东汉时期,也就是距今约一千八百多年前(公元117年),一台利用水力推动自动运转的大型天文仪器――“水运浑象”(连接到科学里程碑漏水转浑天仪)在东汉的京都洛阳制造成功了。仅仅相隔了二十年(公元138年),安置在京都洛阳的又一台仪器――“候风地动仪”准确地报告了西方千里之外发生的地震。这标志着人类开始了用仪器记录研究地震的新纪元。这两台着名仪器的发明者就是张衡--我国东汉时期伟大的科学家、文学家。张衡对中国古代的天文学、地震学和机械力学作出了杰出的贡献。传说他还制造过指南车、记里鼓车等,因其机械制造水平很高,被尊称为“木圣”。

张衡小传

张衡,字平子,章帝建初三年(公元78年),诞生于南阳郡西鄂县石桥镇(今河南省南阳市城北五十里)一个破落的官僚家庭。祖父张堪是地方官吏,曾任蜀郡太守和渔阳(今河北省蓟县一带)太守。张衡幼年时候,家境已经衰落,有时还要靠亲友的接济。“自古英才多贫贱,从来纨绔少伟男” ,正是这种贫困的生活对他的成长起到了很好的作用。当时的南阳是经济和文化都很发达的地区,有“南都”之称。张衡在这样的环境熏陶下,加上他自幼刻苦好学,在青少年时代就已经为后来从事文学和科学事业打下了良好的基础。

由于家中的经卷典籍慢慢地不能满足张衡的求知欲望了,于是从十六岁开始,他便离乡游学,广结学者名流。他曾到汉朝故都长安一带,游览了当地的名胜古迹,考察了周围的山川形势、物产风俗、世态人情。后来他又到了当时的首都洛阳,就读于最高学府―大学。并成为学识比较渊博的学者。当时,地方上曾经推举他做“孝廉”,公府也多次招聘他去做官,但都被他拒绝了。

张衡自幼就对文学有特殊的爱好和研究。他的文学作品很多,风格也各不相同。有的形式短小,重在抒情,如《归田赋》。有的气势磅礴,广写景物,如《二京赋》;有的特色突出,独树一格,如《四愁诗》、《同声歌》等。和帝永元十二年(公元100年),二十三岁的张衡应邀回乡出任南阳太守鲍德的主簿,掌管文书工作。并在办理政务之余,潜心于文学创作。他以游学长安和洛阳的见闻作为素材,先后花了十年功夫,于安帝永初元年(公元107年)写成着名的文学着作《东京赋》和《西京赋》,总称为《二京赋》。文中,张衡以很大的篇幅无情揭露讽刺了当时京师中帝王贵族“取乐今日,遑恤我后,既定且宁,焉知倾”的腐败寄生生活,受到人民的欢迎而传诵于世。

后来,鲍德调任,张衡便辞职回家。掌握朝政的皇亲邓骘为了笼络士人,几次派人邀请张衡作他的幕僚,以增强自己这一派的势力。但张衡一方面厌恶外戚专权,一方面想专心钻研学问,都坚决地拒绝了。

在张衡三十四岁的时候,他的研究兴趣逐渐转到哲学和自然科学方面。他很喜爱扬雄(公元前53—公元18年)的哲学着作《太玄经》。《太玄经》的内容涉及天文、历法、数学等方面,引起了他很大的兴趣。《太玄经》里的一些朴素的唯物主义观点也给了张衡以很大的启发。

安帝永初四年(公元111年),张衡应征进京,先后任郎中、太史令、公车司马令等低、中级官职。其中担任太史令时间最长,前后达十四年之久。太史令是主持观测天象、编订历法、候望气象、调理钟律(计量和音律)等事务的官员。在他任职期间,对天文历算进行了精湛的研究,做出了重大的贡献。

汉朝时,关于天体运动和宇宙结构的学说已经出现了三种:盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说创立最早,它认为天在上,地在下,天象一个半圆形的罩子,大地是平的,或者象一个倒扣着的盘子。浑天说主张天是浑圆的,日月星辰会转入地下。至于大地,早期的浑天说认为大地是平的,东汉三国时期的陆绩(公元187-219年)等进一步提出了大地是球形的概念,使浑天学说臻于完备。宣夜说却认为天没有一定的形状,而是无边无际的充满气体的空间,日、月、五星(金、木、水、火、土五大行星)等都飘浮在气体中。

张衡根据自己对天体运行规律的认识和实际观察,认真研究了这三种学说,认为浑天说比较符合观测的实际。他继承和发展了前人的浑天理论,在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上创制了一个能够精确在表演浑天思想的“浑天仪”。他精通天文、历算,具有很强的革新思想,先后写出了《灵宪》、《灵宪图》、《浑天仪图注》等天文学着作,成为东汉中期浑天学说的代表人物之一。

张衡之所以能够在科学上做出杰出成就,成为伟大的科学家,和他坚持唯物观点、反对唯心主义和迷信思想有密不可分的联系。张衡一生为我国的科学文化事业作出了卓越的贡献,是我国古代伟大的科学家之一。他谦虚谨慎、勤学不倦,在所从事的事业中表现出了一丝不苟、精益求精、不畏强权、勇于进取的研究风格。而他不慕名利的高尚品德更值得我们学习。

永和四年(公元139年),张衡请求告老还乡不准,又被调到朝中做尚书,但只任职一年就与世长辞了,终年六十一岁。

《灵宪》

张衡一生所着的天文学着作,以《灵宪》最为着名。这是一部阐述天地日月星辰生成和它们的运动的天文理论着作,代表了张衡研究天文的成果。它总结了当时的天文知识,虽然其中也有一些错误,但还是提出了不少先进的科学思想和独到见解。例如,在阐述浑天理论的时候,虽然仍旧保留着旧的地平概念,并且提出了“天球”的直径问题,但是张衡进一步明确提出在“天球”之外还是有空间的。他说:“过此而往者,未之或知也。未之或知者,宇宙之谓也。宇之表无极,宙之端无穷。”就是说,我们能够观测到的空间是有限的,观测不到的地方是无穷无尽,无始无终的宇宙。这段话明确地提出了宇宙在时间和空间上都是无穷无尽的思想,是十分可贵的。

张衡在《灵宪》中指出月亮本身并不发光,月光是反射的太阳光。他说:“夫日譬犹水,火则外光,水则含景。故月光生于日之所照,魄生于日之所蔽;当日则光盈,就日则光尽也。”(景就是影,魄指月亮亏缺的部分。)他生动形象地把太阳和月亮比做火和水,火能发光,水能反光,指出月光的产生是由于日光照射的缘故,有时看不到月光,是因为太阳光被遮住了。他这种见解在当时是十分新鲜的,也是正确的。同时,张衡还进一步解释了月食发生的原因。他说:“当日之冲,光常不合者,蔽于地也,是谓暗虚。在星则星微,遇月则食。”这段话的意思是:“望月”时,应该能看到满月,但是有时看不到,这是因为日光被地球遮住的缘故。他将地影的暗处叫做“暗虚”,月亮经过“暗虚”时就发生月食,精辟地阐述了月食的原理。至于“在星则星微”一句,说的是星星碰上“暗虚”就隐而不见了。现在看来这种说法是不正确的。由于星星距地球极为遥远,又大都是发光的恒星,不象月球一样属于行星,因此没有任何一个星星会进入地球的影子之中而失去了光芒。这是张衡的不足之处。这也可以看出在当时的水平下,古人的研究不可能作到尽善尽美。今人也一样,做任何事情的时候都不可能将事情作的绝对正确,但一定要最大程度的正确反映客观现实。

此外,张衡在《灵宪》中还算出了日、月的角直径,记录了在中原洛阳观察到的恒星二千五百颗,和近代天文学家观察的结果是相接近的。在他的另一部天文着作《浑天仪图注》里还测定出地球绕太阳一年所需的时间是“周天三百六十五度又四分度之一”,和近代天文学家所测量的时间三百六十五天五小时四十八分四十六秒的数字十分接近,说明张衡对天文学的研究已经达到了比较高的水平。

和迷信作战

东汉封建统治者为了加强他们的统治地位,把谶纬神学作为正统思想,强迫人们信奉。“谶纬”是以封建迷信来解释经书典籍,穿凿附会、用来预卜吉凶的一种学说。它的基本思想是宣扬“王权神授”、“天人感应”等唯心思想,因此很受统治者推崇,被尊为朝章国典。这些腐朽的唯心主义思想理所当然地受到了当时一些进步的思想家如扬雄、桓谭、王充等人的坚决反对。之后,张衡也积极投入到了反谶纬神学的斗争。安帝延光二年(公元123年),一场关于历法的大辩论掀起了:梁丰等人借口当时实行的四分历不合图谶,提出废除四分历,恢复太初历。四分历源于太初历,是对旧历在根据天体运行的实测资料修改后得来的,自章帝元和二年(公元85年)开始使用,是当时比较精密的历法。张衡和另一天文学家周兴坚决反对恢复古历。他们根据自己多年对天象的观测,对各种历法作了深入的研究、比较,认为四分历比较精密。在辩论中,他们所就观测到的现象以及这些现象产生的原因进行了深入的讲解,驳得梁丰等人张口结舌,“或不对,或言失误”,终于使四分历得以继续沿用。这是我国历法史上唯物主义对唯心主义斗争的一个胜利。