三、元朝的科技与文化
  天文学家郭守敬
  元世祖忽必烈非常重视吸收汉族的人才，刘秉忠便是他重用的汉族大臣之一。将国号定为元就是他的主张，刘秉忠还向忽必烈推荐了著名科学家郭守敬。
  简仪 元
  郭守敬出生在河北邢台的一个学者家庭里，他的祖父郭荣学识渊博，对数学和水利都有深入的研究。郭守敬认真读书，刻苦钻研，进步很快。十五六岁时，他曾经看到一幅从石刻上拓印的莲花漏图（古代一种计时器），没用多少时间，他就弄清了它的制造方法和原理。
  元世祖统一全国以后，下令要修改历法，郭守敬和王恂受命主持这项工作。由于原有的天文观测仪器已经陈旧不堪，难以精确地观测天象，郭守敬便决定把创制天文仪器的工作放在首位。他说：“历法的根本在于测验，而测验是否精确，首先要有精密的仪器。”于是，他自己动手创制和改造天文仪器。在3年之中，郭守敬制成了简仪、圭表、仰仪等10多种天文仪器。
  首先，郭守敬大胆地改革了圭表。圭表是我国古代发明的一种测量日影的工具，根据日影变化以决定春分、秋分、夏至和冬至等二十四节气。
  郭守敬又创制了简仪。简仪是一种用来测量日、月、星座位置的天文仪器，它是郭守敬对西汉落下闳发明的浑仪改造而来的。郭守敬大刀阔斧地把浑仪几个妨碍视线的活动圆环去掉，又拆除原来作为固定支架的圆环，改用柱子托住，这样既简单又实用，故称简仪。简仪制成于1276年，比欧洲发明同样类型的仪器要早300多年。
  郭守敬不仅是一个天文学家，又是一个水利专家，他在水利方面所做的最大贡献是开凿了从大都到通州的“通惠河。”
  1291年～1293年，郭守敬设计和实施了通惠河水利工程。工程解决了通州到大都间繁忙的漕运，其科学性、合理性和实用性方面都堪称水利工程的杰作。
  有一年，成宗皇帝召郭守敬到上都（今内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗北），商议开凿铁幡竿河渠的事。郭守敬认为这个地方降雨量大，年年有山水暴发，要开凿河渠，非得有六七十步宽不可。但是，负责官员嫌水利工程费用太大，不接受郭守敬的建议，在施工的时候，将郭守敬提出的宽度缩减了1/3。结果，第二年大雨一来，山水凶猛下泻，淹没了许多人、畜、房子，差一点把皇帝的行宫也冲毁。成宗皇帝后悔莫及地说：“郭太史（郭守敬）真是神人，当初实在不该不听他的话呀！”
  郭守敬在历法方面也有卓越的成就。他主持修订了《授时历》。按照《授时历》，一年的长度是365.2425天，仅与真实数值相差26秒，也就是3300多年才有1天的误差，和我们现在使用的公历在精确度上完全一致。《授时历》还给出了每经1黄道度的昼夜时间变化表格，其平均误差为0.77分钟。《授时历》在测算方法上更加精确：它创用了3次差内插法用于对日、月、五星运动不均匀改正等的计算上；创用了类似球面三角的方法用于对太阳视纬、黄赤道宿度及白赤道宿度变换的计算。
  另外值得一提的是，为了修订精确的《授时历》，郭守敬组织了规模空前的全国范围内的天文测量工作。无论是从测点的数量，还是从分布的范围上，都远远超过了唐代的僧一行。
  《农桑辑要》
  元初的几个皇帝比较重视农业，世祖忽必烈在继位的第二年便设立了主管农业的“司农司”，并命人编写了《农桑辑要》。该书由元大司农司编纂，成书于至元十年（1273年）。参加编写或修订补充的有孟祺、畅师文、苗好谦等。内容大多辑自《汜胜之书》《四民月令》《齐民要术》，以及北宋末至元初的多种农书。全书7卷，分别论述各种作物的栽培及家畜、家禽、鱼、蚕、蜂的饲养。其中栽桑、养蚕各1卷，约占全书1/3。书中对棉花和苎麻尤其提倡，认为应积极创造条件栽培，不受风土说限制。
  《农书》
  元代总结农业生产经验的农学著作，王祯撰。王祯，山东东平人，元贞、大德年间曾任旌德、永丰等地县尹，办学、修桥、施药、劝农，颇有政绩，且熟悉农耕，积累了丰富的农业知识，1313年撰成《农书》。全书分《农桑通诀》《百谷谱》《农器图谱》3大部分。《农桑通诀》系关于农业的总论，包括农业史、授时、地利、耕垦、耙劳、播种、锄治、粪壤、灌溉、收获等，其中贯穿着“人定胜天”的思想。《百谷谱》专门叙述各种农作物、菜蔬、瓜果、竹木等的种植法。《农器图谱》共有306幅74种农具、农业机械、灌溉工具、运输工具、纺织机械图，每幅图后附有文字说明，详细介绍其结构及使用方法。
  《元朝秘史》
  蒙古国官修史书。蒙文名《忙豁仑·纽察·脱卜察安》。原文是畏兀儿体蒙古文，作者佚名。记载成吉思汗先人谱系、成吉思汗生平业绩和窝阔台汗统治时期的历史，个别内容涉及窝阔台汗以后的史实。从成吉思汗22代祖先写起，记载了许多蒙古氏族和部落的起源。书中突出描述成吉思汗早年的艰难经历和他在战乱中壮大自己势力、建立蒙古汗国的过程，记载蒙古国南征金、夏，收服畏兀儿，进兵中亚以及远征欧洲的情况。
  元曲
  元曲是元代文学艺术的代表。为杂剧和散曲的合称。杂剧始于两宋，盛于元代，是在宋杂剧、金院本和诸宫调的基础上，融歌舞艺术和说唱伎乐发展而成的一种新的戏曲形式。它将歌曲、宾白、舞蹈结合在一起，是一种综合艺术。见于史籍、文献记载的元杂剧名目约有600余种，现存200种；杂剧作家200人左右。前期杂剧作家主要活动在大都（今北京），著名剧作家及代表作品主要有关汉卿的《窦娥冤》、王实甫的《西厢记》、马致远的《汉宫秋》、白朴的《墙头马上》等。后期杂剧作家的活动中心在杭州。著名作家有郑光祖、乔吉、宫天挺、秦简夫等，主要作品有郑光祖的《倩女离魂》等。关汉卿、马致远、郑光祖、白朴被誉为“元曲四大家”。杂剧的题材十分广泛，有反对封建官府、追求爱情婚姻自由的内容，也有历史故事，还反映了少数民族的生活。散曲源于民间小曲和少数民族音乐，分小令、带过曲和套曲3种基本形式。前期散曲家有关汉卿、马致远、卢挚等，后期有张养浩、刘致、张可久、乔吉等。
  关汉卿
  元朝初期，元世祖采取了许多促进生产发展的措施，使社会经济出现了繁荣的景象。但是，最大的受益者是那些蒙古的王公贵族和地主官僚，处于社会底层的平民百姓在残酷的阶级压迫和民族压迫下，依然过着悲惨的日子。正是在这样的社会背景下，诞生了一个伟大的杂剧作家关汉卿。
  关汉卿是元代伟大的戏曲作家，在中国戏曲史上占有举足轻重的地位，被后人列为“元曲四大家”之首。他的《窦娥冤》为元代杂剧杰出的代表作。
  关汉卿，名不详，号已斋，又号一斋，大都（今北京市）人。关于他的籍贯，还有祁州（今河北省安国市）、解州（今山西省运城）等多种不同的说法。
  在元代杂剧四大家中，关汉卿为四人之首，艺术成就和历史地位很高。关汉卿多与当时大都一带的著名杂剧、散曲家及艺人来往，商酌文辞，评改作品，有时候还会亲自登台演出，在创作之余，过着“射践排场、面敷粉墨”的生活。
  关汉卿钟爱戏曲艺术，把毕生的精力用在这一事业上。随着年龄的增长和许多严酷现实的磨炼，关汉卿对当时的黑暗社会有了清醒而深刻的认识。他把自己所看到或听到的民间悲惨遭遇，编写成杂剧，猛烈地抨击了官府的黑暗统治和社会不公平现象。关汉卿一生所作剧本多达60多种，今存18种。从内容看，这些剧作可分为3类：社会公案剧、爱情婚姻剧和历史故事剧。
  关汉卿的杂剧创作丰富了中国古代文学的宝库。他的杂剧以思想性和艺术性的完美统一，得到了国内外广大人民的喜爱和推崇。
  白朴
  元代戏曲作家，字仁甫，一字太素，号兰谷，生于金哀宗正大三年（1226年），卒年不详。祖籍州（今山西河曲县），后徙居真定（今河北正定县），晚年寓居金陵（今南京市）。他出身官僚士大夫家庭，父亲白华为金宣宗进士，官至枢密院判官，又是著名文士。白家与元好问父子为世交，过从甚密。金元之际，饱经战乱，入元后终身不仕。与关汉卿、马致远、郑光祖并称为“元曲四大家”。其词和散曲常表现出故国之思、沧桑之感和身世之悲，情调凄凉低沉。他剧作见于著录的有16种，完整留存的有《墙头马上》与《梧桐雨》两种。另有《东墙记》，经明人篡改，已非原貌。从内容看，白朴杂剧大半写男女情事。其杂剧以文采见长，《梧桐雨》文辞华美，是优美的抒情诗剧。《墙头马上》与《拜月亭》（关汉卿）、《西厢记》（王实甫）、《倩女离魂》（郑光祖）并称为元杂剧四大爱情剧。
  马致远
  元代戏曲家、散曲作家，晚号东篱，一说字千里，大都（今北京）人。早年热衷功名，但仕途并不显达，晚年退隐山林。马致远的杂剧享有盛名，元代周德清以关、郑、白、马并列。他有杂剧15种，今存有《破幽梦孤雁汉宫秋》《江州司马青衫泪》《西华山陈抟高卧》《吕洞宾三醉岳阳楼》《马丹阳三度任风子》《半夜雷轰荐福碑》6种，以及和他人合写的《邯郸道省悟黄粱梦》一种（马著第一折）。其中以《汉宫秋》最有影响，作品讲述汉代王昭君和亲的历史故事，以汉元帝与王昭君的爱情故事为主线，塑造了王昭君这一完美女性形象，表现了汉元帝对于命运的无可奈何，抒写了家国之痛和悲凉的人生感受。《汉宫秋》结构紧凑，有浓烈的抒情色彩，曲辞苍凉幽邈，其中《梅花酒》一曲脍炙人口。马致远的神仙道化剧在元明杂剧中有不小的影响。马致远的散曲为元代之冠，明代贾仲明称他为“曲状元”，现存120多首，代表作有套曲《双调夜行船·秋思》，被誉为“万中无一”，小令《天净沙·枯藤老树昏鸦》也是咏景名篇，周德清赞其为“秋思之祖”，王国维评为“寥寥数语，深得唐人绝句妙境”。
  郑光祖
  元代杂剧作家，字德辉，平阳襄陵（今山西临汾附近）人，生卒年不详。周德清《中原音韵》把他与关汉卿、白朴、马致远并列，后人称为“元曲四大家”。他写过杂剧18种，今存《迷青琐倩女离魂》《梅香翰林风月》《醉思乡王粲登楼》等8种。《倩女离魂》是其代表作。此剧据唐人陈玄传奇《离魂记》改编而成，写王文举与张倩女“指腹为婚”，但张母嫌文举功名未就，不许二人成婚。文举被迫上京应试，倩女忧念成疾，灵魂离开躯体去追赶王文举，与之相伴多年。王文举中状元后，携倩女魂归至张家，离魂与病卧之身重合为一，遂欢宴成亲。《王粲登楼》根据王粲《登楼赋》虚构而成，抒发了作者游子飘零、怀才不遇之感。他的杂剧曲词优美，情致凄婉。
  元四家
  黄公望、倪瓒、王蒙和吴镇，被称为“元四家”，都是醉心于山水创作并卓有成就的文人画家。多以江南山川风物为题材，画风、技法各有特色，形成了各不相同的意境和艺术语言，都能自成一家：黄公望的画意超迈苍秀，疏松苍逸；倪瓒的画格简淡冷寂，荒寒清旷；王蒙的画韵深秀苍茫，繁茂浑厚；吴镇的画风则沉郁清俊，朴茂温润。四家中以黄公望最年长，成就最高，对后世特别是明、清文人画影响最大，被称为“元四家之冠”。