登陆注册
10164100000021

第21章 张衡发明地动仪

张衡(78-139)字平子,南阳西鄂(今河南南阳县北)人。是东汉著名的文学家和科学家。

张衡少年时学习刻苦,喜好写文章。他时感光阴流逝之快,夜以继日地读书,希望自己能成为对社会有所贡献的人。他曾到长安、洛阳拜师求学,增长见识,后来又到太学深造。由于不断的学习,获得了渊博的知识。他通晓五经,尤精于天文、历算。他对自然界的奥秘有着浓厚的兴趣,而无意于通往富贵的仕途。朝廷屡次征召任职,他都没有接受。汉安帝时,特地下诏召他到朝廷任职,他想借此多阅览一些先代有关天文、历算等方面的典籍,便于日后的研究,便接受了汉安帝的召见,被任命为郎中,后来,两度任太史令,掌管天象观测。这期间,他对天文、历算的研究和探索更加深入了。在总结前人经验和自己研究试验的基础上,搞了大量的重要发明,撰写了很多饱含科学思维和创造智慧的著作。

汉代论天有盖天、浑天和宣夜三家,张衡是浑天说的代表人物。他在所著的《浑天仪图注》中指出“浑天如鸡子,天体圆如弹丸,地如鸡子中黄。天地各乘气而立,载水而浮”。他还指出天体每日绕地转一周,总是半见于地平之上,半隐于地干之下,等等。这里张衡明确指出大地是个圆球,形象地说明了天与地的关系。张衡在他的另一部著作《灵宪》中指出,浑圆的天体并不是宇宙的边界,“宇之表无极,宙之端无穷”,从而表达了宇宙无限的概念。张衡的浑天说虽然是一种以地球为中心的宇宙理论,但在当时的历史条件下,在浓重的天圆地方学说的氛围下,它能够比较近似科学地说明天体的运行,对后世产生了很大的影响。

张衡不仅倡导浑天说,而且还在西汉天文学家落下闳、耿寿昌等人创造浑天仪的基础上,设计制造了一种用于演绎浑天思想的新的仪器——水运浑象仪,这对浑天说能得到社会的广泛承认,起了重要作用。张衡所制的浑天仪是以一个直径为5尺的空心铜球表示天球,上画28宿,中外星宫及互成24度交角的黄、赤道等。紧附在球外的有地平圈和子午圈,天球半露于地平圈之上,半隐于地平圈之下,天轴则支架在子午圈上,天球可以绕天轴转动。水运浑象仪形象地表达了浑天思想,并解释了若干天文现象。张衡还利用当时已得到发展的机械方面的技术,巧妙地把计量时间用的漏壶与浑象联系起来,即以漏水为原动力,并利用漏壶的等时性,通过齿轮系的转动,使浑象每日均匀地绕轴旋转一周,这样浑象也就自动地、近似正确地把天象演示出来。张衡的这项创造是唐宋时代得到进一步改进的水运浑象仪的先声,在天文仪器史上占有重要地位。

张衡担任太史令(掌管天文观测的官员)先后达14年之久,所以他在天文学方面的贡献最为突出。在《灵宪》中,他系统地总结了前人关于宇宙生成及演化的思想。除了沿用道家的有生于无的客观唯心主义观点外,张衡还采用了当时得到发展的元气说,比较完整系统地描述了天地万物生成、变化、发展的过程,对后世产生了深远的影响。张衡还提出了五星视运动的重要理论。他用“近天则迟,远天则速”的理论,解释五星运行或快或慢的现象。这表明张衡或许已经认识到五大行星和地球的距离有远有近,而且就同一行星而言,其运动的轨道也时而接近地球,时而远离地球。这又是五星运动快慢与地球距离的定性关系的早期描述。张衡对月食的成因也有初步的认识,他认为月食是由于地球的影子——“暗虚”遮掩了月亮而引起的。此外,他还测得日、月的视直径为365.25730度(约等于0.5度),同今测值相近。这些论见说明张衡在天文学方面的造诣很深。

在张衡生活的那个时代,较大的地震屡屡,地震成了他十分关切的研究课题,基于对地震及其方向性的认识,特别是从当时建筑中有一种所谓都柱(即宫室中间设柱)的启示,张衡于公元132年首创了世界上第一架地震仪,即“地动仪”。“地动仪以精铜制成,圆径八尺,合盖隆起,形似酒尊”,里面有精巧的结构,主要是中间的“都柱”和它周围的“八道”。尊外面相应地设置了八条口含小铜珠的龙,每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。一旦发生较强的地震,“都柱”就因震荡失去平衡而触动“八道”中的一道,使相应的龙口张开,小钢珠就落入蟾蜍口中,观者便可知道地震发生的时间和方位。公元138年的一天,地震仪西面的一个龙嘴吐出了铜珠,张衡便断定发生了地震。当时有很多人持怀疑态度,有的甚至认为张衡故弄玄虚,哗众取宠。结果,不久甘肃来人报告说那里地震了。

张衡是个多才多艺的人,他的贡献是多方面的。他研究过地理学,曾绘制了一幅地形图,流传了好几百年;在数学方面,他对圆周率作过研究,取用过π=10=3.162值;他也是当时有名的文学家,有不少文学著作,其中以《二京赋》、《东都赋》最为有名,在东汉的文学史上有一定的地位;他还是个画家,曾被列入东汉六大名画家之一。

张衡是那个时代产生的著名科学家,他能够做出如此丰富而伟大的贡献,有其内在的因素。他博学多识,而且虚怀若谷,“虽才高于世而无骄尚之情”。他不以俸禄少为耻辱,而耻于知识不博,他抱定“约己博艺,无坚不钻”的决心,脚踏实地地进行工作,不为外界的冷嘲热讽所动摇,不为众目仰视而昏蔽,一直在执着地走自己的路。他说过“如果走邪路,既使是捷径,我也不忍心投足”,表明了他实事求是的科学态度。他曾建议“把天下的谶纬之书收集起来,一下子就禁绝”,反映了他反对谶纬神学的勇敢战斗精神。所有这些,都是张衡之所以能攀登上那个时代科学高峰的内在因素。而这些内在因素中尤其重要的是他那刚毅的性格和坚韧不拔的求索精神。

发明创造就是打破常规,刻苦钻研,勇于创新。

同类推荐
  • 青少年应该知道的人类生物学

    青少年应该知道的人类生物学

    本书主要是介绍人类起源进化和人体奥秘和科普读物,全书共有两章十四节。
  • 青少年应该知道的昆虫

    青少年应该知道的昆虫

    本书详细介绍了昆虫类方面的知识,以精确的语言配上美丽的图片将形形色色的昆虫跃然纸上,不但具有趣味性、生动性,而且可阅读性也较强,该书主要阐述了昆虫的概念分类、特征、生理习惯以及它在自然界中的作用,旨在让青少年更多地了解关于昆虫类的知识和内容。
  • 自然界之谜(自然瞭望书坊)

    自然界之谜(自然瞭望书坊)

    每一朵花,都是一个春天,盛开馥郁芬芳;每一粒沙,都是一个世界,搭建小小天堂;每一颗心,都是一盏灯光,把地球村点亮!借助图书为你的生活添一丝色彩。大自然美丽而神奇,无论是广阔的天空,还是浩瀚的海洋,无论是遥远的地球两极,还足近在身边熟悉的土地,总有那么一些现代科学努力探索却又无法清楚解释的未知事物和神秘现象。这些扑朔迷离的谜团既令人惊奇,又引人深思,勾起人们探索的兴致。
  • 贪吃香石头的鳄鱼

    贪吃香石头的鳄鱼

    本书是从作者多年来创作的童话、寓言作品中选出来的童话科普作品。全书共分六辑,内容广泛,介绍的许多知识点神奇且鲜为人知。每篇童话后面还附有“阅读问号”和“百科贴士”两个板块,既为读者指明了阅读方向,也为读者提供了大量参考知识,使这本书具有了百科全书的显明特点。
  • 猫武士成长励志馆3:说好要回家

    猫武士成长励志馆3:说好要回家

    元舞家买了一辆小车,妈妈第一天开车送元舞上学时撞伤了一个叫毛毛的孩子。后来,元舞认识了杂技团的孩子小小,并且替小小发布了寻亲的信息。就在此时,元舞却丢失了和李六六多年的友谊,而且因伤不能再跳舞,更可怕的是她还陷入了一场“早恋”风波。接连打击之下,元舞身世之谜又被意外揭开,这一切难道仅仅只是偶然吗?
热门推荐
  • 废后为妃

    废后为妃

    那一年,为他,她遭逢剧变,满门被诛!再相遇,她容颜尽掩,一夕间从侍婢到皇后,再到废后,竟被赐他为妃!新婚之夜,她坦诚相见,他却轻蔑冷笑,肆意讥讽,只因,她是别人羞辱他的一枚棋子。她是他的王妃,是弃妃,不被遗忘,却总遭受欺辱奚落。破茧成蝶,待她繁华看尽,绝情绝爱时,薄凉如他,却深情道:“今生,朕独爱你一人!”是以,她回他的,只是唇畔的那抹冷笑……
  • 战破圣王

    战破圣王

    一位圣王的消失,一个国家的沦陷,牵连两位圣王被封……当邪恶势力以为永无忧患之日时,一个让其胆战心惊、抱头鼠窜的少年出现了,他,是谁?只为一个诺言,生生世世只爱你一个,不离不弃,不为流言所放弃,我,等你千年。
  • 狐缘记

    狐缘记

    身负天命,却不自知,九尾狐来人间,助他成仙,不料情愫横生,斩群魔,夺法宝,看一玩世不恭少年如何救天庭,历劫难,修成仙。
  • 异界最强玩家

    异界最强玩家

    主人公吴华穿越到了一座拥有雄伟地下迷宫的游戏世界。灯光阴暗的房间里,一位少女正在等待着他的醒来。“你就是响应召唤的人吗?”“请通关这个游戏,记住!生命只有一次,请不要作死!”
  • 出剑

    出剑

    他像个孩子,有情有义,肩负使命,却屡屡被人陷害。就算头破血流,也会从地上爬起来,重新站稳。不为别的,就为心中一口气,不揪出幕后的真凶,他誓不罢休!让我们拭目以待,看看谁才是最后的真凶,谁才是那操控大盘的神秘人!不到最后,谁也猜不透,谁都有可疑,但是真相只有一个!
  • 穿越黑洞

    穿越黑洞

    宇宙的起源从何而来,而未来又将从何而去。一个人告诉他,将来会有人要毁灭整个宇宙,而他就是拯救宇宙的关键。他要如何让自己变得更强,怎样才能保护好自己想要保护的人不受伤害。宇宙之中到底藏了什么样的秘密,宇宙的命运是终结,还是继续,都掌握在他的手里。
  • 修道佛子

    修道佛子

    变强,不断地变强,才能让这些恶俗的灵魂永远仰望!
  • 绝世争斗

    绝世争斗

    本书剧情纯属虚构如有雷同请见谅,都市小说,作者是初三学生一名,写的不好见谅。请大家支持,谢谢了。新书上市,请投一点推荐票,谢谢了。五大世家有:轩辕,东方,独孤,皇甫,欧阳。四小世家:陈家,慕容,上官,司马,一流世家:诸葛,南宫,计家,李家,宋家,拓跋,白家,公孙。
  • 花千骨之画骨再续前缘

    花千骨之画骨再续前缘

    百年后,花千骨因为自己都不知道的原因去了长留,结果与他重逢了。历经艰险,他们终于要成亲了,但是,命运弄人,她在结婚前夜发现,他变了,他不再是那个白子画,而她也不可能是百年之前单纯的花千骨了,永远不是了.
  • 轻婉

    轻婉

    她是妖孽,有看透人心的本事。却收获不了自己想要的爱情。---------------------------------------------其实这只是个小短篇。