Guo Shoujing, wnuk Guo Yonga, znany również jako Kuo Shou-ching, to jeden z najważniejszych doradców Kubilaj Chana. Ten urodzony w XIII wieku Chińczyk jest uważany przez niektórych specjalistów za najwybitniejszego naukowca w dziedzinach astronomii, matematyki, hydrologii i hydrauliki spośród wszystkich Chińczyków. Jest też uważany za ostatniego spośród wielkich tradycyjnych matematyków chińskich.

Początki naukowe Guo Shoujinga — rozwój inżynierii wodnej

Guo był również doskonałym hydraulikiem. Zastosowanie wody w różnych urządzeniach było jedną z jego pierwszych pasji. Już jako nastolatek pomagał swemu dziadkowi w konstruowaniu zegarów wodnych. W wieku 20 lat był już inżynierem hydrauliki i naprawiał mosty na rzece Dahuoquan.

Shizhao

Popiersie Guo Shoujinga.

Pod koniec lat pięćdziesiątych XIII wieku chanem został Kubilaj. Wiedział on, jak ważna dla Mongolii jest właściwa gospodarka wodna i widział on też ten problem w podbitych prowincjach chińskich. Dlatego postanowił wysłać Liu Bingzhonga wraz z jego uczniem Guo Shoujingiem w okolice Dadu (obecnie Pekin) i rzeki Żółtej. Wybudowali oni wtedy 30-kilometrowy kanał, który doprowadzał wodę z gór Shenshan do Dadu. Wymagało to wielu śluz kontrolujących przepływ wody w wodociągu, co w tamtych czasach było sporym osiągnięciem. Po udanym przedsięwzięciu w 1264 roku chan nakazał Guo zająć się zniszczonymi przez wojnę systemami irygacyjnymi w prowincji Gansu. Guo dużo podróżował wraz z Zhangiem, dokładnie patrząc na to, co należałoby wykonać na rzece. Raport w tej sprawie osobiście odesłał do Kubilaja.

Jednak najważniejszym z perspektywy Chińczyków przedsięwzięciem z tamtego okresu był zalew Kunming w Pekinie. Jest to sztuczne jezioro, które zaopatrywało miasto w wodę. Służyło ono do transportu zboża, ale i chroniło przed powodziami oraz suszą.

Rozwój chińskiej astronomii

Po tym, jak jako nastolatek pomagał swojemu dziadkowi przy zegarach wodnych, Guo zaczął studiować matematykę. Studia te pomogły mu w zrozumieniu astronomii i hydrauliki. Mocno rozwinął on ówczesną trygonometrią sferyczną. Jego wzory były dość uproszczone, ale ten fakt zbytnio mu nie przeszkadzał. W równaniu to średnica koła, to długość łuku AB, a  to długość odcinka NB, którą Guo chciał obliczyć.

Rysunek poglądowy.

Z powyższego równania wychodzą dwa rzeczywiste pierwiastki, z czego tylko jeden jest rozwiązaniem problemu. Drugi nie jest rozwiązaniem fizycznym, ponieważ jest większy od długości łuku. Do rozwiązania użyto metody bardzo podobnej do metody Hornera. Co zadziwiające, w swoich równania Guo przyjął π = 3, chociaż w Chinach znano o wiele lepsze przybliżenia. Okazuje się jednak, że kiedy przybliży się π do 3, powstałe wyniki są bardziej zbliżone do poprawnych. Należy pamiętać, że do stworzenia tego równania Guo użył wielu uproszczeń i musiał sprawdzić, czy kiedy podstawi się 3, wyniki będą poprawniejsze.

Na rozkaz chana w 1279 roku Guo zaprojektował Obserwatorium Astronomiczne w Pekinie. Jednak dyrektorem obserwatorium został Zhang Wenqian. Dopiero po jego śmierci Guo Shujing został mianowany na dyrektora ośrodka.

Oprócz już wymienionych osiągnięć Shujingowi przypisuje się także udoskonalenie wielu przyrządów astronomicznych, między innymi: udoskonalenie gnomonu, uproszczenie armili i zasilanej wodą kuli armilarnej zwanej Ling Long Yi.

WikimediaCommons: Zhanyanguange

Kula armilarna na międzynarodowym lotnisku w Pekinie.

Rewolucja kalendarza na 300 lat przed Europą

Po podbiciu całych Chin chan nakazał zreformować kalendarz. Poprosił o to Guo Shoujinga i Wanga Xun. Zdecydowali oni, że aby zbudować dokładniejszy kalendarz, niezbędne są bardziej precyzyjne obserwacje. W tym celu Guo Shujing wykonał nowe urządzenia pomiarowe. Badania odbywały się jednocześnie w 27 obserwatoriach. Rezultatem ich prawie 4-letniej pracy był zaprezentowany w 1280 kalendarz, w którym rok trwał 365,2425 dni. To tylko o 26 sekund krócej niż uznajemy obecnie. Europa na podobną zmianę musiała poczekać 300 lat, bo dopiero w 1582 roku został wprowadzony kalendarz gregoriański, w którym rok liczył 365,2422 dni.

Guo Shoujing był jedną z najważniejszych postaci swojego okresu. Poprzez swoje prace zapewnił Chinom dobre narzędzia na wiele lat przed Europejczykami. Kalendarz, który stworzył, był używany w Chinach jeszcze przez 364 lata. Jego wielkie osiągnięcia w gospodarce wodnej dały lepsze możliwości gospodarcze Chińczykom, a trzymającym władze Mongołom wyższe przychody od zbieranych w prowincjach podatków.

Chociaż zdarzają się opinie, że Guo przywłaszczył sobie odkrycia innych naukowców ówczesnej Azji, to należy pamiętać, że wtedy przepływ informacji w Azji prawdopodobnie nie był na tyle dobry, by było to możliwe. Przychylam się do zdania, że był to najważniejszy dla Mongolii naukowiec w tamtym okresie, dzięki któremu mongolska władza mogła utrzymać pokój w prowincjach chińskich.