見郭守敬時，忽必烈對他說：“修改舊曆是劉秉忠的心願，在他臨終時仍沒忘記此事。你是他的學生，理應擔此重任，完成這一使命。”郭守敬說：“我當嘔心瀝血，不辭勞苦編制新曆。但是曆法的根本在於測驗，而測驗的關鍵是儀器。”忽必烈命張文謙等人協助製造儀器，並派了十四名監候官到全國各地二十七個觀測站進行觀測工作。這時，郭守敬還親自動手製作了一些儀器，如簡儀、仰儀、圭表等。有一天，忽必烈在太和殿召集文武百官議事，讚揚了郭守敬的創造精神，還在郭守敬的陪同下參觀了這些儀器。經過四年的辛勤勞動，1280年新曆編成，忽必烈賜名為《授時歷》。1292年春，郭守敬主持修建的從杭州到大都的運糧河也正式通航。
忽必烈任用漢官、重用科學家的政策，對國家的統一、社會的發展、經濟的繁榮，起了積極作用。
四十、從火箭到“火龍出水”
──火藥的發明
伊 強
火藥是我國古代的四大發明之一。它的用途很大，可以做爆竹，放焰火，也可以用來開山築路，還可以製造各種火藥武器，打擊敵人。
那麼火藥究竟是什麼呢？我們先從它的原料談起。火藥的原料是硫磺、硝石和木炭。人們大約在三千年前就懂得砍伐樹木，燒成木炭，作燃料用。硫磺是一種礦物質，最初是西漢年間在我國華南地區發現的，人們叫它硫磺礦；後來在華北地區的山西等地也陸續有發現。硝石的發現也不晚於西漢，因為在西漢人著的《神農本草經》中記載著這種東西，它常常附著在陰溼的牆根上，象霜一樣呈白色，形狀似針，有細芒，所以古人也稱為“芒硝”。
硫磺和硝石在發現後的一段時間內是作藥用的，《神農本草經》裡就記載著這兩種東西能治一、二十種病。因為有治病的功效，有人就用來和其它的礦物按比例配合在一起放在爐裡燒，煉丹藥。據說人吃了這種丹藥就可以永保健康，長生不老。這當然是妄想，因為人的生老病死，是一種無法抗拒的自然規律，任何藥物都是無法挽回的。但是，丹藥沒有煉成，人們卻意外地發現，爐裡的硫磺、硝石、木炭，達到了一定的溫度，會散發出大量的氣體，從而引起膨脹，以至於爆炸。《太平廣記》就載有這樣一個故事：隋初的杜子春，一天去拜訪一位煉丹老人，當晚住在他家。半夜，杜子春醒來，見煉丹爐內“紫煙穿屋上”，頃刻間房屋就燒了起來。這可能是丹方配合不當而引起的。但以後人們就把硫磺、硝石、木炭稱為會發火的藥，簡稱火藥。有年代可考的火藥配方，記載在公元808年唐朝清虛子撰的《鉛汞甲庚至寶整合》一書裡。內容是把二兩硫磺、二兩硝石和三錢半的馬兜鈴（草本植物，在這兒起木炭作用），研成粉拌勻，放在罐子裡。再在地上挖個坑，把罐子放在裡面，罐口與地面一樣平。然後把燃燒的一塊彈子大的木炭，放在罐裡，就會逐漸冒起煙來。這樣，火藥就發明出來了。
火藥發明後，人們很快就根據它的效能用到了軍事上。據路振的《九國志》說：唐哀帝時（約905—907年）鄭�Чピフ攏ń窠�髂喜���褂謾胺⒒�苫稹保�樟松沉�擰１彼穩誦磯唇饈退擔骸胺苫穡�交鶓凇⒒鵂��嘁病！彼�交鵂��褪竊詡�凡糠指可匣鷚��右�擼�蛘淌保�巖�叩閔匣穡�黴�涑鋈ド丈鋇腥恕Ｕ飫唷盎鵂�鋇獎彼問幣汛罅吭擻謾＞菟�1083年，宋軍為抵抗西夏軍入侵，一次就領用火箭二十五萬支。火炮則是用一種名為“拋石機”的工具改裝的。“拋石機”最初裝的是大石球，把大石球拋向敵人營壘；後來則把火藥做成火藥包代替大石球。由於火藥包比大石球輕，不單拋得遠，而且落地能燃燒，所以殺傷力也較大。
五代時（公元十世紀左右），在我國戰場上，又出現了“火毬、”火蒺藜“。它們的製作方法在十一世紀成書的《武經總要》中有詳細的說明，大致是這樣的：用火藥做成火藥包，加上助燃的瀝青和有毒的砒霜等物即成”火毬“；如果在”火毬“中再塞進些有刺的鐵蒺藜，那就是”火蒺藜“。由於”火蒺藜“與”火毬“實際上是同一東西，所以又叫”蒺藜火毬。“火毬”和“蒺藜火球”也均裝有引線，點燃後用拋石機拋向敵人，“火毬”可以使敵人灼傷中毒，“火蒺藜”則還能把敵人刺傷、刺死，所以是相當厲害的。
公元十二世紀初，北方女真族建立的金開始南進。宋政府退守長江以南，史稱“南宋”。南宋不斷與金髮生戰爭，自然雙方都會研究和改良武器的應用。於是，除“火毬”、“火蒺藜”等外，又有了火槍，據說是公元1132年南宋的