张衡

title: 生平.
content: 张衡出身于南阳大族,祖父张堪是蜀郡太守。他少年时曾到雒阳太学读书,通晓五经,好学不倦,不分日夜。张衡为人谦虚,意志坚定,淡泊名利。曾受举荐「孝廉」,被大将军外戚邓骘征召,但张衡都不接受。100年,22岁的张衡出任南阳郡太守鲍德的主簿,8年后辞官读书。鲍德升职为大司农后,热心推荐张衡;111年,张衡被汉安帝所召,出任尚书台郎中,3年后迁任尚书侍郎;115年,37岁的张衡开始出任太史令,121年调职公共汽车司马令,126年复任太史令。任职太史令期间,他制作了浑天仪与地动仪。张衡掌领太史令先后达14年之久,这个职位相当于现在中国科学院国家天文台的台长。张衡长期掌管历史记载和历法,没有升官,被同僚所笑。他写下《答难》来表明心志,不慕官位。他又曾上疏痛陈事弊,提出必须禁止大臣奢侈和僭越的主张。133年雒阳大地震,张衡借此上谏,批评宦官越权,主张大权归还天子。同年张衡迁任侍中。因受当权宦官排斥,136年外调河间相。在河间政绩良好,138年他升迁尚书,次年过世,享年61岁他的传世著作有文集11卷,《灵宪》、《浑天仪》、《玄图》各一卷及数学著作《算罔论》。  西晋大臣张辅是其后代。
title: 天文学.
content: 张衡主张浑天说,认为天是球状的,像个鸡蛋,天相当于蛋壳,大地像蛋黄,天把大地包在当中,大地是平面的,周围是水,大地浮在水上。他改进西汉耿寿昌的设计,制造了浑天仪,并著有《浑天仪》一卷加以解说。浑天仪一具安装在室内,一具安装在观测台「灵台」之上。浑天仪以铜铸造,是空心球体,直径约五尺,上画二十八宿、中外星官及黄道、赤道;天球半露在地平圈上,半隐在地平圈下,天轴则支架在子午圈上,天球可绕天轴自行转动,与实际天球运动相一致,可预报天体运动情况;其外安装了地平环、赤道环和子午环,内部设置四游环。有学者认为,张衡的浑天仪上面装置了可以眺望天体位置的望筒,兼具演示和观测效用;也有学者认为,此浑天仪没有望筒,只有演示作用,性质上是天球仪。浑天仪每日均匀地绕中轴旋转一周,以滴水为原动力,与漏刻相连,水不断定量而缓缓地流入刻漏的水斗中。水斗原是静止不动的,当注水达到某个分量时,其重量就胜过浑天仪和齿轮的阻力,凸耳使齿轮转动一齿,然后抵住下一齿而再次静止下来,通过齿轮传动而使浑天仪缓慢地旋转。张衡所造浑天仪是个原型、早期的时钟,在五胡乱华中毁坏;在西方,类似能自动旋转的浑象在16世纪出现。  张衡在东方最早正确说明月蚀,指出月蚀是由于地球的影子「暗虚」遮掩了月亮而引起的,并测得日、月的视直径约为formula_1度,约等于0.5度,与现今测值相近。张衡绘制了星图,记录星官124个,星星有2500颗,其中320颗有名字,指出历法制定必须根据实测结果,曾在123年参与历法辩论,反对依据图谶而制定的「甲寅历」,根据月亮运行有迟疾的规律,以「九道法」为基础提出新历,但没有被朝廷采纳。他提出五星视运动的理论,认为就同一行星而言,其运行轨道与地面时而接近,时而远离,「近天则迟,远天则速」,解释五星运行的或快或慢;运动缓慢的外行星火星、木星、土星,张衡归类为阳,运动较快的内行星水星和金星,归类为阴。张衡没有认识到北极高度会随地点而变化,定出北极高度是36度,他也没有认识岁差,因冬至点难以观测,只从西汉末年所测的旧数值换算,定出冬至点以黄道度量为入斗宿20度,较当时实际情况偏东超过3度;他并根据观测,定出冬至黄道最远时去极115度,夏至黄道去极67度,因受仪器所限,数据稍欠精确。
title: 宇宙论.
content: 张衡虽然反对图谶,但他的宇宙论却受当时流行的谶纬影响。他撰有天文学著作《灵宪》,叙述宇宙生成论,观点接近西汉《淮南子·天文训》。他提出宇宙形成的三个阶段,首先是「溟滓」,是气的原始状态,什么都没有,是「无」的阶段,道的根本;第二是「庞鸿」,是元气开始发动、连结在一起、混沌不分的状态;第三是「太元」,元气分化,有刚柔清浊之分,天地各自形成,阴阳四时变化而生万物。天圆地平,天是一个中空的球体,地是半球体,上平下圆,处于天体下半部。八极约长二亿三万二千三百里,南北少一千里,东西多一千里,天地距离和地的厚度,都等于八极的一半。他指出宇宙是无穷无极的,肯定时间与空间的无限性,提出以「气」为基本的自然观,人是元气的聚合,如水之凝结为冰,人死是元气消散,如冰块融化为水,复归于元气,与自然成为一体。
title: 数学.
content: 130年前后,张衡完成推算圆周率。根据三国时刘徽《九章算术注》,张衡认为立方体及其内接球体积之比,是8:5,由此推论圆周率是10的平方根:。南北朝祖暅《浑天论》则提到张衡提出的另一个数字:;有学者认为今本文献有衍文,张衡的数字其实是较准确的,此说未被广泛接受。张衡的圆周率数字其实颇为粗疏,受刘徽严词批评,西汉末年刘歆指出圆周率为3.1547,已比张衡更准确;但张衡的计算并非倚靠实测,而是从理论出发,从立圆术公式推求圆周率,仍有开创性的贡献。张衡也曾研究球体体积,但没有重大改进。
title: 地理学.
content: 132年,张衡发明和制造了世上第一部验震器「候风地动仪」,形状像圆形的酒瓮,断面直径八尺,其内中央置有一根很重的柱子,称「都柱」,可以向八个方向倾侧或倾摆;酒瓮外部的八个方向各有一个龙头,龙头下各有一只蟾蜍,张口对着龙头,八条龙各口含铜丸一颗,当都柱向某一方倾侧时,该方向的龙口张开,铜丸落下,掉入蟾蜍口中。地震发生时,只有震源方向上的龙头张口,据此可知地震的方向。范晔《后汉书》记载,地动仪放在雒阳,134年12月13日,陇西发生地震,当时雒阳并无震动,但一个龙口掉出铜丸,其后才传来陇西地震的消息,证实其探测地震方向的功效。而候风地动仪所谓的「候风」,是指测定风的变化,地震相信是因为阴阳两气相搏而形成,气的变化会产生风;哪个地方有地震,哪个方向就有气的变化,就有风来可以测到。候风地动仪流传到隋代,北朝信都芳、隋代临孝恭都研究过,到唐代失传。  地动仪利用物体的惯性来测震,其构造学者有两种看法,其一认为,都柱是个挂起的悬摆,又重又粗,都柱下有一小铜球,组成触发机制,在地震波水平运动中,都柱移位,小铜球脱落,撞击机关,又或都柱带动八条向八个方位伸出去的臂,连接扛杆,当悬摆向某一方向摆动时,龙口就会张开。另一种观点是,都柱是一种倒立的震摆,附有重锤,安装在底座上,周围有八组机械装置,一旦地震,重锤倾侧,都柱失去平衡,触道机械装置,使相应的龙口张开。现代中、日学者都尝试复原地动仪,日本学者曾以直立震摆式的地动仪模型做实验,证明地震初震很强的话,铜丸会因初到的纵波而落下,确定地震的方向;但其他地震学者却指出,直立震摆的倾倒方向有随机性,对震动反应迟钝,没有验震作用,直立震摆底部所用的弹簧,也不可能是汉代技术水平的产物,而悬摆式的地动仪模型,在2000年代则通过中国地震学者用振动台模拟地震状态的试验,得到中国学术界的认可。张衡地动仪比直至19世纪前期西方的水银地震仪更先进,但亦有个别学者质疑《后汉书》中有关地动仪的记载,指出从现代地震学的观点看,若单独一个仪器,仅在一个地点进行测量,难以测定震源。  116年,张衡绘制和呈献地图「地形图」,流传到唐代;李约瑟推测张衡曾运用计里画方的网格绘图,但此说受其他学者质疑。
title: 其他发明.
content: 浑天仪和候风地动仪以外,张衡发明了指南车、「自飞木雕」和机械日历,并改良了漏刻的构造。指南车是双轮马车,内置齿轮装置,即使行驶时多次转向,车上人像亦永远指向正南;张衡所造指南车在汉末战乱中被毁。自飞木雕是一只木鸟,有羽翼,腹内有机械,能飞起,张衡〈应间〉曾提到这只能飞的木雕:「木雕犹能独飞」。李约瑟推测自飞木雕以弹簧为动力,推动直升陀螺的螺旋桨。张衡在漏刻使用虹吸管(称为「玉虬」),代替壶底的漏咀,并在贮水壶和受水壶之间加入一个补偿壶,使计时更准确;受水壶盖上铸有个小塑像,左手持着可以上下浮动的垂直指示杆(「漏箭」),右手则指向指示杆上的刻度。机械日历「瑞轮蓂荚」像浑天仪一样,都是水力推动的,能显示月相和朔望月的天数。有学者认为张衡也制造了风向仪,古书上「候风地动仪」其实是指风向仪和地动仪两种仪器,这种风向仪是鸟状的,能随风转动。
title: 思想.
content: 政治上,张衡坚持批判现实,对宫廷政治的污浊奸诈深感忧愤,反对王侯贵族的奢侈生活。他受道家思想影响,倾向老、庄,主张无为,有人生无常、遁隐厌世的思想,企图超越世俗生活,其宇宙论也体现道家观念,晩期作品〈思玄赋〉道家倾向更强。他继承了西汉儒家董仲舒的灾异、天人感应之说,认为星象变异和地震等灾异,是上天对世人和朝廷的谴告,促使他制造更精密的仪器去认识宇宙和侦测地震,以察知天意;但他反对谶纬预言,曾上〈请禁绝图谶疏〉,指出图谶弄虚作假,为迎合当权者而伪造。他推崇西汉扬雄的《太玄》,认为「玄」是宇宙的根本原理,《太玄》一书深奥而难以理解。他相信天上有许多神、星神、四方神、天皇等等,不但天上有神,山林原野都有神灵,天体的组织,则与地上朝廷政府的组织相对应,月亮上有蟾蜍,由嫦娥所变,星星会影响人的命运。张衡熟悉「风角」之术,认为可透过观风而知祸福,相信占卜,宇宙间有某种神秘力量,绝非所有事物都可用理性解释。
title: 文学.
content: 张衡是辞赋名家,将汉赋推向高峰,由歌功颂德的辞赋发展为抒情小赋,现存大致完整的作品有〈温泉赋〉、〈南都赋〉、〈二京赋〉、〈思玄赋〉、〈归田赋〉、〈髑髅赋〉、〈天象赋〉、〈应间〉、〈七辩〉九篇。〈温泉赋〉描写长安附近骊山著名的温泉,属早期作品;〈二京赋〉长达7700字,是模倣班固〈两都赋〉的大赋,辞藻典雅瑰丽,夸张铺陈,堪称不朽佳作。〈西京赋〉假借凭虚公子之口,描写长安地理形势、汉高祖的定都、西都的豪华、宫殿的宏伟、城廓的宽大、市场的繁荣、商贾的欺诈、游侠的作风、园林中的游猎,〈东京赋〉则假借安处先生之口追溯历史,从周、秦、两汉各代帝王,赞颂汉高祖、汉文帝、汉武帝等,描写雒阳形胜和汉室仪轨;二赋也描述宗教活动和民间风俗,如持守色戒的西域僧人、杂技歌舞等「百戏」表演、驱邪的大傩仪式,有其史料价值,可补正史的不足;〈西京赋〉即为南北朝《三辅黄图》和北宋宋敏求《长安志》多次引用,以说明长安面貌。〈二京赋〉引用不少五经句子,文句为何晏〈景福殿赋〉、左思〈蜀都赋〉等后世辞赋袭用,并有东吴薛综等人的注释。〈南都赋〉则盛赞当时被朝廷忽略的南阳城,但形式较呆板笨拙,语言则较艰深晦涩。  张衡〈思玄赋〉是抒情表志的作品,发表自己的理想,模倣楚辞〈远游〉和班固的〈幽通赋〉,重复屈原在〈远游〉中的寻求,先去东、南、北三方,登上蓬莱,在瀛州采芝,又去拜会西王母,上了仙宫「琼宫」,尽享声色之娱,然后回到故乡。张衡深受楚辞影响,常引用楚地传统的神话,〈思玄赋〉引用最多的就是楚辞。〈归田赋〉开拓辞赋中田园归隐的主题,表达其退隐之心,反对宦官当权,政治腐败而自己无力拯救,有不愿同流合污之意,文中赞美民间的田园生活,山水景色使人心旷神怡,是汉赋中罕见的短篇,启导陶渊明〈归去来辞〉等后世抒发归隐之情的作品,所写自然风景欢乐和谐,也启导王羲之〈兰亭集序〉等后世文章,文中道家思想鲜明,则可说是后世玄言诗的先驱。〈髑髅赋〉以对话体扩充铺陈《庄子.至乐》篇中的寓言,赋中的髑髅就是庄子。有后人批评,张衡的辞赋缺乏独创性,主要模倣前人著作,如〈二京赋〉模倣班固〈两都赋〉,〈南都赋〉模倣扬雄〈蜀都赋〉,〈应间〉模倣东方朔〈答客难〉,〈七辩〉则模倣枚乘〈七发〉。  诗歌方面,张衡初次撰写七言古诗〈四愁诗〉,脱离了楚歌的句式,接近纯粹的七言诗,并为后世诗人模倣,如晋代傅玄撰有〈拟张衡四愁诗〉。张衡〈同声歌〉则是新娘向新郎的倾诉,描写新婚的优美,诗中提到房中术著作《素女经》的内容。
title: 经学、史学、美术.
content: 张衡通晓经学,曾撰写《周官训诂》,但稍欠特色,失传于世。他对汉朝历史亦相当了解,有志于史学,担任侍中时,曾请求到东观专心撰写东汉史书,但不获批准;又曾上书指摘司马迁《史记》和班固《汉书》两书的错失,提出汉朝史书应有的体例。张衡亦是个画家,列为东汉六大画家之一,唐代《历代名画记》曾记载他曾用脚趾画怪兽这一传说。
title: 地位与纪念.
content: 张衡名列「汉赋四大家」之一,受尊崇为中国历史上的大科学家。在东汉,崔瑗称赞他能知天文地理,制作巧夺天工,「数术穷天地,制作侔造化,与神合契」,南阳人为他修建庙宇;三国时傅玄则惋惜他不在其位,工艺才华未能尽情发挥;他的地动仪和天文学成就都没有传人,天文学著作残缺不全,科学贡献渐被后人遗忘。有学者猜测,地动仪的原理在古代可能已辗转传到波斯和日本。19世纪末,西方地震学家约翰·米尔恩开始留意到张衡地动仪的开创性成就,有学者认为,米尔恩所造的首座现代地震仪,就是受地动仪启发的。1920年代,中国史家也注意到张衡的科学成就,1924年,张荫麟首先称赞张衡为中国「第一位大科学家」,李约瑟特别推崇张衡,大部分现代中国学者亦称张衡为伟大的科学家。学者认为张衡可与西方几乎同时代的托勒密相媲美,但在数学、几何学、科学方法和研究成果,张衡都不如托勒密。  南阳张衡墓地久已荒废,偶有士人加以修葺,当地人亦不知墓主是谁;1956年,南阳县政府重建张衡墓园,建立张衡博物馆,附有倣汉建筑与石雕,1988年定为国家级重点文物保护单位,馆内展示张衡发明的地动仪、浑天仪、指南车等模型。为了纪念张衡,1970年,国际天文学界用张衡名字为月球背面一座环形山命名;1971年,以他来命名小行星1802;中国天文学会设立「张衡特殊贡献奖」,2002年首次颁发;2003年,小行星9092以张衡故乡南阳命名;一种铜锌合金的天然矿物亦以张衡命名,即张衡矿。  深圳市龙岗区坂田街道华为基地有一条以张衡命名的街道——张衡路。

Summary: 张衡(78年-139年),字平子,南阳郡西鄂县(今河南省南阳市南召县南)人,东汉士大夫、天文学家、地理学家、数学家、科学家、发明家及文学家,官至太史令、侍中、尚书。张衡一生成就不凡,曾制作以水力推动的浑天仪、发明能够探测震源方向的地动仪和指南车、发现日蚀及月蚀的原因、绘制记录2,500颗星体的星图、计算圆周率准确至小数点后一个位、解释和确立浑天说的宇宙论;在文学方面,他创作了《二京赋》及《归田赋》等辞赋名篇,拓展了汉赋的文体与题材,被列为「汉赋四大家」之一。他开创了七言古诗的诗歌体裁,对中华文化有巨大贡献。张衡为备受尊崇的伟大科学家,成就与西方同时期的托勒密媲美,其地位也为现代天文学界所肯定。

Zhang Heng: Zhang Heng (; AD 78–139), formerly romanized as Chang Heng, was a Chinese polymathic scientist and statesman from Nanyang who lived during the Han dynasty. Educated in the capital cities of Luoyang and Chang'an, he achieved success as an astronomer, mathematician, seismologist, hydraulic engineer, inventor, geographer, cartographer, ethnographer, artist, poet, philosopher, politician, and literary scholar.