数学家郭守敬制造仪器的故事 _古代数学

【数学家郭守敬制造仪器的故事】

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数学家郭守敬
郭守敬（1231年－1316年），字若思。邢州邢台县（今河北省邢台市）人。元朝著名的天文学家、数学家、水利工程专家。早年师从刘秉忠、张文谦，官至太史令、昭文馆大学士、知太史院事，世称“郭太史” 。元仁宗延祐三年（1316年），郭守敬逝世，享年八十六岁。著有《推步》、《立成》等十四种天文历法著作。
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郭守敬小时候家庭生活很富裕，在他祖父郭荣的熏陶下，他钻研数学、天文学和水利。他的学习特点是对任何事物都好追根问底。更喜欢自己动手制作一些小型简易的测量器具。他十五、六岁时，弄到一本石印《莲花漏图》，如获至宝，爱不释手，通宵达旦地钻研起来。祖父察觉到孙子天资聪明，就把他送到紫金山，跟当时的学者刘秉忠、张文谦、王恂学习。他刻苦求学，进步很快，老师们都十分赏识。
1267年，元朝政府下令由郭守敬等修订历法。郭守敬提出建议，在修订历法前，对天象进行一次大规模的观测，以便准确地根据数据科学的制订出新的历法来。观测天象，首先要解决仪器问题。郭守敬除了修复部分旧仪器外，还创制了一些精密的仪器。他制造的仪器简仪、圭表、候极仪、浑天仪、玲珑仪、仰仪等13种。为了去各地观测的需要，他又绘制了一套便于携带的图表。如：正方案、丸表、悬图、异方浑盖图、仰规变规图、导方浑盖图、日出入永短图等。
郭守敬创制的天文仪器，不但在数量上、而且在精巧准确上都超过了先人的成就。浑天仪是古代用来测量日、月、星晨位置的仪器，但因构造不精，转动不灵，郭守敬把它改制成简仪，这是对浑天仪的大胆革新。简仪结构简单，刻度精密。清朝初年，西方传教士汤若望来到中国，看到郭守敬制造的简仪，十分敬佩，因为这个仪器比西方早三个世纪。他尊称郭守敬为“中国的第谷” 。第谷要比郭守敬晚了300余年。
郭守敬的工作态度十分严谨，他先选择了14位具有天文技术知识的官员分成几个小组，携带轻便的仪器和图表到全国各地去观测天象。他们东到朝鲜，西到甘肃；北到今苏联的贝加尔湖，南到琼崖。当时全国共设了22个观测站。郭守敬坐镇大都，运用各地报来的数据进行认真研究，精密计算。经过两年的勤奋工作，于1280年在他领导下的一部新历法《授时历》修订完成。过去的历法不满一天的尾数大都用分数来表示，这样计算很复杂，但《授时历》改用了小数，计算出一年为365.2425天，这和地球公转周期只差26秒，与现在世界上通用的格里历(即公历)的一年周期相同，《授时历》是1280年颁行的比格里历早了302年。郭守敬修订的《授时历》是以1280年的冬至作为推算起点，大胆地废除了以往旧历沿用的繁琐推算方法。固而成为我国古代最好的一部历法。
在水利方面，郭守敬的贡献也是很大的。早在他年轻时，家乡有条河因河道堵塞，洪水冲垮了堤坝，泥沙把一座石桥都淹没了，县里决定治理这条害河。二十岁的郭守敬，自告奋勇地担起了治河修桥的重任。他多次认真勘测，找到了原来的河道，选定了建桥地点。在他的精心设计下，邢台的老百姓只用了四十多天的功夫，就疏通了河道，重建了石桥。治服了水患，便利了交通，真乃自古英雄出少年!当元朝建都于大都(今北京)以后，为了把江南的粮食，物资运到京城，征集了民工开挖了济州河和会通河，连通了由杭州到通州纵贯南北的大运河。但从通州到北京的这一段仍需要陆运。如果碰上刮风下雨，道路泥泞，行走十分困难。当时许多人都想修通这一段运河，但都因水源困难，没有成功。又是郭守敬迎难而上。他经过勘查，发现昌平东南的山下有一个白浮泉，水量很大，可做新开运河的水源，但需要改变白浮泉的流向，这是一项十分困难艰巨的工程，郭守敬经过认真勘察，认真设计，改变了白浮泉的流向。