郭守敬是我國元代天文學家、水利學家、地理學家和數學家。他一生的科學創造非常豐富,可以說是位多才多藝的科學家。如今地理學中有一個重要的概念叫“海拔”,就是他當年對黃河一帶幾百裏區域進行實地測量,曾以海平麵為標準測地形圖時提出的專用名詞,沿用至今。
郭守敬的祖父郭榮是一位名氣很大的學者,祖父一麵教他讀書,一麵教他向大自然學習。所以郭守敬從小雖然喜歡讀書,也不是書呆子,他對動手製造各種器具也很有興趣。
他十五六歲時,偶爾看到了一張蓮花漏圖。“漏”是古代的計時工具,蓮花漏是北宋科學家燕肅在古代計時器漏壺的基礎上改進製造的。
郭守敬好奇地問祖父:“您看見過蓮花漏嗎?”祖父搖搖頭,回答:“我隻知道蓮花漏計時非常準確,不過這東西早失傳了,圖畫是後人畫出來的。”
“那您說我能做出來嗎?”郭守敬又問。祖父笑道:“這圖十分簡單,也沒說製造的原理和構造,按理很難複製,但隻要下功夫也不是不可能的事。你可以試試。”
在祖父的鼓勵下,郭守敬開始了鑽研。他找了不少講解水滴計時工具的書,觸類旁通,一點點想著蓮花漏的原理。他發現蓮花漏由好幾個部分配製而成。上麵有幾個漏水的水壺。這幾個水壺的水麵高度配置得保持不變。水麵高度不變,往下漏水的速度也就保持均勻。水流速度保持均勻了,那就在一定時間內漏下的水量一定不變,不會忽多忽少。這樣,就可以從漏下的水量指示出時間來了。
就這樣,這個十幾歲的孩子,硬是把蓮花漏傳動原理、漏水速度和計時精度給弄通了,加上他心靈手巧,終於把一台蓮花漏製成。
勤奮好學、刻苦鑽研的郭守敬後來製訂出《授時曆》,通行三百六十多年,是當時世界上最先進的一種曆法。
【博聞館】
滴漏計時法
最初,古人根據日月星辰在天空中的位置來判斷時間,但是這種判斷並不準確。後來,人們設計了一種利用太陽測定時刻的計時器——日晷。晷麵中間插著一根銅針。在太陽的照射下,銅針的影子隨著太陽的移動在晷麵上慢慢地移動。但是到了陰天和夜晚,日晷就不起作用了。後來,人們又用滴水、漏沙的方法計時,之後又發明了一種新的計時工具——銅壺滴漏。其原理是把銅壺底部或者靠近底部鑿出小孔,利用孔口流水(或者滴水),使銅壺的水位變化,再參照壺身上的刻度來計算時間。唐代詩人溫庭筠有首詩叫《雞鳴埭歌》,裏麵提到了這種計時工具:“銅壺漏斷夢初覺,寶馬塵高人未知。”
我國現存最完整的成組型滴漏是元代仁宗延祐三年(1316)鑄造的,整件滴漏由四個銅壺組成,分別是日壺、月壺、星壺、受水壺。