你知道元世祖忽必烈，對(duì)吧？他把都城搬到大都（今北京）以前，曾經(jīng)在內(nèi)蒙古草原上建了一座城市叫開平，后來改名叫上都。來自遙遠(yuǎn)北方的蒙古人挺怕熱，所以每到夏天，歷任皇帝都喜歡住到上都去避暑。1299年的一天，一場突如其來的大洪水打斷了元成宗快活的暑假，不僅上都附近的居民、牛羊和帳篷都被淹沒了，就連宮殿也差點(diǎn)兒被沖毀。元成宗氣壞了，下令調(diào)查突發(fā)洪水的原因，發(fā)現(xiàn)原來是前

年才剛修建的水渠出了問題。

下面這幾位都是這次事件的被調(diào)查者。

事到如今，元成宗只好自認(rèn)倒霉，并且深深地后悔沒聽那位郭大人的話。至于那位郭大人，他就是我們今天的主角郭守敬（1231年～1316年）。

郭守敬生活在元朝，是元朝首席科學(xué)家。他擅長天文學(xué)和水利學(xué)，還是非常厲害的儀器制造專家。他制定了當(dāng)時(shí)全世界最先進(jìn)的歷法，發(fā)明了一整套先進(jìn)的天文儀器，并用這些儀器看到了2500多顆星星——要知道，100年后歐洲文藝復(fù)興時(shí)期的天文學(xué)家們拼了命也只看到1000多顆而已。他還設(shè)計(jì)建造了通往大都的通惠河，要是沒有這條河，北京能不能直當(dāng)首都還真不好說——統(tǒng)治者們都希望住在交通方便的城市，對(duì)吧？

作為名中國科學(xué)家，郭守敬的成就得到了國際科學(xué)界的認(rèn)可——月球背面有座環(huán)形山以他的名字命名，還有一顆小行星也被取名叫“郭守敬小行星”。在接下來的故事里，你會(huì)看到有關(guān)這位科學(xué)家的一切，比如……

忽必烈曾對(duì)他大加贊賞。

他最愛吃的食物是驢肉火燒。

他有很多出色的同行。

他并不是每次都順利，修建通惠河的時(shí)候，曾經(jīng)失敗過兩次！

郭守敬開講啦蓮花漏的圖紙和忽必烈的聘書

我的家鄉(xiāng)在邢州（現(xiàn)在的河北省邢臺(tái)市），我出生的時(shí)候，宋朝的皇帝早就被打到了南方，蒙古人已經(jīng)統(tǒng)治北方十幾年。我一直跟爺爺奶奶生活在一起，我的爺爺叫郭榮，是個(gè)挺有名的大學(xué)者。他沒把我關(guān)在房間里讀那些死板的經(jīng)書，而是鼓勵(lì)我多觀察，勤思考和動(dòng)手做。

有一次，老郭先生——我是說我爺爺，意外找到份蓮花漏的圖紙。蓮花漏是一種制作方法早就已經(jīng)失傳的計(jì)時(shí)器。

雖然圖紙上并沒有說明制作方法，而且看起來構(gòu)造超復(fù)雜，但我還是決定照樣子做一個(gè)——老郭先生全力支持我。

我終于弄清楚了蓮花漏的原理，并成功地把它做了出來。

奶奶對(duì)這個(gè)禮物并不感興趣，一直抱怨說這玩意兒占滿了她的客廳。劉先生就有眼光多了——我是說爺爺?shù)呐笥褎⒈?。劉先生上知天文下知地理，最近正在邢州西邊的紫金山書院研究學(xué)術(shù)。他來做客時(shí)看到了蓮花漏，立刻邀請(qǐng)我去書院念書。

不瞞你說，紫金山書院真是個(gè)好地方，那里有很多學(xué)識(shí)淵博的老師還有跟我志同道合的同學(xué)。那兩個(gè)大胡子是劉先生和另一位老師張文謙先生。張先生旁邊是我的同學(xué)王恂，我們很快成了朋友。過了不久，劉先生接到蒙古大汗忽必烈的聘書。蒙古人打仗超厲害，科學(xué)卻不太發(fā)達(dá)，于是忽必烈邀請(qǐng)了很多中原科學(xué)家為自己工作，負(fù)責(zé)修橋鋪路、興建水利和規(guī)劃新都城。在劉先生的推薦下，張先生、王恂和我都先后被任命了官職。面試的時(shí)候……圭表、簡儀以及……一些別的什么

接下來的幾年，我一直在各地忙著修復(fù)水利設(shè)施，我敢說我所修復(fù)的每座水渠、堤壩和橋梁都特別結(jié)實(shí)。1271年，忽必烈建立了元朝，接著又在1276年占領(lǐng)南宋的都城。全國就要統(tǒng)一，忽必烈……現(xiàn)在應(yīng)該叫他皇帝陛下了，打算制定部新歷法。

歷法是推算年、月、日的一種方法，除了規(guī)定每一天是哪一年的幾月幾日，還會(huì)預(yù)測季節(jié)的來臨和節(jié)氣的變化。元朝現(xiàn)在用的歷法是金國留下來的，而金國的歷法則是南北朝歷法的修訂版。這種歷法已經(jīng)用了很久，誤差越來越大，需要個(gè)又新又準(zhǔn)確的歷法來代替它。

皇帝陛下把制定新歷法的任務(wù)交給了我和我的同事們——?jiǎng)⑾壬呀?jīng)病死，張先生、王恂和許衡都是歷法小組的成員。不過，即使有這么多能干的伙伴，制定歷法也并不簡單。推算日期、預(yù)測節(jié)氣得根據(jù)天象變化的自然規(guī)律來，這需要大量的觀測數(shù)據(jù)，可是……

你瞧，這些天文儀器又舊又破，根本不能用，所以得先制造新儀器才行。

表是垂直于地面的標(biāo)桿，圭是水平伸向北方的石板。每當(dāng)太陽轉(zhuǎn)到正南，表的影子就會(huì)落在圭面上，測量影子的長度就可以推算出節(jié)氣了——表影最長是冬至，表影最短是夏至。作為測定節(jié)氣用的主要儀器，圭表必須特別精確。如果量錯(cuò)一丁點(diǎn)兒，推算結(jié)果就可能誤差好幾個(gè)小時(shí)。

景符

利用小孔成像原理，讓光線通過景符上的小洞射到圭面上，這樣影像就能變得很清晰，測量起來也就更準(zhǔn)確了。沒錯(cuò)，把景符裝到圭表上！

仰儀

不是銅鍋，而是觀察太陽位置用的仰儀！特別指出：通過仰儀還能觀測日食哦！

簡儀

渾儀是很高科技啦，但用起來實(shí)在太麻煩。把它簡化成簡儀，一樣可以測定天體位置，而且一覽無余！

我設(shè)計(jì)出一整套天文儀器，并在機(jī)械制造專家的協(xié)助下把它們通通做了出來，足足用了兩年的時(shí)間。不，我并不覺得浪費(fèi)時(shí)間。有句話說“工欲善其事，必先利其器”，意思是如果想要做好一件事，事先準(zhǔn)備好合適的工具會(huì)更有效率！

做學(xué)問從來不是熱鬧的事兒

接下來要做的事兒就是修建一座新天文臺(tái)了。我反復(fù)勘測了都城周圍的地勢和地形，終于在城東選到了一個(gè)合適的位置。天文臺(tái)竣工以后，我和同事們開始正式觀測天象，為編制歷法積累數(shù)據(jù)——那套新天文儀器將大顯神威。

大都天文臺(tái)當(dāng)然是最重要的觀測點(diǎn)。不過，為了讓數(shù)據(jù)更全面，我派出大批天文學(xué)家，到全國各地幾十個(gè)地方進(jìn)行天文觀測。其中最北邊的觀測點(diǎn)在西伯利亞，而最南邊的觀測點(diǎn)在南海的小島上。

我和同事們把所有數(shù)據(jù)綜合在一起，經(jīng)過仔細(xì)整理，終于在1280年編訂出一部新歷法《授時(shí)歷》。不過，歷法雖然已經(jīng)大概編好，但定稿還沒最后完成，而這時(shí)候，一直和我在一起工作的同事們卻一個(gè)接一個(gè)地離開了……

最后的工作全部落到了我身上。不，我不是嫌辛苦，而是想說，做學(xué)問從來就不是熱鬧的事兒，科學(xué)家需要耐得住這樣的孤獨(dú)。我用了兩年多時(shí)間把數(shù)據(jù)和表格整理清楚，《授時(shí)歷》終于有了最終版并且開始實(shí)施。我還利用觀測結(jié)果寫出了好幾本天文學(xué)著作……

有關(guān)大運(yùn)河的三種方案

元朝的都城叫大都，就是現(xiàn)在的北京。因?yàn)槿丝谠絹碓蕉啵抢锩磕甓夹枰獛装偃f斤糧食。這些從南方的產(chǎn)糧區(qū)征運(yùn)來的糧食一直通過隋朝時(shí)開鑿的大運(yùn)河進(jìn)行運(yùn)輸。不過，大運(yùn)河最北只到通州（現(xiàn)在的北京市通州區(qū)），離大都還有幾十千米。這段陸路雖然不長，但裝卸費(fèi)勁，運(yùn)輸麻煩，還經(jīng)常因?yàn)橛昙灸酀舻牡缆返⒄`運(yùn)期。

在這之前，金國曾經(jīng)開鑿過一條從通州到大都的運(yùn)河。因?yàn)榇蠖嫉牡貏荼韧ㄖ莞?，所以必須從大都引水流向通州才行。他們從大都西邊引來了渾河水，沒想到……

皇帝把開通運(yùn)河的任務(wù)交給了我，我一連設(shè)計(jì)了兩種方案。

方案1：

沿用金國的河道，但是換個(gè)水源。不過，

大都附近的河流水量全都偏小，我勉強(qiáng)把

玉泉山的泉水引進(jìn)運(yùn)河的河道……

方案2：仍用渾河當(dāng)水源，不過整條運(yùn)河不建閘壩，讓泥沙被水流沖走，這樣一來就不會(huì)再出現(xiàn)堵塞河道的問題了。

你瞧，我的兩種方案都失敗了。我承認(rèn)有那么一陣子，我的確是充滿了挫敗感?？墒?，越是這種時(shí)候，越是不能停下來。在以后的幾年里，我仔細(xì)勘測了大都四周的水文情況和地勢起伏，把水量、泥沙以及河道坡度等因素綜合在一起考慮，制訂出了第三種方案。

方案3：

大都西北昌平神山腳下的白浮泉一匯集沿途的幾股山泉水一截取附近沙河和清河的上游一流入甕山泊一流入積水潭（設(shè)置碼頭）一流向通州和原有的南北大運(yùn)河連接。這樣做的好處是：

1.引水河會(huì)把一路上遇到的泉水都匯集到一起，這樣水量就足夠了。另外，山泉水不含泥沙，可以在運(yùn)河上建造閘門和堤壩來控制水位，讓來往船只平穩(wěn)行駛。

2.引水河直線路程所經(jīng)過的地區(qū)，地勢并不是逐漸下降的，河道稍有不對(duì)，沿途的泉水就沒辦法匯集進(jìn)來，所以河道不能走直線，而是要按照地勢迂回前進(jìn)。特別提醒：幾米之內(nèi)的高低起伏，肉眼根

本看不出來，要時(shí)刻注意測量！

一年半以后，我?guī)ьI(lǐng)幾萬名民工按照第三種方案，挖通了一條80多千米長的大運(yùn)河，還建好了河上所有的閘壩。皇帝陛下很高興，給它取名叫通惠河。從此，大船可以通過水路一直開進(jìn)大都城里，通惠河上不僅運(yùn)糧船來來往往，來自各國的商船也絡(luò)繹不絕，熱鬧非凡。

元世祖離世后，郭守敬又繼續(xù)為下任皇帝元成宗效力——嗯，就是在上都遇到水災(zāi)的那一位。水災(zāi)事件發(fā)生后，元成宗對(duì)郭守敬更信任了，天文和水利方面大大小小的事情都要向他咨詢，所以郭守敬直到70多歲還沒能退休。