我国东汉大科学家张衡

张衡（78—139），字平子。他是中国东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家、文学家。他发明了浑天仪、地动仪，为中国天文学、机械技术、地震学的发展作出了杰出的贡献。

张衡性情很谦虚、淡静，虽聪明绝世而没有骄尚的态度，但也不喜欢和俗人交接。永元年间，当地的官吏举他为孝廉，他不行。公府里征聘他，他也不就。大将军邓骘仰慕他的才名，屡次召他，他也没有答应。后来汉安帝闻他的名，拜为郎中，再迁为太史令。因为他无意做官，所以好几年都没有升官。后来离了太史令职改尚书郎。到汉顺帝即位，又为太史令。这时候也许有些人笑他本事不好，不会高升。所以他做了一篇《答难》来表明他的意志。没多久，他又迁为侍中，和皇帝很亲近。当时政权完全在太监手里，他于是上疏请“勿令刑德八柄不由天子”。他在皇帝跟前，也时常讽刺左右的人物。有一天，皇帝问他：“天下所痛恨的是什么人？”在旁的太监们怕他说自己坏话，鼓起眼睛盯住他。他只得含糊应答而出。那群太监到底怕他为后患，于是时时在皇帝面前说他长短。后来他外放做河间相，政績极好。做了3年，他上书告老求归，征拜为尚书。这便是他在政界的履历。

他本来是一位文学家。自少便有文学天才，做《两京赋》，“精思傅会，十年乃成”。一生的精力大半都费在文学上，著有诗、赋、铭、七言、《灵宪》《应閒》 《七辩》《巡诰》《悬图》等32篇，大部分现在还存。他也研究过经学。少年时在太学——当时的国立大学里念过书，并且“贯五经，通六艺”。

在张衡那时代，像他一样对于科学的贡献是很不容易发生的。因为：当时图纬五行之说盛行，差不多没有一门学问不被其盘踞。张衡虽服膺儒家的经典，但是因为他生平“耻智之不博”，所以他对于儒者所以为艺成而下的学问，如天文、历学、数学、机械等都尽力去研究。他对于当时时髦的图纬学极力反对。当他做太史令的时候，尝上疏请“收图讳一切禁绝之”;说图纬是“一卷之书，互异数事”的，是“欺世罔俗”的。这件事在我们今日看来本无足奇，但是在他那时候，图纬是帝王所祖述，儒者所争学的。他竟能发生这大胆的反抗，我们不能不佩服他的勇气。由此可见，他的治学精神和当时的儒者完全是两路的。

他在科学上的贡献是什么呢？下面要分开来说。

天体说及对天象的新解释

张衡是主张浑天说的。浑天说创于汉武帝时的落下闳。可惜落下闳的学说，现在没有半个字可考。张衡说天体道：

浑天如鸡子。天体圆如弹丸。地如鸡子中黄，孤居于内。天大而地小，天表里有水。天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。周天三百六十五度四分度之一，又中分之，则一百八十二度八分之五覆地上，一百八十二度八分之五绕地下。

这种解说，拿现在的眼光来看，浅薄极了。但是比之他以前的天体说，其进步真不可以道里计了！他说“地如鸡子中黄”是打破从前“天圆地方”的谬说。他说“地孤居于天内”，“乘气而立”是打破从前“天柱地维”的谬说。又他以为天是半覆地上，半绕地下，越发和近代的科学解释有点接近了。最奇者：他说地是“载水而浮”，和古希腊哲学家、科学家推尔士（今译泰勒斯）竟不约而同。

他说：“地如鸡子中黄”，和希腊米利都学派（希腊最早的哲学学派）说“地在天之中心”也有点相似。他解释月所以有光和圆缺的原故说：

夫日譬犹火，月譬犹水;火则外光，水则含景。故月光生于日之所照，魄（谓月亏也）生于日之所蔽;当日则光盈，就日则光尽也。

又以为星之所以有光，也是这个道理。但是星的光是由月转给它的。所以说：

众星被耀，因水转光。

星和月的光，既是由于日之直接的或间接的所照，为什么有的时候他们正“当日之冲”却会没有光——即是交蚀呢？他解释这点，说是因为“蔽于地”，所以说：

当日之冲，光常不合者，蔽于地也。是谓暗虚，在星，星微;月过则食。

他在2000年前解释月光、月的圆缺和交蚀等现象，和近代科学的解释竟不爽毫厘。这不独是张衡在科学史上的荣耀，也是我国在文化史上的荣耀呵！

虽是月假日光的道理，在张衡以前的古希腊科学家泰利斯也曾说过，但张衡对于月盈缺和交蚀的解释，实非泰利斯所能梦见。

历学及浑天仪

张衡做过两任太史令，历学是他的职掌。他曾和当时的历家辩论过，又指摘西汉末年天文历算家刘歆的《三统历谱》的差谬。但他的历学，大半祖述前人，没有什么发明。他在我国历象界的功劳完全在浑天仪的创造。

浑天仪是什么一件东西呢？《晋书·天文志》说：

张衡置浑象。具内外规，南北极，黄赤道;列二十四气、二十八宿、中外星官及日、月、五纬。以漏水转之于殿上室内。星中出没与天相应。因其阙（疑关字之讹）戾，又转瑞轮蓂荚于阶下，随月盈虚，依历开落。

《隋书·天文志》说：

……以四分为一度，周天一丈四尺六寸一分。亦于密室中，以漏水转之。令闻之者闭户而唱之，以告灵台之观天者。璇玑所加，某星始见，某星已中，某星今没，皆如合符。

这件仪器是用铜制的。他在铸造之先，曾用竹片、针等物做了一个小模型，名为“小浑”。他制造这模型的方法，现在辑本的《浑天仪》还有详明的记载。我们还可以依他的方法重造一个。海内的仪器制造家何不试试？

候风地动仪及其他机械之制造

张衡极精于机械之制造。他的浑天仪固然是他的天文学和历学的结晶，也是他机械精巧的表现。此外他的机械制造还不止此。

阳嘉元年张衡造了一个测验地震的仪器，名“候风地动仪”，用精铜铸成。圆径八尺，上面有突起的盖，形状很像一个酒樽。上刻篆文、山龟、鸟兽等形状来做装饰。中间有一条主要的柱。旁边有8处，可以施放机关。外面有8条龙，每龙口里含着一颗铜丸，下面有蟾蜍张口来接。机器隐在樽的里头，覆盖得很周密，没有一些罅漏。如有地震，樽便受振动，龙内的机关发动，把铜丸吐出，落在下面蟾蜍的口里。铜丸落下的时候发生很大的声响，伺候的人便可晓得。地震时，只有一条龙的机关发放，其余的一些都不动。寻那条龙所指的方向，便晓得地震所在。经过事实的证明，是很应验的。有一天，其中一条龙的机关发动了，却没有觉得地震。于是京师的学者都怪他靠不住。过了几天，驿站里的消息传来，果然是陇西地震。众人才服他的神妙。

这件仪器的确是科学界的一大创作。可惜他的内容和他所根据的原理现在都不可考了。

他又曾制造过一架三轮自转的机器，正史里虽然没有记载，但他在《答难》里曾说： “参轮可使自转。”可惜这件机器现在也失传了。

他又尝制造一个土圭——测日影的仪器，但是正史也没有记载。此外，他制造的仪器，正史里没有记载的一定不少。可惜现在已无可考了。

张衡的圆周率

魏晋时期数学家刘徽《九章算术注·少广》开立圆术（已知球体积求球直径）里曾引张衡的方法。我们从这个方法里，可以推知他所发明的圆周率是π=  。虽然比现在的密率过大，但入算很易。又《开元占经》里载张衡的圆周率是π=92/29。这率比密率更大些，或者他的圆周率是从π=92/29改为π=  ，也未可定。但是他怎么样得到这个结果，现在也不可考了。

π=  的圆周率，印度波罗笈多在他的著作里也有记载。后二百年，亚剌伯的算书也用它，但是张衡还比他先500年至700年。

从上面所述看来，张衡在科学上的贡献，真正不少。他不独是我国科学上的伟大人物，他在世界科学史也有不朽的位置。

（摘自北京人民出版社《张衡》  作者：张荫麟）