科學家張衡

　　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的大型天文儀器――“水運渾象”(連接到科學里程碑漏水轉渾天儀)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家、文學家。張衡對中國古代的天文學、地震學和機械力學作出了杰出的貢獻。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。當時的南陽是經濟和文化都很發(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,在青少年時代就已經為后來從事文學和科學事業(yè)打下了良好的基礎。

　　由于家中的經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,廣結學者名流。他曾到漢朝故都長安一帶,游覽了當地的名勝古跡,考察了周圍的山川形勢、物產風俗、世態(tài)人情。后來他又到了當時的首都洛陽,就讀于最高學府―大學。并成為學識比較淵博的學者。當時,地方上曾經推舉他做“孝廉”,公府也多次招聘他去做官,但都被他拒絕了。

　　張衡自幼就對文學有特殊的愛好和研究。他的文學作品很多,風格也各不相同。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。并在辦理政務之余,潛心于文學創(chuàng)作。他以游學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,鮑德調任,張衡便辭職回家。掌握朝政的皇親鄧騭為了籠絡士人,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,一方面想專心鉆研學問,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到哲學和自然科學方面。他很喜愛揚雄(公元前53—公元18年)的哲學著作《太玄經》�！短�玄經》的內容涉及天文、歷法、數學等方面,引起了他很大的興趣。《太玄經》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、調理鐘律(計量和音律)等事務的官員。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,關于天體運動和宇宙結構的學說已經出現了三種: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》等天文學著作,成為東漢中期渾天學說的代表人物之一。

　　張衡之所以能夠在科學上做出杰出成就,成為偉大的科學家,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文化事業(yè)作出了卓越的貢獻,是我國古代偉大的科學家之一。他謙虛謹慎、勤學不倦,在所從事的事業(yè)中表現出了一絲不茍、精益求精、不畏強權、勇于進取的研究風格。而他不慕名利的高尚品德更值得我們學習。

　　永和四年(公元139年),張衡請求告老還鄉(xiāng)不準,又被調到朝中做尚書,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。它總結了當時的天文知識,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,和近代天文學家觀察的結果是相接近的。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字十分接近,說明張衡對天文學的研究已經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書典籍,穿鑿附會、用來預卜吉兇的一種學說。它的基本思想是宣揚“王權神授”、“天人感應”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然地受到了當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的斗爭。安帝延光二年(公元123年),一場關于歷法的大辯論掀起了:梁豐等人借口當時實行的四分歷不合圖讖,提出廢除四分歷,恢復太初歷。四分歷源于太初歷,是對舊歷在根據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,是當時比較精密的歷法。張衡和另一天文學家周興堅決反對恢復古歷。他們根據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象以及這些現象產生的原因進行了深入的講解,駁得梁豐等人張口結舌,“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。