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1、张衡传公元78年（东汉章帝建初三年），我国古代杰出的大科学家、发明家和著名的文学家张衡（字平子）诞生在南阳郡白河之畔的西鄂县（今河南南阳县境）。张衡的祖父张堪担任过蜀郡太守和渔阳太守，很会用兵打仗，曾多次率兵击败侵扰地方的匈奴军队，并且注重发展生产，曾组织人力开辟了大片的稻田。张堪是名闻当世的人物，但到张衡出世时，他早已病故了，家里的生活很贫寒，有时不得不接受亲友的救济。张衡读书非常刻苦，求知欲特别旺盛，学习的热情极其饱满，“一物不知，实以为耻；闻一善言，不胜其喜”。他虽然也攻读儒家经典，但对文学却有浓厚的兴趣。司马迁、司马相如、贾谊、扬雄等文学家的优秀作品，他都十分喜好。对社会历史和自然界中
2、的许多问题，不管是在书本上见到的，还是在实际生活中碰到的，他都要刨根究底，不弄明白不罢休。才十来岁，张衡成了很有学问的人，写得一手好文章。但他仍不自满，“虽才高于世，而无骄尚之情”。他厌恶那班热衷功名利禄的庸人俗子，总是那么孜孜不倦地学习着，“无坚不钻”地探索着。和帝永元五年(公元93年)，张衡16岁，已经是一个才华横溢的少年了。这年，他告别了家乡，外出求学。张衡同那些南奔北跑的名利之客和纨绔子弟迥然不同，他珍惜寸阴，他要趁韶华之年亲历山河关隘，深入城邑村落，广泛接触人世，了解天下大势，开扩眼界，增长学识才干。他不翘首洛阳的荣华富贵，却向往着关中的形胜文物。所以，尽管长安距南阳要比洛阳距南阳远
3、一倍以上，张衡还是径自西往长安。一路上，他风餐露宿，不畏劳苦，涉淅水，过武关，终于走进“三辅”境内。三辅在两汉时包括京兆、冯翊、扶风三个地区(在今陕西中部)，大体上与东起潼关、西至宝鸡、南接秦岭、北抵陕北高原的关中盆地相当。那里水肥土美，人众物饶，名城四十余座，富庶甲于天下；左据崤函之阻，右凭陇谷之险，进可以攻，退可以守，“摄制四海”，雄临八方；西周、秦朝和西汉都曾建都于此。少年张衡的遗迹遍布八百里秦川。他鉴赏着清浊分明的泾渭河流，游览着阴晴壑殊的终南山景，遨游“横被六合、三成帝几”的关中大地，仔细地考察着山川形势、古迹名胜、资源物产、风俗人情。至于故都长安的城区规模、宫阙建筑、街术市井、作坊
4、客栈，乃至文物典籍、奇技异术、人事掌故等等，他更是无不留意细访，潜记于心。两年之中，张衡学识大长，算是见了世面。永元七年(公元95年)春，张衡去洛阳，道径骊山，被温泉一带的幽境所吸引，挥笔写下了流传至今的温泉赋。序文里说：“阳春之月，百草萋萋。余在远行，顾望有怀，遂适骊山，观温泉，浴神井，风中峦。壮厥类之独美，思在化之所原，。”他赞美温泉洗秽疗疾、有益于人的功效，寄托自己的志趣。因为未曾被县令郡守们荐举为博士弟子，他到洛阳后无法取得太学学藉。但是，为了多方面地汲求学问，张衡还是经常跑到开阳门外的学宫里，听听博士先生们的子曰诗云。更多的时间是利用首都的方便条件自学，或者访师求教。他学无常师，博闻
5、强记而又善于独立思考。他结识了许多来自全国各地的有为青年，其中不少人后来都在学术或其他方面做出重要贡献：马融学兼百家，为一代学者和音乐大师；王符博通古今，是两汉著名的政论家；崔瑗精于文史，又具有天文、历法、数学、物理等科学知识，是一个多才多艺的人物。张衡经常与这些朋友在一起研究学问，共同提高。特别是从崔瑗那里，他得到许多有用的东西。不久，张衡的才能被洛阳的学者所认识，于是，要他做孝廉的推荐书，请他当幕僚的聘书，纷纷送来，他一概谢绝了。六年间，张衡通过紧张的学习生活，成了一位名符其实的青年学者。他写了定情赋、七辩、同声歌等许多作品，并着手二京赋的构思和创作。可是，由于生活所迫，他不得不结束游学，
6、离开洛阳，“孤影南归”了。永元十二年(公元100年)，张衡23岁，家里已无力继续供读，急需他谋得一个维持生计的饭碗。他接受了南阳郡太守鲍德之请，担任主簿，主管文书，协理郡政。在主簿任上，张衡尽力帮助鲍德利用南阳地区良好的自然条件和发达的手工业基础，兴修水利，发展农业，广修学校，提倡文学，促进郡内经济文化的发展。公余之暇，张衡继续读书，写文章，特别是苦心创作他的二京赋。张衡游学两都时，耳闻目睹贵族的淫侈之事，十分憎恶。他写二京赋，意在“讽谏”，以期移风易俗。比起班固的两都赋来，二京赋显得慷慨激昂，喊出了愤恨抗议之声，充斥着严厉警告之词：“现在，你们这群老爷少爷专爱干那些祸害百姓的勾当来寻欢作乐，
7、岂不知老百姓早已对你们怨声载道!你们大刮民脂民膏，竭泽而渔，以满足贪婪的欲望和讨求主子的欢心，似乎忘记了老百姓一旦造反就会使你们焦头烂额!” “水，可以载船，也能够掀翻船，坚硬的冰层起自薄霜，高大的树木始于细芽。”由于历史的局限，张衡还是为“大汉圣朝”的隆盛国势大唱了一番赞歌。鞭笞权贵的奢侈和颂扬国家的强大，在张衡那里是并不矛盾的。他认为，只有刹住奢侈之风，才能保持强大之势。至于如何才能刹住奢侈之风，张衡当然无法作出科学的回答。二京赋也闪烁着朴素的唯物主义因素的火光。“夫人在阳时则舒，在阴时则惨，此牵乎天者也；处沃土则逸，处瘠土则劳，此系乎地者也。惨则少于欢，劳则褊于惠，能之者寡矣!”张衡认为
8、，天就是阴阳之气，地就是瘠沃之土，天地是非人格的自然界物质世界；不同的自然条件对人类社会会有不同的影响，人的感情不是上帝赋予的，而是在后天的实践中，在一定的客观环境下产生和形成的。这些进步的观点，是张衡日后能够取得巨大的科学发明成果的思想基础。张衡创作二京赋，“精思博会，十年乃成”。后来又写了一篇南都赋，这时，他已经是30多岁的中年人了。一篇赋，少年积累材料，青年构思起笔，中年才告峻工，可见张衡的创作态度是极为严肃认真的。二京赋内容丰富，辞藻典丽，议论纵横，刘勰文心雕龙誉之为“迅发以宏富”，肖统昭明文选收之为名篇。安帝永初二年(公元108年)，鲍德升任大司农，张衡也结束了为期九年的主簿生涯。他
9、不想再做官，就回家读书，潜研学术。在家三年间，历史、文学、哲学、天文、地理、数学、物理，他无所不学，“无坚不钻”。直到千百年后，鄂城寺西的“平子读书台”，仍然引起人们对这位苦学者的思念和崇敬。 二永初五年(公元111年)三月，皇帝发了一道“求贤诏”。大概是大司农鲍德推荐了张衡，而安帝也“雅闻衡善术学”，于是“公车特征”张衡入朝，拜为尚书台郎中，“主作文书起草”。杂事不多，张衡有机会继续学习。而且国家图书馆近在咫尺。张衡废寝忘食地钻研学问。甚至在入朝拜贺皇帝的前夕，他也危襟正坐，手不释卷，“披读太玄经。” 太玄经是西汉末年学者扬雄的匠心之作。他曾自我评价说：“太玄经五千文，枝叶扶疏，独说数十万言
10、，深者入黄泉，高者出苍天，大者含元气，细者入无间”。这是一部内容繁复、深奥难读的哲学著作，没有多少人想认真研究，但张衡硬是要“人弃我取”，把“玄”给钻透了，并写出了太玄注，绘制了玄图。太玄经所反映出来的世界观，有并含唯物主义和唯心主义二元论的倾向，有铸儒、墨、道、阴阳诸家学说为一“玄”炉的味道。其唯心主义的因素对张衡不会没有影响，而其朴素唯物主义的因素对张衡哲学思想的形成则起到了很大的作用。他特地写信告诉那时正在家闲居的好友崔瑗，说自己披读太玄经，受到很大启发，觉得其地位拟于五经。他在后来写的思玄赋里说要“玩阴阳之变化”，“殴儒墨以为禽”，勇敢地要把被汉家天子捧为“独尊”的儒学和儒徒当作“禽”
11、来“殴”。一般空谈仁义道德、标榜兴国安邦的书生和官僚政客，有不少其实是利欲熏心、腹内空空如也的东西。他们向来是鄙薄技术工作，斥之为“雕虫小技”不足挂齿的。张衡却理直气壮地在科学研究阵地上奋战终生。太玄经里关于天文、律历、数学等方面的论述甚多，张衡从中受益非浅。元初元年(公元114年)，张衡升任尚书侍郎，得在朝廷内处理政务，地位较高，待迂优厚。但他还是把读书学习摆在第一位，并制造种种科学仪器，坚持观测各种自然现象。他“性精微，有功巧艺，特留意天文”。第二年，朝廷终于任命他为专掌天时星历的太史令。他的属下有具备专门知识的各种人员八十来个，分掌推算历法、观测日月星辰、候望风雨气象、调理钟律等事。太史
12、之职始于殷周之世，专掌国王的祭典和册命诸要事。西周以后，其职权为起草文书，策命诸侯卿大夫，记载史事，编纂史书，兼管国家典籍、天文历法、祭祀等等。张衡充分利用太史令机构中的许多方便条件，全力以赴，倾其所学，要在科学发明上大干一场。从38岁首任太史令到55岁迁职的18年，是张衡在科学研究和发展创造方面大放光辉的黄金时代。他是一个多才多艺的大科学家，精力充沛，视野广阔，心灵手巧而又勤于实践，学识渊博而又从不自满。他走进哪个领域，就在那个领域里开出绚丽之花，结出丰硕之果。他在天文、历法、气象、地震、数学、地理、机械制造乃至测绘、画图等一系列科学方面都有重要成就，尤以天文学上的贡献最大。三我国天文学发展
13、的历史是悠久的。到汉代已有盖天、宣夜和浑天等学派。盖天说认为，天如盖，盖心是北极，天盖左旋，日月星辰右转。宣夜说认为天无定形，日月星辰“自然浮生虚空之中”，并不附着于“天体”之上。浑天说认为天如蛋壳，地如蛋黄，天地乘气而立，载水而行。宣夜说后来不幸失传了，盖天、浑天两说并行，竞相争鸣，比较科学的浑天说渐占上风。同时，观测天象的仪器也不断出现，如武帝时洛下闳制造了浑天仪，宣帝时耿寿昌又造了浑天仪，和帝时崔瑗的老师贾逵更制造了黄道铜仪。张衡继承和发展了前人的成果。任太史令后，他更加勤奋地“研核阴阳”，终于“妙尽璇玑之正”。元初四年(公元117年)，一件成就空前的铜铸浑天仪，被张衡造了出来。浑天仪主
14、体是几层均可运转的圆圈，最外层周长一丈四尺六寸。各层分别刻着内、外规，南、北极、黄、赤道，二十四节气，二十八列宿，还有“中”、“外”星辰和日、月、五纬等等天象。仪上附着两个漏壶，壶底有孔，滴水推动圆圈，圆圈按着刻度慢慢转动。于是乎各种天文现象便赫然展现在人们眼前。这件仪器被安放在灵台大殿的密室之中。夜里，室内观仪人员把某时某刻出现的天象及时报告给灵台上的观天人员，结果是仪上、天上所现完全相符。铜仪的两侧附有玉虬(龙)各一，吐水入壶，左为夜，右为昼。壶上分别立着金铜仙人和胥徒，“皆以左手抱箭，右手指刻，以别天时早晚”。更有妙者：台阶下还有内装机关与两壶相联的瑞轮、荚，靠着滴水的推动，依照月亮出入
15、圆缺的变化，不停地旋转开合，表示着朔、望、弦、晦等日期，有如活动日历一般，可见这件浑天仪及其附器，与近世的假天仪有许多相似之处。在此仪诞生的前一年，张衡先用竹篾制成一个模型，名曰“小浑”，进行了一系列的试验和校正，然后才铸作大仪。浑天仪是张衡血汗的结晶。他接着写了浑天仪图注和漏水转浑天仪注两本说明书，又撰成灵宪一部，绘制灵宪图一份。在这些著作中，张衡比较系统地阐述了自己的天文学理论，反映了他的朴素唯物主义的自然观。他认为宇宙是无限的，天体的运行是有规律的；月光是日光的反射，月蚀起因于地遮日光，月绕地行且有升降。他认识到太阳运行(应是地球公转)的某些规律，正确解释了冬季夜长、夏季夜短和春分、秋分
16、昼夜等时的起因。他指出在中原可以见到的星有2500个，与今人所知略近。他经过对某些天体运转情况的观测，得出一周天为三百六十五度又四分度之一的结论，与近世所测地球绕日一周历时365天5小时48分46秒的数值相差无几。由于研究天文、律历和制作仪器，张衡对数学的研究相应地加强了。在制成浑天仪后，他写成了算罔论，要“网络天地而算之”。他用“渐进分数”之法，算出圆周率为十的平方根，为3.16强。这比周髀所记载的=3的数值大大进了一步。直到五-七个世纪以后，印度和阿拉伯的数学家才得出这个数值。建光元年(公元121年)，张衡转任公车司马令，总领天下征诏之事。他没有被繁杂的公务所淹没，举足走进物理学和机械制造学的领域之中，并且取得了许多惊人
