古代科学家张衡的故事
张衡是中国古代科学家、文学家、发明家,他发明了“地动仪”,这是世界上第一架测定地震及其方位的仪器。他还发明了“浑天仪”、“候风仪”等仪器。
我们在小学语文课本里学习过“数星星的孩子”,这个孩子就是我国古代科学家张衡。张衡的故事家喻户晓,他的成就世人皆知。
张衡是东汉时候杰出的科学家。他从小就爱想问题,对周围的事物,总要寻根究底,弄个水落石出。
在一个夏天的晚上,张衡和爷爷、奶奶在院子里乘凉。他坐在一张竹床上,仰着头,呆呆地看着天空,还不时举手指指划划,认真地数星星。
张衡对爷爷说:“我数的时间久了,看见有的星星位置移动了,原来在天空的,偏到西边去了。有的星星出现了,有的星星又不见了。它们不是在跑动吗?”
爷爷说道:“星星确实是会移动的。你要认识星星,先要看北斗星。你看那边比较明亮的七颗星,连在一起就像烫衣服的熨斗,很容易到……”
“噢!我到了!”小张衡很兴奋又问:“那么,它是怎样移动的呢?”
爷爷想了想说:“大约到半夜,它就移到地平线上,到天快亮的时候,这北斗就翻了一个身,倒挂在天空……”
这天晚上,张衡一直睡不着,多次起来看北斗。夜深人静,当他看到那闪烁而明亮的北斗星时,果然倒挂着,他感到多么高兴啊!他想:这北斗为什么会这样转来转去,是什么原因呢?天一亮,他便赶去问爷爷,谁知爷爷也讲不清楚。于是,他带着这个问题,读天文书去了。
后来,张衡长大了,皇帝得知他文才出众,把张衡召到京城洛阳担任太史令,主要是掌管天文历法的事情。
为了探明自然界的奥秘,年轻的张衡常常一个人关在书房里读书、研究,还常常站在天文台上观察日月星辰。他想,如果能制造出一种仪器,能够上观天,下察地,预报自然界将要发生的情况,这对人们预防灾害,揭穿那些荒诞的迷信鬼话,该是多么好啊!
于是,张衡把从书本中和观察到的材料,进行分析研究,开始了试制“观天察地”仪器的工作。
他把研究的心得先写成一本书,叫做《灵宪》。在这本书里,他告诉人们:天是球型的,像个鸡蛋,天就像鸡蛋壳,包在地的外面,地就像蛋黄,就叫做“浑天说”。
接着,张衡根据这种“浑天说”的理论,开始设计、制造仪器了。不知经过多少个风雨晨昏,熬过多少个不眠之夜,一个当时世界上最先进的天文仪器--浑天仪诞生了。这个大铜球很像今天的地球仪,它装在一个倾斜的轴上,利用水力转动,它转动一周的速度恰好和地球自转一周的速度相等。而且在这个人造的天体上,可以准确地看到太空中的星象。张衡说:“天上的星星,能见的共有二千五百颗,但我们经常能看到的却只有一百二十颗。”
张衡的故事后来,张衡经过努力钻研,又发明创造了世界上第一架能预报地震的仪器--地动仪。这个地动仪也是钢铸造的,形状像个酒坛子,四周铸着八条龙,每条龙口里含着一个小铜球。只要哪一条龙口中的铜球吐了出来,就预示着那个方向发生地震了。测试非常灵验,没有一次不准。
张衡在科学上的创造发明是伟大的,这是由于他从小就爱科学,勤奋地学习钻研和不懈地观察实验,而且能把书本知识和实践经验结合起来,通过自己刻苦研究、创造才获得的。
张衡家族世代为当地的大姓。他的祖父张堪,自小志高力行,被人称为圣童,曾把家传余财数百万让给他的侄子。光武帝刘秀登基后张堪被任命为蜀郡太守,随大司马吴汉讨伐割据益州的.公孙述,立有大功。其后又领兵抗击匈奴有功,被拜为渔阳太守。曾以数千骑兵击破匈奴来犯的一万骑兵。此后在他的任期内匈奴再也没有敢来侵扰。他又教人民耕种,开稻田八千顷,人民由此致富。所以,有民谣歌颂他说:"张君为某某某,乐不可支。"张堪为官清廉。伐蜀时他是首先攻入成都的,但他对公孙述留下的堆积如山的珍宝毫无所取。蜀郡号称天府,但张堪在奉调离蜀郡太守任时乘的是一辆破车,携带的只有一卷布被囊。
张衡像他的祖父一样,自小刻苦向学,少年时便会做文章。16岁以后曾离开家乡到外地游学。他先到了当时的学术文化中心三辅(今陕西西安一带)地区。这一地区壮丽的山河和宏伟的秦汉古都遗址给他提供了丰富的文学创作素材。以后又到了东汉都城洛阳。在那儿,他进过当时的最高学府太学,结识了后来著名的学者崔瑗,与他结为挚友。张衡兴趣广泛,自学《五经》,贯通了六艺的道理,而且还喜欢研究算学、天文、地理和机械制造等。但在青年时期,他的志趣大半还在诗歌、辞赋、散文上,尽管他才高于世,却没有骄傲之情。平常从容淡泊,不喜欢与俗人相交。
张衡幼年时代,家境贫寒,但他年幼好学,天资聪慧。汉名士崔瑷说他“天资睿哲,敏而好学,如川之逝,不舍昼夜”。他十几岁时,便积累了相当丰富的知识。和帝永元六年(公元94年),张衡胸怀远大的某某某治抱负,离开了家乡,开始游历名都大邑,求师问业,曾游于三辅,入京师,观太学,遂诵《五经》,贯六艺,十八岁便写成了第一篇文学作品,《温泉赋》。
张衡二十三岁时,受聘于南阳郡太守鲍德门下当主薄。此后他花了十年功夫,写成了著名的《二京斌》(即,西京斌》、《东京斌》),讽刺“天下承平日久,自王侯以下莫不逾侈”的不良风气,并淋漓尽致地描绘出名都故城的盛大场面,表现了他在文学方面的较高成就。
永初四年(公元110年),张衡由鲍德举荐,进京作了郎中,在任三年,迁升为尚书侍郎,元初二年(公元115年),又调升,太师令,掌管天文、历法、预报天象气候。从此,他潜心钻研文学,获得了很高的成就。
张衡的宇宙天体观是“浑天说”,认为“浑天如鸡子”,天和地的关系就象蛋壳包蛋黄一样,天外地内。他所著《灵宪》一书,用赤道、黄道、南极、北极等名词,并画出我国第一张完
备的星某某某,共有2500颗恒星。公元117年,他创造了世界上第一架利用铜壶滴漏带动的浑天仪,浑天仪分内外两圈,可以转动,上面刻有南北极和赤道、黄道。二十四节气以及日月星辰等,日月星辰位置和出没情况与宇宙间的情形完全一致。建光元年(公元121年),张衡调任司马令,后上日蚀表。顺帝永建元年(公元126年),再转任太史令旧职。阳嘉元年(公元132年),又创造了候风地动仪,以精铜铸之,状似酒樽,四周镶有八条龙,龙头对着东、南、西、北及东北、东南、西北、西南八个方向,龙嘴各衔铜丸一个,每个龙头下面各蹲一只青蛙。如果发生地震,发生地震的那个方向的龙嘴会自动张开,铜丸随之滚出,落入青蛙嘴中,工作人员便可立刻记下地震的时间和方向。
张衡还创造发明了计里鼓车、指南车、测影土圭、独飞木雕等,撰写了《历法灵宪》和《算罔论》,著有三十多篇科学、哲学、文学方面的著作。他在历法、算学、哲学以及文学艺术上都有很大贡献。