四、天文学上的光辉成就

永初 5 年（公元 111 年），张衡 34 岁，他被安帝特征再度来到长安。这一年，安帝下令要全国各地的地方官保举有学问和通达政教的人。汉安帝平素常听人称道张衡精通天文、历法，于是特征他到京都，任命他为郎中。郎中是汉朝尚书台的低级官员，任务是“主作文书起草”。担任郎中，使张衡有机会阅读了许多平时难得见到的书籍。他利用官务余暇，进一步研究诸家学术，充实自己的知识，不断提高学术水平。

安帝元初元年（公元 114 年），张衡升任做尚书侍郎。由于学识渊博，

次年（公元 115 年）又被调任做太史令。太史令是汉朝中央管理“天时、星、历”的主任官员。它所属官员，有太史丞、明堂丞、灵台丞各一人，太史待招和灵台待招各数十人，分掌历法、观测日月星辰、候望风雨气象、调理钟律等事务。太史令管理的项目虽然很多，但主要项目是天文。担任太史令一职为张衡进一步研究大文历算提供了更加方便的条件。

张衡担任太史令的时间先后达 14 年之久，在此期间，他精心地钻研天文学，坚持不懈地观察日月星辰，努力探索它们的运行。他把研究的成果写成了一本书——《灵宪》。

《灵宪》是我国第一部重要的天文学理论著作。在这部论述非常详尽明了的著作里，张衡科学地、全面地阐述了天地的生成、结构、日月星辰的本质和运动。下面主要从《灵宪》的科学内容入手，概括地介绍张衡天文学方面的几项伟大成就。

张衡认为天地的生成是按照事物本身的客观规律发展形成的。他将天地的生成分为三个阶段：第一阶段称作“溟■”，即早就存在的几何空间，“厥中惟灵，厥外惟无”，整个空间一片沉寂，什么物质都没有。但是，存在着宇宙万物变化发展的规律；有了这个基础，就能无中生有。这时首先产生的是各种不同的物质性的气，互相混合在一起，不断地运转，浑沌不分，此为第二阶段，称作“宠鸿”；又经过很长时间，这团元气清浊逐渐分开，天在外面形成了，地在里面定下了。天地构合精气，生育出万物来。此为第三阶段，称为“天元”。于是，在天上形成了各种天体，地上产生了万物。

张衡的天体演化思想在我国上古时代是具有代表性的，它在我国古代哲学界有广泛的影响。这种天体演化思想最早在《易·系辞》中就有记载：“易有太极，是生两仪，元气已分，天地设位，清浮升乎上，沉浊居乎下，阴阳以之而变化，寒暑用此而相推。“《老子》一书对一体演化也有一段简略的描述：“有物混成，先天地生，寂兮寥兮，独立不改，周行而不殆，可以为天下母。”《淮南子·天文训》中也有相似的阐述。张衡吸收了前人的先进思想，在《灵宪》中更系统地阐述了这种天体演化思想。这种思想在当时有重要的进步意义的。它从物质运动变化本身来说明宇宙的形成过程，这就否定了盘古开天辟地的无稽之谈，也是对天不变道亦不变的反动天命论的有力

批判。

张衡关于行星运动规律的认识也是十分卓越了。《灵宪》中说：“凡文耀丽乎天，其动者七，日月五星是也。周旋右回，天道者贵顺也。近天则迟，远天则速。行则屈，屈则留回，留回则逆，逆则迟，迫于天也”。张衡认为，各行星视运动的快慢不同，但有其共同规律可循。即视运动的快慢决定于该天体离开地球的远近。这是一个普遍的规律。当时，日月五星的恒星周期已经掌握得相当精密了，因此，张衡很清楚地知道日月五星与地球的距离各不相同，按顺序排列应为月、水、金、日、火、木、土。月亮为 27 天多运行一

周，水星要近 90 天，太阳要一年，而运动最慢的土星则需要 30 年。由此可以推想，众恒星的相对位置并非不变，只是它们距离遥远，难以发现它们在移动而已。根据这一认识，张衡还将日月五星分为两类，运动快的称为月类，属于阴性，离地近；运动得慢的称为日类，属于阳性，离地远。由此可见，张衡当时对行星运动已有相当的科学认识，这在世界天文学发展史上应该是一项值得称道的重要发现。

张衡在《灵宪》中清楚地说明了月亮本身并不发光，而是反射太阳光。他说：“夫日譬犹火，月譬如水，火则外光，水则含景。故月光生于日之所照，魄生于日之所蔽，当日则光盈，就日则光尽也。”他形象地把太阳的和月亮比做火和水，火能发光，水能反光，并指出月光的产生是由于日光照射的缘故，有时看不见月光，是因为太阳光被遮住了。他这种见解在当时是十分新鲜和正确的。同时，张衡还进一步解释了日、月食发生的原因。他说： “当日之冲，光常不合者，蔽于地也，是谓暗虚。在星则星微，遇月则食。” 这段话的意思是：“望月”的时候，应该能看到满月，但是有时看不到，这是因为日光被地球遮住的缘故。他把地影遮住的暗处叫做“暗虚”，月亮经过“暗虚”便发生月食，精辟地阐述了月食的原理。至于“在星则星微”一句，说是星星碰上“暗虚”就隐而不见了。现在看来这种说法是不正确的，此为张衡的不足之处；对于日食的成因，张衡解释为当日月相合时，月在内，日在外，月挡住了太阳射向地球的光亮，所以就发生日食。我国古代对于日、月食发生规律的认识是很早的，《诗经·小雅》就有“彼月而食，则准其常” 的记载。战国时的石申已经意识到日食与月亮有关；对于月食发生的周期在

《史记·天宫书》中首次提出，“凡百一十三月而复始。故月食，常也。”

《三统历》也算出了一百三十五月有二十三交的交食周期，从此，我国开始了预报日、月食的历史。但是，从理论上详细对日、月食发生的原理作出科学的解释，则始于张衡。

此外，张衡在《灵宪》中还算出了日、月的角直径，记录了在中原洛阳观察到的恒星 2500 颗。《灵宪》中说：“中外之官，常明者百有二十四，可名者三百二十，为星二千五百，而海人之占未存焉。”据现今天文学家统计，以肉眼能看到的六等星为止，总数约 6000 颗，而在同时间同一地方所能看到

的星，也不过 2500 颗左右，可见张衡的观察是比较精确的。

张衡在天文学上这种创见和发现，在今天看来，虽然并不稀奇，而且还有不科学之处，但在 1800 多年前科学水平还很低的情况下，张衡能有这样的见解，这就使我们不能不惊异他大胆的创见和卓越的智慧了。以张衡和世界各国同时代天文学家相比，他也是最杰出的一个。这是值得我们骄傲的。