想像不到的元朝自然科學(圖)

         

      元朝著名天文學家數學家郭守敬

說到元朝，我們會馬上意識到它軍力的強盛，地域的寬廣，這些方面在當時可以說都是處於世界超級地位的。但很少有人注意到當時元朝的科學技術的發展水平。從科技水平發達程度的角度說，中國歷史上沒有任何朝代達到像元朝那樣的居於世界領先集團之列的水平或程度，可是許多的歷史學教授們卻似乎沒有認真地加以講授，原因何在？

元朝的科學技術達到或取得很高的成就，其中天文學、數學等都居於當時世界先進地位。此時，領先於世界的阿拉伯與波斯科學技術傳入中國，原因恐怕在於元朝的帝國有實力徵調大批阿拉伯、波斯等地的科學、技術精英前來中國。這些精英掌握著當時世界上最先進的科學技術，他們大多是伊斯蘭教徒。

這些伊斯蘭教徒和其他先前來華穆斯林一道，與中國其他一些民族經過長時間的融合，遂形成一個新的民族——回回。回回把阿拉伯與波斯甚至希臘與羅馬的天文、數學、化學、地理、醫學、文學、哲學、歷史等各方面知識在中國加以傳播和介紹，其中尤以天文、數學等科技圖書最多。

應該說這些人類文明成果，尤其是一些自然科學技術知識出現在元朝時期的中國，具有特別的意義。因為幾千年來，中國在傳統上一貫推崇「學而優則仕」及「重文章輕科技」的思想，例如締造天府之國的李冰父子，遠遠無法與孔孟、朱熹等思想家或理學家，以及蘇軾之類的文學家相提並論。但是這種狀況在元朝卻有所不同。

元朝重視自然科學的發展，其發展狀況也是歷朝歷代所不具備的，由於元代高度的鼓勵貿易的自由及其特殊的超大疆域，所以形成了一類特殊的科學家隊伍，這支隊伍與中國本土的科學家一起把元代的科技水平推向了世界的頂峰。所以，我們應該把重點放在這些鮮為人知的外來支援者身上。

元朝的天文學具有濃厚的「吸收」色彩，但是可以肯定地說，在元朝，天文學方面的科學技術造詣是世界水平的。元世祖忽必烈在尚未登基之前，就征招「回回」為星學者。他們翻譯及帶來諸如托勒密的《天文大集》，伊本·優努斯(也譯做尤尼)的《哈基姆星表》(也譯作《哈基姆歷數書》)等天文學著作。這些在當時都是世界上比較先進的天文圖書，他們的引進讓中國研究天文學的科學家們開闊了眼界，給中國天文學帶來了活力。

公元1260年，元朝仿造金人的舊制，設立司天臺；1271正式設立回回司天臺，1312設立回回司天監。後來還任用了一大批以札馬剌丁為代表的天文學家管理此類工作。札馬剌丁等一批天文學家先後在這裡工作，為中國天文曆算的完善和發展做出了巨大的貢獻。這些天文學家們不僅帶來或使用一批先進的天文儀器(主要來自阿拉伯及波斯)，而且還設計並製造了許多先進的天文儀器。

札馬剌丁自己製作的天文儀器有多環儀、方位儀、斜緯儀、平緯儀、天球儀、地球儀，觀象儀等7種。這些儀器，當時在世界上是罕見的。研究科學史的英國李約瑟博士在談及地球儀時說:「除公元前2世紀馬洛斯的克拉特斯古地球儀(已失傳)外，沒有比馬廷·貝海姆1492年的記錄更早的人。」可是札馬剌丁的地球儀卻誕生於1267年，比馬廷·貝海姆的記錄整整早了225年。

札馬剌丁的地球儀是球狀的，體現了寰球這一科學概念與設想。這無疑對中國傳統的「天圓地方」觀念進行了勇敢的否定，這可以與當時布魯諾提出的觀點相提並論，只不過布魯諾沒有札馬剌丁幸運，他最終被當時統治歐洲的教廷燒死。這與當時元朝寬鬆的科技政策是沒法比的。

這時，我們本土的科學家，在天文學方面，也是成績斐然的。天文學家郭守敬設計、製造了簡儀、仰儀和圭表等天文儀器，比丹麥人第谷的同樣的儀器要早300年。同時，他主張以實際觀測為依據，在全國各地建立了規模龐大的天文監測網。另外，郭守敬還設計、製造了大型計時儀器——七燈漏(大明殿燈漏)，該儀器是反映中國古代計時機械製造技術水平的代表作。

在曆法方面，札馬剌丁依照阿拉伯曆法編製有《萬年曆》；而王恂與郭守敬等合作，在反覆學習、稽考《哈基姆星表》及其他資料的基礎上，於公元1280年編製完成一部著名的曆法——《授時歷》。在編撰《授時歷》的工作中，王恂負責推演計算，郭守敬負責實際觀測和製作儀器。《授時歷》以365.2425天為一年，與地球繞太陽一週的實際時間只有26秒的差距，其準確程度相同於現行公曆，自元以來一直延續使用了約360年。

在數學方面，元朝也是其發展的黃金時期。中國人使用阿拉伯數字是從元朝開始的。這些美妙的數字是元朝時期來華穆斯林數學家贈與我們的禮物。1957年，在西安元代安西王府遺址中，考古隊員發現5塊鑄有阿拉伯數字鐵塊，其中4塊出土時夾在鑿刻整齊的兩塊方石中。經研究，這是用阿拉伯數字排列的六六幻方，其縱、橫、對角線的數字之和為「111」。上述遺蹟是1273年修建安西王府時，作為奠基埋藏的。

元朝是繼兩宋中國數學後躋身於世界水平的黃金時期。中國數學家不但繼承、超越了以往的數學成就，而且眾多來華穆斯林數學家將先進的數學知識傳入中國，使中國的數學研究在元朝有了質的飛躍。

公元1280年，元代數學家及天文學家王恂與郭守敬等制訂《授時歷》時，不但列出了三次內插公式(「招差法」)，還使用「垛壘、招差、勾股、弧矢之法」進行縝密計算，其中將穆斯林數學家發明的弧三角法應用於割圓術獲得「弧矢割圓術」(即球面直角三角形解法)最為稱奇。

公元1303年，《四元玉鑒》問世。其作者數學家朱世傑將「天元術」推廣為「四元術」(四元高次聯立方程)，並提出「消元」的解法；歐洲則在1775年才由法國人別朱提出同樣解法。另外，一般認為歐幾里德的《幾何原本》，是明朝的徐光啟在義大利人利瑪竇的幫助下翻譯並引進中國的，但是有學者認為，在此前的元代，此書已經被來華的穆斯林人帶到中國。

也許，在知道這些之前，一個遊牧民族統治下的中國，自然科學發達到如此程度是不敢想像的。但歷史就是這樣讓一些不可思議一次次的發生，這才吸引著無數愛好者來探尋它的偉大魅力。