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郭守敬的授時曆

  授時曆的名字出自《尚書‧堯典》─「曆象日月星辰,敬授人時。」意思是將曆法賦予百姓,使知時令變化,不誤農時。任何源遠流長的文明,必定要有高度發展的農業,而農業的進步,必須倚賴準確的曆法。今天我們所使用的公曆,一年長度為365.2425日,而元朝的科學家郭守敬所制定的授時曆,就已經使用一模一樣的數字,比公曆早頒布299年。如此準確的數字,在還沒有現代儀器的古時,是怎麼得出的呢?這就是天文學上最重要的部分:觀測。

  郭守敬在1297年向元世祖忽必烈提出了「四海測驗」,派十四位天文學家到當時國土橫跨歐亞大陸的元朝帝國26處地點,進行多項重要的天文觀測,準確測定了夏至的表影長和準確的日夜長度。他整理龐大的數據、千年來的資料、和七十多種曆法印證比較後,摒棄了五星連珠和人間吉凶相連的迷信色彩,純以科學觀測的結果制定出精確度媲美現代儀器的《授時曆》。

  郭守敬也是一個奇才,除了天文學,他在水利、數學、和儀器製造上,都有傑出貢獻,在科技史上佔有極重要的地位。他第一個提出「海平面為零」以及「招差術」(數學中的高次內插法)學說,比西方發表類似理論的學者早了300至560年,讓明末引入西學的徐光啟、湯若望等人讚嘆不已。二十多歲時他就開始用自己的科學知識幫助飽受旱澇之苦的華北人民興修水利,修築了淤塞水道千餘里,面積廣達九萬餘頃,旁人對他的評價是「巧思絕人」。在儀器技術方面,他也展現出過人的獨見,提出「曆之為本在測驗,而測驗之器,莫先於儀表」的革新主張,認為只有打破陳規,根據天象觀察與實驗,才能制定出準確的曆法。這在以承襲舊道統為主流的中國文化裡,是十分難得的科學思維。

  當郭守敬已经七十二歲,成宗發布命令:「凡七十二歲的官員都去職返里,唯獨郭守敬以纯德實學,為世師法繼續留任。」說明了在視科學技術為奇淫巧技的古中國,以他的真材實學與劃時代見解,扭轉了此一傳統,科技史大學者李約瑟也稱讚他為中國最偉大的天文學家,IAU(國際天文聯合會)將月面上的一個環形山命名為郭守敬山,還有2012號小行星也以他為名。中國大陸更已落成一座光譜巡天望遠鏡,能一次獲得大量目標星體的長時間積分光譜,這對以往拍攝既耗時又費力的光譜觀測,將會有效率極高的大幅進展,而這架望遠鏡就命名為「郭守敬望遠鏡」。