一、农学

元代的农学成就，体现在《农桑辑要》《农书》和《农桑衣食撮要》三部农书之中。

《农桑辑要》成书于至元十年（1273年），参加编纂或修订者有孟祺、畅师文等人，因植桑、养蚕占了书中很大篇幅，故名《农桑辑要》。元代自世祖至元七年（1270年）设立司农司后，对农业颇为重视，多次派遣劝农官分赴各地，察举农事，并以成绩优劣作为考核官吏的条件。为推广先进的农业技术，司农司遍求农家书籍，删其繁复，撮其精要，辑成此书。该书凡7卷10篇。首篇《典训》实即绪论，引用大量历史资料，阐明古代农桑起源及历代以农为本的思想。以下依次为《耕垦》《播种》《栽桑》《养蚕》《瓜菜》《果实》《竹木》《药草》《孳畜》9篇。书末附有《岁用杂事》1篇，记述每月应做的农事。书中对我国北方旱田地区农副业生产所需的技术，已经粲然大备了。与《齐民要术》一书相比，内容多有增益，新添了不少作物种类及其栽培方法，尤其对木棉的栽培技术，脱花去籽，捻纺加工技术，记载更为详尽。就其重要性来说，《农桑辑要》是我国古代最全面的一部指导农业生产的书籍。

《农桑衣食撮要》是畏兀儿农学家鲁明善撰写的。他曾在安丰路（安徽寿县）肃政廉访司任职，肃政廉访司兼劝农事，鲁明善利用这一机会，走遍江淮地区，对那里的农业情况作了调查研究，又对古代农书爬梳剔抉，经过深思熟虑，终于写出了这本重要而又颇具分量的农学著作。该书二卷，实为《农桑辑要》一书之补充。《农桑辑要》对耕种、饲养家畜记载颇为详尽，但《岁用杂事》只有一卷，还列于篇末，语焉不详，未为赅备，是为憾事。《农桑衣食撮要》分12个月令，每月应种、收何种作物，应栽种什么树木，家畜应如何管理，甚至细微到制作酱菜，都有详细说明，诚如《四库全书总目提要》所说：“明善此书，分十二月令，件系条别，简明易晓，使种艺敛藏之书，开卷了然，盖以阴补《农桑辑要》所未备。亦可谓留心民事，讲求实用者矣。”这个评价还是很中肯的。

二、医学

我国医学史上一向有金元四大家之说，这四大家是刘完素、张从正、李杲、朱震亨。刘完素、张从正是金代人，李杲由金朝入元，朱震亨则是元代人。

李杲（约1180—1251年），真定（河北正定）人，字明之，号东垣，自幼师从名医张元素，尽得其学，有国医之誉。他认为古方不能治今病，诊病不能泥古，用药必须创新。刘完素、张从正是红极一时的名医，很强调六气（阴、阳、风、雨、晦、明）对身体的外感作用。李杲对此持相反意见，他认为正常人生病是因为体内的元气受到了损伤，只有补好脾胃，才能药到病除，恢复元气，因此被称为“补土派”。李杲对治疗伤寒素有研究，成绩卓著。一次，一个患伤寒的人在别处求医，医生用白虎汤疗疾，症候虽然消失，但面目黧黑，脉搏细微，小便失禁，无奈之中，只得找李杲医治。李杲仔细诊断后认为，此乃立夏前误用白虎汤之过，补救之法是用升阳行经的温药，果然一药而愈。著有《伤寒会要》《脾胃论》等。《伤寒会要》已散佚，王好古《此事难知》一书中尚存有片断。

朱震亨（1281—1358年），字彦修，学者称他为丹溪翁，婺州义乌（今属浙江）人。其初受学于许谦，后来弃儒学医，师从罗知悌，尽得刘完素、张从正、李杲三家真传。对医学理论颇有研究，对《素问》《本草》《伤寒》诸书，他都有独到见解。其医学理论自成一派，写有《相火》《阳有余，阴不足》二论。认为人身之火有君火、相火两种，相火妄动便使得阴精外泄，导致人体阳有余而阴不足，于是便百病滋生。补救之法是滋阴降火，因而被人称为“养阴派”。著有《格致余论》《局方发挥》《伤寒辨疑》《本草衍义补遗》等。

除李杲、朱震亨外，还有窦默、危亦林、滑寿、贯云石、丁鹤年等人。窦默是元初的理学家、政治家，广平肥乡（今属河北）人，忽必烈即帝位，任翰林侍讲学士。年轻时曾从蔡州（河南汝南）名医李浩学，后来长于针灸，颇有名于时，著有《疮疡经验全书》、《针经指南》。作为政治家，他名声远被，精通针灸术反而隐晦不彰了。危亦林（1277—1347年）南丰（今属江西）人，曾任南丰医学教授。他生于医生世家，积五世之药方，写成《世医得效方》19卷，其中关于麻醉药物的使用、关于使用悬吊法使骨折复位，在世界上都是比较早的。危亦林是元代中后期颇负盛名的外科医生。滑寿是针灸科专家。他祖籍襄城（今属河南），生于余姚（今属浙江），字伯仁，号撄宁生。先从京口（江苏镇江）一个叫王居中的医生学习《素问》《难经》，将学习心得写入《续素问钞》中。后来又跟随东平（今属山东）另一医生高洞阳学习针法，著有《十四经发挥》，对于奇经八脉和十四经穴循行部位、所主病症作了专题论述。《十四经发挥》曾东传日本，对日本医学界影响甚大，日本的针灸学取穴位，多以滑氏为标准。贯云石（1286—1324年）一名小云石海涯，畏兀儿人，号酸斋，一号芦花道人，累官翰林侍读学士、知制诰兼修国史，工诗文，尤以散曲闻名。丁鹤年（1335—1424年），回回人，精于诗律，两人都在民间行过医。回回医术也很高明，陶宗仪的《辍耕录》记载，有一小儿“患头痛，不可忍，有回回医官，用刀划开额上，取一小蟹，坚硬如石，尚能活动，顷焉方死，疼亦遄止”。能够开额取虫，一般医生是办不到的。

三、天文历法

谈到元代天文历法的成就，就不能不提到享誉千古的科学家郭守敬。

郭守敬（1231—1316年），字若思，顺德邢台（今属河北）人。他的祖父郭荣精通五经，擅长算数、水利。守敬幼小时，祖父便让他跟随刘秉忠学习。刘秉忠当时与张文谦、张易、王恂同窗，就读于州西的紫金山，号称“紫金山四友”。这几人都是辅弼忽必烈建立元朝的核心人物。中统三年（1262年），受张文谦之荐，任提举诸路河渠，因成绩突出，次年升任副河渠使。张文谦主持西夏地区政务时，守敬又治复唐来、汉延等大渠。元朝初年使用的是辽、金的《大明历》，该历是金朝在宋《纪元历》的基础上稍加订正而成的，后虽重修，但因使用时间过长，已出现了历法与天象不符的弊端，无法指导当时的农业生产。刘秉忠曾提议修改历法，还未及付诸实施，便撒手而去。至元十三年（1276年）六月，世祖忽必烈下诏设太史局，决定编制新历，命郭守敬、王恂率南北日官，分掌测验推步，命张文谦、张易为主领裁奏于上，左丞许衡参与其事。郭守敬上奏说：“历之本在于测验，而测验之器莫先仪表。今司天浑仪，宋皇祐中汴京所造，不与此处天度相符，比量南北二极，约差四度。表石年深，亦复欹侧。”[20]于是动手改进并创修天文观测仪器，先后制成了候极仪、浑天象、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、星晷定时仪等。“又作正方案、丸表、悬正仪、座正仪，为四方行测者所用。”[21]为了与以上几种仪器互相参考，又绘出了《仰规覆矩图》《异方浑盖图》《日出入永短图》等。简仪是模拟天球，测量日月星辰的仪器，实际上就是前人的浑天仪。但前人的浑天仪上有许多互相套着的环，观测天文时往往挡住视线，极不方便，郭守敬加以改进，只留下两套环，一个用来测赤道坐标，一个用来测地平坐标。用以测量正午时太阳影子长度的圭表，元代之前的圭表高8尺，郭守敬设计的铜表则高达40尺，圭上端设有景符，使测量影长的精确率大为提高。如今简仪有明代的复制品，圭表在河南登封告成镇的元代天文台尚有遗存。其他的仪器几经朝代更迭，已**然无存了。

至元十六年（1279年），太史局改为太史院，以王恂为太史令，郭守敬为同知太史院事。守敬上奏说：“唐一行开元间令南宫说天下测景，书中见者凡十三处。今疆宇比唐尤大，若不远方测验，日月交食分数时刻不同，昼夜长短不同，日月星辰去天高下不同，即目测验人少，可先南北立表，取直测景。”[22]世祖忽必烈答应了他的请求，在郭守敬的带领下，进行了一次规模空前的纬度测量，设监侯官14人，分道而出，东起朝鲜半岛，西至川、滇以及河西走廊，南到占城，北达铁勒，地理纬度从10°～65°的浩瀚范围内，设立27个观测点，《元史·郭守敬传》称之为“四海测量”。

天文仪器的制造与天文观测的进行，为历法的制定创造了良好条件。郭守敬、王恂等在研究前代历法的基础上，吸取其精华，加上自己的创新，经过好几年的努力，终于编出了新的历法，取“敬授民时”之意，定名为《授时历》，至元十八年（1281年）颁行于天下。比起前代历法，《授时历》是最准确的一部，诚如《元史·历志》所说：“自古及今，其推验之精，盖未有出于此者也。”郭守敬在给世祖忽必烈的奏疏中说，新历的制成，“所考正者凡七事”；一是精确测定了至元十七年（1280年）冬至发生的时刻；二是确定一年为365.2425日；三是测定了至元十七年冬至时太阳的位置；四是测定了至元十七年冬至时月亮离近点的距离；五是根据至元十七年冬至时月亮离黄白交点的距离，确定朔望月、近点月和交点月的日数；六是测定二十八宿距星的度数；七是测定二十四节气时大都（北京）地区的日出、日入时刻。[23]郭守敬在奏疏中还指出新历“所创法凡五事”：一是太阳盈缩，也就是太阳每天在黄赤道上运行的速度；二是月行迟疾，也就是月球每天绕地球运行的速度；三是黄赤道差，也就是从太阳的黄道经度推算赤道经度；四是黄赤道内外度，也就是从太阳的黄道经度推算赤道纬度；五是白道交周，也就是求出月道与赤道的交点。[24]《授时历》与罗马教皇格利高利1582年颁行，至今仍为世界通用的格利高利历完全一致，但比欧洲早了300年。

四、河源考察与水利工程

元代以前就有人勘察过黄河河源，如汉代出使西域的张骞、唐代出使吐蕃的薛元鼎等，都曾作过有益的探索，但限于当时的交通条件和技术条件，均未能得出圆满的答案。元代统一全国后，驿站遍布，交通便利，为探索河源创造了有利条件。世祖对臣下说：“黄河之入中国，夏后氏导之，知自积石矣，汉唐所不能悉其源。今为吾地，朕欲极其源之所出，营一城，俾番贾互市，规置航传。凡物贡水行达京师，古无有也，朕为之，以永后来无穷利益。”[25]但是，世祖忽必烈虽有此打算，却无合适的人选。直到至元十七年（1280年）才找到了女真人蒲察都实。世祖对他说：“汝旧人，且习诸国语，往图汝谐。”[26]要考察河源，既要懂多种语言，又要熟悉地理，都实具备这两个条件，的确是很合适的人选。这年四月，蒲察都实与其弟阔阔出从河州（甘肃临夏）出发，奔赴黄河上游，考察河源。河州之东60里有宁河驿，驿西南60里有一山，名叫捉马关，林木蓊郁，道路崎岖，愈走愈高。一日之程可爬至山顶，往西走地势越来越高。他们两人仆仆风尘，跋涉了4个月之久，行程约5000里，始抵火敦脑儿（星宿海）。他们对当地的地理情况，如地形、水系、植被、人口分布等，都一一详加考察，并作了记录，是非常珍贵的第一手勘探资料。后来潘昂霄根据蒲察都实提供的考察资料，撰成《河源志》一书。书中关于黄河发源地的记载是：“河源在吐蕃朵甘思西鄙，有泉百余泓，沮洳散涣，弗可逼视，方可七八十里，履高山下瞰，灿若列星，以故名火敦脑儿。火敦，译言星宿也。”[27]这是我们祖先通过实地考察而得出的结论。

元代的水利工程很多，但最能体现水利工程科学技术成就的，当推大运河的开凿与治理黄河两大工程。元代修凿完成的大运河，全长三千余里，北起大都（北京），南达杭州，沟通了海河、黄河、淮河、长江、钱塘江5条大河。大运河由通惠河、会通河、济州河、扬州运河、江南运河等河段组成。济州河始凿于至元十三年（1276年），至元十八年至二十年由奥鲁赤主持，引汶水、泗水，凿通长达一百五十多里，从济州（山东济宁市）西北至须城安山（山东东平西南）的济州河。漕运路线是，由淮河进入泗水（今中运河），经济州河折而向北，到达安山，再由大清河（即今之黄河下游）经东阿（山东东阿南）、利津（今属山东）入海，改为海运入直沽（天津市大沽口），最后抵达大都。后来因利津的入海口泥沙壅塞，运道不畅，只得改弦更张，由东阿陆运至临清（山东临清南），进入御河。济州河的开通，意味着元代南北航运已基本沟通。至元二十六年（1289年），元朝中央政府又开凿会通河，这条运河起于东平路须城县（山东东平）西南之安山，经寿张西北至东昌（山东聊城），又西北至临清入御河，全长250里，建坝闸31处，历时半年完成。至此，元代航运已南北全线沟通。至元二十八年（1291年），忽必烈又接受都水监郭守敬的建议，开凿通惠河。这条运河引大都西北昌平县白浮村神山泉，折向西南，过双塔、榆河、一亩、玉泉诸水，至大都西门入城内，汇集为积水潭，再东南出文明门（今崇文门），迤逦至通州高丽庄入白河，设坝闸21座，全长164里。南北大运河的凿成，将海河、黄河、淮河、长江、钱塘江5大河流联系在了一起，漕运船只可一直开进大都城了。元代大运河的沟通，影响深远，意义重大，不仅促进了南北方经济文化的交流，而且也促进了贸易的发展与商业的繁荣。

五、数学成就

宋元时期，我国有四大数学家：秦九韶、李治、杨辉、朱世杰。除秦九韶是南宋人外，其余3位都是元代人。

李治（1192—1279年），《元史》作李冶，真定栾城（今属河北）人，字仁卿，号散斋，金末曾任钧州（河南禹县）知事。晚年居元氏（今属河北）封龙山，著有《测圆海镜》12卷、《益古演段》3卷。《测圆海镜》是我国第一部系统地论述“天元术”的著作，收有170个问题，都是由已知直角三角形中各线段而求内切圆和傍切圆的直径等问题的。《益古演段》则是为初学“天元术”的人而写的一部入门著作，共收入64个问题。

杨辉字谦光，钱塘（浙江杭州）人，生平事迹不详，著有《详解九章算法》12卷、《日用算法》2卷、《杨辉算法》7卷。他的著作中收录了一些现已失传的各种数学著作中的算题和算法，还有关于改革筹算的乘除简捷算法，还著录有适用于当时民间数学教育的课程表，体现出当时数学发展的新趋势。

朱世杰字汉卿，号松庭，燕山人，约生活于13世纪末至14世纪初，毕生从事数学研究，著有《算学启蒙》3卷、《四元玉鉴》3卷。《算学启蒙》是一部由易入难的启蒙算书，《四元玉鉴》则是讲述多元高次方程组解法和高阶等差级数求和方法等方面的问题，宋元时期，“在许多数学的重要领域之内，中国数学家处于遥遥领先的地位”[31]。

注释

[1] 《辽史·历象志上》。

[2] 河北省文物管理处、河北省博物馆：《河北宣化辽壁画墓发掘简报》，《文物》，1975年第8期。

[3] 《辽史·耶律庶成传》。

[4] 《旧五代史·契丹传》。

[5] 《大金国志校证》卷三十三，北京，中华书局，1986。

[6] 《金史·历志》。

[7] 罗哲文、于杰、吴梦麟、马希桂：《略谈卢沟桥的历史与建筑》，《文物》，1975年第10期。

[8] 《金代卢沟桥进行超限大件通过的试验取得成功》，《文物》，1975年第10期。

[9] 陈炳应：《西夏文物研究》，314页，银川，宁夏人民出版社，1985；白滨编：《西夏史论文集》，银川，宁夏人民出版社，1984；钟侃等：《西夏简史》，145页，银川，宁夏人民出版社，1979。

[10] 史金波等编：《西夏文物》，北京，文物出版社，1988。

[11] 陈炳应：《西夏文物研究》。

[12] 甘肃省博物馆：《甘肃武威发现一批西夏遗物》，《考古》，1974年第3期。

[13] 陈炳应：《西夏文物研究》。

[14] 黄振华：《评苏联近三十年的西夏学研究》，转引自《西夏史论文集》。

[15] 甘肃省博物馆：《甘肃武威发现一批西夏遗物》，《考古》，1974年第3期。

[16] 王静如：《甘肃武威发现的西夏文考释》、《考古》，1974年第3期；史金波：《甘肃武威发现的西夏文考释质疑》，《考古》，1974年第4期。

[17] 宁夏回族自治区博物馆：《银川缸瓷井西夏窑址》，《文物》，1978年第8期。

[18] 中国社会科学院考古研究所内蒙古工作队：《宁夏灵武县磁窑堡瓷窑址调查》，《考古》，1986年第1期；钟侃：《宁夏灵武县出土的西夏瓷器》，《文物》，1986年第1期。

[19] 史金波、白滨、吴峰云：《西夏文物》图224、图225、图226，北京，文物出版社，1988。

[20] 《元史·郭守敬传》。

[21] 同上。

[22] 《元史·郭守敬传》。

[23] 韩儒林主编：《元朝史》下册，366页，北京，人民出版社，1986。

[24] 同上书，366～367页。

[25] 《南村辍耕录·黄河源》。

[26] 同上。

[27] 《元史·地理志六·河源附录》。

[28] 《元史·河渠志三·黄河》。

[29] 《元史·贾鲁传》。

[30] 《元朝史》下册，380页。

[31] 李俨、杜石然：《中国古代数学简史》下册，148页，北京，中华书局，1963。