运河，开通惠河，实现了京杭大运河的全线贯通，真正实现了江南漕运船只直航进入北京城。
3、1266年，引永定河水入北京，实现了北京历史上从西南方向引水入城的范例；后开通惠河，引白浮水，成功实现从北京城西北方向引水入城，解决了北京城市发展和综合供水的需要，并奠定了后来北京城市供水的格局，直至今日，北京依然没有改变这样的格局，即便是现在要实现南水北调工程，但是引水入城的路线还是离不开这两条路线。古代北京城市排水，可以向东、西南两个方向排泄洪水和城市污水，今天北京最重要的的两条排水干渠：坝河和通惠河，也还是郭守敬当年奠定的基础。
在天文学方面,郭守敬取得的主要成就是编定了《授时历》。1276年，忽必烈决定成立太史局，修编新历，由张文谦、张易负责行政工作，王恂、郭守敬和许衡具体主持，其中，郭守敬负责天文观测和仪器制造，收集编制新历所需要的大量原始数据。1281年，《授时历》在全国正式颁布实行，但还有很多的后续工作尚未完成。不幸的是，这一年，许衡去世，第二年王恂去世，又过一年，张文谦去世，当初参与编写新历的主要负责人只剩下郭守敬一个人了。此后，郭守敬潜心钻研，细心总结，用了四五年的时间，完成了后续工作，从而使《授时历》得以流传后世，这也就是今天当我们提起《授时历》的编订者，往往只提郭守敬的主要原因。
《授时历》是当时世界上领先的科学成果，它得出一回归年的长度为365.2425日，比当代科学家所测定的地球绕太阳一周的实际时间只差了23秒。欧洲著名的历法《格里历》也规定一年为365.2425日，但《格里历》是1582年才颁布使用的，比《授时历》晚了300年。
《授时历》对后世产生了很大的影响，明朝建立之后，颁布了《大统历》，但实际上换汤不换药，还是原封不动的实行《授时历》，只是为了面子问题，改了一个名称而已。清王朝建立后，实行的是以西法为依据的《时宪历》，但这时对《授时历》的研究却进入到了一个新阶段，顺治皇帝评价《授时历》“尤为精密”，郭守敬的肯定，为《授时历》的研究开了先河，此后著述不断，奠定了《授时历》在历史上的地位。
同时，《授时历》还对朝鲜和日本影响甚大。早在《授时历》颁布的当年，元朝便派使臣给朝鲜送去了《授时历》，朝鲜当时虽然没有实行《授时历》，但后来还是派学者来中国学习《授时历》的原理和计算方法，改用《授时历》后一百年的时间里，朝鲜对《授时历》进行了广泛而深入的研究。《授时历》传入日本的时间大约在1453年，虽然研究者不少，但由于种种原因，并未得以实行，直到1683年，日本才以《授时历》为蓝本，颁布了《大和历》。
在制造仪器方面，郭守敬取得的主要成就如下：
1、 制造了多种天文观测仪器，如简仪、高表、景符、窥几、仰仪等；
2、 制造了计时仪器，如宝山漏、丸表、赤道式日晷、星晷定时仪、行漏、大明殿灯漏、柜香漏、屏风香漏等；
3、 制造了天象演示仪器，如玲珑仪、证理仪、日月食仪、浑象、水浑运浑天漏等；
4、 制造了安置校正仪器，如候极仪、正方案，悬正仪、座正仪等。
郭守敬在仪器制造方面的成就，得到了当时及后人的高度评价，这其中也包括一些外国人。1600年，意大利传教士利玛窦在南京鸡鸣山看到郭守敬制造的浑象、浑仪等仪器时，大为赞叹。1622年，德国传教士汤若望获悉郭守敬在天天文历法领域，尤其是在天文仪器方面的成就之后，称赞郭守敬为“中国的第谷”，第谷是丹麦人，当时在天文领域和天文仪器制造方面取得了卓越的成就，当然，这个评价也引起了一些学者的不满，因为第谷晚于郭守敬300多年，因此郭守敬们认为，将第谷称为“欧洲的郭守敬”，似乎更为贴切。
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郭守敬能取得以上的科学成就，有以下几方面的原因：
首先是和郭守敬对科学研究的热爱分不开的。中国古代对圣人的标准是“立德、立言、立功”，这其中，“立言”非常重要，影响到做学问方面，就是人们大多重视写华丽的文章，说漂亮的话，这样容易引起世人的注意和重视，从而名垂青史。反之那些研究“实学”的学者，即做实际工作的科学家，却一直受到漠视，比如顾炎武，郭守敬的学问，以《天下郡国利病书》为代表，做得比大儒朱熹、王阳明等人实际上还要更好，但名声却小得多，在当时没什么实际影响，如果没有“天下兴亡，匹夫有责”这样漂亮的话语，说不定郭守敬就被后人给忘记了。郭守敬一生心无旁骛，在很多人们不感兴趣，甚至被认为是绝学的领域，做着天文、水利、术数等科学研究工作。但郭守敬的境遇比顾炎武要好一些，这源于郭守敬是当朝的一位高官，郭守敬做的很多工作也是朝廷当时所需要的，所以郭守敬才有将自己的热爱和科学研究转化成实际成果的机会，而后人还享受到了郭守敬的这种成果（比如《授时历》），从而确定了郭守敬的历史地位。
其次，得到了皇帝的大力支持。郭守敬是幸运的，郭守敬遇到了忽必烈这么一位雄才大略的皇帝，郭守敬向朝廷提出的多次建议，都得到了忽必烈的批准，比如郭守敬最初向忽必烈所谈的“水利六事”，就很受忽必烈的赏识。后来通惠河开通之日，为了表示重视，忽必烈命令丞相以下的官员，都到工地上去参加劳动，等等。
此外，客观来讲，元初在思想方面的氛围还是比较自由的，对人才的选拔也是唯才是用，当时没有实行科举制度，像郭守敬这样的人才是通过举荐而受到重用的。这一点很重要，对很多人来讲，少了很多限制，使郭守敬们有精力有时间从科举考试中脱身出来，去从事一些更有实际效用的工作。关于科举制在中国历史上的得失，本刊在以后会有专文讨论，在此就不多做评述，只是就郭守敬的个案来说，郭守敬没有参加科举考试，至少是郭守敬和中国古代科学的一件幸事，中国多的是道德文章家，比如韩愈、柳宗元之类的人物，多一个少一个，都没有什么关系，而像郭守敬这样的科学家，少一个就是极大的缺失。和郭守敬共事过的许衡说得很清楚，郭守敬曾很感慨的说：上天真是佑我元朝，像郭守敬这样的人才，世间哪能轻易出现？可以说是“度越千古矣”！
其三，郭守敬在实际工作中采用了科学的研究方法。在水利方面，郭守敬特别注重实地考察和调查研究。早在郭守敬宁夏治水之初，郭守敬就根据忽必烈的旨意，对宁夏的河渠进行了考察，并绘制出了详细的地图，这成为郭守敬后来成功完成宁夏治水任务的基础。自宁夏返回后，郭守敬曾经从孟门山（今陕西宜川至山西吉县一带）起，顺中条山往东，对黄河故道及沿岸地区的地势变化进行了考察测量，绘制了详细的地图，同时用文字说明了哪些地方可以引水，哪些地方可以进行灌溉，这些工作为进一步开发治理黄河，取得了珍贵的第一手资料。在对冀鲁水系进行考察时，郭守敬依旧绘制了详细的地图，这也成为山东大运河开通的主要依据。郭守敬还对黄河源头进行过考察，但对于这次活动，历史记载不详。总而言之，郭守敬在治水中的考察，并非走马观花式的游览，亦非猎奇式的道听途说，而是脚踏实地的科学活动。
明代科学家徐光启对郭守敬在水利方面的成就评价非常之高，尤其指出了郭守敬的水利之学是以测量学与数学为基础的，亦即实地测量与定量计算是郭守敬水利工作卓著的根本保证。
在多次的考察测量当中，郭守敬还有一些创造性的科学成果，最重要的是郭守敬提出了海拔高度的概念并运用到了实际工作当中，时间大概是在1279年，郭守敬路过开封之时，郭守敬发现流经此处的黄河的流速比流经北京的河流快得多，又兼及北京离海近而开封离海远的基本事实，提出了海拔高度概念并得出开封海拔高度应高于北京的结论，从而建立了以海平面作为衡量各地水平高度统一标准的概念，解决了进行大面积测量时，各局部数据的统一性问题。海拔这一科学概念的确立，对于测量事业的发展，具有十分重大的意义，直到今天，世界各国的区域性测量，其水准测量成果，仍然是归化到以海岸某点的平均海水面作为基准面的高程系统中。我国现在的海平面高程，就是采用青岛港验潮站历年记录的黄海平均海拔数值。
在修编《授时历》的过程当中，郭守敬非常重视实际观测天文，为此，郭守敬征得忽必烈的批准，在全国设了27个天文观测点，其范围包括现在的西伯利亚、朝鲜、河西走廊、南海，这就是天文史上“四海测验”的壮举。郭守敬派了14名监候官负责全国的观测工作，郭守敬自己也到各地的观测点了解情况。现存于河南省登封市城东南15公里告成镇的登封观星台，就是郭守敬于1276年建成，是我国现存最大的古天文台，具有测影、观星、记时等功能。进行天文观测，离不开天文仪器，郭守敬为此制造了众多的天文仪器，前文已有介绍。值得一说的是，在《授时历》刚开始编时，王恂、张易等人并没有制造新仪器的想法，而只是想对原有的天文仪器略作维修，用以进行必要的测量，是郭守敬参与后，竭力主张制造新仪器，也多亏了郭守敬的坚持，才有了《授时历》后来的准确。
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有必要对郭守敬的水利思想再做一番介绍，从中可以看出中国古代水利思想的先进性。值得人深思的是，这种思想的先进性，恰恰是在工程技术不发达的情况下产生出来的，比如就郭守敬治水中最主要的引水工程来讲，由于没有现代的混凝土技术，建不起抗洪水冲刷的大坝，所以主要是采取无坝引水，而无坝引水要解决的一个重大问题是防洪，在这一点，郭守敬做得非常出色，总的思想是不与水对着干，而是顺应自然，因势利导，既修迎水堤，又修退水渠。在郭守敬的治水生涯中，这一思想在宁夏引黄灌溉中就得到了贯彻，而在引永定河进北京的工程中体现得尤其突出。
永定河斜贯北京城的西南，是路经北京地区最大的河流，但是水流浑浊，迁徙无定，经常泛滥成灾，很难控制，如果引水不当，则会对北京城产生重大威胁。元代以前的金代，就有过引水失败的先例。而郭守敬通过种种合理的设计，成功、安全地实现了从永定河引水。首先，郭守敬将引水口设在了金代取水口金口的上游，在取水口左侧修筑一段引水堤，引导河水入渠，经过三四里的引渠，永定河水才到达进口闸。这样设计的最大优点是；当永定河发生大洪水，首先淹没的是引水堤。即使大水冲毁了这段引渠，洪水也不会流入金口。其次，在金口上游预先开减水口，在减水口后开挖一条退水渠，相当于泄洪道，这条退水渠靠近永定河一岸，挖的又深又宽，连通永定河。当特大洪水来临时，从取水口进入引渠的超标洪水，大部分可以沿退水渠又回流到永定河，而不会进入金口对北京城产生威胁。减水口一般安装闸门，或者修筑竹笼装石的溢流坝，实际上是一种自溃坝，这种坝在在洪水来临时可以自动溃决，实现泄洪。这种引水方式，原理与四川都江堰分水鱼嘴和飞沙堰泄洪方式一样，也与宁夏黄河引水的方式类似，都是中国传统水利技术结合当地河流特点的应用，面对暴涨暴落的大河，在当时没有混凝土等强抗冲刷建筑材料技术的条件下，这样做是最好的解决引水与防洪矛盾的办法。
后来，在开通惠河时，为了解决运河与山溪交叉的问题，郭守敬修建了清水口工程，在没法利用混凝土修建大跨度立体交叉输水渠道的条件下，同样采取了这种自溃坝的技术，即将新建渠道的山溪入口处河堤修建得很低，保证溪水可以直接流入渠道，而修建入口对面处河堤时，多用临时性建筑材料修筑而成，比如竹笼装石等，这样可以保证平时溪水可以自然流入渠道，而当山洪爆发时，洪水会将与原来山溪下游用竹笼装石修筑的河堤冲毁，形成缺口，让山洪可以很快从原来的河床排泄到下游。山洪停止后，仅用较少的人工，很快就能将冲毁的堤岸修复，渠道就能恢复正常通水。
从以上可以看出，郭守敬所采取的引水和防洪设计方案，和现代相比，从工程技术的角度来看，的确是落后的，但所蕴含的顺应自然的水利思想，又是十分先进的。今天我们利用先进的工程技术，修筑了很多的大坝，企图控制住洪水，但事与愿违，洪水问题不但没有解决，反而有更加严重的趋势，每一年我们都会听到“百年一遇的洪水”的说法，实在是荒唐，明明是一年一遇嘛！之所以出现这种情况，有可能和我们今天的治水思想存在方向性的错误有关，我们太相信人的力量了，相信到过于自大了，以为凭借科学技术，人就可以控制住自然，这实在是可笑的。我们还看到了人类因为违背自然规律，造成了一系列严重的后果，就修大坝来讲，造成了严重的生态失衡，比如鱼类的灭绝等等。
因此，当代水利专家李佩成院士说，要想治好水，首先要治好人的心态。在自然面前，我们的确应该多一点敬畏，少一点愚妄，与其与之抗争，不如老实顺应，此为天道矣！
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尽管中国古代出现了像郭守敬这样的科学家，但当我们把中国的科学成就置之于世界文明的背景之下，还是不得不承认，中国的科学，与我们现在所理解的现代科学还根本不是一回事儿，其成就也是寒酸的。
首先，中国古代科学家研究科学的出发点，是非常实用主义的，其目的是为了解决一些现实生活中所急需解决的一些问题，而不是来自于对客观世界的热爱与探索，这一点与现代科学有着本质的区别。比如郭守敬等人制造天文仪器观测天文，并不是为了探索未知的世界，而是为了修编《授时历》。晚年郭守敬制造了众多的仪器，比如柜风漏、屏风香漏等，仅仅是为了为了供皇族祭祀和出巡等用的，成为了一种奢侈品。而郭守敬治水，目的性则更为明确。当然，笔者在此不是否定这些工作的价值，只是感叹，中国古代科学活动从来都陷入这样头痛医头，脚痛医脚的外在环境中，到今天也依然如此。
其次，中国古代科学只有“家学”，而没有一套公共的科学体系。拿人才培养来讲，基本上处于一种看天吃饭的状态，比如郭守敬，郭守敬之所以成为科学家，除了天赋异禀之外，很大程度上源自于祖父的影响和教导。可以这么设想，假如郭守敬的祖父不这样教育郭守敬，郭守敬是不是就不会成为后来的郭守敬呢？很有可能。郭守敬一生从事科学研究达60多年之久，但到后来，元朝在这方面还是人才匮乏，以致于出现了不准郭守敬退休的规定，实在是不得已啊。
前文讲过，郭守敬在十几岁的时候，就修复了古代的一些计时仪器和天文仪器等，这一个方面说明郭守敬有本事，但另一方面又说明，中国古代科学是没有传承性的，一项科技成果，往往说没就没了，后人要想了解，只有重新开始研究制作，而制作出来的是不是原来那个东西，只有老天知道。反观欧洲，两千年前发现的欧几里得几何原理，到两千年后还是中学的基础教材。郭守敬一生也制造了大量的天文仪器，这些仪器中很多到底是怎么回事，现在的人们也已经不甚了然了。更让笔者感到绝望的是，郭守敬十几岁时恢复制作了“莲花漏”这样以往的计时仪器，到后来郭守敬所制作的计时仪器，还是与之没有根本性的变化和进步。
明代科学家徐光启在评价郭守敬治水成就时，认为郭守敬是继承了大禹的绝学，这句看似夸奖的话，却让笔者默然，更为不幸的是，徐光启又指出，郭守敬在治水中的科学传统已经又失传了，又成为了“绝学”。从元代到明代，这才多长时间啊！
唉，为什么我们总有那么多师傅传徒弟的“绝学”呢？什么时候我们不以这样的“绝学”沾沾自喜了，我们的科学才有救。
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关于郭守敬的研究，一直以来侧重于郭守敬在天文历法上的成就，国内外肯定的最多的也是郭守敬这方面的成就，1970年，国际天文组织将月球背面的一个环形山命名为“郭守敬环形山”，1978年，国际天文组织又将国际编号为2012号的小行星命名为“郭守敬星”。但对郭守敬水利方面的研究相对较少，尤其是关于其水利思想，还没有引起足够的重视，事实上，正如前文所叙，郭守敬等中国古代科学家的水利思想，极为智慧，契合天道，继承并发扬这种思想，对今天我们的水利工作应该大有帮助。
目前国内郭守敬的纪念地有两处，一处是河北邢台市的郭守敬纪念馆，另一处是北京什刹海汇通祠郭守敬纪念馆，这里曾是郭守敬生前主要工作部门都水监所在地，也曾是京杭大运河在北京城的终点。本刊记者于2011年11月曾探访于此，当年的那种码头繁华的情景是见不到了，只有西海等湖泊沉淀着那段非凡的故事！