數(shù)窮天地，制作造化——張衡

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2017-12-27? 青野云麓

張衡（78年—139年），字平子。漢族，南陽(yáng)西鄂（今河南南陽(yáng)市石橋鎮(zhèn)）人，南陽(yáng)五圣之一，與司馬相如、揚(yáng)雄、班固并稱(chēng)漢賦四大家。中國(guó)東漢時(shí)期偉大的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、發(fā)明家、地理學(xué)家、文學(xué)家，在東漢歷任郎中、太史令、侍中、河間相等職。晚年因病入朝任尚書(shū)，于永和四年（139年）逝世，享年六十二歲。北宋時(shí)被追封為西鄂伯。

張衡為中國(guó)天文學(xué)、機(jī)械技術(shù)、地震學(xué)的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)，發(fā)明了渾天儀、地動(dòng)儀，是東漢中期渾天說(shuō)的代表人物之一。被后人譽(yù)為“木圣”（科圣），由于他的貢獻(xiàn)突出，聯(lián)合國(guó)天文組織將月球背面的一個(gè)環(huán)形山命名為“張衡環(huán)形山”，太陽(yáng)系中的1802號(hào)小行星命名為“張衡星”。后人為紀(jì)念張衡，在南陽(yáng)修建了張衡博物館。

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一、張衡——東方的亞里士多德

第一個(gè)將張衡作為中國(guó)古代著名科學(xué)家，全面系統(tǒng)地介紹給西方人并引起他們重視的是英國(guó)人李約瑟。李約瑟(1900—1995)，英國(guó)著名科學(xué)家，劍橋大學(xué)教授，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，學(xué)術(shù)院院士。1942年，受英國(guó)皇家學(xué)會(huì)派遣，來(lái)中國(guó)援助戰(zhàn)時(shí)科學(xué)與教育機(jī)構(gòu)，在重慶建立中英科學(xué)合作館。1946年，任聯(lián)合國(guó)教科文組織自然科學(xué)部主任。1948年，返回劍橋，開(kāi)始編寫(xiě)系列巨著《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》。1954年，他的煌煌巨著《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》第一卷出版發(fā)行，轟動(dòng)了當(dāng)時(shí)的國(guó)際學(xué)術(shù)界。書(shū)中將張衡在科學(xué)技術(shù)方面的成就，分章節(jié)系統(tǒng)地進(jìn)行了介紹。

在地震學(xué)方面，李約瑟說(shuō)：“中國(guó)在地震理論方面雖然并沒(méi)有占領(lǐng)先地位，但是地震儀的鼻祖則是出自中國(guó)，這一點(diǎn)是無(wú)可置疑的，這是卓越的數(shù)學(xué)家兼天文學(xué)家、地理學(xué)家張衡的貢獻(xiàn)。不少現(xiàn)代的西方地震學(xué)家如米爾恩、西伯格和貝爾拉格等都曾坦率地承認(rèn)張衡在這一方面的巨大功績(jī)。”制圖學(xué)方面，李約瑟說(shuō)：“中國(guó)的制圖傳統(tǒng)是由張衡的偉大著作所開(kāi)創(chuàng)的，并且從未中斷地一直繼續(xù)到耶穌會(huì)傳教士來(lái)到中國(guó)的那個(gè)時(shí)候?！薄皬埡馑坪鯌?yīng)當(dāng)算是矩形網(wǎng)格座標(biāo)的創(chuàng)始人”。

天文學(xué)方面，李約瑟說(shuō)：“公元132年前后，張衡所制作的一些渾儀當(dāng)中，有一個(gè)是借助于漏壺的恒壓水頭用水輪緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)的，這是第一座水運(yùn)渾儀?！痹谀局茩C(jī)械方面，張衡巧妙利用差速齒輪的原理，制造了不論車(chē)行方向怎樣變換．車(chē)上站著的木人的手卻永遠(yuǎn)指著南方的指南車(chē)和計(jì)算行車(chē)?yán)锍痰挠?jì)里鼓車(chē)。1947年，英國(guó)科學(xué)家王徹斯特在研究了張衡的指南車(chē)之后盛贊說(shuō)：“西方各國(guó)最近六十年才知道差速齒輪的道理，中國(guó)人民在一千多年以前就應(yīng)用了?！崩罴s瑟稱(chēng)贊說(shuō)：“它是一切控制論機(jī)械的祖先之一。”張衡在機(jī)械學(xué)方面的另一個(gè)創(chuàng)舉，就是制造的“水運(yùn)渾天儀”和“瑞輪蓂莢”都使用了復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)和自控裝置。水運(yùn)渾天儀不僅是最精密的天文儀器，也是世界上鐘表的祖先，李約瑟評(píng)價(jià)說(shuō)：“中國(guó)的渾天儀在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，往往形式上是天文觀(guān)測(cè)儀器，而本質(zhì)上卻是時(shí)鐘裝置。因?yàn)閺膹埡鈺r(shí)代起，天文技術(shù)人員就一直想做出一種緩慢旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)輪，以便達(dá)到與天上的周日視運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致?！薄斑@種儀器正是以巨型天文鐘的形式，走在歐洲14世紀(jì)第一具機(jī)械鐘的前面”?！爸袊?guó)天文鐘的傳統(tǒng)，似乎很可能是后來(lái)歐洲中世紀(jì)天文鐘的直接祖先”。

基于西方急于對(duì)有著悠久歷史、燦爛文化的神秘中華文明古國(guó)的了解，和李約瑟《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》全面系統(tǒng)的介紹，使得西方社會(huì)對(duì)張衡的了解從無(wú)到有，由淺入深，張衡的天才智慧和發(fā)明創(chuàng)造迅速征服了西方世界，在他們看來(lái)，張衡的豐功偉績(jī)可與古希臘偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家、教育家，在邏輯、教育、物理、政治、經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)等方面都取得巨大成績(jī)，被西方譽(yù)為“百科全書(shū)”的亞里士多德(前384—前322)相提并論，并稱(chēng)：張衡是東方的亞里士多德。

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二? 享譽(yù)世界的張衡地動(dòng)儀

與中國(guó)隔海相望的日本，是一個(gè)多地震的國(guó)家，地震引起的山崩海嘯、江河泛濫、房屋倒塌，給人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)造成了極大的損失。日本學(xué)者為此從未間斷對(duì)地震進(jìn)行研究，試圖對(duì)地震進(jìn)行早期預(yù)測(cè)，將損失降低到最小程度。1880年，世界第一個(gè)地震學(xué)會(huì)在日本成立，學(xué)會(huì)邀請(qǐng)了現(xiàn)代地震學(xué)創(chuàng)始人英國(guó)人米爾恩。米爾恩在會(huì)上發(fā)表了重要講話(huà)，他說(shuō)：“人類(lèi)歷史上第一個(gè)地震儀是中國(guó)人張衡發(fā)明的?！?/span>

張衡發(fā)明的地動(dòng)儀，用青銅鑄造，形似酒尊，中間有都柱，儀表朝向八個(gè)方向有八個(gè)龍頭，每個(gè)龍頭下面，各有一蟾蜍張嘴對(duì)準(zhǔn)龍口。儀器表面繪有篆文、鳥(niǎo)獸圖案，其“牙機(jī)巧制”均隱藏在地動(dòng)儀內(nèi)部，如有地震發(fā)生，都柱就倒向震源方向，觸發(fā)龍口中機(jī)關(guān)，使其將龍口內(nèi)銅丸吐出，掉在蟾蜍嘴中，響聲激揚(yáng)，其他龍口則紋絲不動(dòng)，觀(guān)測(cè)人員就可知哪個(gè)方位發(fā)生了地震。精密的儀器，天才的發(fā)明，讓日本學(xué)者對(duì)張衡佩服得五體投地，繼而引發(fā)了研究張衡地動(dòng)儀的熱潮。

莪原尊禮、今村明恒、服部一三等眾多日本地球物理學(xué)者，都對(duì)張衡地動(dòng)儀進(jìn)行了深入研究，并依照《后漢書(shū)·張衡傳》有關(guān)地動(dòng)儀的文獻(xiàn)記載，結(jié)合自己的實(shí)踐，制作出了地動(dòng)儀模型。1938年，今村明恒仿制了一臺(tái)張衡地動(dòng)儀，把它安放在自己家里進(jìn)行實(shí)際觀(guān)測(cè)，并與東京大學(xué)地震臺(tái)上的現(xiàn)代地震儀觀(guān)測(cè)結(jié)果作對(duì)比。今村明恒說(shuō)，他利用張衡地動(dòng)儀“每次可以速斷震源的概略位置，感到對(duì)張衡地動(dòng)儀的興味倍增”。1953年，澳大利亞學(xué)者布倫在《地震學(xué)引論》一書(shū)的第一章寫(xiě)道：“公元132年，中國(guó)張衡發(fā)明了一個(gè)能指示地震方向的儀器。這個(gè)儀器曾記到一些人們不能感覺(jué)的地震……”1955年，蘇聯(lián)學(xué)者薩瓦林斯基·基爾諾斯在《地震學(xué)與測(cè)震學(xué)》一書(shū)中寫(xiě)道：“最早的地動(dòng)儀是公元132年中國(guó)張衡發(fā)明的地動(dòng)儀。”

此外。美國(guó)學(xué)者李斯特、法國(guó)學(xué)者、墨西哥學(xué)者羅姆尼茲等一些西方學(xué)者及相關(guān)雜志．都確認(rèn)張衡地動(dòng)儀是世界上最早的地動(dòng)儀，并附有地動(dòng)儀的圖形和文字說(shuō)明。1974年，加拿大地球物理局局長(zhǎng)、科學(xué)家惠瑟姆曾對(duì)中國(guó)考察組拿出珍藏的日本學(xué)者送給他的張衡地動(dòng)儀袖珍模型，表示對(duì)張衡地動(dòng)儀的欽佩；1975年，加拿大地震考察團(tuán)訪(fǎng)問(wèn)中國(guó)時(shí)說(shuō)：“遼寧大地震的預(yù)報(bào)是繼張衡地動(dòng)儀之后的第二件大事。”1976年，英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》發(fā)表文章說(shuō)：“對(duì)于自然災(zāi)害，東方人并不陌生——中國(guó)人有近三千年的地震文字記載。地震預(yù)報(bào)的第一次實(shí)際運(yùn)用是中國(guó)人進(jìn)行的。因?yàn)樵缭诠话偃嗄昃统霈F(xiàn)了中國(guó)張衡地動(dòng)儀——現(xiàn)代地震儀的先驅(qū)?！?/strong>

李約瑟博士的《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》對(duì)張衡地動(dòng)儀也給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為地震儀的鼻祖出在中國(guó)，是張衡的偉大貢獻(xiàn)。張衡地動(dòng)儀是利用科學(xué)儀器探索地震奧秘、打開(kāi)科學(xué)大門(mén)的偉大創(chuàng)舉。它表明，在人類(lèi)與地震做斗爭(zhēng)的歷史上，中華民族的優(yōu)秀代表人物張衡為第一人，他是世界公認(rèn)的人類(lèi)從事地震科學(xué)研究的先驅(qū)和世界地震科學(xué)的鼻祖。

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張衡一生不媚權(quán)貴、尊重科學(xué)、發(fā)奮進(jìn)取、自強(qiáng)不息的高貴品質(zhì)和他“約己博藝，無(wú)堅(jiān)不鉆”的精神，同他的科學(xué)成就一樣受到全世界人民的敬仰。上世紀(jì)50年代，張衡就被列為世界十大文化名人之一；原蘇聯(lián)莫斯科廣場(chǎng)樹(shù)立了一座張衡雕像；《劍橋中國(guó)史》對(duì)張衡進(jìn)行了介紹；美國(guó)人撰寫(xiě)的《世界史上的科學(xué)技術(shù)》介紹了張衡發(fā)明的地動(dòng)儀；1970年國(guó)際上用張衡的名字命名月球背面的一個(gè)環(huán)形山叫“張衡山”；1977年國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)又將太陽(yáng)系中一顆編號(hào)為1802的小行星命名為“張衡星”，國(guó)際上更是由于張衡對(duì)人類(lèi)的貢獻(xiàn)而把他和哥白尼、達(dá)爾文、牛頓、伽俐略并稱(chēng)。一代科圣張衡的名字不僅超越了國(guó)界，而且飛上了太空，他將與天地共存，與日月同輝。