张衡(公元78年-公元139年),字平子,东汉南阳西鄂(今河南省南召县)人,他是中国著名的天文学家,是天文学的始祖,比哥白尼、开普勒、伽利略这些西方天文学家还要早一千多年。
张衡的祖父叫张堪,曾任蜀郡太守。但到张衡时,家境没落,生活比较贫困。清贫的生活激励张衡自幼勤奋好学,读了很多书,文章写得很出色。为了开拓眼界,求得一些新鲜的知识,十七岁那年,张衡离家到外面游历。他先是到西京长安(今西安),后又到当时的京都洛阳,就读于最高学府-太学。
长安和洛阳都是当时最繁华的城市,城里的官僚贵族过着骄奢淫逸的生活,根本不顾天下的老百姓在受冻挨饿。张衡看了,心里十分气愤。他拒绝官僚贵族的召请,只认真研究学问。他说:一个人不应该担心自己的地位高不高,应该担心自己的品德高尚不高尚;不应该为了收入少而害羞,应该为知识不广博而害羞。正是基于这种思想,张衡历时十年,写出了《东京赋》和《西京赋》。这两篇赋既描写了洛阳和长安的繁华,又深刻揭露和讽刺了帝王贵族寄生腐朽的生活,成为传世之作。
除了文学,张衡特别爱好数学和天文学。公元115年,张衡被朝廷任命为太史令。太史令的职责是观察天文,制定历法,记录各地发生的灾情等等,这个工作正好符合他的兴趣。
当时关于天体、宇宙的学说,一共有三种:一种是盖天说,认为地是方的,天是圆的,像盖子一样罩在地上;另一种是悬夜说,认为天没有一定的形状,日、月、星辰都自然地悬浮在天空中;还有一种是浑天说,认为天是浑圆的,像蛋壳,地像包在中间的蛋黄,日、月、星辰都在蛋壳上不停地转动。
张衡经过认真地观察,肯定了浑天说,还制造了一个仪器,叫“浑天仪”。浑天仪用铜铸成,是一个可以转动的球体。球体上刻着日、月、星辰,随着球体的转动,日、月、星辰的依次出现,和天空中星象出没的实际情况完全相同。
张衡还把浑天仪和计时用的漏壶连在一起,漏壶中水的滴漏带动浑天仪转动起来,一天一周。这样,一天里面什么星从东方升起来,什么星从西方落下去,从在屋子里就可以看得清清楚楚。这在一千八百多年前,实在是非常了不起的。
浑天仪的发明和演示,在当时引起了极大的震动。只可惜在封建社会里,创造发明得不到重视,这架精密的自动天文仪器到东晋以后就失落了。现在北京建国门的观象台上有一架清朝铸造的天球仪,跟张衡所造的大体相仿,但是不能自动。
张衡的第二大发明是于公元132年制作了世界上第一台测定地震及其方位的仪器-地动仪。东汉时期,我国的地震比较频繁。据史料记载,公元92年至公元125年的三十多年中,共发生了二十六次较大的地震。张衡正生活在这个时期,对地震有亲身体验。为了掌握各地的地震情况,经过多年的精心研究,制造出了地动仪。地动仪也是用精铜铸造,圆径八尺,形似酒坛,上有隆起的圆盖。仪器的内部中央立有一根“圆柱”(起惯性摆动作用)。柱旁有八条通道,道中安有机关。仪器周围铸有八条龙,龙头对着东、南、西、北、东南、西南、西北、东北八个方向。龙头和内部通道中的机关相连,龙嘴是活动的,每条龙的嘴里都衔着一颗小铜球。每一条龙头下面,又放了一个张大了嘴的铜蛤蟆。要是哪个方向发生了地震,正对这个方向的龙嘴会自动地张开,铜球恰好落在铜蛤蟆的嘴里。公元138年2月初三,安放在京都洛阳的地动仪突然动作,一枚铜球从位于西边的龙嘴里吐出,掉到蛤蟆嘴里。可当时在京城的人们对地震没有丝毫的感觉。于是,人们议论纷纷,那些本来就不相信张衡的人乘机攻击张衡。可是没隔几天,陇西(今甘肃省东南部)派人飞马来报,说前几天那里突然发生了地震,这才使人们真正信服地动仪的作用。陇西距洛阳一千多里,从洛阳无震感的情况分析,地动仪可以测出的最低裂度为三度左右,在一千八百多年前的技术条件下,测震灵敏度这样高,是一个非常伟大的成就。在张衡研制成功地动仪后,过了一千七百多年,欧洲才制造出同地动仪相类似的仪器。
张衡还创造了世界上第一架观测气象的仪器-候风仪,又叫相风铜鸟。他在五丈高的杆顶上安一只衔着花的铜鸟,可以随着风转,鸟头正对着风来的方向。这架仪器和欧洲装在屋顶上的候风鸡相仿,但是欧洲到了十二世纪才有候风鸡的记载,比张衡晚了一千多年。张衡还造成了当时只在传说中才有的指南车。
张衡安心地担任了十几年的太史令,在科技上取得了丰硕的成果。汉顺帝即位后,张衡被提升为侍中。这时,东汉王朝正处于外戚和宦官轮流掌握大权的黑暗时期。张衡最终被宦官们排挤出京城,去当汉间(治所在今河北献县东南)相。张衡知道自己的力量根本就敌不过那些权贵,请求辞官回家,结果顺帝反而提拔他当了尚书。
张衡当尚书不到一年,就病死在任,享年六十二岁。他的一生在中国历史上留下了光辉的业绩。
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