张衡科技成就在世界的地位和影响

摘 要：张衡在地震学、天文学和机械制造等方面的卓越成就在世界科技发展史上具有突出的地位和深远影响。

关键词：张衡；科技成就；地动仪；浑天学说；木圣

世界文化名人、“科圣”张衡是我国汉代伟大的科学家、发明家。他对世界地震学、天文学及机械制造方面的卓著业绩彪炳千秋。他在世界科技发展史上占有突出的地位，产生了深远而广泛的影响。

1 地动仪：地震测量的先驱

公元132年，张衡利用地震波的传播和力学的惯性原理，制造出世界上第一台测定地震方位的地动仪。据范晔《后汉书・张衡列传》记载，公元138年，陇西（今甘肃省东南部）发生了地震，张衡的地动仪准确测出了距京师洛阳一千多里的地震。自此开始，人类历史上出现了第一台测量地震的科学仪器。它揭开了地震科学的新纪元。它表明，人类在同地震作斗争的历史上，中国天才学者张衡写下了最光辉的一页。正是在张衡奠定的坚实基础上，当代地震科学家才得以成功预报多次地震。[1]

1976年英国《金融时报》载文称：“地震预报的第一次实际应用是中国人进行的。因为早在公元130多年就出现了中国张衡地动仪――现代地动仪的先驱。”英国剑桥大学李约瑟教授在《中国科学技术史》第24章“地震学”中指出：“地震仪的鼻祖出在中国，这一点是无可置疑的。这是张衡卓越的贡献。关于张衡，不少现代的西文地震学家，如米尔恩、西伯格、贝尔拉格等，都曾坦率地承认张衡在这一方面的巨大功绩。”1703年，欧洲人德・拉・奥特弗耶根据振动时水银从盘中溢出的原理制成现代地震仪。其制作原理和制造工艺，尚没有张衡地动仪先进。1751年，英国学者比纳试制成一架垂直摆的地震仪，其制作原理和张衡地动仪类似，但当时还不能投入实际观察。至1879年，英国人埃文才制造成有实际效用的地震仪。1889年，德国学者伯希维茨用设在波茨坦的地震仪，第一次记录到日本发生的地震，比张衡地动仪成功验震晚了1750多年。1906年，德国人维歇尔研制一台地震仪，它和张衡地动仪尽管外型有差异，但其内部构造和工作原理基本一致，都是应用处于不稳平衡的倒立摆结构和相对运动的原理，同为机械传力方式。不难看出，当年维歇尔在研制该仪器时，在设计思路上可能受了张衡地动仪的启迪，然而却比张衡晚了1700多年。[2]

2 天文学：浑天学说和浑天仪

张衡在天文学方面的重要贡献，是写下了天文学著作《灵宪》。该书从哲学和科学的高度阐述了天地的生成和结构，解释了日月星辰的本质和运行规律。他指出，天地万物及其变化并不是由神创造和安排的，因此具有无神论的性质。张衡明确提出宇宙无限的科学概念，他认为“宇之表无极，宙之端无穷”，即宇宙在时间和空间上都是无限的。张衡第一次用科学的方法解释了日月食形成的原因。

张衡通过卓越的科学实验和理论研究，建立当时不但在中国，而且在世界范围内也是具有先进意义的最系统、最完备的浑天学说的理论体系。他通过对天体运转情况的观测，得出一周天为三百六十五又四分之一度的结论，与近代所测地球绕太阳一周历时365天5小时48分46秒的数值相差无几。

西方和张衡同时代的天文学家是古希腊的托勒密。托勒密的“地球中心说”认为地球静止不动，是运动的中心，太阳、月亮均围绕地球旋转。地球之外有九重天，上帝就住在第九层。托勒密学说给自然界蒙上了神秘色彩，为宗教利用这个学说打开了方便之门。张衡的天文学说和托勒密的宇宙理论相比要先进得多。张衡关于行星运动规律的认识，在世界天文学发展史上具有重要意义。他比近代德国天文学家开普勒著名的“行星运动三定律”要早1500多年。

张衡不但是浑天学说的集大成者，还依据此种理论于公元117年研制成功观测天象的仪器――浑天仪。这是世界上第一台用水推动的大型铜质天文仪器，其形状是球形的，相当于现在的天球仪。此种精密的科学仪器提供了极精巧的观察天象的工具，对世界天文学的研究产生很大的启发和借鉴作用。

3 木圣：机械制造的高手

张衡在前人劳动生产成果的基础上，刻苦钻研，撷其精华，发明制造了指南车、记里鼓车、独飞木雕、候风仪等精巧的器物。指南车是一种双轮独辕车，由马拉动。车箱内采用一种能自动离合的齿轮系，车箱外壳上，置有一个木制仙人。无论车朝哪个方向转弯，它的伸臂都指向南方。

张衡制造的记里鼓车也是利用齿轮的差动关系制成的。据晋代崔豹《古今注》记载：“记里车，车上为二层，皆有木人，行一里下层击鼓，行十里上层击镯。”张衡的指南车和记里鼓车均已失传，现在我国考古专家已经把两种车复制成功，现存中国历史博物馆。它们的精密设计是机械制造技术的卓越成就。它所利用的齿轮差动原理，早于西方同类技术1800多年，受到西方学者高度评价，称誉它是一切控制机械的蓝本之一。在木制机械方面，张衡还发明了独飞木雕。张衡于公元126年写成的《应间》里说：“三轮可使自动，木雕犹能独飞。”《后汉书・本传》里记载：“张衡尝作木鸟，假以羽翮，腹内施机，能飞数里。”张衡的机械飞行器不但是中国最早的飞行器，也是世界最早的飞行器。国外机械飞行器的最早记录是公元1754年俄国的莫洛诺索夫用钟表发条带动螺旋桨推进器的试验。但他只是天平盘中的试验，未能实现空中飞翔。它比张衡制作的“独飞木雕”晚了1500多年。

据魏晋人所著的《三辅黄图》记载，张衡还发明一种气象学的仪器――候风仪。这种铜质仪器遇风乃动，因此又称“相风铜鸟”。它既能测量风向，又能测量风速，和西方国家屋顶上出现的候风鸡相类似。西洋的候风鸡到12世纪时始有记载，比张衡相风铜鸟的记载晚了1000年。[3]由于张衡在木制机械方面的辉煌成就，他同三国时期的马钧，一齐被后人称为“木圣”，受到后人永久的尊崇。在数学方面，张衡在其数学专著《算罔论》中推算出圆周率的值为3.1416，这和今天所知的圆周率虽有距离，但比印度和阿拉伯数学家算出的同样的数值分别早400年到600年，比欧洲人测算出的数值早1300多年。

张衡伟大的科学献身精神，受到世界人民的景仰。早在上世纪五十年代，张衡就被列入世界文化名人。外国人把他同哥白尼、伽利略、牛顿、达尔文齐名并题。俄罗斯莫斯科大学门前10位世界科学家铜像中就有张衡。1970年，国际天文学联合会命名月球上一座环形山为“张衡山”，1977年，国际天文学联合会将太阳系中一颗编号为1802的行星，命名为“张衡星”。这是当今世界对建造世界文明的科学巨匠表示的最崇高的敬意。

参考文献：

[1]刘永平.张衡地动仪在亚洲和世界的影响.

[2]唐兆华.维歇尔地震仪与候风地动仪.

[3]竺可桢.中国过去气象学上的成就[J].科学大众，1951（5）.影视艺术