佟怡天:小暑新阅历走近低调而伟大的古代科学家郭守敬

佟怡天:小暑新阅历走近低调而伟大的古代科学家郭守敬

  【环球网文化频道 记者 林聿 刘思佳】 “倏忽温风至,因循小暑来。竹喧先觉雨,山暗已闻雷。”唐代诗人元稹的《小暑六月节》,生动描述了热风伴随着小暑节气而来,竹叶喧响、雷声隆隆、山雨将至的自然景象。

  小暑,是二十四节气中的第十一个节气,它标志着干支历午月的结束,以及未月的起始,代表着季夏时节的正式开始。此时,北京什刹三海最西端的西海已是水波涟漪、荷花绽放的无限美景,吸引着众多游人到此赏夏消暑。

  在西海北岸山顶的绿荫掩映间,还有一座红墙灰瓦的仿古建筑群犹如大隐于世。这里坐落着北京郭守敬纪念馆,它向东遥望着北京的大运河,也在幽静素雅的景致中轻声讲述着七百多年前元代科学家郭守敬“测天制历”等众多科学探索的伟大成就,而二十四节气的精准测定与他造天文测量仪器、制订《授时历》有着紧密联系。

  自古以来,节气时刻的测定就是我国古代历法中十分重要的工作。郭守敬编制的《授时历》则是我国古代最精确和使用时间最久的一部历法,其中他所推定的节气时刻相比于过去的历法,在精度上有了很大的提高。

  “许多人听说过郭守敬却并不熟悉他。”在北京郭守敬纪念馆副馆长佟怡天眼中,郭守敬是一位低调而伟大的科学家,“如果大家走进纪念馆的展厅,会发现他真的是一位在科学领域的全才。上至天文,下治水利,他在科学和工程领域所取得的成就,有很多一直延续到今天,依然在我们的生活中发挥着作用。郭守敬勇于创新,严谨又锲而不舍的科学精神,也在今天激励着所有的孩子和人们。”

  在这个小暑节气,环球网《节气大家谈》专栏带您探访深藏在西海美景中的北京郭守敬纪念馆,在佟怡天副馆长的讲述中寻访《授时历》中的二十四节气,认识深藏着功与名的古代科学家郭守敬,也分享小暑节气里西海湿地荷风荡漾的美丽风景,以及什刹海旧日时光里的民俗美味。

  “在元代,由郭守敬主要编制的《授时历》中,测出一个回归年的周期是365.2425天。这个时间的精确度,与我们今天正在使用的、当今世界通行的《格里高利历》仅仅相差不到26秒,但领先了欧洲三百年。”佟怡天告诉环球网记者,在《授时历》的编制过程中,二十四节气的测定至关重要,这是因为“在历法里,测定一年时间的起止是以冬至节气来计算的。”

  郭守敬测定冬至,采用圭表测影,并使用测影数据来推算冬至时刻。在中国古代,圭表测影很早就被用作判断节气的方法。而郭守敬在测影工作中,首度改八尺表为四丈高表,使影长变化更加明显、便于观察,同时改良了测影方法,提高了测影精度。“通俗一点儿说,‘高表’就是一个放大的圭表,有五六层楼高。当太阳的影子投射到地面的测量尺上,就能读取到一个非常精确的刻度。”佟怡天介绍,位于河南登封的古观星台正是由郭守敬创建,这不仅是我国现存最早的天文台,也见证了中国古代验证和测量二十四节气的探索历程。

  “在郭守敬的一生当中发明了二十多种科学仪器。”佟怡天讲述,在天文测量、计时观测方面除了高表,郭守敬还先后研制出简仪、仰仪、玲珑仪等多种当时先进的天文仪器。比如仰仪是用来观测日食,也有测定时间的功能。如今这件仪器是由专家根据古籍记载进行复原而成。

  仰仪的外观是一个方形的外壳,里面是一个半圆形球体,直观看起来就像一口大锅。它利用小孔成像的原理,让太阳盈亏过程的影子,通过小孔投射到这口“大锅”里面,使人们可以不需要直接用肉眼对着太阳来观测。佟怡天揭秘,“这口‘大锅’的底部刻划着与时间、节气相关联的精准刻度。如果我们按照郭守敬测算出来的数据,把仰仪找好一个角度,对准太阳,当到了某个节气到来时,太阳的影子投射到锅底,它一定是刚刚好地投射在节气标记的小方格里面,这个仪器在节气当天的测量里是非常准确的。”

  从第一年的冬至到第二年冬至的时间里,郭守敬与他当年的“同事”们一起在元朝广阔的疆域范围内进行了一次大规模的“大地测量”,历史上称之为“四海测验”。当时全国总共设立了27 个观测站,“积累一年之中不同纬度地区的太阳影长等一系列科学观测数据,在这些‘大数据’的基础上,再加上在当时非常严密的数学演算,并参考四十余部历法,才制定出这样一部历法。”佟怡天说,《授时历》的编制也堪称古代的“大数据”工程。

  据记载,郭守敬小时候“不为嬉戏事”,不贪玩耍、特别好学,还有着非常强的动手能力。15岁时,曾经仿照古书上的一幅浑仪图画,自己研究用竹篾编制出了一个浑仪模型,还安放在泥土堆成的高台上模拟天上日月星辰的轨迹、尝试测天。佟怡天透露,到馆参观的小观众们都很喜欢听少年郭守敬的故事,对于郭守敬的人物生平特别感兴趣,由此也对地理、物理、天文等方面知识产生了好奇心,为此馆里也推出了动态星图、公众号语音提问对话导览的形式,辅助孩子们更好地参观。

  基于在国家天文观测方面的突出成就,郭守敬所任职位在当时最高达到了太史令,类似于今天的国家天文台台长。同时他又是掌管水利的都水监,也相当于今天的水利部部长。事实上,今天北京郭守敬纪念馆的所在位置,就是因为元代京杭大运河的北方终点码头位于这一带,由此也纪念郭守敬“大都治水”的历史功绩。

  “整个北京城的水系格局就是在元代郭守敬的时期奠定了基础。在历史上,通惠河、大运河发挥了漕运的作用。在今天它的功能发生了变化,河上也许不再有运粮食的船了,但有观光的船只可以供游人乘坐,甚至可以通航到河北。尤其通惠河还作为北京的一个排水干渠,依然在为着这座城市发挥自己的作用。”佟怡天讲述。

  就在今年,北京郭守敬纪念馆还面向孩子们推出了一本介绍大运河的科普书籍《大运河长卷:中国大运河历史地理大百科》,希望有更多的孩子能通过书本认识元代科学家郭守敬,了解大运河这一古代超级工程,在跨越长距离的建设、管理及后期维护中体现出的各种科技智慧。

  上至天文,下治水利,郭守敬在他的时代掌握着国家里的两件大事,并作出卓越贡献。尤其是他一朝入仕就终生为国家为人民来服务,发挥自己的作用,一直到86岁去世。“无论是兴修水利、天象观测、历法制定,发明仪器,郭守敬的科学研究一直都是非常严谨,锲而不舍,他是一位重视把实践与理论相结合的科学家,即便完成了一项工作,后续还会不断地提出改进建议。”佟怡天表示,郭守敬身上的科学家精神也给予了今人无限的启发与激励,“我相信,在他测量实验的过程中,不会是一次就成功的。一定是经历了多次测试实验,才有后来精确的测量结果。”

  古人把小暑分为三候:“一候温风至;二候蟋蟀居宇;三候鹰始鸷。”小暑寓意即为“小热”,开始进入伏天,我国多地自小暑起进入雷雨最多的时节。

  “过去在北京什刹海有一个民间风俗是小暑吃莲藕。”佟怡天娓娓道来。什刹海里有非常多美丽的荷花,也盛产莲藕,在民国时期人们就地取材,取一些河鲜、莲藕制作小菜。过去荷花市场里还有一个可谓是当时的“网红小吃”叫做“果料冰碗”,把从什刹海里现捞上来的藕切成薄片儿,底下放一些碎冰冰镇,撒上白糖和其他果料,就是那时最受欢迎的消暑小吃。

  还有盛夏里又大又厚的荷叶,会被人们捞起来洗干净后用来包裹熏鱼、熏肉,就此裹上一层荷叶香,成为当时最环保的食品包装。而叶子嫩嫩的荷叶更能直接作为一种食材,人们采摘回家,熬制出清香消暑的荷叶粥。

  “俗话说‘小暑大暑,上蒸下煮’,当天气越来越热,去到有水的地方,就成为大家纳凉消暑的非常好的选择。”佟怡天告诉环球网记者,北京郭守敬纪念馆地处西海湿地得天独厚的自然环境中,每当二十四节气到来时,节气的景象格外分明美好。

  在去年,北京郭守敬纪念馆就举办了二十四节气摄影作品征集活动,很多志愿者投稿来他们镜头中的纪念馆与西海风景照片,再由馆员们制作成精美的节气海报,在每个节气里发布。佟怡天也欢迎大家在这个小暑节气里到馆参观,或者到山下的西海公园中欣赏大片大片盛开的荷花,在清幽荷风中消夏纳凉,孩子们也能与可爱的小鸭子、䴙䴘及各种水生的小动物们有一个亲密的接触。

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