張衡(公元78年-139年),字平子,南陽西鄂(今河南南陽市石橋鎮)人,漢族,中國東漢時期偉大的天文學家,為中國天文學、機械技術、地震學的發展作出了不可磨滅的貢獻;在數學、地理、繪畫和文學等方面,張衡也表現出了非凡的才能和廣博的學識。張衡是東漢中期渾天說的代表人物之一,他指出月球本身並不發光,月光其實是日光的反射,他還正確地解釋了月食的成因。張衡得到了很多榮譽,被一些學者認為是通才。一些現代的學者還將他的工作和託勒密(86-161)相提並論。1802號小行星以他的名字命名。
公元132年(陽嘉元年),張衡在太史令任上發明了最早的地動儀,稱為候風地動儀。據《後漢書·張衡傳》記載:地動儀用精銅鑄成,圓徑八尺,頂蓋突起,形如酒樽,用篆文山龜鳥獸的形象裝飾。中有大柱,傍行八道,安關閉發動之機。它有八個方位,每個方位上均有一條口含銅珠的龍,在每條龍的下方都有一隻蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發生,該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中,由此便可測出發生地震的方向。經過試驗,與所設制,符合如神,自從有書籍記載以來,是沒有過的。曾經一龍機發,地不覺動,雒陽的學者都責怪不足信,幾天之後,送信人來了,果然在隴西地發生地震,眾人於是都服其神妙。自此之後,朝廷就令史官記載地動發生的地方。
漢代能並稱科學家和文學家的估計就只有張衡了。科學方面發明了渾天儀,地動儀,和《靈憲》、《渾儀圖注》等學術著作。在文學方面,張衡和司馬相如、楊雄、班固並稱漢四家,有《二京賦》、《歸田賦》等代表作。
《後漢書·張衡傳》記載,漢順帝陽嘉元年,張衡用精銅鑄造出了世界上第一架地動儀—候風地動儀。直徑有八尺,蓋子中央隆起,樣子像個大酒樽,外面裝飾著篆體文字和山、龜、鳥、獸的圖案,裡面有一根粗大的銅柱,銅柱周圍伸出八條滑道,裝置著發動的機關。外面有八條銅龍,龍口各含一枚銅丸,每條龍下面都對應著一隻蛤蟆,蛤蟆張著嘴巴,準備接住龍口吐出的銅丸。其製造巧妙的樞紐機關,都隱藏在酒樽形的儀器中,且覆蓋嚴密沒有一點縫隙。如果發生地震,儀器外面的龍就震動起來,使機關發動,龍口吐出銅丸,下面的蛤蟆就用嘴把它接住。銅丸落下的聲音清脆響亮,守候儀器的人便知道有地震發生。地震發生時只有一條龍的機關發動,另外七個龍頭不動,於是順著動的那條龍昭示的方向,就能知道地震發生的方位。有一次,一條龍的機關發動了,可是京城洛陽並沒有感到地震,學者們都驚異這地動儀怎麼不靈驗了。幾天後,驛站上傳送文書的人來了,果然在隴西地區發生了地震,於是大家都嘆服地動儀的神妙。從此以後,朝廷就責成史官根據地動儀,記載每次地震發生的方位。
張衡是渾天派的主要代表人之一,他傑出的改進了渾天儀,利用了齒輪的系統把渾象與計時漏壺之間很好的把握了起來,聯繫在一起,從而能夠在以我們從室內的角度去有效測看和計量恆星的位置。
張衡創造出來的的地動儀,發明於元嘉元年,也就是在公元132年,相傳這是他在太史令任上所作的的一件撼動的大貢獻,如圖可以看出,這個地動儀是用銅鑄造而成的,從外觀上來看非常像一個酒樽,它的中間是有一個都柱,也就是所說的震擺,在都柱的周圍,排列著八個方向的機械,而外面則鑄造了八條銅龍。
這個地動儀外面的八條銅龍,是有著系統科學的排列的,它是按照了八個方向來進行排列,我們從順時針方向來看,分別是北、東北、東、東南、南、西南、西、西北,並且是與地動儀內部相銜接而成的,並不是獨立得,在每一條龍嘴裡都銜著一枚銅球,而銅球幣則是根據所在方向來動,會落在它下面排列的銅蟾嘴中,憑聲音就可以去判斷地震的方向。就是說,在地震時,「都柱」在撥動著小球,而小球去碰撞控制龍口的那些機關,這樣使得龍口張開。
由此看來,張衡發明創造的地動儀是有八條龍的,這八條龍不僅讓內部與外部構造上有一個非常巧妙的銜接,而且可以比較準確的預測地震。張衡的這項創造震動了古今,促進了科學的發展。
張衡,後世尊稱為科聖,木聖,生於公元78年。幼年刻苦好學,16歲時即四處求學。到洛陽時,進入了當時學府的最高殿堂太學深造,在這裡他如饑似渴地讀盡了的當世典籍,並遇見了著名的文學家,書法家崔瑗,兩人一見如故,互相交流學識,成為無話不談的好友,
公元100年,張衡應南陽太守盛邀,出任文書職位。
十一年後,張衡受漢安帝之召,進京官拜太史令。這期間張衡構思出了很多被世人所矚目的偉大發明。最著名的當屬地動儀和渾天儀。這兩個儀器數構思巧妙,做工精美,千百年來,被人們反覆研究,折服了一代又一代的科學工作者。
張衡在文學方面也有出色成績,十年磨一劍,著成《二京賦》,文辭優美,意義深遠,是漢賦的傑出代表,被人們傳唱甚久。
公元133年,剛正不阿的張衡遭到眾多宦官誹謗,憤而作《思玄賦》,抒發自己一身正氣,兩袖清風的情操。《思玄賦》寓意高遠,超塵脫俗,是張衡的代表作之一。
公元139年,張衡辭官,告老還鄉,不久之後病逝。張衡走完了自己光輝壯麗的一生。他的一生發明無數,著作無數,在科學界,文學界,天文學界,數學界都做出了永難磨滅的貢獻。
第一個就是大名鼎鼎的地動儀,眾所周知,古代交通通信及其不便,哪裡發生了地震,朝廷常常要很久才會知道。而地動儀,這個世界上出現最早的地震監測設備無疑是超越時代的偉大發明。哪裡發生地震,它能迅速的發現位置,為救災提供了極大的方便。
第二個是渾天儀。渾天儀模擬天象運轉,有銅球,漏壺等機械裝置,上有二十四節氣,南北極,赤道等標刻,構造巧奪天工,令人嘆為觀止,是非常好的觀測天象的儀器。
第三個是瑞輪莢。這個簡直就是現代的電子日曆,用流水作為動力,每天張開一片葉子,一共十五片,月中時又次第合上,如此來回循環,如花開花綻。
第四個是指南車。車內有複雜的齒輪傳動系統,車上站一木人,無論車輛駛向何方,木人永遠手指南方。
第五個是計裡鼓車。《古今注》裡有詳細記載,車內有木人,行至一定距離可以擊鼓提醒。
第六個是獨飛木雕。這是利用仿生學的原理,用木雕成鳥的形狀,可以展翅飛翔。
張衡的家族世代為當地的大姓。他的祖父張堪,自小志高力行,被人稱為聖童,曾把家傳餘財數百萬讓給他的侄子。光武帝劉秀登基後張堪被任命為蜀郡太守,隨大司馬吳漢討伐割據益州的公孫述,立有大功。[3]其後又領兵抗擊匈奴有功,被拜為漁陽太守。曾以數千騎兵擊破匈奴來犯的一萬騎兵。此後在他的任期內匈奴再也沒有敢來侵擾。他又教人民耕種,開稻田八千頃,人民由此致富。所以,有民謠歌頌他說:「張君為政,樂不可支。」張堪為官清廉。伐蜀時他是首先攻入成都的,但他對公孫述留下的堆積如山的珍寶毫無所取。蜀郡號稱天府,但張堪在奉調離蜀郡太守任時乘的是一輛破車,攜帶的只有一卷布被囊。