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張衡是我國(guó)東漢時(shí)期著名的文學(xué)家和科學(xué)家，他發(fā)明地動(dòng)儀的事跡，不僅在史書中有記載，還被收錄到教材中，在我國(guó)幾乎人人耳熟能詳。而除了發(fā)明地動(dòng)儀，張衡還有很多巧妙的構(gòu)思與制作，為我國(guó)天文學(xué)、氣象學(xué)、數(shù)學(xué)、機(jī)械制作等的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

張衡，字平子，是東漢時(shí)期南陽(yáng)西鄂人，也就是今天的河南南陽(yáng)人。他出生在一個(gè)官宦家庭，祖父張堪曾經(jīng)擔(dān)任過(guò)蜀郡太守和漁陽(yáng)太守，在當(dāng)?shù)睾苡忻?，但隨著祖父病故，家境敗落，所以他從小過(guò)著清貧的生活。雖然生活貧困，但張衡天資聰穎，勤奮好學(xué)，很小的時(shí)候就很擅長(zhǎng)寫文章。俗話說(shuō)，“讀萬(wàn)卷書，不如行萬(wàn)里路”，在17歲那年，張衡決心出外游歷，他先是來(lái)到了三輔地區(qū)，也就是西漢時(shí)期以都城長(zhǎng)安為中心的京兆、左馮翊、右扶風(fēng)，相當(dāng)于今天陜西中部地區(qū)，然后再?gòu)娜o來(lái)到京師洛陽(yáng)，在那里熟讀五經(jīng)，貫通六藝，并且與馬融、崔瑗等青年學(xué)者結(jié)為摯友。

雖然學(xué)問(wèn)出色，但張衡并不熱衷于功名，直到23歲那年，才答應(yīng)了南陽(yáng)郡太守鮑德的邀請(qǐng)，擔(dān)任南陽(yáng)郡主簿?；氐侥详?yáng)后，他精心鉆研天文、陰陽(yáng)、歷算等方面的學(xué)問(wèn)，引起了漢安帝的注意，特例征召他為郎中，并很快升其為太史令，專門掌管天時(shí)、星歷。在任太史令期間，張衡寫出了《靈憲》《算罔論》等著作，還制作了渾天儀。

《靈憲》是我國(guó)第一部重要的天文學(xué)理論著作，在書中，張衡全面闡述了天的生成和結(jié)構(gòu)、宇宙的起源和演化、日月星辰的本質(zhì)等問(wèn)題，并且第一次正確地解釋了月食的成因，極大地提高了我國(guó)古代天文學(xué)水平，使其處于世界領(lǐng)先地位。《算罔論》是張衡在數(shù)學(xué)方面的重要著作，雖然已經(jīng)失佚，但劉徽在《九章算術(shù)注》中引用了張衡的一些觀點(diǎn)，從中我們可以知道張衡提出了π=√10，對(duì)祖沖之推算出圓周率起到了促進(jìn)作用。

渾天儀是古代觀測(cè)天象的儀器。東漢時(shí)期，關(guān)于宇宙的學(xué)說(shuō)主要有蓋天說(shuō)和渾天說(shuō)兩種，蓋天說(shuō)認(rèn)為地是平的，天像一只碗扣在地上;渾天說(shuō)認(rèn)為天像蛋殼，地像蛋黃。相較而言，渾天說(shuō)有較多的支持者，他們制作了不少觀測(cè)天象的儀器，被稱為渾天儀，比如漢武帝時(shí)期的落下閎就曾經(jīng)制作過(guò)渾天儀。而張衡在繼承和發(fā)展了前人成果的基礎(chǔ)上，對(duì)渾天儀進(jìn)行了改造。他先是用竹篾做了一個(gè)小模型，稱作小渾，用了整整一年的時(shí)間，進(jìn)行了多次試驗(yàn)、改進(jìn)之后，才用銅鑄而成。

《晉書·天文志》對(duì)張衡所改造過(guò)的渾天儀有詳細(xì)的記載，從記載中可以知道，張衡所造的渾天儀主體是一個(gè)大銅球，和現(xiàn)在的天球儀類似。上面有南北極、黃道、赤道、二十四節(jié)氣、二十八星宿和日月等恒星。在銅球相當(dāng)于南、北極的地方，有一根可以旋轉(zhuǎn)的軸。球體外面還有兩個(gè)圓環(huán)，其中通過(guò)南北極的圓環(huán)叫子午圈，另一個(gè)是表示地平線的地平圈。銅球由西向東旋轉(zhuǎn)之后，就可以看到刻在上面的星星升到地平圈之上，隨著旋轉(zhuǎn)向地平圈之下落去，正如天空中恒星東升西落的樣子。張衡渾天儀的偉大之處在于，他通過(guò)設(shè)計(jì)，用水力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)銅球，并且使得銅球轉(zhuǎn)動(dòng)一周的速度和地球自轉(zhuǎn)一周的速度一樣。所以，當(dāng)銅球轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，人們?cè)谑覂?nèi)看著渾天儀，就能知道室外的夜空中哪顆星剛升起，哪顆星已經(jīng)到了半空中，哪顆星就要落下去了。

更巧妙的是，張衡還設(shè)計(jì)了一個(gè)叫做“瑞輪蓂莢”的機(jī)械裝置。所謂瑞輪是指月亮，蓂莢則是傳說(shuō)中的一種神草。根據(jù)《竹書紀(jì)年》的記載，這種神草生長(zhǎng)在古代圣王堯的時(shí)代，月朔之日，也就是每個(gè)月的農(nóng)歷初一開(kāi)始，每日長(zhǎng)出一片葉子，半個(gè)月就長(zhǎng)十五莢，十六日之后，又一天掉一莢，到月晦之日，也就是每個(gè)月農(nóng)歷的最后一天，葉子就掉完了。如果碰上這個(gè)月是少一天的小月，那么最后那片葉子就會(huì)凋零但是不掉落。因?yàn)檫@種草可以指示出日期和月相，所以又叫“歷莢”。張衡根據(jù)這個(gè)傳說(shuō)制造了一種機(jī)械裝置，能夠“隨月盈虛，依歷開(kāi)落”，說(shuō)是當(dāng)時(shí)的活動(dòng)日歷也不為過(guò)。

在漢順帝初年，經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)任之后，張衡又當(dāng)上了太史令，并發(fā)明了地動(dòng)儀。有時(shí)候，人們也將地動(dòng)儀稱為侯風(fēng)地動(dòng)儀，但實(shí)際上，侯風(fēng)儀是張衡在氣象學(xué)方面的一項(xiàng)發(fā)明，可以用來(lái)測(cè)風(fēng)的方向，和西方屋頂上的侯風(fēng)雞類似，但卻比西方要早一千多年。

在機(jī)械制作方面，根據(jù)《太平御覽》記載，張衡曾經(jīng)制作過(guò)木鳥(niǎo)。這個(gè)木鳥(niǎo)不僅有翅膀，而且在鳥(niǎo)腹中有機(jī)關(guān)，借助機(jī)關(guān)和翅膀，木鳥(niǎo)可以飛數(shù)里地。此外，張衡還制作過(guò)一種有三個(gè)輪子，可以自轉(zhuǎn)的機(jī)械，有人認(rèn)為這是一種記里鼓車，但也有人認(rèn)為這就是指南車。這些靈巧的機(jī)械都已經(jīng)失傳了，但書籍中留下的相關(guān)記載足以證明張衡在機(jī)械制作中的高超技藝。晉代的葛洪將張衡和一位三國(guó)時(shí)期的機(jī)械大家馬鈞稱為“木圣”。

張衡的這些創(chuàng)造發(fā)明，令人嘆服，和他同時(shí)代的學(xué)者，也是他的好友崔瑗曾說(shuō)他“奇技偉藝，磊落炳煥。術(shù)數(shù)窮天地，制作侔造化”;曾任中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)的郭沫若曾說(shuō)他是世界史中罕見(jiàn)的全面發(fā)展的人物。如今，張衡的名字不僅被各種科技史典籍記載，也被永遠(yuǎn)地刻在了天體上。1970年，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將月球上一座環(huán)形山命名為“張衡山”，并在7年之后，把太陽(yáng)系中編號(hào)為1802的小行星命名為“張衡星”。

關(guān)鍵詞： 張衡