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第11章 张衡立志博学

男子千年志,吾生未有涯。

——文天祥

张衡(公元78-139年),字平子,南阳郡西鄂县(今河南南阳)人,是东汉著名的天文学家。他最主要的成就是著《灵宪》,制浑天仪,造地动仪,在历法方面也有研究。此外,他还是一位机械技术大师,才情高远的大文学家和画家,对后世文化的发展有深远的影响。他是我国乃至世界历史上罕见的全面发展的天才。

东汉建初三年(公元78年),张衡出生在一个有着显赫的家世,但家境又不富裕的家庭。这样的环境,使张衡从小就立志高远,不耽于安乐,而是在艰难中刻苦自学,坚忍不拔,自励上进。在他的成长过程中,家学的熏陶,祖父的品行业绩对他的垂范作用,对张衡后来成为一位伟大的科学家有着巨大的影响。

张衡的青年时代以游学生涯开始,主要从事文学创作。《后汉书·张衡传》中对他这段经历有如下描述:“衡少善属文,游于三辅,因入京师,观太学,遂通五经,购簌艺。”

公元93年,年仅15岁的少年张衡辞别家人,出外游学。他先入武关、后游三辅;公元95年至洛阳,在洛阳居住了五六年,经常到太学里去访谒名家经师,虚心求教,这为他今后的科学研究工作奠定了良好的基础。公元100年,张衡应南阳太守鲍德之请,遂到南阳郡宛城,任主簿一职,其间创作了不少名垂千古的文学作品。公元108年,鲍德调任京师,邀张衡共同赴任,但张衡深感自己学业未成,不足以济世,遂辞官回乡,居家治学。在随后的5年中,他研究的重点从经学、文学,转向哲学、天文、历算。值得一提的是,张衡从文学转向科学研究,颇受其挚友崔瑗的影响。崔瑗是张衡少年时在洛阳结识的学友,著名经学家贾逵的高徒。他文思敏捷,爱好天文、历算。在后来的几十年中,两人交流见解,共同磋商,一直是志同道合的挚友。在南阳期间,张衡仔细研究了西汉扬雄著的《太玄经》。他反复阅读思考,并与崔瑗书信往来,互换心得。最后,两人都写出了自己各具特色的《太玄经注解》,成为哲坛佳话。另外,他还致力于探讨天文、历算等学问。公元111年,张衡博览群书、汇通古今的名声远播京师,被授为尚书郎中,次年迁太史令。任此职前后总计达14年之久。张衡的许多重大科学研究工作便是在这一阶段完成的。

著《灵宪》

张衡品行高洁、才识卓著,是担任太史令的最佳人选。而他生平本着“不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不厚,而耻智之不博”的自诫,淡泊名利。虽然太史令从职位上讲仅是个中级官员,俸禄也并非十分丰厚,但他对这一学以致用、能进一步开拓天文研究领域的职务,感到十分满意。

张衡在太史令任内,积极从事理论研究工作,系统观测天体运行,著《灵宪》等书,创制浑天仪,且在历法方面也有所研究。

《灵宪》是张衡积多年的实践与理论研究写成的一部天文巨著,也是世界天文史上的不朽名作。该书全面阐述了天地的生成、宇宙的演化、天地的结构、日月星辰的本质及其运动等诸多重大课题,将我国古代的天文学水平提升到了一个前所未有的新阶段,使我国当时的天文学研究居世界领先水平,并对后世产生了深远的影响。

研创浑天仪

张衡对我国天文学发展的另一杰出贡献在于他创制了浑天仪。张衡设计制作的浑天仪,是为了辅以其天文学说——浑天说。

张衡创制的“浑天仪”是用来演示天体运行的“浑象”,由支架和一个表面遍布星座、直径四尺多的中空铜球组成,类似近代的天球仪,球上刻有二十八宿和中外星官。张衡完成设计后,先用竹篾做成小仪。他挑选出一些竹片,向外的一面刻上度数,编成圆环,再将多个竹环穿联成仪器模型,经试验确定无误后,放大翻制范模,然后用铜浇制而成。如上所述,浑天仪的主体是一个空心的铜球,直径四尺六寸五分,周长一丈四尺六寸一分。球内有铁轴支持,按天轴方向贯穿球心,与球面的两个交点表示天球的南北极,因而这根铁轴称为极轴,可转动。天球外围正中,有一条表示地平的水平环,还有一对夹着南、北极轴而又与水平环相垂直的子午双环,极轴使支架在子午环上。子午双环正中就是观测地的子午线。球的外表面刻有二十八宿与中外星官。天球转动时,球上星体有的露出地平环之上,意指星出;有的正过子午线,意指星中;而有的没于地平环之下,意指星没。铜球上还刻有黄道圈和赤道圈,相交成二十四度角。其上各有二十四节气刻度,且从冬至点起,列有三百六十五又四分之一度,每度长四分,分为四格,表示太阳每天在黄道上移动一度。

世界上第一台预报地震的仪器——地动仪

张衡在地震学领域也很有建树,他的代表作就是震古烁今的候风地动仪的发明。候风地动仪,又称地动仪,制成于阳嘉元年(公元132年),是世界上第一台观测和报告地震的仪器。根据《后汉书》中的记载,地动仪是用精铜铸成,像一个卵形的酒樽,直径有8尺。仪体外铸有“山龟鸟兽”,象征地上的山峦和天上的青龙、白虎、朱雀、玄武等二十八宿。体外八方刻有八卦篆文,表示八方之气。体外附有八条龙,龙首各朝八方,象征阳;八只蟾蜍抬首张口居龙首之下,象征阴。由此构成了阴阳、上下、动静的辩证关系。仪体内有一根高且细的铜柱,称为“都柱”。都柱在仪体内居于顶天立地的位置,是按古代天柱之说设计的。都柱旁有八组滑道,滑道通过杠杆连接龙头,龙头嘴内含有铜球。地震时,倾斜的都柱倒向地震方向的滑道,倒到尽头推动杠杆,通过杠杆作用引发一个像擎机一样的牙机,龙首打开,铜球落入下面的蟾蜍口中,发出“当”的一声响。司仪之人根据落球的方位,便可报告地震发生的方向。这台仪器构思巧妙,制作精密,据史书记载“验之以事,合契若神”。不仅可以测出近距离的、人们可以感觉得到的地震,还可测出发生的数千里之外的地震!

张衡在机械制作上也是硕果累累,上文所介绍的浑天仪和候风地动仪的制造,都需要高超的机械制造技术。除此之外,他还制作过指南车、记里鼓车和木雕。

张衡是一个罕见的全面发展的人物,他除了在天文学、地震学、机械技术、数学等方面所创造的辉煌成就外,在哲学、文学、绘画等领域也有很深的造诣。

在哲学方面,他对扬雄的《太玄经》就有很深的研究。在文学史上,张衡是一位占有重要地位的大文学家。如辞藻华丽、气势恢弘,把汉代的辞赋推到了一个新的高峰。且还在文中提出“夫水可以载舟,亦可以覆舟”的千古哲理。奇思妙文,备受后人推崇。另外,他还首开抒情小赋之先河。代表作《温泉赋》格调清新,言辞淡雅,令人读之忘俗,是汉代辞赋发展的一个重要转折。张衡在文学上的第三个主要成就是创制了以《四愁诗》为代表的新体七言诗,给后来的七言诗奠定了基础,具有深远的意义和影响。张衡也是东汉的大画家,他绘制的《地形图》一直流传到唐代,被唐代张彦远列为东汉六大画家之一。

张衡对自己的要求是“约己博学,无坚不钻”。这种锲而不舍,持之以恒的精神,是他一生的光辉写照。

张衡的成就真可谓是光照千古,无人能出其右。无可辩驳的是,他的成就是由他的人生目标决定的。由文学、经学转向自然科学领域,在古代中国是不受人赞同的,他生平本着“不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不厚,而耻智之不博”的自诫,淡泊名利,以为学博识为志,加上他品行高洁、才识卓著,这样的人怎会不成功?