Trương Hành

Văn học

Thời kỳ Hán Chương Đế trị vì, tình hình chính trị Đông Hán tương đối ổn định. Tới khi Hán Chương Đế mất, con là Hán Hòa Đế nối ngôi, mới lên mười tuổi, Đậu hoàng hậu làm triều chấp chính để em là Đậu Hiến nắm đại quyền trong triều, vương triều Đông Hán bắt đầu đi xuống. Trương Hành quê ở Nam Dương, năm mười bảy tuổi ông rời quê hương, lần lượt đến Trường An và Lạc Dương, cần cù học tập trong nhà Thái học. Lúc đó Trường An và Lạc Dương đều là các đô thị phồn hoa, vương công quý tộc ở những nơi đó sống cuộc sống kiêu xa dâm dật. Trương Hành thấy điều đó rất ngang tai chướng mắt, liền viết hai tác phẩm "Tây kinh phú" và "Đông kinh phú" (Tây kinh là Trường An, Đông kinh là Lạc Dương) để châm biếm. Theo kể lại, để hoàn thành hai tác phẩm đó, ông đã dày công quan sát và suy nghĩ, sửa đi sửa lại trong mười năm mới công bố; đủ thấy tình thần nghiên cứu và trước tác của ông là hết sức nghiêm túc.

Thiên văn học

Sở trường của Trương Hành không phải là văn học. Ông đặc biệt ham thích nghiên cứu toán học và thiên văn học. Triều đình thấy Trương Hành là người có học vấn liền triệu ông đến kinh là quan, lúc đầu làm lang trung, sau làm thái sử lệnh và phụ trách quan sát thiên văn. Công việc này rất phù hợp với hứng thú nghiên cứu của ông. 
Trương Hành – bằng cách nào đó – đã viết và chỉ ra quỹ đạo chính xác của 5 hành tinh trong Hệ Mặt Trời (thời đó chưa có định nghĩa này) tức là hình elip, điều mà ngay cả khi nhiều năm sau cả khi Thuyết nhật tâm của Kopernik đưa ra, người ta vẫn nghĩ là hình tròn. Ông có lẽ còn bắt đầu vẽ đường chỉ ra rằng Trái Đất phải là hình cầu chứ không phải là hình “vuông dẹt” như người Trung Hoa đương thời nghĩ. Ông cũng đưa ra một vài thuyết về Mặt Trời và Mặt Trăng, hiện tượng nguyệt thực trong Linh hiến.
Mặt trời như ánh lửa còn mặt trăng thì tựa như nước. Ánh sáng của mặt trăng là do phản chiếu từ Mặt trời, Mặt Trăng biến mất là do Mặt Trời bị che khuất.
Trương Hành còn đặt ra một hệ thống mới về các vì sao, nhiều hơn khoảng 1000 vì sao so với hệ thống sao mà trước đó Ptolemy đặt ra. Theo Trương Hành:
Trong bầu trời từ Bắc đến Nam có 124 chòm sao, gồm 2500 ngôi sao là sáng rõ, trong đó thì 320 ngôi đã được đặt tên; đó là chưa kể những sao mà những người đi biển nhìn thấy. Kể cả những sao rất bé thì tổng số là 11.520 ngôi.
Ông đã vẽ một bản đồ sao công phu với 2500 ngôi sao, rất lâu sau đó, dưới thời Khang Hi triều Thanh bản đồ sao mới được vẽ lại.
Quan trọng hơn cả, Trương Hành cho rằng vũ trụ là vô hạn và đặt ra một giả thuyết độc đáo – Thuyết Hỗn Thiên. Về cơ bản thì thuyết này phát biểu: Trời tròn giống như quả trứng, mà Đất giống như lòng đỏ, nằm lơ lửng ở chính giữa, bầu trời lớn hơn bao bọc xung quanh. Từ thuyết này ông sáng chế ra  một công cụ là Hỗn Thiên Nghi.
Hỗn Thiên Nghi là một công cụ thiên văn, mô phỏng lại Thiên cầu - một hình cầu cực lớn bao quanh Trái Đất chứa các vì sao, tức là mô tả lại bầu trời, các vì tinh tú mà bao quanh Trái Đất. Khá thú vị là Hỗn Thiên Nghi cũng được tạo ra ở Hy Lạp, độc lập với Trung Hoa. Hỗn Thiên Nghi được sử dụng rất lâu trong lịch sử, kể cả Thuyết Địa Tâm và Thuyết Nhật Tâm đều có Hỗn Thiên Nghi tương ứng. Đến tận thế kỉ XVIII người ta vẫn còn sử dụng Hỗn Thiên Nghi.
Hỗn Thiên Nghi là một công cụ có hình cầu, có các hình sườn, đường, các dải chạy xuyên suốt vòm cầu được tạo từ các hình tròn đồng tâm trong không gian. Mỗi vòng ở Hỗn Thiên Nghi đều miêu tả quỹ đạo của một thiên thể nào đó,có thể là  Mặt Trời hoặc vì sao nào đó. Ở trung tâm vòm cầu là một khối cầu khác, có lẽ là mô tả Trái Đất hoặc Mặt Trời. Trương Hành sử dụng thủy lực để làm quay Hỗn Thiên Nghi này, từ Hỗn Thiên Nghi mà nhằm góc mà có thể quan sát các vì sao tương đối chuẩn xác. 

Phong địa học

 Vua chúa phong kiến và nhân dân nói chung đều coi động đất là điềm dữ do trời giáng xuống nên lưu truyền rất nhiều loại đồn đại lừa bịp làm xao động lòng người. Nhưng Trương Hành không tin vào thần thánh và các tà thuyết. Ông theo dõi, ghi chép đầy đủ mọi hiện tượng trong các lần động đất rồi dày công nghiên cứu, thí nghiệm phát minh ra một cỗ máy đo đạc và dự báo động đất gọi là " hậu phong địa động nghi" (máy đo gió mùa và động đất). 
Hậu phong địa động nghi được chế bằng đồng đen, hình dáng giống như một vò rượu, xung quanh có tám con rồng, đầu rồng hướng ra tám phương. Mỗi con rồng và con cóc đều liên quan đến một điểm la bàn, vì thế triều đình sẽ nhanh chóng biết chính xác nơi nào có thảm họa để gửi binh cứu viện. 
Những người đời nay tin rằng bên trong cái thân rỗng của máy có treo một con lắc, và một cơ cấu đòn bẩy được kết nối với mỗi con rồng có dính với con lắc ở 8 phía. Sóng xung kích từ một trận động đất có thể làm cho con lắc rung lên và làm kích hoạt một trong các cơ chế bên trong dụng cụ đồng. Trong miệng mỗi con ngậm một quả cầu bằng đồng, dưới đầu mỗi con rồng có một con cóc há miệng chờ sẵn. Khi động đất xảy ra ở phương nào thì con rồng quay đầu về phương bị chấn động đó há miệng nhả ra quả cầu đồng rơi vào miệng con cóc phía dưới, phát ra tiếng kêu vang báo cho người ta biết hướng phát sinh động đất, cách này sẽ báo hiệu cho triều đình biết rằng không chỉ diễn ra động đất mà còn liên quan đến các chấn động đi kèm. 
Một ngày tháng 2 năm 138, trên địa động nghi của Trương Hành, con rồng hướng về phía Tây đột nhiên há miệng làm rơi quả cầu đồng xuống miệng con cóc. Theo thiết kế của Trương Hành, đó là tín hiệu báo có động đất ở hướng Tây. Nhưng ở Lạc Dương hôm đó không hề có dấu hiệu động đất, cũng không nghe nói vùng phụ cận có động đất. Vì vậy một số người bàn tán sôi nổi, nói địa động nghi của Trương Hành chỉ là trò bịp, thậm chí có người cho rằng Trương Hành cố tình bịa chuyện gây hoang mang. Mấy ngày sau, có ngựa hỏa tốc về báo cáo với triều đình là ở Kinh Thành, Lũng Tây cách Lạc Dương hơn một ngàn dặm có động đất lớn làm lở sụt cả núi, lúc đó mọi người mới tin phục. Nhưng lúc đó, những kẻ nắm quyền trong triều đình đều là hoạn quan và ngoại thích, những người có tài năng như Trương Hành không những không được trọng dụng mà còn bị bài xích và đả kích. Khi Trương Hành làm chức thị trung, được gần hoàng đế, bọn hoạn quan sợ Trương Hành vạch rõ với hoàng đế sự dốt nát của chúng nên ra sức gièm pha, nói xấu Trương Hành. Trương Hành bị điều khỏi kinh thành tới Hà Giang làm quốc tướng.
Trong các thế kỷ 19 và 20, việc phục chế lại máy đo địa chấn của Trương Hành đã không thành công. Ví dụ như làm thế nào mà con lắc thời xa xưa lại có thể đủ nhạy để phát hiện các trận động đất ở cách đó hàng trăm dặm? Hơn nữa, làm thế nào mà chuyển động có thể kích hoạt chỉ một cơ chế và làm lan truyền sang các cơ chế khác?

Bản đồ học

Hậu Hán Thư có thể gợi cho ta rằng: Trương Hành là người đầu tiên sử dụng hệ thống lưới toán học vào bản đồ - "đúc một lưới các tọa độ cho Trời và Đất"
Việc Trương Hành sử dụng hệ thống kinh-vĩ có thể được gợi ý từ việc vẽ bản đồ trên lụa của người Trung Hoa cổ. Do bản đồ được vẽ trên lụa nên có thể Trương Hành nhận ra giao của "sợi ngang" và "sợi dọc" có thể cho một tọa độ. Sợi ngang gọi là vĩ, sợi dọc gọi là kinh.
Trương Hành bị bệnh mất vào năm sáu mươi mốt tuổi, ông đã lưu lại thành tựu rực rỡ trong lịch sử khoa học Trung Quốc.