张衡：天文学家、游学少年、科学研究成果

张衡(78～139),字平子,南阳西鄂(今河南南阳县石桥镇)人。他是我国东汉时期伟大的天文学家,为我国天文学的发展做出了不可磨灭的贡献；在数学、地理、绘画和文学等方面,张衡也表现出了非凡的才能和广博的学识。

张衡是东汉中期浑天说的代表人物之一；他指出月球本身并不发光,月光其实是日光的反射；他还正确地解释了月食的成因,并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。

张衡观测记录了两千五百颗恒星,创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪,第一架测试地震的仪器——候风地动仪,还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等。

张衡共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇,其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。

为了纪念张衡的功绩,人们将月球背面的一环形山命名为“张衡环形山”,将小行星1802命名为“张衡小行星”。

20世纪中国著名文学家、历史学家郭沫若对张衡的评价是：“如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见,万祀千龄,令人景仰。”

首创浑天仪和地动仪

东汉建初三年(公元78年),张衡出生在河南南阳一个很有名望的诗书世家。其祖父张堪学识渊博、品德高尚,在《后汉书》载张堪由于品学兼优,被时人誉为“圣童”。后从刘秀起兵,反对王莽新政。东汉初,帮助吴汉灭公孙述,屡建奇功。官任渔阳太守后,抗击匈奴,爱惜民力,发展生产,故而民乐其政。当时民间广为流传的歌谣是“张君为政,乐不可支”。张堪为官清廉,两袖清风。他死后,留下资财无多。在张衡小时候,由于家道中落,家境已渐清寒,曾受过故交的接济。

张衡出身于这样一个家庭,既有显赫的家世,又有一位堪称表率的祖父,但家境又不富裕,生活清苦。这样的环境,使张衡从小就立志高远,不耽于安乐,而是在艰难中刻苦自学,坚忍不拔,自励上进。在他的成长过程中,家学的熏陶,祖父的品行业绩对他的垂范作用,对张衡后来成为一位伟大的科学家有着巨大的影响,后来祖孙二人同被列传于《后汉书》,一起名垂史册。(www.xing528.com)

张衡的青年时代以游学生涯开始,主要从事于文学创作。《后汉书·张衡传》中对他这段经历有如下描述：“衡少善属文,游于三辅,因入京师,观太学,遂通五经,购簌艺。”(五经：诗经、书经、礼记、易经、春秋；六艺：礼《礼仪》、乐《音乐》、射《射箭》、御《驾车》、书《识字》、数《计算》)。

公元93年,年仅15岁的少年张衡辞别家人,出外游学。他先入武关、后游三辅；公元95年至洛阳,在洛阳居住了五六年,经常到太学里去访谒名家经师,虚心求教,这为他今后的科学研究工作奠定了良好的基础。公元100年,张衡应南阳太守鲍德之请,遂到南阳郡宛城,任主簿一职,其间创作了不少名垂千古的文学作品。公元108年,鲍德调任京师,邀张衡共同赴任,但张衡深感自己学业未成,不足以济世,遂辞官回乡,居家治学。在随后的5年中,他研究的重点从经学、文学,转向哲学、天文、历算。值得一提的是,张衡从文学转向科学研究,颇受其挚友崔瑗的影响。崔瑗是张衡少年时在洛阳结识的学友,著名经学家贾逵的高徒。他文思敏捷,爱好天文、历算。在后来的几十年中,两人交流见解,共同磋商,一直是志同道合的挚友。在南阳期间,张衡仔细研究了西汉杨雄著的《太玄经》。他反复阅读思考,并与崔瑗书信往来,互换心得。最后,两人都写出了自己各具特色的《太玄经注解》,成为哲坛佳话。另外,他还致力于探讨天文、历算等学问。公元111年,张衡博览群书、汇通古今的名声远播京师,被“公车特征”,授为尚书郎中,次年迁太史令。任此职前后总计达14年之久。张衡的许多重大科学研究工作便是在这一阶段完成的。

候风地动仪“显灵验”

东汉时期,地震比较频繁,从公元96～125年的30年中,就曾发生了23次比较强烈的地震,震区有时大到几十个郡。

132年,科学家、文学家张衡发明制造了世界上第一台测定地震方位的仪器——候风地动仪。张衡将候风地动仪安置在都城洛阳。起初,满朝文武都不相信这台地动仪能够测出地震的方向。

凑巧138年3月1日(汉永和三年二月初三日)突然地动仪朝向西北方向的钢球落了下来,掉进仪器下面的蟾蜍口里。可是,洛阳居民谁也没有感觉到地震。几天后,陇西驿者日夜奔驰来京师,报告陇西地震,二郡山崩(震级约为6.5级)。陇西正好在洛阳的西北方向。

在事实面前,大家都不得不承认候风地动仪的灵验,佩服张衡的发明。相隔1700多年,欧洲人才制造出“第一台”地动仪。