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第1章 天文历法（第4页）

沈括十二气历的提出，是历法制度方面一项根本性的变革，这是中国与世界历法史上的一次革命性的突破，它既简便又科学，既符合天体运行的实际情况，又十分有利于农事的安排，从根本上解决了历法适应农业生产需要的问题，是中国古代历法中的一个优秀代表。遗憾的是，在古代中国守旧思想极为严重的环境下，十二气历最终未能颁发实行。

王恂（～8），字敬甫，中山唐县（今河北唐县）人，我国元代著名数学家、文学家。王恂生于金朝末年，父亲王良曾任金朝中山府吏，因故辞职回乡，潜心研究数学和伊洛之学（即程朱理学），尤其对数学的研究颇有造诣。良好的家教环境，加上王恂自幼聪颖好学，为他后来的成就打下了坚实的基础。

王恂三岁时，其母授以《千字文》，王恂过目成诵，十三岁学“九数”（即方田、粟米、衰分、少广、均输、盈不足、方程、勾股、商功）。当时其父与元朝太保刘秉忠交往甚密，秉忠拜会王良时，发现王恂聪明绝顶，才思过人，堪称神童。征得其父母同意，遂将王恂带到磁州（今磁县）天文台培育深造，这年王恂十四岁。

王恂到磁州后，在刘秉忠精心培育下，十八岁时被推荐给元世祖忽必烈任太子伴读。元中统二年（年）任太子赞善。翌年裕宗被封为燕王、中枢令兼领枢密院事，他对王恂非常器重，口令两府大臣，凡有咨禀，必须要王恂得知。此时王恂已兼管太子起居，常为裕宗讲解尧舜善政、治国安邦之道，并将辽金兴亡之事编成故事讲给裕宗听，让其区别善恶。王恂深得太子赞赏，说王恂学识渊博，是难得的良师益友，召令大臣子弟随王恂学习。后来王恂拜为国子祭酒，掌管国子监所属各学校。

当初，刘秉忠在世，根据天文学的发展，认为《大明历》承用了两百多年，渐渐暴露出它的不周密性，企图加以修正。刘秉忠死后，皇帝根据他的设想，命王恂创制新历。于是王恂举荐了已经告老的许衡，同杨恭懿、郭守敬等遍考四十多家历书，从汉代的《三统历》，到宋代的《大明历》，他们昼夜测验，参考古制，创立新法，推算极为精密准确，研究总结了8年、70次改历经验，考察了家历律推算方法，前后三年派专人分赴全国四方，定点做日晷实地测量，精心计算，大胆创新，计算出一年为。天，一月为9。09天，一年的作为一个节气，以没有中气的月份为闰月。明朝实行的《大统历》基本上就是《授时历》。如果把这两部历法看成一部，《授时历》是中国历史上实行年代最久的历法，历时长达三百六十四年。

王恂在《授时历》中，提出了招差法（即三次内插公式），并运用招差法推算太阳、月球和行星的运行度数；又创造了“弧矢割圆术”即球面直角三角形解法，来处理黄经和赤经、赤纬之间的换算，准确率大大提高。这些成就在世界上都处于领先地位，其贡献与郭守敬齐名。王恂自己没有著作流传，但世人对他的评价甚高，称他为“算术冠一时”的数学家。

至元十六年（79年），王恂升为嘉议大夫、太史令，主管太史院，负责推算历法，观测天象。次年新历法完成，根据古语“敬授人时”的说法，赐名《授时历》，当年冬天就颁行天下。

郭守敬（～），字若思，顺德邢台（今河北邢台）人。我国元代著名的天文学家、数学家、水利专家和仪器制造专家。

郭守敬的祖父郭荣是金元之际一位颇有名望的学者，他精通五经，熟知天文、算学，擅长水利技术。郭守敬就是在祖父的教养下成长起来的。祖父一面教郭守敬读书，一面领着他去观察自然现象，体验实际生活。郭守敬自小就喜欢自己动手制作各种器具，在十五六岁的时候就显露出了科学才能。

修水利显身手

年，郭守敬在老师张文谦的带领下赴西夏兴修水利。那时，西夏沿着黄河两岸已经修筑了不少水渠，但在成吉思汗征服西夏的时候，大部分的水闸水坝都遭到了破坏，渠道也都填塞了。郭守敬到了那里，立即着手整顿。有的地方疏通旧渠，有的地方开辟新渠，又重新修建起许多水闸、水坝。在郭守敬的带领下，百姓一起动手，这些工程竟然在几个月之内就完工了。郭守敬充分展示了自己在水利工程方面的卓越才干，回到上都后就被任命为都水少监。

发明仰仪

仰仪是郭守敬的独创，这件仪器是一个铜制的中空半球面，形状像一口仰天放着的锅，所以命名为“仰仪”。半球的口上刻着东西南北的方向，用一纵一横的两根竿子架着一块小板，板上开一个小孔，孔的位置正好在半球面的球心上。太阳光通过小孔，在球面上投下一个圆形的象，映照在所刻的线格网上，立刻可读出太阳在天球上的位置。人们可以避免用眼睛逼视那光度极强的太阳本身，就看明白太阳的位置，这是很巧妙的。更妙的是，在发生日食时，仰仪面上的日象也相应地发生亏缺现象。这样，从仰仪上可以直接观测出日食的方向，亏缺部分的多少，以及发生各种食象的时刻等等。

修订《授时历》

7年，元朝政府决定改订旧历，颁行元朝自己的历法，下令组织历局，调动了全国各地的天文学者，另修新历。应老同学王恂的邀请，郭守敬参加了新历的修订工作，他奉命制造仪器，进行实际观测。

为了修订新历，郭守敬共设计和监制了简仪、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、星晷定时仪等种天文仪器，这些仪器设备推动了郭守敬的科学研究工作，也为我国天文事业的发展做出了巨大的贡献。

经过王恂、郭守敬等人的集体努力，到80年春天，一部新的历法终于宣告完成了，元世祖将它命名为《授时历》。同年冬天，正式颁发了根据《授时历》推算出来的下一年的日历。

《授时历》是中国古代最先进、施行最久的一部精良历法。它采用至元十七年（79年）的冬至时刻作为计算的出发点，以至元十八年（80年）为“元”，即开始之年。所用的数据，个位数以下一律以100为进位单位，即用百进位式的小数制，取消日法的分数表达式。它以。天为一年，比地球绕太阳一周的实际时间只差二十六秒，与现在国际上通行的格里历的周期相同，但是格里历比《授时历》晚了整整三百年。

《授时历》这部优秀的新历法，节气的推算比较准确，对农业生产的帮助很大，在中国实际行用了年，并且还传到朝鲜、日本和越南等国家。

王锡阐（8～8），字寅旭，号晓庵，江苏吴江人，我国明清之际的民间天文学家。王锡阐与天文数学家梅文鼎同时而又齐名，王锡阐号晓庵，梅文鼎号勿庵，遂被后人并称为“二庵”。两人都娴于天文历算，然而王锡阐精核，梅文鼎博大，各造其极，不分高下。

年，李自成的农民起义军进入北京，明朝覆亡；随即清军入关南下，弘光小朝廷覆灭。在急风暴雨的时代大变迁中，由于难以忍受“留发不留头，留头不留发”的民族高压政策，江南各地纷纷起兵抗清。

王锡阐当时年仅十七岁，却具有强烈的民族自尊，为了表示忠于明朝，他奋身投河自尽，但是意外地被人救了起来。此后，王锡阐放弃了科举考试之路，他隐居在乡间，以教书为业，致力于学术研究，甘心做一个故国遗民而终其一生。

王锡阐性格孤僻，对于天文历算特别爱好，在参加惊隐诗社活动和写作《明史记》的同时，一直不停地进行天文研究。王锡阐热衷于实际测算，每当遇到天色晴朗，他就爬到屋顶上，仰卧着观察天空中的星象，整夜不睡觉。然后他对历算书籍进行精心研究，验证实际测算的结果。经过长期的实际测算，王锡阐对于中、西历法有了相当深度的了解，他曾作《西历启蒙》和《大统历法启蒙》来讨论中、西历法的优劣。王锡阐基于一贯倡导的探求数理之本的主张，在当时作的《历说》、《晓庵新法序》以及以后的著作中，对中、西历法的交食、回归年、刻度划分、节气闰法、行星理论等主要问题作了评论。

王锡阐生活在耶稣会士东来，欧洲天文数学知识开始传入中国的时期。这些天文方法有较高的精确度，其中运用了对中国来说还是全新的三角几何学知识、明确的地球观及度量概念，因而产生了巨大影响。对于应否接受欧洲天文学，当时中国学者有三种不同态度：一种是顽固拒绝，一种是盲目吸收，只有他能持批判吸收的态度。他从当时集欧洲天文学大成的《崇祯历书》入手，对其前后矛盾、互相抵触之处予以揭露，对其不足之处予以批评，进而在吸收欧洲天文学优点的基础上，发展了中国天文学。他在对中西历法有了较深了解的基础上，兼采中西，参与己意，写成《晓庵新法》和《五星行度解》。

《晓庵新法》共六卷，运用刚传到中国的球面三角学，首创准确计算日月食的初亏和复圆方位的演算法，以及金星、水星凌日和五星凌犯的演算法，后来都被清政府编入《历象考成》，成为编算历法的重要手段。

《五星行度解》是在第谷体系的基础上建立的一套行星运动理论。第谷为丹麦天文学家，曾提出一种介乎托勒密的地心体系和哥白尼的“日心体系”之间的宇宙体系。王锡阐认为五大行星皆绕太阳运行，土星、木星、火星在自己的轨道上左旋，金星、水星在自己的轨道上右旋，各有各的平均行度；太阳在自己的轨道上绕地球运行，这轨道在恒星天上的投影即为黄道。他据此推导出一组公式，能预告行星的位置，这种探讨使他成为中国较早注意引力现象的学者之一。

钱学森（9～009），浙江杭州人，我国伟大的物理科学家、工程控制论的创始人。

9年9月，钱学森进入北京师范大学附中学习；99年，他考入交通大学机械工程系；9年他考取清华大学公费留学生，次年9月进入美国麻省理工学院航空系学习。9年9月，钱学森转入美国加州理工学院航空系，师从世界著名力学大师冯·卡门教授，先后获航空工程硕士学位和航空、数学博士学位。9年0月，钱学森历经重重困难，回到了祖国的怀抱。他为建设新中国做出了卓越的贡献，被誉为“中国航天之父”、“中国导弹之父”、“火箭之王”、“中国自动化控制之父”。

钱学森是人类航天科技的重要开创者和主要奠基人之一，是航空领域的世界级权威、空气动力学学科的第三代掌门人，工程控制论的创始人，是0世纪应用数学和应用力学领域的领袖人物——堪称0世纪应用科学领域最为杰出的科学家。他长期担任中国火箭和航天计划的技术领导人，对航天技术、系统科学和系统工程做出了巨大的开拓性贡献；共发表专著7部，论文00余篇。

在应用力学方面

钱学森在空气动力学及固体力学方面做了开拓性研究，揭示了可压缩边界层的一些温度变化情况，创立了卡门—钱学森方法，并最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。

在喷气推进与航天技术方面

0世纪0年代到0年代初期，钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念：他在0年代提出并实现了火箭助推起飞装置（JATO），使飞机跑道距离缩短；在99年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想；在9年研究了行星际飞行理论的可能性；在9年出版的《星际航行概论》中，提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具，用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。

在物理力学方面

钱学森在9年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来研究，这是先驱性的工作。9年，他正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，改变过去只靠实验测定力学性质的方法，大大节约了人力物力，并开拓了高温高压的新领域。9年他编著的《物理力学讲义》正式出版。此外，钱学森在系统工程、思维科学领域、马克思主义哲学等方面也有很重要的贡献和创新。