比阿基米德所处年代稍晚一些的时候，在我国古代科技史上，也出现了一位令人景仰的人物——张衡。
张衡是我国东汉时期杰出的科学家。汉章帝建初三年，即公元78年，他出生在河南省南阳市石桥镇。张衡的祖父张堪做过地方官吏，曾任蜀郡和渔阳太守，但到了他父亲这一辈，家境急剧衰落，所以张衡的童年是在贫困中度过的。
▲张衡像
贫困的生活使张衡立志发奋读书，十多岁的时候，他已博览群书，写得一手好文章。公元94年，张衡离家出外求学。他到了当时最繁华的学术文化中心长安（今西安），在这里，他拜访了一些有学问的老师，结交了不少朋友。后来，他又来到当时东汉时期的首都洛阳，就读于最高学府——太学。张衡在这所学校里，广泛阅读各家各派的著作，并善于把书本知识和实际见闻对照起来学习，因此学问大有长进。一个偶然的机会，张衡读到一本叫作《太玄经》的书，这是西汉末年的学者扬雄写的一本哲学著作，里面谈到了许多自然科学方面的问题。张衡对书中有关物理、天文方面的内容产生了浓厚的兴趣，开始研究起来。不久以后，张衡被皇帝任命为太史令，负责掌管历法，观测天文、气象等，这为他进一步研究自然科学创造了条件。张衡经常观察日月星辰，探索它们在天空里运行的规律。他最先正确地解释了月食的成因，认为月食是由于月球进到地球阴影里的缘故；他还首先指出了月球本身不发光，月光是太阳光照到月球上面反射所形成的；他根据太阳在天空中的运行规律，解释了冬天昼短夜长和夏天昼长夜短的道理。后来，他把自己多年的研究成果写成了一本书，叫作《灵宪》。在这本书中，他已经用了赤道、黄道、南极、北极等名词，记录了2500多颗恒星，并且画出了我国第一张完备的星图。在那个时代，人们为了解释天体运动的自然现象，提出了各种学说，其中最有代表性的是盖天说和浑天说。盖天说认为，地是平的，天像一只碗，反扣在地上。而浑天说则认为，天好像一个鸡蛋壳，包在地的外面，地好像鸡蛋黄，居于天的中间。张衡赞成并发展了浑天说的思想。浑天说虽然不完全符合客观现实，但比盖天说大大前进了一步。在《灵宪》中，张衡明确提出，大地是一个圆球；宇宙和天地不是一回事，天地有大小，而“宇之表无极，宙之端无穷”，也就是说宇宙是无限的。公元117年，张衡根据发展了的浑天说，制造了世界上第一架自动的天文仪器——流水转动的浑天仪。它能生动地表演天体的结构和运行，相当于现代的天球仪。浑天仪的构造主要是一个大铜球，上面刻着恒星和南极北极、经度纬度、赤道黄道。铜球装在一个倾斜的轴上，利用水力的作用，使铜球转动一周的速度恰好和地球自转一周的速度相等。根据历史记载，这架浑天仪做得非常巧妙，人坐在屋子里看着仪器，就可以知道哪颗星正从东方升起，哪颗星已经到了中天，哪颗星就要落下西方去。但是，在当时的封建社会里，自然科学得不到应有的重视，这类创造发明被视为雕虫小技，浑天仪到东晋以后就失传了。今天在北京建国门古观象台上，有一架清朝铸造的天球仪，跟张衡所造的大体相仿，但是不能自主转动。南京紫金山天文台也陈列着一座明朝仿制的浑天仪。张衡对物理学的贡献，是利用力学原理制成了世界上第一架记录地震的仪器——地动仪。
我国在东汉时期发生的地震次数较多。据史书记载，从公元96年到公元125年的29年时间里，就有23次较大的地震发生。为了准确、及时地记录各地的地震，经过6年的细心研究，张衡在公元132年制成了地动仪。利用它，不仅可以知道有没有发生地震，而且可以测出地震发生的大致方位。而在欧洲，直到18世纪才造出类似的地震仪。张衡的地动仪用精铜铸成，外形像个酒坛。仪器外部铸着八条龙，对准东、南、西、北和东南、东北、西南、西北8个方向。每条龙的龙嘴是活动的，都含着一颗小铜球，好像欲吞欲吐的样子。地上对准龙嘴蹲着8个铜蛤蟆，仰着头，张着大嘴来接球。在地动仪内部，立有一个上粗下细的震摆，它支面小，重心又高，所以稳定性很差。在摆的周围，有8根和龙嘴上唇相连的曲杆，如果哪个方向发生了地震，震摆就会倒向哪个方向的曲杆，致使龙嘴张开，铜球就会“当”的一声落向下方的铜蛤蟆嘴里。公元138年的一天，地动仪西边的铜球突然“当”的一声落了下来，这说明洛阳的西方发生了地震。可是洛阳的人都没有丝毫感觉，学者和官僚们议论纷纷，讥笑张衡的地动仪不准。可是没过几天，有使者到京城报告，果然在离洛阳千里之外的陇西发生了地震。这时候，大家才赞叹地动仪真是灵敏。张衡是一位博才多学的科学家，他在物理学、天文学、数学、文学和绘画方面都有独到的成就。特别是他创造的浑天仪和地动仪，在我国古代科技史上写下了光辉的一页。公元139年，张衡在洛阳与世长辞，终年61岁。中华人民共和国成立以后，人们非常尊敬这位1800多年前的科学家，重修了张衡墓。郭沫若同志在他的墓碑上题词说：“如此全面发展之人物，在世界史上亦所罕见。万祀千龄，令人景仰。”
📝 编辑 / 陈枳佑
📋︎ 审核 / 付会军
🎨 指导 / 黄迎光
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