中国科学家发明家的故事-第8章

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视实践的良好学风。据元代齐履谦的《知太史院事郭公行状》记载，郭守敬
十五六岁时，得到一份石刻莲花漏图（漏壶式计时器），其贮水水面与分水
口有着微妙的关系，能保证水流均匀。少年郭守敬能够完全了解它的原理，
并按其结构图制出复原的模型，可见他肯于学习和刻苦钻研的精神。

郭守敬从小就喜欢亲自动手制做器具。有一次，他得到了一幅浑天仪图，
名叫“尚书璇玑图”，他看后居然用竹子仿制了一架，并可以用它来观测天
体的位置。

郭守敬非常重视实地考察。他21　岁时，就在自己家乡邢台，开始了广泛
的水利事业调查研究，曾准确判断出邢台县北部一座久被埋没的桥基，而使
众人惊讶。

走东闯西兴修水利

郭守敬擅长水利工程。他年轻时，就参加修复邢台新石桥，由他精心设
计而疏浚了邢台县的水网河道，对当地水资源的利用，起了积极的作用。中
统三年（1262　年），经著名学者张文谦推荐，郭守敬到朝廷做官专习水利，
表现出“巧思绝人”的非凡才能。他初出茅庐就向元世祖忽必烈提出兴修水
利的六条建议，几乎涉及覆盖整个华北地区的水系，颇具卓识。

两年后（1264　年）郭守敬授命随张文谦赴西夏（今宁夏）进行修复古灌
区河渠工程。郭守敬在原有基础上加以创新，在那里不仅整修了汉延渠、秦
渠、来渠、湛恩渠、良田渠、惠农渠、昌润渠、滂渠、大清渠、天水渠等十
条渠道，而且设闸立堰，使工程很快完成。从此西夏地区又实现了河渠畅通，
对农田灌溉和农业增产发挥了重要作用。当地人民为他建立生祠，反映了对


他的爱戴和尊敬。

至元十二年（1275　年）丞相伯颜南征，建议设立水站，为此，郭守敬受
命巡视了河北与山东。此时，郭守敬身为都水监（相当于今水利部长），亲
自在北起德州、南至黄河、西至临清、东至东平的六条路线上，勘查了沟通
泗水、汶水、卫海等水道的形势，并绘出详图，为京杭大运河的全线通航作
了充分的准备。经过郭守敬的运筹帷幄与规划、施工，又进一步完善了元大
都（今北京）一带的水利系统，终于使京杭大运河直抵大都城内，使积水潭
成为运河北终端的繁忙码头。

才智献大都

郭守敬一生中长时间从事水利建设，尤其对元大都（今北京）水利的贡
献最为突出。他先后在引玉泉水济漕运工程、重开金口河引水工程、白浮翁
山河引水工程、通惠河通航水道建设及大都城市水利建设等项工程中，都取
得了巨大的成就。

郭守敬对中都一带的水利建设一向具有卓识，在给忽必烈的六条建议
中，就将引玉泉水以通舟列为首要的一条。

元代的旧都城中都，原以现广安门外为中心，水利系统存在一些问题。
元大都新城址的选址，充分考虑到地势和水利系统的优越条件，选在金中都
东北郊外，以现今景山一带为中心，位于北京小平原永定河与潮白河冲积扇
的脊部，周围众多湖泊可用，并且采纳郭守敬的建议，大规模开发玉泉山水
利，引水入城，相辅相成。该项引水工程的上游工程，是开挖金水河。该河
道从玉泉山西边的翁山泊（今昆明湖）向南转东，经高梁河入城。该工程解
决了宫廷供水。郭守敬为河道设计的跨河跳槽具有创新价值。引水工程下游
通过积水潭，沿今北护城河，再经坝河至通县。这是郭守敬为兴建大都水利
所立的第一功。大都的选址，既有最佳的供水路线，又有利于避免永定河泛
滥对中都的威胁，为日后北京城的建设奠定了基础。至元十六年（1279　年），
在郭守敬任工部郎中期间，又对坝河进行了大规模的治理。此次经过整治，
使玉泉山引水流入坝河，使坝河年漕运量高达万担，对元大都建设起了重要
作用。

重开金口河引水工程，是郭守敬为兴建大都水利立下的又一功。金口河
自中都西北向中都东南流向，原为金代所开，结果因河道高峻，水性浑浊等
原因而堵塞。至元代初年，忽必烈决定重建为战火焚毁的燕京，所用大量木
材和石料，需从西山开采并运输至城中。为此郭守敬提出重开金口河，为漕
运和城市建设服务的建议，被采纳并付诸实施。郭守敬认真分析前人失败的
教训，本着既能引水，又可防洪的目的，进行科学的周密设计。值得称道的
是从永定河的麻峪段的金口河引水口，至鬼子山与石景山之间的金口闸之
间，开泄水渠，设减水口，再向东南方向重开金口河。该工程经受了洪水的
多次考验，使用了近30　年之久，为元大都的城市建设起到了重要作用，在永
定河引水史上做出了前所未有的贡献。

郭守敬为兴建大都水利的第三功是兴修白浮翁山河引水工程。元大都建
成后，城市用水量激增，水源和漕运成为元朝政治、经济上的头等大事。郭
守敬经过周密勘察后，提出修建白浮翁山河的引水规划。这是北京历史上首
次进行的“跨流域调水”工程。白浮翁山河，位于今万寿山北方平原与西山


邻界地带，为南、北沙河及清河上源。在元代时那里有许多泉水涌出，白浮
泉为主泉。郭守敬根据考察提出，引导这些泉水为大都地区的水源，使其西
折南转，循西山山麓平缓坡降，经翁山泊入城，这就是白浮翁山河引水工程。
特别值得一提的是，500　多年以后，新中国的首都北京，欲引密云水库之水
进京时，经过反复勘察，最终选择的最佳路线居然是西转迂回后，仍要走郭
守敬规划的此项工程的故道。

该工程的关键之一是修建白浮堰。白浮堰位于今龙山南麓，由郭守敬精
心设计施工，用以拦截白浮泉水，并使之西流，对白浮山河上游引导泉水入
翁山泊起到关键作用。众多泉水流淌的山溪与人工运河平面交叉的“清水口”
交叉工程，也是保障渠道正常工作的关键工程。它是用荆条编的笼子装上石
头砌成的水堰，比单纯砌石成堰既能增加抗冲刷能力，又可以在特大洪水来
时，自行跨堰来增大泄洪能力，是妥善解决引水防洪的关键，是一举两得的
水利杰作。该工程终端的翁山泊，经郭守敬规划修筑湖堤，扩大容水量，为
北京地区的供水、漕运、灌溉、防洪以至城市建设与发展，都发挥了巨大作
用，成为北京历史上最早的一座水库。

郭守敬兴建大都水利的又一杰作是设计并主持开凿了通惠河漕运工程。
通惠河开凿前，大都积水潭码头，只有出万宁桥（今后门桥）沿皇城东墙外
（今南河沿）出文明门，经坝河至通县连接京杭大运河这一条漕运通道。为
了解决大都漕运通道不适应城市发展的难题，通惠河漕运工程被提上日程，
并在郭守敬主持下获得空前的成功。

该项漕运工程，要在40　公里的水道上建起24　座闸坝，每座闸坝都从地
形实际出发，巧妙合理地设计，使闸坝起到“提阀以过舟止水”的作用。既
保证了行舟必要的水量，又减小了运河河床坡度，实现了人工控制水流，充
分为行船漕运服务。

该项工程浩大，动用军队19129　人、工匠542　人、水手319　人、囚隶172
人，总用工285　万个，用钞152　万锭、粮38700　石、钢铁20　万斤，白灰、桐
油、水不计其数，耗时近2　年而顺利完工。全部修建过程，充分体现了郭守
敬高超的水利科学技术水平，自始至终贯穿了“节水行舟”合理开发利用水
资源的正确指导思想，在北京水利建设史上占有重要地位。

在通惠河漕运工程中，注意选择最佳运河路线，缩短航程，也是郭守敬
的一项突出成就。仅以通惠河下游为例，郭守敬把原河经李二寺入白河改为
从高丽河入白河，使这段运河缩短了三分之一的里程。

天文、历法贡献多

郭守敬在天文、历法方面也取得了很大的成就。

元王朝为巩固统治，加强全国统一，决定征调各地天文人才修订与统一
历法。郭守敬恰成有用之才，主持了这项工作。

为观测天象，郭守敬花了两年多时间，在改进的基础上创新，精心设计
制造了一整套天文仪器，包括简仪、高表、候极仪、浑天象、玲珑仪、仰仪、
立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、星晷、定时仪等。其中以高表及
其辅助仪器、简仪和仰仪最富有创造性。此外，他还设计了一套野外便携式
测量仪器，包括正方案、几表、悬正仪、座正仪等。他制做的天文仪器精密、
灵巧、轻便、实用，在当时世界上处于遥遥领先的地位。


郭守敬还几次到大都城东勘测地形，为建造司天台——灵台选址。他对
方圆几十里的地质结构做了十分详细的考察和鉴定，又精心设计和建造，不
仅使其规模巨大，设备完善，而且在遇地震时也安然无恙，成为全国27　个观
测点进行大规模天象观测工作的资料汇总与研究中心。经过为时数年的观测
和数据复核，终于在至元十七年（1280　年）三月，由郭守敬主持制订了一部
新历法，名曰《授时历》，规定一年为365。2425　天，其准确精度，比地球绕
太阳一周的实际运行时间只差26　秒。创制时间比欧洲同等精确度的历法《格
里历》要早300　年。

郭守敬在天文历法方面留下著作14　种，计105　卷。他除了在天文、水利
方面的贡献外，还在数学、机械工程等多方面做出了重要贡献。如在数学领
域，他与王恂等创立了“招差术”，即用“等间距三次差内插法”计算日、
月、五星的位置。他又创用“弧矢割圆术”计算日月黄赤道差和黄赤道内外
度等，形成了我国独特的球面三角学理论。他在“招差术”方面，比英国人
牛顿提出的二次差内插法一般公式要早396　年。郭守敬对科学事业的杰出贡
献，受到中国人民和世界人民的推崇与敬仰。在月球的背面就有一座以郭守
敬的名字命名的环形山。

（董振坤刘源鉴）


黄道婆
——元代杰出的纺织技术家
（约公元1245～？）

黄道婆这个名字许多人不太熟悉，名声大概也不如张衡、祖冲之、华佗
等人响亮。可是她所做的事情却和我们每个人的生活都有关呢！请看看下面
的故事吧！

出走的童养媳

南宋末年，大约在公元1245　年吧，江南的松江县乌泥泾镇（今上海县华
泾镇）东湾村一个贫苦人家，诞生了一个女孩。从她生下的那天起，就没有
一天好日子过。由于家里穷，很小就被卖给了别人家做童养媳。童养媳的命
运是很悲惨的，公公婆婆虐待她，丈夫也经常打骂她，年纪不大，就要干很
重的活。可是饭不让吃饱，衣不让穿暖。就这样苦苦地熬着，一点快乐也没
有。这个小女孩，就是黄道婆。

黄道婆从小勤劳、聪慧，无论是在地里干活，还是在家纺纱织布，都能
很快学会，干得也很好。她的胆子也不小，很有些反抗精神。因为不甘心公
婆的虐待和丈夫的毒打，她暗下决心：逃跑！

一天傍晚，又不知为啥，丈夫把她打了一顿并关进一个小屋子里。半夜
里，她在后墙上挖了个洞，偷偷跑走了。她跑到河边，看见一些船停靠在岸
边，就悄悄爬上了其中的一只，然后躲在船舱底部一个不易被人发现的地方。

没想到，这只船一启航，就出了吴淞口，驶向了大海，并一直向南驶去。
当太阳升起，船在海上飞快行驶时，船上的人发现了她。由于船离出发地已
经很远了，人们再想把她送回去已不可能，只好让她随船航行。

船离家乡越来越远了，但黄道婆一点也不后悔。她觉得自己像飞出笼子
的小鸟，她要飞向自由的地方。

许多天以后，船终于在一个地方停了下来。她下船上岸，发现到了一个
完全陌生的地方。人家说的话她不懂，天气又很热，田野里的风光和长的树
木也和家乡完全不一样，吃的也很不相同了。当时，她哪里知道，她所到的
地方，是远离家乡五六千里之外的海南岛上的崖州呢（今海南省三亚市）！

受尽生活磨难的黄道婆并不怕这些，她很快就在勤劳、善良的黎族人民
中间生活下来了，并适应了那里的一切。

她发现，那里的农业虽然不如家乡发达，但是黎族妇女们却个个是纺纱
织布的好手，而且所用的工具、纺织技巧，也比家乡的先进，尤其是擅长用
棉花纺纱织布。她们织的彩色床单、幕布非常精美，常作为海南的特产销往
内地。

心灵手巧的黄道婆，在家乡就会一点纺织，当她看到黎族妇女们的纺织
技术比她掌握的更先进时，就决心把这些技术学到手。从分离棉絮和棉籽，
到“松解”分离下来的棉絮，从纺纱到织布，所有较先进的技术，她都一步
步学会了。随着时间的推移，技术越来越巧妙、成熟。她还特别注意将黎族
妇女们用的一整套纺织工具与家乡纺织工具作比较，琢磨它们的长处和不
足。


就这样，一个普普通通的农家女子，在流落他乡的30　多年间，通过向黎
族人民虚心学习和自己的刻苦钻研、实践，终于成为一个身怀绝技的纺织专
家了。

传播技艺

在海南住得时间越久，黄道婆就越怀念自己的家乡。她从家乡逃出时，
才是个小女孩，如今，已是年过半百的老太婆了。望着波涛滚滚的大海，她
好像又看到了自己那些受苦受难的父老乡亲。她要回去，要把在这里学到的
技术带回去，教给家乡的人民。这样，或许能使他们的日子好过一些呢！

终于，在大约1295～1297　年，也就是元朝元贞年间，黄道婆带着几件她
心爱的纺织工具，从崖州返回了故里。这时，天下已变，南宋灭亡而元朝建
立。元朝统治者是很残暴的，他们对原来南宋的老百姓即所谓的“南人”，
统治、剥削得特别厉害。江南一带，每年必须要用无数的布匹和丝绸交贡、
纳税。

黄道婆回到家乡后，靠在海南学到的先进技术纺纱织布为生。老乡们正
愁没布交税，也发愁没有生活门路，看见黄道婆的布织得又快又好，就纷纷
来向她学习。

说到这里，朋友们大概已经知道黄道婆做的事情与我们生活中的什么有
关了。对，就是与我们的“穿衣盖被”有关，没有布，拿什么做衣被呢？

在宋朝之前，中国的纺织业在世界上就可以说是最先进的了，那时主要
用的原料是丝和麻，纺织品也主要是丝绸和麻布。丝是蚕吐的，养蚕要用桑
叶，而种桑养蚕技术复杂，产量很低。因此，用丝纺织而成的绸缎非常珍贵，
一般老百姓是穿不起的。麻就是我们现在做麻绳用的麻。用它织的布，比较
便宜，一般老百姓就穿它。但因当时技术所限，用这种布做的衣服穿在身上
不太舒服。所以北宋以后，当棉花种植技术和纺织技术传入中国时，就受到
了老百姓的欢迎。

不过，用棉花纺纱织布，在技术上有许多特殊问题尚未解决，因此，棉
纺织业一直比较落后，赶不上丝麻纺织。例如，怎样把棉花絮从棉籽上分离
下来，怎样把分离下来的棉花絮中一撮一撮的小团儿“松解”开来。再如，
过去的原料，无论是丝还是麻，纤维都是很长的，用它们纺纱比较容易，而
棉花纤维较短，用它纺纱也要解决不少技术问题。

大胆革新

黄道婆在这许多关键的技术问题上，进行了创造和革新，把我国的纺织
业，特别是