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郭守敬
郭守敬塑像
“上知天文，下知地理”，这是中国古代衡量一个好的科学家的标准。元代卓越的科学家郭守敬就是这样一位人物。他的学生齐履谦在《郭公行状》中，这样评价郭守敬：“公以纯德实学为世师法，然其不可及者有三：一曰水利之学，二曰历数之学，三曰仪象制度之学。”简短几句话，高度概括了郭守敬的科学成就，而在郭守敬的三大成就中，后两项都与天文学有关。事实上，正是由于郭守敬的杰出创造，中国的古代天文学才达到了顶峰。
郭守敬出身书香门第，自幼便受到良好的科学熏陶，少年时期，就师从当时精通天文、地理、律历、算术的刘秉忠，在自然科学方面打下了扎实的基础。15岁时，当同伴们还在面朝黄土背朝天时，郭守敬早已把自己的眼光投向了更为广阔的天空。他根据古书中的浑仪图画，以“竹篾为仪，积土为台”模仿制作并观测天象。16岁时，郭守敬按照从石碑上拓印下来的图样，研制出了“莲花漏”。“莲花漏”是北宋的燕肃在古代漏壶的基础上，改制的一种计时比较精确的计时器械，但元朝时已经失传。郭守敬以小小年纪复制出“莲花漏”，世人无不称奇。
郭守敬的早年，主要致力于水利事业。他一面关注着地上的水，同时也在仰望着天上的星。1276年，郭守敬受命参与改制新历，从此开始了他在天文学上的辉煌。为制好新历，郭守敬仔细研究了自西汉以来的70种历法，指出真正有所创建的只有13家，并且一一肯定了他们的成就。他继承和发扬了历代进步历法家的优良传统，坚持在实测的基础上编订新历法，而绝不人为地拼凑数据，或者盲目抄袭前代旧历的数据进行推算。
郭守敬深知测验工作的重要性，治历工作伊始，就提出：“历之本在于测验，而测验之器莫先于仪表。”他发现当时所用的仪器，大多破旧不堪，必须创造新仪。从1276年到1279年这短短的三年中，郭守敬创制了十多种大大小小的天文仪器，其中以简仪最受后世推崇，可算是所有这些近代仪器的鼻祖。
郭守敬对传统浑仪的改进还不止于此。他进一步把浑仪上的窥管改为窥衡，瞄准时只要将星体与窥衡上的细线中点连成一线，即可定位。在简仪的读数上采用十进制，这又比前人进了一大步。著名科技史专家李约瑟博士赞赏地说：“标志着从中世纪仪器向现代仪器转变的主要发明，则是将窥管安装于极轴上，即自由大圆环形成的支承装置。这不是产生于文艺复兴时期的西方，而是在元代皇家天文学家郭守敬的领导下于公元1276年完成的。”为了纪念这位科学伟人，我国邮电部曾于1962年12月发行过两枚纪念邮票，其中一枚便是简仪的绘像。
郭守敬之前所用的圭表，一般都是高8尺。其原因，据说是受《周髀算经》中“勾三股四弦五”这一定理的影响，表高8尺，正好是“股四”的2倍。这一定制，至元代历时已2000多年，几乎无人敢轻易作变更。郭守敬大胆创新，把直立的表身增高到4丈，故称高表。表身增高后，表端的影子容易虚淡模糊，郭守敬便在表端设一横梁，又利用针孔成像原理创制了景符，使投影的边界清晰，从而大大提高了观测精度。法国著名天文学家拉普拉斯也承认，就以日至测影而论，在13世纪中叶，当以郭守敬的四丈高表的测量最为精确。为了使圭表能够观测亮度比较微弱的恒星和月亮，郭守敬还创制了窥几。
郭守敬创制的天文仪器，类型众多，构思灵巧，质量精细，独具特色。它们不仅反映了郭守敬的精思巧制，证明他是一名杰出的仪器制造家，还说明当时我国的仪器制造已达到了世界先进水平。明末西方传教士汤若望来到中国，看到郭守敬创制的仪表，十分惊异，尊称郭守敬为“中国的第谷”，第谷是16世纪世界著名的天文学家，他曾创造过许多天文仪器，被西方视为“天文仪器之父”。其成就和贡献虽可同郭守敬媲美，但却晚了郭守敬3个世纪。因而，正确的说法应该是：第谷是欧洲的郭守敬。1947年出版的《大英百科全书》也认为郭守敬所制仪器，早于第谷所造的同类仪器300年。可惜的是，这些稀世仪表，却在清朝康熙年间被一度主持中国天文机构的欧洲传教士当做废铜给销毁了。
郭守敬继承和发扬了我国古代天文学家“观象授时”的传统，注重天文观测，借以确定季节日时，编制历法。1279年，经忽必烈批准，他同王恂等人经过仔细选择，在全国各地定下了27个测影点，南到北纬15°线，北到北纬65°线。并派了14个监候官负责，开始进行当时被称为“四海测验”的一次规模宏大的天文大地测量。
郭守敬之后三四百年，明徐光启在奏章中仍沿用“四海测验”的传统名称，可见元代所创“四海测验”的影响是多么的深远。
郭守敬领导的这次著名的四海测验，从南中国海到西伯利亚，从朝鲜半岛到川滇与河西走廊，南北总长10000多里，东西绵延5000多里，其地域之广，规模之大，以及测得数据之精，不但在我国历史上是空前的，即使在世界上，也是中古时代一次无可比拟的大范围天文测量的壮举。四海测验所测得的各点的地理纬度数据，对比现在已确定的地理纬度，其中20处的平均误差只有0.035°，其余7处由郭守敬亲自负责观测，平均误差只有0.023°，这是非常精确的。难怪法国著名的数学家、天文学家拉普拉斯在其著名的《宇宙体系论》一书中的天文学史部分也高度评价了这次测量，认为其具有“卓越的精度”。
郭守敬自1276年主持太史局以来，同王恂等人通力合作，经过四年的不懈努力，终于在1280年编制出了一部新的历法，郭守敬和太史院官员把它进呈元朝政府，元世祖忽必烈十分满意，取我国古籍《尚书·尧典》中“钦若昊天，敬授民时”之意，将这部新的历法定名为《授时历》，并在全国颁行。
郭守敬在天文上的成就，使之一度被视为“神”。1303年，郭守敬已72岁高龄，朝廷发布命令，凡年满70岁的官员都要退休，唯独要郭守敬继续留任。
郭守敬虽不是“神”，但确是站在中国古代天文学发展顶峰上的人物。
为了纪念郭守敬在天文学上的卓越贡献，1970年，国际天文组织将月球背面一座环形山命名为“郭守敬山”；1977年，国际天文组织将太空中2012号小行星命名为“郭守敬星”。郭守敬不愧是中国天文史上的一颗明亮的星。
