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第28章 (二十七) 科学家张衡

(二十七)科学家张衡

张衡(公元78年~公元139年),字平子,南阳西鄂(今河南南阳石桥镇)人。因其晚年

曾当过三年河间相,后人又称他为河间相。张衡是我国古代一位杰出的文化巨人。

张衡的学习方法和所走的道路与众不同,独具特点。张衡年轻时,游学之风盛行。仕宦人

家的子弟六七岁便开始入学,掌握一定的基础知识以后,就出外投奔名师进一步攻读。而

张衡到了十六七岁的时候,才告别了家人,只身出外游学。当时洛阳是政治、经济、文化的

中心,急于仕进的读书人,都愿意到那里去。

以张衡的才学和其祖父的功德论,他当可被推荐为博士子弟,但张衡十分重

视在实践中学习,提高自己的能力,并未直接去洛阳,而先去三辅地区(东汉时期把京兆尹

、左冯翊和右扶风合称为三辅地区,即今陕西省中部地区),考察了两三年。

张衡在三辅地区考察期间,走遍了广阔的渭河平原,饱览太华、终南等名山的风景,考

察了当地的民情风俗,特别是长安的宫廷建筑,引起了他的极大兴趣,他观察得更为仔细。

通过游览,张衡积累了大量的文学素材,为日后的文学创作打下了坚实的基础。

张衡游完三辅后,经过灞桥,于永元七年(公元95年)来到骊山。在骊山停留的时候

,他写了一篇《温泉赋》,这是他流传至今的最早的文学作品。

张衡在洛阳的五六年修业期间,博览群书,丰富自己的知识结构。当时太学的学生们

学习“五经”(指《诗》、《书》、《礼》、《易》、《春秋》)和“六艺”(礼、乐、射

、御、书、数),毕

业时每人也不易精通一经一艺,但张衡已经达到了“通五经、贯六艺”的地步。张衡还学习

了天文、地理、气象、历算等方面的知识。

张衡观察处理一些事情都有自己的独立见解。张衡在京都不去当什么“孝廉”,也不奔

走于官宦门庭以求个一官半职。他在京城里仍然如饥似渴地学习,

继续拓宽知识面。

当时扬雄所著《太玄经》已经问世,张衡如醉如痴,

深究细考,挖掘扬雄的微言大义,埋头注释《太玄经》,

写了《太玄注》,还作了《玄图》,形象地解释了玄理。

张衡在读书过程中从前人那里吸收进步的唯物主义思想和辩证思想,掌握科学的认识论

和方法论,这对他今后树立正确的科学研究导向,把握未来的发展方向,起到了积极的作用

游学三辅以后,张衡已是才学出众,颇有名望的学者。他不但是可与班固相提并论的大

赋家,而且又是“中世阴阳”之宗,精通天文、地理、历算、绘画等,几乎无所不知,无所

不晓,被人们称为“南阳通人”。此后,他便开始在各方面表现出了自己的才能。

自张衡21岁那年起,他几乎每年都有文学著作或

重大的科学发明问世。

永元十二年(公元100年),当时任黄门侍郎的鲍德召见了张衡。鲍德颇为赏识张衡的

才华。这年鲍德调至南阳担任郡太守职务,

张衡当了鲍德的主簿。张衡出任南阳主簿的第一年,写了一首五

言诗《同声歌》。《同声歌》在我国五言诗的发展上占有重要的地位,它吸取了民间文学乐

府诗歌的营养,富有通俗文学的气息,在内容和形式上都很成熟,对后世的文学发展颇有影

响。

除《同声歌》之外,张衡还写了《定情赋》(公元99年)、《扁赋》(公元101年

)等作品,可惜均未流传下来。

使张衡在文学史上一举成名的是他在南阳任主簿时完成的不朽之作《二京赋》。《二京

赋》始著于公元97年,完成于公元107年,长达整整10年之久。

《二京赋》由《西京赋》和《东京赋》两篇构成,二者长近万言,浑然天成,在叙述中

引入议论说理,表达作者的思想倾向。

永初五年(公元111年),朝廷下诏求贤,张衡被鲍德推荐到京都供职。汉安帝对

张衡的才学也早有所闻,就拜他为郎中。张衡在起草文书等公事之余,开始专心研究玄

妙的天体结构。张衡深入研究了当时对天的两种解释法:盖天说和浑天说。他最后认为,浑

天说是合理的,天是一个圆球,地球在其中,就如鸡蛋黄在鸡蛋内部一样。

张衡还用“近天

则迟,远天则速”,即以距离远近的变化来解释行星运行的快慢。张衡的这些解释有些合理

的因素。而后张衡对浑天说又加以修改和发展,使浑天说成为当时最圆满的一种天体结构学

说。因此,张衡便成了浑天说的主要代表人物之一。

元初二年(公元115年),汉安帝听说张衡在天文理论方面有很深的造诣,就任命他

为太史令,使张衡成为掌管“天时、星历”的主要官员。此官职使张衡有了用武之地,他颇

为满意。

张衡接任太史令以后,

定重新修造观天象的仪器。他精心设计和研制的浑天仪,很形象地体现了浑天学说的概貌。

浑天仪相当于现在的天球仪。张衡改进了浑天仪,并用来作为浑天说的演示仪器。

张衡用齿轮系统地把浑象和计时漏壶联系起来,漏壶滴水推动浑象均匀地旋转,一天正好转

一周。这样,人们在屋里看浑象,就可以知道哪颗星当时在什么位置上。浑天仪上的三十六

度折算现今的地理纬度,基本上跟洛阳地区的纬度接近。黄道上刻三百六十五又四分之一度

,对应地球绕太阳公转的周期(公转周期为3652425日)。张衡把黄赤交角定为二十

四度,与现在计算的地球轨道和赤道面相交的角度(23°26′)也十分接近。张衡写的

《浑天仪图注》上说明,黄、赤道差的变化在进三度和退三度之间,从而明确了黄、赤道差

的计算法。这种计算法一直沿用到隋代。这是张衡在历法方面所作的重大贡献。

浑天仪的制造,轰动了整个京城。夜晚,许多人怀着好奇的心情前来观看。当他们看到

仪器上显示出的一弯明月正在缓缓升起,而实际天象也恰好如此时,人人都称赞这是巧夺天

工的发明。

浑天仪制造成功以后,张衡着手研制了一种可以显示月相和日期的仪器,叫做“瑞轮荀六荚”。这个仪器有十五个不同形状的叶轮,每片叶轮代表着不同的月相。

人们看到叶轮,就知道是哪一天,也可以知道月

亮的圆缺。张衡还曾为浑天仪写了两部说明书:一是《浑天仪图注》,一是《漏水转浑天仪

注》。

元初五年(公元118年),张衡冲破了当时神学、谶纬的迷雾,继承和发展了前人的

唯物主义哲学思想,写出了闻名于世的天文学著作《灵宪》。

张衡在我国天文学的发展过程中,不仅制造出观测仪器,还进行理论研究,著书立说,而

且积极投入了围绕着《四分历》而展开的反图谶斗争。

公元133年,他又上书《

驳图谶疏》,请求皇帝用行政命令的方法禁绝图谶。

张衡不仅在天文学方面有重大贡献,而且在机械制造业方面表现出非凡的才能。安帝建

光五年(公元121年),张衡担任过公车司马令(九卿之一的卫尉手下秩禄六百石的小官

)。在没

有任何资料的情况下,张衡苦苦思索,从南阳郡守杜诗水排的齿轮系统得到了启发,制造了

指南车和计里鼓车。建光三年(公元124年),安帝去泰山祭奠时用了张衡制造的指南车和

计里鼓车,宣扬了皇威。

张衡在担任太史令的第二年,就把大部分精力投入到对地震的研究工作,经过反复研究、

试验,终于在公元132年制成了世界上第一架测定地震的仪器——地动仪。这个仪器是用青

铜铸

造的,圆圆的,像一个大酒樽子。它的周围镶着八条龙,按照东、南、西、北、东北

、东

南、西北、西南八个方向排列着。龙嘴里都含着一粒小铜球,在龙头的嘴巴下面,蹲着八

个昂头张着大嘴的铜蛤蟆。在

哪儿发生地震,对准那个方向的龙嘴就会张开,龙嘴里的铜球就落在铜蛤蟆的嘴里,告诉人

们那个方向发生了地震。张衡的地动仪是阳嘉元年(公元132年)发明的,比世界上其他

国家的同类仪器早1 700多年。

公元138年二月的一天,张衡的地动仪正对西方的龙嘴突

然张开来,吐出了铜球。按照张衡的设计,这就是报告西部发生

了地震。

可是,那一天洛阳一点也没有地震的迹象,也没有听说附近

有哪儿发生了地震。因此,大伙儿议论纷纷,都说张衡的地动仪

是骗人的玩意儿,甚至有人说他有意造谣生事。

过了几天,有人骑着快马来向朝廷报告,离洛阳一千多里的

金城、陇西一带发生了大地震,连山都崩塌下来。大伙儿这才信

服。

张衡制造地动仪的同时,还研制了一架测定风向的仪器——候风仪。

在数学方面,张衡计算出的圆周率为3162;在机械方面,他发明了“可使自转”的自

动车和一种能够自己飞行的“木鸟”;在地理学方面,他绘制了一幅《地形图》流传了几百

年,这幅画不仅在地理学上有价值,同时也是一幅绘画艺术珍品。他在擅长绘画,据史书载

,他特别喜欢画怪兽。他是东汉四大画家之一。

大约永

合三年(公元138年),张衡正式上书表达了辞官归乡的想法,但未获准,反被召至

京城升任尚书。

他上任不久就卧床不起,次年卒于任所,

遗体葬于南阳西鄂。一代科学巨人就这样满怀忧愁,过早离开了人间。张衡不仅是一位大科

学家,又是一位大文学家、画家,他的确是一个罕见的全面发展的人物。

张衡去世了,世界人民没有忘记他。1970年,国际上以张衡的名字命名了月球背面的一

环形山。1977年又将太阳系中一个编号为1802的行星命名为张衡星。张衡的名字与日月同在

,与宇宙同在。

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