科學(xué)家張衡

　　東漢時(shí)期,也就是距今約一千八百多年前(公元117年),一臺(tái)利用水力推動(dòng)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的大型天文儀器――“水運(yùn)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(yáng)制造成功了。僅僅相隔了二十年(公元138年),安置在京都洛陽(yáng)的又一臺(tái)儀器――“候風(fēng)地動(dòng)儀”準(zhǔn)確地報(bào)告了西方千里之外發(fā)生的地震。這標(biāo)志著人類開(kāi)始了用儀器記錄研究地震的新紀(jì)元。這兩臺(tái)著名儀器的發(fā)明者就是張衡--我國(guó)東漢時(shí)期偉大的科學(xué)家、文學(xué)家。張衡對(duì)中國(guó)古代的天文學(xué)、地震學(xué)和機(jī)械力學(xué)作出了杰出的貢獻(xiàn)。傳說(shuō)他還制造過(guò)指南車、記里鼓車等,因其機(jī)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(yáng)郡西鄂縣石橋鎮(zhèn)(今河南省南陽(yáng)市城北五十里)一個(gè)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(yáng)(今河北省薊縣一帶)太守。張衡幼年時(shí)候,家境已經(jīng)衰落,有時(shí)還要靠親友的接濟(jì)。“自古英才多貧賤,從來(lái)紈绔少偉男” ,正是這種貧困的生活對(duì)他的成長(zhǎng)起到了很好的作用。當(dāng)時(shí)的南陽(yáng)是經(jīng)濟(jì)和文化都很發(fā)達(dá)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(shí)代就已經(jīng)為后來(lái)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(kāi)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(zhǎng)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(shì)、物產(chǎn)風(fēng)俗、世態(tài)人情。后來(lái)他又到了當(dāng)時(shí)的首都洛陽(yáng),就讀于最高學(xué)府―大學(xué)。并成為學(xué)識(shí)比較淵博的學(xué)者。當(dāng)時(shí),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(duì)文學(xué)有特殊的愛(ài)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(shì)磅礴,廣寫景物,如《二京賦》;有的特色突出,獨(dú)樹(shù)一格,如《四愁詩(shī)》、《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(yáng)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(zhǎng)安和洛陽(yáng)的見(jiàn)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(wú)情揭露諷刺了當(dāng)時(shí)京師中帝王貴族“取樂(lè)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(lái),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(qǐng)張衡作他的幕僚,以增強(qiáng)自己這一派的勢(shì)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(wèn),都堅(jiān)決地拒絕了。

　　在張衡三十四歲的時(shí)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(ài)揚(yáng)雄(公元前53—公元18年)的哲學(xué)著作《太玄經(jīng)》�！短�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(diǎn)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(jìn)京,先后任郎中、太史令、公車司馬令等低、中級(jí)官職。其中擔(dān)任太史令時(shí)間最長(zhǎng),前后達(dá)十四年之久。太史令是主持觀測(cè)天象、編訂歷法、候望氣象、調(diào)理鐘律(計(jì)量和音律)等事務(wù)的官員。在他任職期間,對(duì)天文歷算進(jìn)行了精湛的研究,做出了重大的貢獻(xiàn)。

　　漢朝時(shí),關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)和宇宙結(jié)構(gòu)的學(xué)說(shuō)已經(jīng)出現(xiàn)了三種:蓋天說(shuō)、渾天說(shuō)和宣夜說(shuō)。蓋天說(shuō)創(chuàng)立最早,它認(rèn)為天在上,地在下,天象一個(gè)半圓形的罩子,大地是平的,或者象一個(gè)倒扣著的盤子。渾天說(shuō)主張?zhí)焓菧唸A的,日月星辰會(huì)轉(zhuǎn)入地下。至于大地,早期的渾天說(shuō)認(rèn)為大地是平的,東漢三國(guó)時(shí)期的陸績(jī)(公元187-219年)等進(jìn)一步提出了大地是球形的概念,使渾天學(xué)說(shuō)臻于完備。宣夜說(shuō)卻認(rèn)為天沒(méi)有一定的形狀,而是無(wú)邊無(wú)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(duì)天體運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識(shí)和實(shí)際觀察,認(rèn)真研究了這三種學(xué)說(shuō),認(rèn)為渾天說(shuō)比較符合觀測(cè)的實(shí)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(gè)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(qiáng)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(shuō)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(jiān)持唯物觀點(diǎn)、反對(duì)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(guó)的科學(xué)文化事業(yè)作出了卓越的貢獻(xiàn),是我國(guó)古代偉大的科學(xué)家之一。他謙虛謹(jǐn)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(qiáng)權(quán)、勇于進(jìn)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(qǐng)求告老還鄉(xiāng)不準(zhǔn),又被調(diào)到朝中做尚書,但只任職一年就與世長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)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(shí)的天文知識(shí),雖然其中也有一些錯(cuò)誤,但還是提出了不少先進(jìn)的科學(xué)思想和獨(dú)到見(jiàn)解。例如,在闡述渾天理論的時(shí)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(wèn)題,但是張衡進(jìn)一步明確提出在“天球”之外還是有空間的。他說(shuō):“過(guò)此而往者,未之或知也。未之或知者,宇宙之謂也。宇之表無(wú)極,宙之端無(wú)窮。”就是說(shuō),我們能夠觀測(cè)到的空間是有限的,觀測(cè)不到的地方是無(wú)窮無(wú)盡,無(wú)始無(wú)終的宇宙。這段話明確地提出了宇宙在時(shí)間和空間上都是無(wú)窮無(wú)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(yáng)光。他說(shuō):“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(dòng)形象地把太陽(yáng)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(shí)看不到月光,是因?yàn)樘��?yáng)光被遮住了。他這種見(jiàn)解在當(dāng)時(shí)是十分新鮮的,也是正確的。同時(shí),張衡還進(jìn)一步解釋了月食發(fā)生的原因。他說(shuō):“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(shí),應(yīng)該能看到滿月,但是有時(shí)看不到,這是因?yàn)槿展獗坏厍蛘谧〉木壒�。他將地影的暗處叫�?ldquo;暗虛”,月亮經(jīng)過(guò)“暗虛”時(shí)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(shuō)的是星星碰上“暗虛”就隱而不見(jiàn)了�，F(xiàn)在看來(lái)這種說(shuō)法是不正確的。由于星星距地球極為遙遠(yuǎn),又大都是發(fā)光的恒星,不象月球一樣屬于行星,因此沒(méi)有任何一個(gè)星星會(huì)進(jìn)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(shí)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(shí)候都不可能將事情作的絕對(duì)正確,但一定要最大程度的正確反映客觀現(xiàn)實(shí)。

　　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(yáng)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(cè)定出地球繞太陽(yáng)一年所需的時(shí)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(cè)量的時(shí)間三百六十五天五小時(shí)四十八分四十六秒的數(shù)字十分接近,說(shuō)明張衡對(duì)天文學(xué)的研究已經(jīng)達(dá)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(qiáng)他們的統(tǒng)治地位,把讖緯神學(xué)作為正統(tǒng)思想,強(qiáng)迫人們信奉。“讖緯”是以封建迷信來(lái)解釋經(jīng)書典籍,穿鑿附會(huì)、用來(lái)預(yù)卜吉兇的一種學(xué)說(shuō)。它的基本思想是宣揚(yáng)“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(guó)典。這些腐朽的唯心主義思想理所當(dāng)然地受到了當(dāng)時(shí)一些進(jìn)步的思想家如揚(yáng)雄、桓譚、王充等人的堅(jiān)決反對(duì)。之后,張衡也積極投入到了反讖緯神學(xué)的斗爭(zhēng)。安帝延光二年(公元123年),一場(chǎng)關(guān)于歷法的大辯論掀起了:梁豐等人借口當(dāng)時(shí)實(shí)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(duì)舊歷在根據(jù)天體運(yùn)行的實(shí)測(cè)資料修改后得來(lái)的,自章帝元和二年(公元85年)開(kāi)始使用,是當(dāng)時(shí)比較精密的歷法。張衡和另一天文學(xué)家周興堅(jiān)決反對(duì)恢復(fù)古歷。他們根據(jù)自己多年對(duì)天象的觀測(cè),對(duì)各種歷法作了深入的研究、比較,認(rèn)為四分歷比較精密。在辯論中,他們所就觀測(cè)到的現(xiàn)象以及這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入的講解,駁得梁豐等人張口結(jié)舌,“或不對(duì),或言失誤”,終于使四分歷得以繼續(xù)沿用。這是我國(guó)歷法史上唯物主義對(duì)唯心主義斗爭(zhēng)的一個(gè)勝利。