张衡

张衡的成就可谓极为广泛,涉及天文、历法、文学、地理等诸多方面,而且在每一领域中,都有着广博而精深的造诣,在中国科技、文学史上占有重要地位。

人物档案

姓名:张衡

生卒年:78年~139年

出生地:南阳西鄂(今河南南阳市石桥镇)

身份:东汉科学家、文学家

生平纪事

张衡,字平子,汉章帝建初三年(78年)生于南阳郡西鄂县一个没落的官僚家庭。从17岁开始,张衡便离乡游学。他离开家乡后,并没有直奔京师洛阳,而是去了长安。94年到95年之间,张衡大约用了一年多时间,漫游了“三辅”地区,访民俗,问物产,寻古迹。通过这次游览,张衡不但加深了对前人文学作品的体会,而且积累了大量的文学素材,为他后来写成著名的《二京赋》奠定了一定的基础。

游历三辅后,他又来到骊山,此后才来到京师洛阳。当时,张衡的年龄恰恰合乎进太学的标准,但是由于他未经郡太守的选送,不可能成为正式的博士弟子。所以,他在京师仅是时常到太学去参观,访谒各家名师,请求私下的指导。

在洛阳的学习使张衡视野大为开阔,学识逐渐渊博。100年,23岁的张衡出任南阳太守鲍德的主簿,掌管文书工作。他在办理政务之余,完成文学著作《东京赋》和《西京赋》,合称为《二京赋》。34岁时,张衡的研究兴趣逐渐转移到哲学和自然科学方面。

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。其中担任太史令长达14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。他任职期间,对天文历算进行了精心研究,做出了许多重大的贡献。 117年,张衡根据自己对天体运行规律的认识和实际观察,继承和发展了前人的浑天理论,创制了能够精确表演浑天思想的“浑天仪”。在此时期,他还撰写了天文学著作《灵宪》、《灵宪图》、 《浑天仪图注》等。

张衡在人类同地震斗争的历史上也写下了光辉的一页。132年,张衡经过多年研究与实验,发明了世界上第一架测定地震方位的地动仪,命名为候风地动仪。从此,人类开始了用仪器记录、研究地震的新纪元。张衡还制造过指南车和记里鼓车等机械,此外著有数学名著《算罔论》,可惜已经失传。后来,张衡因为上书建议裁抑权臣宦官,却被奸佞联合弹劾,被迫离开洛阳,到河间当太守。河间王骄奢横暴,胡作非为。张衡到任后,立即严厉打击豪强恶霸,一些作恶多端的家伙只好仓皇逃窜。但是,张衡也意识到,只惩治几个小小的恶霸,根本解决不了社会黑暗的问题。悲愤万分的张衡写下了著名的《四愁诗》,借以表达自己忧国伤时的苦闷。

138年,张衡请求告老还乡,未获批准,又被调到朝中做尚书。接触的实际情况越多,发现的黑暗腐败越多,张衡越是感到独木难支,回天无力。任职一年后,这位杰出的科学家就在悲愤与失望中与世长辞,终年62岁。

生活剪影

张衡不仅是一位伟大的科学家,而且他心怀国家,在政治上也颇有报负,曾经辅助明臣、破除迷信,还提出过许多富有开创性的改革政治的建议,是东汉一位不可多得的能臣。

著《同声》、辅鲍德

100年,黄门侍郎鲍德被调到南阳郡去当太守。他仰慕张衡的才华,又因为张衡是南阳郡人,便多方设法邀请张衡到南阳郡去帮助他办理郡政。鲍德的祖父鲍永是汉光武帝刘秀时的名臣,以刚正廉洁、不惧权贵而闻名;父亲鲍昱做过汝南太守,在那里广修水利,灌溉农田,使老百姓家庭富裕,生活安定。鲍德继承了祖、父辈的品德,为官正直,气节高尚。能给这样德高望重的人当助手,张衡感到很荣幸,便欣然接受了鲍德的邀请,出任南阳主簿。

这一年,张衡还写了一首诗,名叫 《同声歌》。诗中言道:

邂逅承际会,得充君后房。情好新交接,恐懔若探汤。不才勉自竭,贱妾职所当。

……

素女为我师,伏态盈万方。众夫所希见,天老教轩皇。乐莫斯夜乐,没齿焉可忘。

大意是:与君结为夫妻,我既感到光荣又有些恐慌。竭尽全力侍奉您,于妾理所应当。诗中张衡以妾自比,以君比鲍德,抒发了自己出任鲍德主簿的兴奋心情,并表达了帮助鲍德处理好郡内政务的决心。

后来,由于鲍德功绩卓著,被调入京城任大司农。张衡拒绝了鲍德的盛情邀请,辞去主簿之职,回到家乡,专心钻研学问,由开始对文学的爱好转向对天文、历法的研究,为他以后的诸多发明做下了铺垫。

反对谶纬迷信

张衡生活的东汉前期,谶纬迷信泛滥成灾。所谓“谶”,是一种预卜吉凶的隐语,它既有文字,又有图,所以又叫“图谶”;所谓 “纬”,是对儒家经典的一种神化解释。“图谶”本是巫师们牵强附会阴阳家学说编造出的谎言,但又假托是周公、孔子所造,在社会上十分流行,具有极大的欺骗性。汉光武帝刘秀即位以后,为了把皇权神秘化,进一步欺骗人民,巩固统治,竭力提倡“图谶之学”。

张衡坚持真理,反对把“图谶之学”作为太学考试的内容。为了揭露谶纬的欺骗性,133年,他给汉顺帝上《请禁绝图谶疏》,其中谈到:讲谶的人都说它非常灵验,能预知未来祸福,那么西汉最大的祸害莫过于王莽篡权,为什么不预先警戒呢?这说明谶纬之说全是欺世盗名、蛊惑人心之辈编造出来的。讲图谶的人,就像画工不愿画狗马,反愿画鬼怪一样。因为鬼怪没人见过,可以随心而画;而狗马画得不像就要出丑。因此,张衡请求把所有谶书一律检查出来,加以禁绝。

“图谶之学”是汉朝统治阶级向人民施行欺骗的迷信思想,它在东汉时已成为皇帝所崇信的重要国典之一。当时的封建地主阶级在学术上对图谶虽有不同的解说,但基本上加以拥护。若有人敢于反对图谶,也就是在理论上反对汉朝的皇权,就将被统治阶级认为是“非圣无法”,必然遭到压制和迫害。由此看来,张衡当时反对谶纬迷信的勇气确实值得钦佩。

张衡忧国忧君

张衡并非一味沉浸在学术的天地里,同其他爱国臣子一样,在政治上,他希望东汉朝廷能够进行一些改革,改变当时腐败的政局。

130年,张衡53岁时,针对汉政权 “政事渐损,权移于下”的局面,他写了一篇《上陈事疏》,奏请汉顺帝,对朝廷政治提出了两条重要政见,即事以礼制和大权集中。他看到专制政体的权力下移非常危险,因此上疏“威不可分,德不可共”,“勿令刑德八柄,不由天子”。张衡尖锐地指出,由于皇帝纵容宦臣宠臣胡作非为,使得天怒人怨,灾祸并起,劝告顺帝应该尽快清除奸佞。然而,顺帝昏庸,对他革新政治的建议一概置之不理。张衡的政治主张不但没有被顺帝所接受,还遭到那些把持大权的宦官的排挤和打击,使张衡处于孤立无援的境地。

张衡目睹宦官专权、政治腐败的黑暗现实,感到才能无法施展,于是便借文舒意,把自己的怒火全部发泄到文章中去。他的《思玄赋》中就表达了对现实的失望与强烈不满。他不媚权贵,藐视名利,虽然心怀社稷,忧国忧君,但由于无法实现政治主张,便只得不问世事,全身心地投入到科学研究事业中去。

科技贡献

张衡是我国东汉时期伟大的科学家、文学家和政治家,在世界科技文化史上也占有非常重要的地位。

张衡最著名的科技成就是创造地动仪。132年,陇西发生地震,张衡在地震发生的当天就向汉顺帝上奏,说他得悉洛阳正西处发生地震。他知悉地震消息的途径正是地动仪的显示。地动仪用精铜铸成,直径八尺。内部有一根铜柱,这根铜柱能够沿导轨向八个方向侧移,并以此操纵一个启(开)、闭(关)的开关。它的外部附有八条龙,每一条龙的口中都衔有一颗铜丸,在底座周围则有八只张着口的蟾蜍和龙头相对,以便随时承接从龙口中落下的铜丸。地动仪的牙机制做非常精巧,全部装在仪器的内部,外面没有一丝缝隙。发生地震时,地动仪受到振动,内部的铜柱便会倒向地震波传来的方向,压住连接曲杆,举动龙头,张口吐球。因此,只要看到哪一条龙吐出铜丸,就可以知道地震来自什么方向。而且,从《张衡传》所记,洛阳人没有震感分析,地动仪可以测出的最低地震烈度是三度左右,已经达到非常精确的程度。直到一千多年后的1 3世纪,古波斯才有类似仪器出现。18世纪,欧洲才出现利用水银溢流来记录地震的仪器。

在天文学方面,张衡发明的浑天仪是世界上第一台用水力推动的大型天文仪器。浑天仪的主体是一个空心铜球,代表天球,上面布满星辰。球的一半隐没在地平圈下面,另一半显露在地平圈上面,就像人们看到的天穹一样。仪器靠漏壶流水的力量推动齿轮系,带动铜球缓慢运转,一天旋转一周。到了晚上,人们就可以从仪器上看到星辰的起落,和实际天象几乎完全相合。此外,张衡还著有《灵宪》、《灵宪图》、《浑天仪图注》等书。《灵宪》是一部阐述天地日月星辰生成及其运动规律的天文理论著作。其中明确地提出了无限宇宙的思想,而且还算出了日、月的角直径,记录恒星二千五百颗,和近代天文学家观察的结果相接近。 《浑天仪图注》中测定出地球绕太阳一周所需时间是“周天三百六十五度又四分度之一”,和现代天文学所测量的 365.242216天,即365天5小时48分46秒非常接近。

在机械学方面,张衡制造的“指南车”,利用机械原理和齿轮的传动作用,由一辆双轮独辕车组成。车箱内设置一种能自动离合的齿轮系统,车箱外壳上层置一木刻人,无论车子朝哪个方向转动,木人伸出的臂都指向南方。张衡关于齿轮系统的应用和相对运动的原理,被西方学者赞为“是一切控制论机械的祖先”。他创制的“记里鼓车”,是用以计算里程的机械。据《古今注》记载: “记里车,车为二层,皆有木人,行一里下层击鼓,行十里上层击镯”。“记里鼓车”和“指南车”的制造方法相同,所利用的差速齿轮原理早于西方一千八百多年。在气象学方面,他制造了“候风仪”。这是一种预测风力、风向的仪器,比西方的风信鸡早一千多年。他制造的“独飞木雕”模仿鸟类高空翱翔的滑翔翼型设计,靠腹内机关加以控制,能飞数里,被认为是世界上最早的飞行器。

张衡对地理学也有研究。他曾画过一幅地图,不但标画出全国主要山川的地理位置,而且形象地展现了各地的地理风俗。这幅画不仅在地理学上有重要价值,也使张衡居于东汉六大画家之首位。

影响评述

张衡在中国历史上占有相当特殊的地位,之所以这样说,是因为张衡在科学技术、文学艺术等方面都做出了非常杰出的贡献,这是历史上比较罕见的。往往一位历史名人只因有一专之能,便能够流芳千古,而张衡在天文、地理、数学、文学上均有很深造诣,这是别人所无法企及的了。正如1956年10月,中国科学院院长郭沫若为张衡的题词中写道的:“如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见。”张衡不仅是中华民族的光荣和骄傲,也是留给整个人类历史的宝贵财富。

张衡是人类从事地震科学研究的先驱和世界公认的地震学鼻祖,他发明的地动仪在人类历史上开创了地震学研究的新纪元。他的这一发明创造,比欧洲早了一千七百多年。更重要的是,地动仪的发明使地震的即时观测成为现实,可以大大减少自然灾害给人类造成的损失。这是地动仪最能造福于人的积极意义所在。

张衡的天文学成就《灵宪》、《灵宪图》和《浑天仪图注》全面阐述了天地的生成和结构,解释了日、月、星、辰的本质和运动等,成为后人研究天体演化、宇宙理论、行星运行规律等天文奥秘的重要参考资料。

同时,张衡发奋进取,自强不息的高贵品质和他“约己博艺,无坚不钻”的科研精神,同他的各种发明创造一样,也是人类历史上的宝贵财富,这些都使得张衡受到世界人民的景仰。因此,联合国将月球上的一座环形山命名为“张衡山”,将太阳系的1802行星命名为“张衡星”。这些命名就是当今世界对这位科学巨匠表达出的一种最崇高的敬意。