——世界第一台“地动仪”的设计者

刘宋斌

1956 年，当时的中国科学院院长郭沫若欣然命笔，为 1800 多年前的科学家、文学家张衡题写碑文：

如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见。万祀千龄，令人景仰。

公元 78 年，东汉章帝年间，张衡出生于河南南阳郡西鄂县（今河南南召县），他的祖上是南阳大族，但到张衡父亲时，家境已经衰落。

童年的张衡非常喜好读书，但对儒家经典却感到枯燥乏味，反复诵读的常常是屈原的《楚辞》和杨雄、司马相如的赋。16 岁时，他离开家乡，出外游学。当时，青年人出外游学已成为传统，仕宦子弟们一般都是云集国都洛阳求学，准备在入太学读书后走上仕途。年轻的张衡却根本无意为官，他游学的目的全然是为了增长知识，开阔眼界。

离开南阳后，张衡一直奔赴之辅一带（今陕西中部），那里风景秀丽，名胜古迹遍布，西汉几位大文学家都曾以酣畅华丽的文笔描写过那里的盛景。熟读诗赋的张衡就是为了去体味那些瑰丽的作品，陶冶自己的性情。公元 95 年，张衡到达洛阳。他四处拜访名师，用心苦读，以四五年的时间，“通五经、贯六艺”，出色地完成了当时青年学子的必修学业。

张衡 22 岁那年，黄门侍郎鲍德调任南阳郡守，他十分赏识张衡的才学，希望张衡随他去南阳担任主管文书工作的主簿一职。张衡钦佩这个刚正不阿的官员，高兴地赴南阳上任。作主簿其间，他结合游学的见闻，完成了一部近万言的文学作品《二京赋》。这部作品以华丽的辞藻生动细致地描绘了西京长安与东京洛阳的诸多景观，同时也表述了他对东汉朝廷穷奢极欲生活的批评。公元 108 年，鲍德升任大司农之职，张衡谢绝了鲍德的同行之邀，也婉拒了大将军邓骘的征聘，留在南阳继续他的读书生活。

此后的三年中，张衡着意研读了时人很不重视的几部著作，知识面更为拓宽了。西汉杨雄的《太玄经》是一部探讨自然哲理的著作，文字艰深，内容庞杂，当时以求仕为目的的学者们只重五经，对这本书根本不屑一顾。张衡却认为它揭示了天地间的真谛，尤其欣赏书中对流行的天体结构学说——盖天说的诘难。书中涉及的天文、历算知识激发了他对自然科学的兴趣。张衡在学习方面的一个突出特点是：“一物不知，实以为耻；闻一善言，不胜其喜。”为了弄懂《太玄经》里涉及的科学知识，张衡又熟读了《墨经》。公元 111 年，由于大司农鲍德的举荐，张衡盛情难却，赴洛阳担任了负

责文书工作的郎中。这一时期，张衡的主要兴趣已转移到了天文学方面，他继续研究天体结构，发展了浑天说。他反对那种认为天像盖笠、地如覆盘，即天在上、地在下的盖天说，赞同浑天说，即认为无形浑圆包地，从而“解释”了晚上无法看到太阳的现象。他把研究心得写成《灵宪》一书，其中阐述了他对垦体运行规律和月食的认识，指出星体运动有一定的轨道和速度。月食的出现是由于月亮进入地阴而受不到日光照射；书中还在中国历史上第一次使用了“宇宙”这个词，并认识到了宇宙的无限性。在理论探讨的同时，张衡还制成了印证浑天说的天文仪器——浑天仪。这个时候他已调任太史令，主管天时、星历，具备了更好的研究环境。

浑天仪是一个直径 4 尺的铜球，用以代表天球，上铸 28 星宿，并以几道

铜圈代表地平圈、黄道圈和赤道圈，上刻度数。用一组漏壶与齿轮装置联结，以水力带动“天球”旋转，这样，各个时间的天象就显示出来了。张衡制作这台水运浑天仪花费了一年时间，制成后在京都官员中引起轰动，作为国宝陈列于东汉国都的天文台——灵台。

公元 121 年，张衡调任公车司马令，执掌诸多杂务。这期间，奉汉安帝的旨令，张衡主持制造了指南车和记里鼓车。指南车是一辆两轮小车，车上竖立一个右手平举的木人，无论车子向哪个方向行驶，木人总是手指南方；记里鼓车上放置着鼓和钟，车每行驶 1 里，车上的木人便击鼓 1 次，车行 10 里，敲钟一下，用以计算里程。这两种精巧的仪器都以齿轮原理制作，再次轰动洛阳，汉安帝在出京巡行时便携带它们，炫耀皇家声威。张衡因此而被尊称为“木圣”。

公元 125 元，汉顺帝登基，张衡又调任太史令。这种复归旧职的现象说明他在朝廷中并未因才华出众而受到重视，他为此遭到朝中官员们的嘲笑。张衡自青年时代起就无意于仕途，对这种不公平的待遇他自然是泰然处之。他表示，“君子不患位之不尊，而患德之不崇”，功名利禄不值得计较，只有德行才是最重要的。在太史令任上，他于公元 132 年制成了世界上第一台监测地震的仪器——地动仪。

地动仪形似酒樽，以精铜铸就，四周铸有 8 条龙，标识四面八方；每条龙各衔一枚铜球，并各自对应着一只铜铸蟾蜍。当地震发生时，仪器内的装置受到震动，触发机关，发生地震那个方向的龙就会将铜球吐出，铜球落入蟾蜍之口，就会发出清脆的响声示警。地动仪制成后的几年中，洛阳 3 次发

生地震，地动仪屡试不爽。公元 138 年，地动仪面向西北的那条龙吐落铜球，而洛阳并无震感，于是有人对这台仪器的可靠性提出质疑。3 天以后，甘肃陇西传来地震消息，人们终于信服了。

他创制的科学仪器在当时的中国乃至全世界都居于领先地位。他的科学论著也颇具开创性意义。这些成就对以后科学技术的发展都有深远影响。为了纪念这位科学巨匠，1970 年，国际上用张衡的名字命名月球上的一座环形山，1977 年太阳系中的一颗行星被命名为“张衡星”。此外，张衡这个名字在中国文学史上也占有一席之地。今天，当人们仰望星空时，耳畔或许会响起朗朗的诗赋之韵。