第26章 第六節“無堅不鑽”的科學家張衡

前面已經說到張衡是渾天說的集大成者，這只是他的科學工作的一個方面。他是東漢時的傑出科學家，有著多方面的科技貢獻，同時他還是著名的文學家。 張衡字平子，南陽(今河南南陽)人，生於公元78年，卒於公元139年。從青少年時代開始，張衡就非常勤奮地學習各種知識。為了增長自己的學識，青年時期便遊學故都長安(今陝西西安)和國都洛陽。從此，他養成了好學不倦的習慣，“如川之逝，不捨晝夜”(崔瑗《河間相張平子碑》)，他以“約己博藝，無堅不鑽”(《後漢書·張衡傳》)作為自己為學的座右銘，不但如飢似渴地汲取既有的知識，而且努力探求未知的學術領域，從而把自己造就成一個博學多才的學者，並以傑出的科技貢獻而名垂史冊。

張衡曾兩次擔任掌管天文的官員太史令，共達14年，所以他在天文學方面的貢獻最為突出。除了前面提到過的倡導渾天說外，他對古代觀測星象的儀器渾儀進行改進，增加了地平環和子午環，使渾儀逐漸完善。他還在前人工作的基礎上，創制了演示渾天思想的儀器水運渾象。他以一個直徑約五尺的空心銅球表示天球，上畫二十八宿，中外星官和互成24度交角的黃道、赤道，球外有地平圈和子午圈，天球半露於地平圈之上，半隱於地平圈之下，天軸則支架在子午圈上，天球可繞天軸轉動。他巧妙地把計算時間用的漏壺與渾象聯繫起來，以漏水為原動力，利用漏壺的等時性，通過齒輪系的傳動，使渾象每日均勻地繞軸旋轉一周，這樣渾像也就自動地、近似正確地把天象演示出來。這一創造，開了後世水運渾象研製的先聲。

張衡在另一有關天文學的著作《靈憲》中，總結了當時的天文知識，論述了宇宙生成和演化的思想。書中還對一系列的天文現象進行探討，提出許多獨到的見解。他認為月食是由於地球的影子遮掩了月亮而引起的；他測得太陽、月亮的視直徑約為365.25/730度，相當於現360°制的29'.6，與現代測得的太陽視直徑32'.0，月亮視直徑29'.6相近或相符；他提出日月五星和恆星與地球的距離有遠有近，它們各自運行的軌道也有時接近地球，有時遠離地球，而且速度也有快有慢；他測得的恆星有2500顆；……這些，在當時都是相當了不起的成就。 對於地震問題，張衡也進行深入地研究。他於漢順帝陽嘉元年(公元132年)創制了世界上第一台地震儀，叫“候風地動儀”。地動儀“以精銅鑄成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒樽”(《後漢書·張衡傳》)，內有精巧的機械構造，外在八個方位各有一條口含小銅丸的龍，龍頭下面各有一隻張口向上的蟾蜍。一旦發生較強地震，相應方向的龍口就會張開，銅丸落入蟾蜍口中，從而得知地震的時間和方位。據記載，漢永和三年(公元138年)二月初三日，地動儀西側的龍突然吐出銅丸，而洛陽的人卻絲毫沒有感覺到地震。過了幾天，隴西(今甘肅東南部)有人飛馬來報發生地震，時間和方向都與地動儀所示相符，說明了地動儀的可靠性和實用性。

此外，張衡精通於數學。他對圓周率進行過研究，給出了兩個圓周率的數值，一為730/232，約等於3.1466；一為 與張衡同時代的崔瑗曾評論他“數術窮天地，製作侔造化”(《後漢書·張衡傳》)，恰切地概括了張衡在科技方面的才華。為了紀念張衡在科技方面的卓越貢獻，國際天文學界把月球背面的一座環形山命名為“張衡環形山”。