张衡及其浑天仪和地动仪 张衡浑天仪的影响



张衡(公元78~139年),字平子,南阳郡西鄂县(今河南南阳)人,是东汉著名的天文学家。他最主要的成就是著《灵宪》,制浑天仪,造地动仪,在历法方面也有研究。此外,他还是一位机械技术大师,才情高远的大文学家和画家,对后世文化的发展有深远的影响。他是我国乃至世界历史上罕见的全面发展的天才。

“数星星的孩子”----张衡

东汉建初三年(公元78年),张衡出身在河南南阳一个很有名望的诗书世家。其祖父张堪学识渊博、品德高尚,在《后汉书》载张堪由于品学兼优,被时人誉为"圣童"。后从刘秀起兵,反对王莽新政。东汉初,帮助吴汉灭公孙述,屡建奇功。官任渔阳太守后,抗击匈奴,爱惜民力,发展生产,故而民乐其政。当时民间广为流传的歌谣是"张君为政,乐不可支"。张堪为官清廉,两袖清风。他死后,留下资财无多。在张衡小时候,由于家道中落,家境已渐清寒,曾受过故交的接济。

张衡出身于这样一个家庭,既有显赫的家世,又有一位堪称表率的祖父,但家境又不富裕,生活清苦。这样的环境,使张衡从小就立志高远,不耽于安乐,而是在艰难中刻苦自学,坚韧不拨,自励上进。在他的成长过程中,家学的熏陶,祖父的品行业绩对他的垂范作用,对张衡后来成为一位伟大的科学家有着巨大的影响,后来祖孙二人同被列传于《后汉书》,一起名垂史册。

张衡的青年时代以游学生涯开始,主要从事于文学创作。《后汉书·张衡传》中对他这段经历有如下描述:"衡少善属文,游于三辅,因入京师,观太学,遂通五经,购簌艺。"(五经:诗经、书经、礼记、易经、春秋;六艺:礼<礼仪>、乐<音乐>、射<射箭>、御<驾车>、书<识字>、数<计算>)。

公元93年,年仅15岁的少年张衡辞别家人,出外游学。他先入武关、后游三辅;公元95年至洛阳,在洛阳居住了五六年,经常到太学里去访谒名家经师,虚心求教,这为他今后的科学研究工作奠定了良好的基础。公元100年,张衡应南阳太守鲍德之请,遂到南阳郡宛城,任主薄一职,其间创作了不少名垂千古的文学作品。公元108年,鲍德调任京师,邀张衡共同赴任,但张衡深感自己学业未成,不足以济世,遂辞官回乡,居家治学。在随后的5年中,他研究的重点从经学、文学,转向哲学、天文、历算。值得一提的是,张衡从文学转向科学研究,颇受其挚友崔瑗的影响。崔瑗是张衡少年时在洛阳结识的学友,著名经学家贾逵的高徒。他文思敏捷,爱好天文、历算。在后来的几十年中,两人交流见解,共同磋商,一直是志同道合的挚友。在南阳期间。张衡仔细研究了西汉杨雄著的《太玄经》。他反复阅读 思考,并与崔瑗书信往来,互换心得。最后,两人都写出了自己各具特色的《太玄经注解》,成为哲坛佳话。另外,他还致力于探讨天文、历算等学问。公元111年,张衡博览群书、汇通古今的名声远播京师,被"公车特征",授为尚书郎中,次年迁太史令。任此职前后总计达14年之久。张衡的许多重大科学研究工作便是在这一阶段完成的。

著《灵宪》

张衡品行高洁、才识卓著,是担任太史令的最佳人选。而他生平本着"不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不厚,而耻智之不博"的自诫,淡泊名利。虽然太史令从职位上讲仅是个中级官员,俸禄也并非十分丰厚,但他对这一学以致用、能进一步开拓天文研究领域的职务,感到十分满意。

张衡在太史令任内,积极从事理论研究工作,系统观测天体运行,著《灵宪》等书,创制浑天仪,且在历法方面也有所研究。
张衡及其浑天仪和地动仪 张衡浑天仪的影响

《灵宪》是张衡积多年的实践与理论研究写成的一部天文巨著,也是世界天文史上的不朽名作。该书全面阐述了天地的生成、宇宙的演化、天地的结构、日月星辰的本质及其运动等诸多重大课题,将我国古代的天文学水平提升到了一个前所未有的新阶段,使我国当时的天文学研究居世界领先水平,并对后世产生了深远的影响。

研创浑天仪



张衡对我国天文学发展的另一杰出贡献在于他创制了浑天仪。张衡设计制作的浑天仪,是为了辅以其天文学说---浑天说。

张衡创制的“浑天仪”是用来演示天体运行的“浑象”,由支架和一个表面遍布星座、直径四尺多的中空铜球组成,类似近代的天球仪,球上刻有二十八宿和中外星官。张衡完成设计后,先用竹蔑做成小仪。他挑选出一些竹片,向外的一面刻上度数,编成圆环,再将多个竹环穿联成仪器模型,经试验确定无误后,放大翻制范模,然后用铜浇制而成。如上所述,浑天仪的主体是一个空心的铜球,直径四尺六寸五分,周长一丈四尺六寸一分。球内有铁轴支持,按天轴方向贯穿球心,与球面的两个交点表示天球的南北极,因而这根铁轴称为极轴,可转动。天球外围正中,有一条表示地平的水平环,还有一对夹着南、北极轴而又与水平环相垂直的子午双环,极轴使支架在子午环上。子午双环正中就是观测地的子午线。球的外表面刻有二十八宿与中外星官。天球转动时,球上星体有的露出地平环之上,意指星出;有的正过子午线,意指星中;而有的没于地平环之下,意指星没。铜球上还刻有黄道圈和赤道圈,相交成二十四度角。其上各有二十四节气刻度,且从冬至点起,列有三百六十五又四分之一度,每度长四分,分为四格,表示太阳每天在黄道上移动一度。

世界上第一台预报地震的仪器----地动仪



张衡在地震学领域也很有建树,他的代表作就是震古烁今的候风地动仪的发明。候风地动仪,又称地动仪,制成于阳嘉元年(公元132年),是世界上第一台观测和报告地震的仪器。根据《后汉书》中的记载,地动仪是用精铜铸成,像一个卵形的酒樽,直径有8尺。仪体外铸有“山龟鸟兽”,象征地上的山峦和天上的青龙、白虎、朱雀、玄武等二十八宿。体外八方刻有八卦篆文,表示八方之气。体外附有八条龙,龙首各朝八方,象征阳;八只蟾蜍抬首张口居龙首之下,象征阴。由此构成了阴阳、上下、动静的辩证关系。仪体内有一根高且细的铜柱,称为"都柱"。都柱在仪体内居于顶天立地的位置,是按古代天柱之说设计的。都柱旁有八组滑道,滑道通过杠杆连接龙头,龙头嘴内含有铜球。地震时,倾斜的都柱倒向地震方向的滑道,倒到尽头推动杠杆,通过杠杆作用引发一个像擎机一样的牙机,龙首打开,铜球落入下面的蟾蜍口中,发出"当"的一声响。司仪之人根据落球的方位,便可报告地震发生的方向。这台仪器构思巧妙,制作精密,据史书记载“验之以事,合契若神”。不仅可以测出近距离的、人们可以感觉得到的地震,还可测出发生的数千里之外的地震!

张衡在机械制作上也是硕果累累,上文所介绍的浑天仪和候风地动仪的制造,都需要高超的机械制造技术。除此之外,他还制作过指南车、记里鼓车和木雕。

张衡是一个罕见的全面发展的人物,他除了在天文学、地震学、机械技术、数学等方面所创造的辉煌成就外,在哲学、文学、绘画等领域也有很深的造诣。

在哲学方面,他对杨雄的《太玄经》就有很深的研究。在文学史上,张衡是一位占有重要地位的大文学家。如辞藻华丽、气势辉宏,把汉代的辞赋推到了一个新的高峰。且还在文中提出"夫水可以载舟,亦可以覆舟"的千古哲理。奇思妙文,备受后人推崇。另外,他还首开抒情小赋之先河。代表作《温泉赋》格调清新,言辞淡雅,令人读之忘俗,是汉代辞赋发展的一个重要转折。张衡在文学上的第三个主要成就是创制了以《四愁诗》为代表的新体七言诗,给后来的七言诗奠定了基础,具有深远的意义和影响。张衡也是东汉的大画家,他绘制的《地形图》一直流传到唐代,被唐代张彦远列为东汉六大画家之一。

张衡对自己的要求是“约己博学,无坚不钻”。这种锲而不舍,持之以恒的精神,是他一生的光辉写照。

(张衡墓)

张衡(公元78-139年),字平子,南阳西鄂人(今河南省南阳市石桥镇夏村),曾任尚书和河间相等职。他"天资睿哲,敏而好学,如川之逝,不舍昼夜。道德漫流,文章云浮,数术穷天地,制作侔造化,奇技伟艺,磊落焕炳。"他"不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不伙,而耻智之不博。"是我国东汉时期伟大的科学家、文学家、发明家和政治家,在世界科学文化史上树起了一座巍巍丰碑。

在地震学方面,他发明创造了"地动仪",是世界上第一架测定地震及方位的仪器,比欧洲早1700多年。在天文学方面,他发明创造了"浑天仪",是世界上第一台用水力推动的大型观察星象的天文仪器,著有《浑天仪图注》和《灵宪》等书,画出了完备的星象图,提出了"月光生于日之所照"的科学论断。在地理学方面,他绘制有完备的地形图,并研制出了"记里鼓车"、"掼车"等。在数学方面,他著有《算罔论》,并计算出圆周率的值在3.1466和3.1622之间。在1800多年前就能有这样精确的计算,不能不使人们感到惊叹。在气象学方面,他制造出了"侯风仪",是一种预测风力、风向的仪器,比西方的风信鸡早1000多年。在机械学方面,他制造的"独飞木雕"是世界上最早的飞行器,还制造有土圭(日影器)、活动日历等。在文学方面,他是我国文学史上一颗光辉灿烂的明星。名著《东京赋》和《西京赋》合称《二京赋》,描写了东汉时期长安和洛阳的繁华景象,讽刺了官僚贵族荒淫无耻的寄生生活。《南都赋》生动地描绘了当时南阳郡的社会风貌、自然风光和民间风俗。此外还著有《归田赋》、《思玄赋》、《四悉诗》等30余篇。在艺术方面,他居东汉著名的六大画家之首。

张衡在科学技术、文学艺术等方面所做出的伟大贡献,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。张衡不愧是世界上光彩夺目的科学和文学的双子星座。1956年10月,郭沫若先生曾题词道:"如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见。"1990年5月,严济慈先生也曾为张衡墓敬献题词:"精仪揭天地,科圣著千秋。"

张衡在本世纪50年代就被列为世界文化名人,1953年、1955年,中国先后发行了印有张衡画像和地动仪的邮票;1960年美国普林斯顿大学翻译出版了他的《二京赋》;1970年、1977年国际天文学联合会分别命名月球上的一座环形山为"张衡山",太阳系中一颗编号为1802的小行星为"张衡星"。1981年上海造船厂把中波公司建造的一艘16000吨多用途货轮命名为"张衡号",巨轮带着中华民族的光荣和骄傲,航行在世界各地。

张衡墓是全国重点文化保护单位,位于南阳市卧龙区石桥镇小石桥村西,因张衡晚年曾担任尚书,故又俗称"尚书坟"。这里面山依水,景色秀丽。墓北一箭之地,便是"平子读书台"。相传是张衡幼年发奋读书、钻研学问的地方。墓东濒临宛、洛古道,与宛北名刹--鄂城寺隔路相望。墓西是一片活野平畴,新修的公路贯通南北。宛如锦带似的洱水自墓前绕流东行,两岸重柳舞姿婆娑。如果说其他景观是一串形如项链珍珠的话,那么张衡墓园就是一颗晶莹无比的宝石。千百年来,曾吸引了多少人们到此来拜谒瞻仰,寻古探胜,发思古览物之悠情。初唐文坛之一的骆宾王在拜谒张衡墓后,写下了"过张平子墓"诗:"西鄂该通理,南阳擅德音。玉卮浮躁丽,铜浑积思深。"等等。这些情真意切的诗句,表达了对张衡才华横溢,伟绩丰功的敬仰之情。张衡墓原建造宏伟、翁仲、石兽对立,祠庙巍峨壮观,然而岁月悠悠,历经千余年,由于风雨剥蚀,战乱破坏,景况日渐荒芜。新中国成立后,党和国家重修了张衡墓园。近年经增建、扩建,规模渐宏。

进入建成后的墓园大门,首先映入人们视野的是一对高大雄伟的汉阙,汉阙为砖石结构,上覆重檐屋顶,阙身上部饰有斗拱和凤鸟,顶部檐下,两个顽单手抓屋檐,在嬉戏游荡,憨态可掬。汉阙过扣,东西两侧各有面阔七间的展厅,陈列着张衡发明创造的器物及介绍张衡一生伟大贡献的文图展板。展厅顶部各建望楼一座,东西对称,颇为壮观。循路北行,是一座十字形曲桥,东西通向碑楼和廊房,正经通向墓冢,沿中轴线继续前行,两侧石像生排列有序,穿过正中的祭台,拾阶而上,便是一片平地。站在这里,放眼眺望,蒲峰远峙,洱河如带,古塔巍然耸立,村庄田舍相间,近处楼亭各抱其势,奇树异草争荣斗研。宛如一幅优美的彩墨长卷,让人心旷神怡,流连忘返。穿过石亭堂,便是一尊通高五米的张衡半身花岗岩石像,雕像仰首凝视、神态庄重、栩栩如生,基座四周的大理石覆面上,镌刻碑文和"浑天仪"、"地动仪"浮雕。雕像背后为一碑墙,呈深灰色,上面镌刻着张衡歌颂家乡的《南都赋》全文。绕过碑墙便是高大的墓冢,该墓高8米、周长79米,墓冢四周松柏簇拥,并辟有环形甬道,供游人瞻仰游览。墓前竖郭沫若先生词碑,墓冢环砌青砖八棱形花墙,墓冢大门两侧,竖明嘉靖与清光绪年间的碑刻,并加盖了碑楼。碑楼东则竖"全国重点文物保护单位"标志碑,西则竖严济慈先生题词碑等。

名人故去,精神长存,张衡故乡的南阳人民在学习张衡、继承和宏扬张衡业绩的同时,正在热情地接待着前来拜谒张衡墓、参观张衡博物馆的一批批中外游客。

  

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