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古代科技名人：李淳風、郭守敬、徐光啓｜文物中的科學

文博時空/文文博時空作者徐之南早在唐代，李淳風以曆法推算、風力定級、易學研究等著稱於世，元代的郭守敬在全國建立了 27 個天文觀測點，明代的徐光啓更是完成了我國古代農業技術的集大成之作，他們都是我國古代傑出的科學家。

古代的科技名人，猶如歷史長河中的明珠，閃爍着智慧與創新的光芒。在漫長的歲月裡，他們以超越時代的智慧和勇氣，開創了一個個令人驚歎的科技奇蹟，留下了永恆的印記。他們或是發明了顛覆性的技術，或是提出了深刻的科學理論，無一不在科技史冊上鐫刻着自己的名字。

早在唐代，李淳風以曆法推算、風力定級、易學研究等著稱於世，元代的郭守敬在全國建立了 27 個天文觀測點，明代的徐光啓更是完成了我國古代農業技術的集大成之作，他們都是我國古代傑出的科學家。他們的成就不僅在於其個人的天賦和努力，更在於他們對人類智慧的貢獻，他們的發明和發現不僅改變了當時的世界，更爲後世的科技發展開闢了新的道路。

[唐] 李淳風

李淳風（602－670 年），唐代天文學家、數學家、易學家，道士，道號黃冠子，岐州雍縣（今陝西寶雞岐山縣）人。唐初時曾任過太史令，所以明太祖在敕封李淳風時，將他封爲“侯位”，其他諸縣城隍則被封爲“伯位”。

李淳風一生著述頗豐，他和袁天罡所著的《推背圖》以其預言的準確而著稱於世，還有《乙巳佔》《五代史志》《皇極曆》《懸鏡》《文史博要》《典章文物志》《秘閣錄》十幾部，並對《齊民要術》《本草》等幾十部書籍進行過校注。

隋仁壽二年（602 年），李淳風生於岐州雍，自幼聰慧好學，博覽羣書，尤其精通天文、曆法、數學等。李淳風 17 歲時，經推薦成爲秦王李世民的記室參軍。25 歲的李淳風上書，對道士員外散騎郎傅仁均所著的《戊寅元歷》提出 18 條意見，唐太宗採納 7 條意見，授予李淳風將仕郎，入太史局供職，鞠躬盡瘁 40 年。

唐太宗爲何如此信任他？李淳風真的那麼神嗎？一日，主掌曆法推算的唐太史李淳風校對新曆，發現朔日（初一）將出現日食，古人認爲日食是不祥的預兆。唐太宗不悅地說道：“屆時若沒出現日食，你又將如何自處？”李淳風回覆聖上：“屆時若日食沒發生，臣將自請死罪。”當日，唐太宗李世民有意在庭中等候李淳風，眼看太陽就快下山了日食還沒有發生，唐太宗下旨：“朕現在就讓你先去和妻子訣別吧！”李淳風答覆：“尚早。”爾後就在牆壁上做了一個標記，並回復唐太宗：“等日光照到我在牆上做的標記時，日食就會發生了。”果然如李淳風所言，日光照到牆上的標記時，日食發生，分毫不差。

唐《乙巳佔》

李淳風是世界上第一個給風定級的人，他的名著《乙巳佔》，是世界氣象史上最早的專著。《乙巳佔》卷首爲李淳風的自撰序，序言解釋了他撰述此書的意圖及編撰思想。占星學雖然有其內在依據，但在李淳風看來，歷代的占星學家良莠不齊，鑑於這種情況，李淳風決定對歷史上的占星學作一番梳理，總結諸家學說，“集其所記，以類相聚，編而次之，採摭英華，刪除繁僞”，編寫一部真正的占星學著作。因此，《乙巳佔》不是現代意義上的科學著作，它是一部純粹的占星學典籍。《乙巳佔》全書十分之一以上的篇幅來討論風佔，其下名目達 33 種之多，如候風法、佔風遠近法、推風聲五音法等等。

李淳風在數學方面的主要貢獻，是編定和註釋著名的十部算經。這十部算經後被用作唐代國子監算學館的數學教材。

李淳風受命制渾儀，他在中國歷史上第一次把渾儀分爲六合儀、三辰儀、四遊儀三重，其影響相當深遠。

[元] 郭守敬

郭守敬（1231 年—1316 年），元朝著名的天文學家、數學家、水利工程專家，字若思，邢州邢臺縣（今河北省邢臺市）人，曾任太史令。郭守敬的一生，足跡遍及半個中國，完成大小百餘處河渠泊堰的治理，科技成就有二十幾項遙遙領先於世界水平。1970 年，國際天文學會以郭守敬的名字爲月球上的一座環形山命名爲“郭守敬環形山”。1977 年 3 月，國際小行星中心將小行星 2012 命名爲“郭守敬小行星”。

郭守敬三歲喪父母，十七歲製成渾天儀，十八歲完成邢州北脈治水。1262 年，郭守敬在上都向忽必烈面陳“水利六事”，將自己的水利設想及多年考察、治水的經驗充分展示給了雄心勃勃的忽必烈。忽必烈聽後說：“任事者如此，人不爲素餐矣”。當即任命郭守敬爲“提舉諸路河渠”，負責經辦各地水利事宜。他在入朝爲官前後，曾幾次遭暗殺，憑藉智慧躲過。

郭守敬和北京的什剎海有什麼關係呢？位於北京二環內的“什剎海”，實爲積水潭的殘餘，被分割成前海、後海、西海三個封閉水域，偶爾可見遊船行駛其上。然而在 700 多年前，積水潭曾是一片寬闊水域，船隻川流不息，這一切與郭守敬密切相關。

在忽必烈營建大都時，郭守敬的重要任務之一是將大運河延伸至大都城內。經過縝密勘查後，郭守敬選擇改變運河走向，將運河通到了通州，但是從通州到大都的這“最後一公里”卻是一個大難題，因爲大都地勢比通州高得多。爲了處理這一難題，郭守敬改進了升船閘系統，在通州通往大都的運河上建立了 24 道石閘門，通過分段控制水位，使船隻得以“爬坡”航行。爲了保障水量，郭守敬開展了引水工程，將昌平山區的白浮泉作爲水源，一路引到積水潭。積水潭作爲大運河的終點，曾吸引無數船隻停靠，也催生了鐘鼓樓地區的商業繁榮。然而隨着歷史演變，積水潭逐漸失去了航運功能，規模日益縮小，最終演化成今天的前海、後海、西海三個封閉水域，即什剎三海。

全國最大規模的天文觀測活動是如何開展的？衆所周知，元朝的版圖是歷代王朝中最大的，這麼大的版圖，對於天文觀測是十分有利的。因此，郭守敬看準了時機，向忽必烈建議：“唐朝開元年間，僧一行曾在全國 13 處觀測點進行天文觀測，如今元朝的疆域比唐還大，是發展天文的最佳時機。”這項建議得到了忽必烈的贊同，因此在 1279 年，一項名爲“四海測驗”的大規模天文觀測活動正式開啓。

元簡儀

正所謂工欲善其事，必先利其器。這項觀測活動的順利進行，離不開郭守敬積年累月改進的觀測儀器。首先，郭守敬將的龐大不便的“渾儀”改進爲靈活精確的“簡儀”，以確定星體座標；將“圭表”改進爲更高的“高表”，以更精確地觀測日影。此外，郭守敬還發明瞭仰儀、窺幾等觀測儀器。利用這些儀器，郭守敬觀測出了前人未命名的星體一千餘顆。

郭守敬在元朝廣袤的版圖上設立了 27 個測影所。觀測點東起朝鮮半島，西到川滇和河西走廊，北至西伯利亞，分佈地域之廣，考察內容之多，測量精度之高，參加人員之衆，在中國歷史乃至世界天文史上都是空前的。這些測影所分佈在不同緯度，通過觀測當地的日影長短，就能計算出地球的半徑。

元河南登封觀星臺

這 27 座測影所唯一保存至今的，就是河南登封的觀星臺，它是中國現存最早的古代天文臺。整個觀星臺相當於一個測量日影的圭表（圭表：測量日影長度的一種天文儀器），高聳的城樓式建築相當於一根豎在地面的杆子，稱爲“表”，臺下有一個南北方向類似長堤的構造，相當於測量長度的尺子，稱爲“圭”，也叫做“量天尺”。

元《授時歷》

“四海測驗”的成果，就是 1281 年開始施行的《授時歷》。當時，王恂任太史令，郭守敬任同知太史院事，在曆法即將完成時，王恂去世，但當時授時歷尚未整理定稿。原先王恂負責授時歷的理論推算，而郭守敬負責製造儀器、觀天測量和檢驗數據。王恂去世使所有的事情都落到了郭守敬的身上，郭守敬花費數年時間整理定稿。至元十七年（1280 年），新曆歷成，忽必烈取《尚書·堯典》中的“敬授民時”之意賜名《授時歷》。

值得注意的是，授時歷首次將小數引入曆法，以 365.2425 日爲 1 迴歸年，與地球公轉週期只差了 26 秒。這一數值，與西方通行的公曆相同，卻早了 301 年，成爲當時世界上最先進的歷法之一。它正式廢除了繁雜的上元紀年，以至元十八年辛巳歲冬至爲曆元，打破了古代制歷的傳統，是我國曆法史上的第四次大改革。

[明]徐光啓

徐光啓畫像

徐光啓（1562 年—1633 年），明朝末年至清初的數學家、天文學家和地理學家，字子先，號玄扈，諡文定，上海人，萬曆進士，官至崇禎朝禮部尚書兼文淵閣大學士、內閣次輔。1603 年入天主教，教名保祿。徐光啓畢生致力於科學技術的研究，勤奮著述，是介紹和吸收歐洲科學技術的積極推動者。其墓地石牌坊鐫有對聯“治歷明農百世師經天緯地，出將入相一個臣奮武揆文”。

徐光啓自小因家道已經中落，只得務農爲業，用爲數不多的家產在龍華寺讀書，19 歲的徐光啓考中秀才，20 歲一鼓作氣參加了鄉試，卻屢次參考屢次不中，只好一邊教書一邊繼續考試。

1593 年，徐光啓在韶州執教期間結識傳教士郭居靜。通過郭居靜，徐光啓首次看到一幅世界地圖，這對徐光啓來說是一個嶄新的世界，原來地球是圓的，原來製造了天文望遠鏡來觀測星體運行。這段經歷爲徐光啓揭開了西學的大門，然而與此同時，他仍需繼續在科舉道路上前行。

1604 年，徐光啓進京趕考，終於考中進士，正式步入仕途。同年，利瑪竇（MatteoRicci，1552 年—1610 年）也來到北京。徐光啓拜利瑪竇爲師，希望能向他學習天文、數學、測量以及武器製造等各方面的科學知識。一次，利瑪竇向他介紹了西方的數學著作《幾何原本》，這是古希臘數學家歐幾里得所著。徐光啓說：“既然這部書如此珍貴，無論遇到多大困難，我也要努力將其翻譯爲漢文。”。從那時起，每天下午一離開翰林院，徐光啓都會趕到利瑪竇的地方翻譯《幾何原本》。在此之前，還沒有人翻譯過國外的數學著作，因此要準確翻譯原作相當困難。之後的一年裡，徐光啓逐字逐句地進行反覆推敲和多次修改，纔有了我們所熟知的“平行線”“三角形”“對角”“直角”“銳角”“鈍角”“相似”等術語和名詞。最終，徐光啓完成了《幾何原本》的前六卷翻譯工作。

《幾何原本》

徐光啓是中國第一個吃番薯的人？在萬曆三十五年，徐光啓的父親在北京離世，他按照大明律規定回鄉丁憂服喪。在這段時間裡，徐光啓並沒有像一般人那樣只是守制閉門讀書。他一邊整理編纂數學文獻，完成了《測量異同》和《勾股義》等著作，同時還積極從事另一項工作：培育番薯。

明朝中晚期，雖然災害頻仍、天災人禍不斷，人口卻激增到了一億五千萬左右。爲了解決老百姓的吃飯問題，徐光啓開始研究起了番薯的種植。當時大多數人認爲番薯是一種熱帶植物，根本無法在北方種植。徐光啓不斷派人從福建帶回番薯，在上海進行試種。最初，番薯種子要麼腐爛，要麼被凍壞。後來，通過反覆試驗和改進方法，最終成功地將番薯引種並培育成功。徐光啓總結出一整套栽培方法，包括傳種、種候、土宜、耕治、種栽等一整套做法，稱之爲“松江法”，並創造性地提出了地窖儲藏法，這些方法使得番薯成功在上海地區種植，並逐漸推廣至山東、河北，甚至東北等地。

徐光啓農田施肥札記，總結了當時的各種施肥技術，改進和提高了松江地區的棉花施肥技術。

在棉地裡長大的徐光啓，難道是從小養成的科學家？一個盛夏，幼時徐光啓坐在屋裡讀了一陣子書，實在疲倦，就來到田裡散心。田裡的綿株枝葉繁盛，已經長了半米多高，他二話不說捲起褲腳管，伸手把一顆顆綿株尖頂啊給摘斷。這一幕正巧被父親撞見，父親怒氣衝衝地責罵徐光啓：“你剛纔做了什麼？”徐光啓答：“我在給綿株打頂芯。”父親繼續責備道：“你把棉花頂芯摘掉了，棉花還能活？”徐光啓笑着說：“您錯怪我了，昨天下午放學時，我看到德章爺爺在田裡摘棉花頂芯，他說：‘快到立秋了，棉花已經長到兩尺來高，一直分枝生葉就不會結棉桃了，白白耗費了養分，如果把它頂上的沖天芯摘掉，省下來的養分就可以供應下面快成熟的棉桃。’”時光荏苒，轉瞬到了摘棉花的時間，徐光啓家的棉花獲得了大豐收，增產了二三成。父親這才自知理虧，從此，他積極支持兒子學習農業科學技術。

明《農政全書》明崇禎年間平露堂刻本土山灣博物館藏

1624 年，徐光啓因不肯迎合魏忠賢，遭讒劾去職。回到上海後，他將積累多年的農業資料與心得整理編撰，於 1627 年完成了《農政全書》的初稿。徐光啓去世後，由門人陳子龍於 1649 年整理出版。

《農政全書》是徐光啓畢生的心血，也是我國古代農業技術的集大成之作。它在農學史上的地位，如同《本草綱目》之於藥學。全書分爲 12 目，共 60 卷，50 餘萬字，包括農本、田制、農事、水利、樹藝等。全書貫穿着徐光啓“農政”的政治思想，即農業爲立國之本，“富國必以本業”。因此書中對於開墾與水利的重視，遠超歷代農書。

徐光啓墨跡冊頁

除了數學和農學，徐光啓還有很多其他成就。徐光啓在天文曆法領域取得的成就，主要體現在編纂《崇禎曆書》及提出曆法改革的建議中，他引入了地球是圓形的概念，介紹了經度和緯度。在軍事領域，徐光啓着重關注火炮製造，多次上書請求引進火炮技術。他還著有《選練百字訣》《選練條格》《練藝條格》等權威條例和法規，是中國近代早期重要的法律典籍之一。

上海徐家彙光啓公園裡的徐光啓像

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