元代大科学家郭守敬

   从北京到通州有一条运河，叫通惠河，同纵贯我国南北的大运河相衔接。最早设计通惠河的是元代大科学家郭守敬。郭守敬不仅在水利工程方面有重大的成就。在天文、历法、地理、数学等方面，也都有卓越的贡献。
   郭守敬，字若思，1231年出生于顺德邢台（今河北省邢台县）。他的祖父郭荣学识渊博，对数学和水利都很有研究。郭守敬从小就喜欢读书，注意观察周围的自然现象。祖父为了使他得到深造，让他跟当时的学者刘秉忠、张文谦学习。郭守敬认真刻苦，进步很快。他对天文学尤其感兴趣，自己制造了一些土仪器，如用竹篾做的浑仪等，来观察天象，为后来在天文学上的发明和创造打下了基础。
   1276年，元朝政府下令修订历法，郭守敬参加了这个工作。他本着实事求是的科学态度，提出在修订历法以前，对天象进行一次大规模的观测，以便准确地根据观测的数据制定出新的历法来。观测天象，首先需要解决仪器问题。宋朝留下来的天文仪器本来安装在汴京（今河南省开封市），金代把它们运到了大都（今北京），可是大都的纬度与汴京不同，这些仪器都不好使用。为了提高观测天象的精密度，郭守敬在三年之内，制成了简仪、高表、仰仪等十三种天文仪器；为了去外地观测，他又创制了一套携带方便的天文仪器，还制作了抑规变矩图、导方浑盖图等五种图，与仪器互相参照使用。
   郭守敬创制简仪，是对浑仪的大胆革新。浑仪是古代用来测量日月和星星位置的主要的天文仪器，但是构造复杂，转动不灵便，而且元环很多，遮掩了一部分星星，不利于观测。简仪的功用和浑仪相同，结构简单，刻度精密，为了旋转顺利，还装了滚珠轴承，比欧洲应用滚珠轴承要早一二百年。郭守敬创制的这台简仪一直保存到清朝初年，后来被法国的传教士销毁了。现在南京紫金山天文台陈列的一台，是明朝正统年间访制的。
   郭守敬制造的天文仪器，精巧和准确的程度都超过了前人。清朝初年，西方的传教士汤若望来到中国。看到郭守敬创造的天文仪器，表示非常敬佩。他尊称郭守敬为“中国的第谷”。第谷是十六世纪欧洲著名的天文学家，也制造了许多天文仪器，其实；他比郭守敬晚了三百来年。
   郭守敬还是一个出色的天文观测的组织者和领导者。他挑选了14个具有天文技术知识的官员，分为几个小组，带着轻便的仪器到各地去观测天象。当时在全国从东到西，从南到北设立了22个观测站。在27个地点进行观测。各地观测得来的数据纷纷报到大都。郭守敬运用报来的数据精密计算，花了两年的时间．修成了一部新历法——《授时历》。以往的历法，不满一日的尾数大多用分数来表示，使计算十分复杂；郭守敬修《授时历》改用了小数，计算出一年为365.2425日，和地球公转周期只差26秒，与目前世界上通用的格里历（就是公历）的一年周期相同。《授时历》是在128O年颁行的，比格里历早了302年。郭守敬修《授时历》以公元1280年的冬至点作为推算的起点，大胆废除了以往历法沿用的向上追溯很多年的繁琐的推算方法。《授时历》对旧历法作了七项重要的改正，还有五项重要的创新。因而成为我国古代最好的一部历法。
   郭守敬在天文历法方面的著作有十四种，共计105卷。在古代天文学家中，他是著作最丰富的一个。
   郭守敏还擅长水利工程。他年轻的时候，家乡邢台有条达活泉，因为河道堵塞，洪水冲溃了堤岸，泥沙把一坐石桥都淹没了。郭守敬多次勘测地形，找到了原来的河道，选定了建桥的地点，把原来的桥基挖出来。经过他的精心设计，邢台的老百姓用了四十天工夫。就疏浚了河道，重建起新桥。
   元世祖忽必烈统一北方之后，下令修复因长期战争而被破坏的沟渠。郭守敬由老师张文谦推荐，受到了忽必烈召见。他提出了兴修水利的六项建议，忽必烈非常赞赏，就派张文谦和他负责修复西夏（今甘肃省）河渠。郭守敬跟张文谦来到西夏，看到这一带原有的渠道大多已经淤塞，修复不容易、有人主张不如另修新渠。郭守敏反对这种主张，认为这样做既花费时间，又浪费人力和财力。他主张挖深和疏通旧的渠道，再建立闸堰，保持河渠内的水量，就可以达到便利灌溉的目的。郭守敬的合理主张得到了采纳。这一项水利工程，在第二年夏种以前便全部完工了。
   元朝建都大都以后，为了把江浙的粮食物资运到京城，征集民工开挖了济州河和会通河，连接成由杭州到通州的纵贯南北的大运河，但是从通州到大都这一段，还需要通过陆运。过去有人想开运河，因为水沅困难，没有成功。郭守敬反复查勘，发现昌平东南的山下有一条白浮泉。水量比较大，可以作为运河的水沅。但是需要改变白浮泉的流向，沿途还要控制水量，困难仍然很多。郭守敬没有在困难面前退缩。他经过精密勘测、掌握了这一带的地形情况，选定了运河的走向，还作出了逐段筑坝设闸控制水量的计划。这段运河全长160里。不到两年，开河工程全部胜利完成。南方的运粮大船可以直达大都。忽必烈命名这条运河为“通惠河”。在当时来说，这条运河对沟通南北经济文化交流起了很大作用。