元朝科技
●郭守敬的科学成就
郭守敬（公元1231—1316年），字若思，顺德邢台（今河北邢台）人，他以毕生精力从事天文学的研究和天文仪器的创制，为祖国古代天文科学的发展做出了重大贡献。他在其他学科上也有很多贡献。
郭守敬的祖父郭荣是一位精通数学和水利的学者，他的渊博知识对年轻的郭守敬影响很大。在郭守敬还年幼的时候，祖父就把他送到精通天文和地理的老朋友刘秉忠那里去学习了。刘秉忠和他的好友张文谦都是忽必烈非常赏识的学者。
由于郭守敬刻苦学习，十五六岁时就能弄通石刻的“莲花漏图”（古代的计时器）的原理。到32岁时，他的科学知识更加丰富扎实了，张文谦就把他推荐给忽必烈。忽必烈高兴地让他跟随张文谦到西北去视察水利设施，修复古渠。至元二年（1265年），他被任命为都水少监，得以专心致志地从事水利建设事业。
早在元朝统一全国以前，刘秉忠就提出要修改历法，因为辽、金以来沿用的《大明历》使用已经很久了，误差越来越大。至元十三年（1276年），忽必烈决定设局改订历法，派许衡、王恂和郭守敬主持这项工作。在这期间，郭守敬通过实测，获得了许多天文方面的科学知识，他深深感到：要制订新历，必须创造精密的仪器。他说：“历之本在于测验，而测验之器莫先于仪表。今司天浑仪，宋皇祐（1049—1054年）汴京所造，不与此处（指大都灵台，在今北京市建国门外泡子河北）天度相符。”于是决心自己动手创制和改造天文仪器。
针对浑仪的缺陷，郭守敬研制了新的仪器——简仪。元代以前所用的浑仪越来越复杂，用它测量天体的赤道坐标、黄道坐标和地平坐标的读数，每个系统都需要有专门的环圈，因此大大小小的互相圈套的环圈有八九个之多，不但转动不便，而且妨碍观测。郭守敬摒弃了把测量三种不同坐标的圈环集中在一起的做法，精简了黄道坐标，而把地平坐标和赤道坐标分为两个独立的装置——赤道装置和地平装置。这两个装置都很简单，使用方便，因此这种仪器叫“简仪”。简仪的设计很精密，刻度最小分格达到1／36度，观测结果也就准确多了。当时从尼泊尔来的工艺家阿尼哥，帮助郭守敬制造了简仪。可惜的是，郭守敬的这一重大发明创造，竟在清初被法国传教士纪理安（当时他在钦天监任职）当作废铜销毁了。
郭守敬还研制了仰仪。仪器的外形很像一口朝天的大锅。在半球的大圆面上，刻着东、南、西、北和十二时辰；半球面上刻着与观测地纬度相应的横纵线网。大圆平面上用纵横相交的两根杆子架着一块小板，板上有小孔。太阳光线通过小孔，在球面上投下一个倒像，映在格网上，可以观测太阳的位置和日食。
郭守敬还改革了圭表、创制了景符等仪器。圭表是观测日中影长变化以决定春分、秋分、夏至、冬至时刻的天文仪器。古代的圭表一般高八尺，郭守敬把它加高到36尺，在表顶又添一根被抬起的横梁，横梁高出表顶四尺，这样表高就达到40尺，比原来的表高增加五倍，因而影长也增加了五倍，使观测的误差也下降到原来的五分之一。现在河南省登封县元代观星台还完整地保存着当时的圭表。景符是定影象的仪器。一块铜片，中有小孔，用一小架子斜撑在圭面上。太阳光经过横梁，再通过小孔，在圭面上形成了一个米粒大小的太阳象，象中间有一根细如丝线的横梁影子，非常清晰。景符与圭表是结合在一起使用的，用来观测太阳、星星和月亮。
有了这些先进的仪器，郭守敬利用当时疆域辽阔的有利条件，在全国范围内开展了实测活动。他在全国各地设立了27个测景所，最北的北海测景所，设在大约北纬64°的地方，已在北极圈附近了。他亲临全国各地，收集科学资料。经过他们大规模的实测，他不仅测定了有关地方的纬度与夏至日昼夜长短，还测定了黄赤交角，这个数字虽然与当时的实际交角尚有极小的误差，但这是科学上的一大进步。我国古代把黄道附近的星分为二十八宿，每一宿用一个星为代表，称为“距星”。两距星间的距离称为“距度”。古代是用距星来测定星辰的，因此测定二十八宿距是非常重要的。经过郭守敬的实测后，距度的误差减少了，精密度提高了一倍。郭守敬还进行了恒星位置的测定工作，对那些还没有定名的星，也作了观测，编制了星表。
至元十八年（1281年），经过郭守敬等人多年辛勤的劳动编制出来的《授时历》正式颁行了。郭守敬根据自己多次精密测定的冬至时刻的结果，并利用历史上从祖冲之《大明历》以来的六次冬至时刻的观测资料，证实了一年为365。2425日，它比地球绕太阳一周的实际时间只差26秒，《授时历》就是采用这一数据的。这在世界的历法史上还是第一次。现在国际上通行的格利哥里历也是采用这一数据的，但格利哥里历比《授时历》晚了整整300年。
至元十六年（1279年）春，在大都东城墙开始兴建大都天文台，郭守敬开始负责仪器与观察，后来担任第二任太史令。天文台分三层，高达七丈，第一层南屋是太史令等天文台负责人的办公室，向东的房间是负责推算的工作人员，向西的房间是负责观测和计时的工作人员，向北的房间为仪器储藏室。仅推算、测验、漏刻三局就有七十人。第二层按离、巽、坤、震、兑、坎、乾、艮八方分成八个房间，它们分别是观测准备室、图书资料室、天球仪和星图室、漏壶计时室、日月行星室、恒星室等专业工作室。最上一层为观测台，北有简仪，中有仰仪，西有圭表，东有玲珑仪，南边是印历工作局、堂、神厨和算学的建筑。可见元大都天文台规模宏大，人员众多，组织严密，设备齐全。更令人注目的是该台拥有大量先进的观测仪器。据《元史》记载，有玲珑仪、简仪、浑天象、仰仪、圭表、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、星晷定时仪、候极仪、悬正仪、正方案和座正仪等。其中由郭守敬设计制作的就多达十三件，这些仪器在当时世界上是十分先进的。
郭守敬在天文、数学方面的科学著作很多，有《推步》《立成》《历议拟稿》等，可惜现在都已失传了。
在水利工程技术方面，郭守敬也有光辉的成就。至元二十八年（1291年）春，他担任都水监长官，负责整修已经荒废的大都至通州的运粮河。他经过实地考察后，决定引白浮泉水解决河水的来源问题，用了一年多时间疏通了这条运河，定名为通惠河。为了解决由于河床倾斜坡度造成运行的困难，他在这条运河上每隔十里设置一个闸门，在距离闸门半公里的地方又置斗门，使船只得以顺利通过。这样，从杭州到大都的大运河完全通航了，过去每年从南方运来的粮食到通州后就要陆运，驴马死伤不可胜数，现在通行无阻了。
郭守敬在科学技术上取得的成就是多方面的，他一生坚持不懈，亲自从事科学实验，并善于吸取前人的科研成果，因而取得了更大的成就。一直到86岁那年他去世时为止，他始终没有中断自己的工作，真可以说把毕生精力献给了科学事业。
●王祯及其农书
元代农学著作十分丰富，流传至今有名的农书，这就是官方司农司所编的《农桑辑要》、王祯《农书》和鲁明善的《农桑衣食撮要》。这里我们讲的是王祯和他的《农书》。
王祯是山东东平人，由于他的生平活动史料记载很少，我们只知道他曾做过两任县官：元贞元年（1295年）任安徽旌德县的县尹，在职六年；大德四年（1300年）任江西永丰县尹。据《旌德县志》记载，他当县官时，生活比较俭朴，办学校、修桥梁、施医药，认真劝农，做了不少好事，受到当地人民的称赞，是封建时代的“清官”。
元朝的大统一，为全国各地经济文化的交流创造了条件。由于各族人民辛勤劳动，农业生产的恢复和发展是很迅速的。在这样情况下，人们渴望有一部总结和指导全国农业生产技术经验的农书，这是很自然的。有这样的社会需要，才促使王祯下功夫去研究农业技术，总结农业生产经验，写出这部《农书》来。他认为：农业是天下的大本。一夫不耕，就要挨饥；一女不织，就要受寒。作为一个地方官，应该熟悉农业生产知识，否则就不能担负起劝导农桑的职责。为了写好《农书》，他平常很注意农事，仔细观察，用心考察和积累农业知识，大约在永丰任职两年后，完成了该书的初稿，后来又花了十年时间进行修改补充，到了皇庆二年（1313年）时才正式付印出版。
《农书》的内容主要分三大部分：第一部分是《农桑通诀》，第二部分是《百谷谱》，第三部分是《农器图谱》。《农桑通诀》可以说是农业总论。内容包括农业史、授时、地利、耕垦、耙劳、播种、锄治、粪壤、灌溉、收获，以及植树、畜牧、蚕桑等方面，是非常系统和完整的。关于“授时”和“地利”：王祯很重视“不违农时”，认为播种一定要适合农时，不能错过时机；他对各地的气候、地形、土壤等自然条件作了比较，认为农作物应该根据环境不同而有所不同，提出了选择适宜于环境的作物和工具以及改造自然的主张。关于“播种”：他认为选种很重要，并介绍和推广占城稻等优良品种；他还主张实行多种经营和作物轮种。关于“粪壤”：他列举了大量肥源，并认为施肥是提高地力、改造土壤的关键。关于“灌溉”：他的基本思想是“天时不如地利，地利不如人事”。就是说，依靠兴修水利等人事努力，可以克服天灾而夺得农业丰收，因此他特别强调灌溉的作用，具体介绍了引水的方法、南方围田和圩田的建设。
王祯还主张推广北方的“锄社”来解决农忙时劳动力不足的问题。
《百谷谱》分别叙述各种农作物、菜蔬、瓜果、竹木等种植培养法。这一部分主要是介绍农作物品种，其中最值得我们注意的是棉花的推广。元朝时棉花主要产于南方，后来北方和西北也渐渐种植，但当时有人以“风土不宜”为理由，认为北方不宜种植。王祯觉得这种看法是错误的，种不好棉花是因为种植不认真、不得法，于是他在书中详细介绍了种植的方法，并断言：种植棉花，南北方都可以获利。