科學(xué)家張衡

　　東漢時期,也就是距今約一千八百多年前(公元117年),一臺利用水力推動自動運轉(zhuǎn)的大型天文儀器――“水運渾象”(連接到科學(xué)里程碑漏水轉(zhuǎn)渾天儀)在東漢的京都洛陽制造成功了。僅僅相隔了二十年(公元138年),安置在京都洛陽的又一臺儀器――“候風(fēng)地動儀”準確地報告了西方千里之外發(fā)生的地震。這標志著人類開始了用儀器記錄研究地震的新紀元。這兩臺著名儀器的發(fā)明者就是張衡--我國東漢時期偉大的科學(xué)家、文學(xué)家。張衡對中國古代的天文學(xué)、地震學(xué)和機械力學(xué)作出了杰出的貢獻。傳說他還制造過指南車、記里鼓車等,因其機械制造水平很高,被尊稱為“木圣”。

　　張衡小傳

　　張衡,字平子,章帝建初三年(公元78年),誕生于南陽郡西鄂縣石橋鎮(zhèn)(今河南省南陽市城北五十里)一個破落的官僚家庭。祖父張堪是地方官吏,曾任蜀郡太守和漁陽(今河北省薊縣一帶)太守。張衡幼年時候,家境已經(jīng)衰落,有時還要靠親友的接濟。“自古英才多貧賤,從來紈绔少偉男” ,正是這種貧困的生活對他的成長起到了很好的作用。當(dāng)時的南陽是經(jīng)濟和文化都很發(fā)達的地區(qū),有“南都”之稱。張衡在這樣的環(huán)境熏陶下,加上他自幼刻苦好學(xué),在青少年時代就已經(jīng)為后來從事文學(xué)和科學(xué)事業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。

　　由于家中的經(jīng)卷典籍慢慢地不能滿足張衡的求知欲望了,于是從十六歲開始,他便離鄉(xiāng)游學(xué),廣結(jié)學(xué)者名流。他曾到漢朝故都長安一帶,游覽了當(dāng)?shù)氐拿麆俟袍E,考察了周圍的山川形勢、物產(chǎn)風(fēng)俗、世態(tài)人情。后來他又到了當(dāng)時的首都洛陽,就讀于最高學(xué)府―大學(xué)。并成為學(xué)識比較淵博的學(xué)者。當(dāng)時,地方上曾經(jīng)推舉他做“孝廉”,公府也多次招聘他去做官,但都被他拒絕了。

　　張衡自幼就對文學(xué)有特殊的愛好和研究。他的文學(xué)作品很多,風(fēng)格也各不相同。有的形式短小,重在抒情,如《歸田賦》。有的氣勢磅礴,廣寫景物,如《二京賦》;有的特色突出,獨樹一格,如《四愁詩》、《同聲歌》等。和帝永元十二年(公元100年),二十三歲的張衡應(yīng)邀回鄉(xiāng)出任南陽太守鮑德的主簿,掌管文書工作。并在辦理政務(wù)之余,潛心于文學(xué)創(chuàng)作。他以游學(xué)長安和洛陽的見聞作為素材,先后花了十年功夫,于安帝永初元年(公元107年)寫成著名的文學(xué)著作《東京賦》和《西京賦》,總稱為《二京賦》。文中,張衡以很大的篇幅無情揭露諷刺了當(dāng)時京師中帝王貴族“取樂今日,遑恤我后,既定且寧,焉知傾”的腐敗寄生生活,受到人民的歡迎而傳誦于世。

　　后來,鮑德調(diào)任,張衡便辭職回家。掌握朝政的皇親鄧騭為了籠絡(luò)士人,幾次派人邀請張衡作他的幕僚,以增強自己這一派的勢力。但張衡一方面厭惡外戚專權(quán),一方面想專心鉆研學(xué)問,都堅決地拒絕了。

　　在張衡三十四歲的時候,他的研究興趣逐漸轉(zhuǎn)到哲學(xué)和自然科學(xué)方面。他很喜愛揚雄(公元前53—公元18年)的哲學(xué)著作《太玄經(jīng)》。《太玄經(jīng)》的內(nèi)容涉及天文、歷法、數(shù)學(xué)等方面,引起了他很大的興趣�！短�玄經(jīng)》里的一些樸素的唯物主義觀點也給了張衡以很大的啟發(fā)。

　　安帝永初四年(公元111年),張衡應(yīng)征進京,先后任郎中、太史令、公車司馬令等低、中級官職。其中擔(dān)任太史令時間最長,前后達十四年之久。太史令是主持觀測天象、編訂歷法、候望氣象、調(diào)理鐘律(計量和音律)等事務(wù)的官員。在他任職期間,對天文歷算進行了精湛的研究,做出了重大的貢獻。

　　漢朝時,關(guān)于天體運動和宇宙結(jié)構(gòu)的學(xué)說已經(jīng)出現(xiàn)了三種:蓋天說、渾天說和宣夜說。蓋天說創(chuàng)立最早,它認為天在上,地在下,天象一個半圓形的罩子,大地是平的,或者象一個倒扣著的盤子。渾天說主張?zhí)焓菧唸A的,日月星辰會轉(zhuǎn)入地下。至于大地,早期的渾天說認為大地是平的,東漢三國時期的陸績(公元187-219年)等進一步提出了大地是球形的概念,使渾天學(xué)說臻于完備。宣夜說卻認為天沒有一定的形狀,而是無邊無際的充滿氣體的空間,日、月、五星(金、木、水、火、土五大行星)等都飄浮在氣體中。

　　張衡根據(jù)自己對天體運行規(guī)律的認識和實際觀察,認真研究了這三種學(xué)說,認為渾天說比較符合觀測的實際。他繼承和發(fā)展了前人的渾天理論,在西漢耿壽昌發(fā)明的渾天儀的基礎(chǔ)上創(chuàng)制了一個能夠精確在表演渾天思想的“渾天儀”。他精通天文、歷算,具有很強的革新思想,先后寫出了《靈憲》、《靈憲圖》、《渾天儀圖注》等天文學(xué)著作,成為東漢中期渾天學(xué)說的代表人物之一。

　　張衡之所以能夠在科學(xué)上做出杰出成就,成為偉大的科學(xué)家,和他堅持唯物觀點、反對唯心主義和迷信思想有密不可分的聯(lián)系。張衡一生為我國的科學(xué)文化事業(yè)作出了卓越的貢獻,是我國古代偉大的科學(xué)家之一。他謙虛謹慎、勤學(xué)不倦,在所從事的事業(yè)中表現(xiàn)出了一絲不茍、精益求精、不畏強權(quán)、勇于進取的研究風(fēng)格。而他不慕名利的高尚品德更值得我們學(xué)習(xí)。

　　永和四年(公元139年),張衡請求告老還鄉(xiāng)不準,又被調(diào)到朝中做尚書,但只任職一年就與世長辭了,終年六十一歲。

　　《靈憲》

　　張衡一生所著的天文學(xué)著作,以《靈憲》最為著名。這是一部闡述天地日月星辰生成和它們的運動的天文理論著作,代表了張衡研究天文的成果。它總結(jié)了當(dāng)時的天文知識,雖然其中也有一些錯誤,但還是提出了不少先進的科學(xué)思想和獨到見解。例如,在闡述渾天理論的時候,雖然仍舊保留著舊的地平概念,并且提出了“天球”的直徑問題,但是張衡進一步明確提出在“天球”之外還是有空間的。他說:“過此而往者,未之或知也。未之或知者,宇宙之謂也。宇之表無極,宙之端無窮。”就是說,我們能夠觀測到的空間是有限的,觀測不到的地方是無窮無盡,無始無終的宇宙。這段話明確地提出了宇宙在時間和空間上都是無窮無盡的思想,是十分可貴的。

　　張衡在《靈憲》中指出月亮本身并不發(fā)光,月光是反射的太陽光。他說:“夫日譬猶水,火則外光,水則含景。故月光生于日之所照,魄生于日之所蔽;當(dāng)日則光盈,就日則光盡也。”(景就是影,魄指月亮虧缺的部分。)他生動形象地把太陽和月亮比做火和水,火能發(fā)光,水能反光,指出月光的產(chǎn)生是由于日光照射的緣故,有時看不到月光,是因為太陽光被遮住了。他這種見解在當(dāng)時是十分新鮮的,也是正確的。同時,張衡還進一步解釋了月食發(fā)生的原因。他說:“當(dāng)日之沖,光常不合者,蔽于地也,是謂暗虛。在星則星微,遇月則食。”這段話的意思是:“望月”時,應(yīng)該能看到滿月,但是有時看不到,這是因為日光被地球遮住的緣故。他將地影的暗處叫做“暗虛”,月亮經(jīng)過“暗虛”時就發(fā)生月食,精辟地闡述了月食的原理。至于“在星則星微”一句,說的是星星碰上“暗虛”就隱而不見了�，F(xiàn)在看來這種說法是不正確的。由于星星距地球極為遙遠,又大都是發(fā)光的恒星,不象月球一樣屬于行星,因此沒有任何一個星星會進入地球的影子之中而失去了光芒。這是張衡的不足之處。這也可以看出在當(dāng)時的水平下,古人的研究不可能作到盡善盡美。今人也一樣,做任何事情的時候都不可能將事情作的絕對正確,但一定要最大程度的正確反映客觀現(xiàn)實。

　　此外,張衡在《靈憲》中還算出了日、月的角直徑,記錄了在中原洛陽觀察到的恒星二千五百顆,和近代天文學(xué)家觀察的結(jié)果是相接近的。在他的另一部天文著作《渾天儀圖注》里還測定出地球繞太陽一年所需的時間是“周天三百六十五度又四分度之一”,和近代天文學(xué)家所測量的時間三百六十五天五小時四十八分四十六秒的數(shù)字十分接近,說明張衡對天文學(xué)的研究已經(jīng)達到了比較高的水平。

　　和迷信作戰(zhàn)

　　東漢封建統(tǒng)治者為了加強他們的統(tǒng)治地位,把讖緯神學(xué)作為正統(tǒng)思想,強迫人們信奉。“讖緯”是以封建迷信來解釋經(jīng)書典籍,穿鑿附會、用來預(yù)卜吉兇的一種學(xué)說。它的基本思想是宣揚“王權(quán)神授”、“天人感應(yīng)”等唯心思想,因此很受統(tǒng)治者推崇,被尊為朝章國典。這些腐朽的唯心主義思想理所當(dāng)然地受到了當(dāng)時一些進步的思想家如揚雄、桓譚、王充等人的堅決反對。之后,張衡也積極投入到了反讖緯神學(xué)的斗爭。安帝延光二年(公元123年),一場關(guān)于歷法的大辯論掀起了:梁豐等人借口當(dāng)時實行的四分歷不合圖讖,提出廢除四分歷,恢復(fù)太初歷。四分歷源于太初歷,是對舊歷在根據(jù)天體運行的實測資料修改后得來的,自章帝元和二年(公元85年)開始使用,是當(dāng)時比較精密的歷法。張衡和另一天文學(xué)家周興堅決反對恢復(fù)古歷。他們根據(jù)自己多年對天象的觀測,對各種歷法作了深入的研究、比較,認為四分歷比較精密。在辯論中,他們所就觀測到的現(xiàn)象以及這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行了深入的講解,駁得梁豐等人張口結(jié)舌,“或不對,或言失誤”,終于使四分歷得以繼續(xù)沿用。這是我國歷法史上唯物主義對唯心主義斗爭的一個勝利。