Question

五年级品社书里的祖冲之和张衡的资料有哪些？急！急！急！急！

Answer 1

张衡（78-139），字平子，南阳西鄂（今河南南阳县石桥镇）人。他是我国东汉时期伟大的天文学家，为我国天文学的发展作出了不可磨灭的贡献；在数学、地理、绘画和文学等方面，张衡也表现出了非凡的才能和广博的学识。

张衡是东汉中期浑天说的代表人物之一；他指出月球本身并不发光，月光其实是日光的反射；他还正确地解释了月食的成因，并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。

张衡观测记录了两千五百颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪，第一架测试地震的仪器——候风地动仪，还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等。

张衡共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇，其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。

为了纪念张衡的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“张衡环形山”，将小行星1802命名为“张衡小行星”。

20世纪中国著名文学家、历史学家郭沫若对张衡的评价是：“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见，万祀千龄，令人景仰。”

后世称张衡为 木圣（科圣）。
张衡字平子。南阳郡西鄂县(今河南南阳)人。东汉建初三年(公元78年)生；
永和四年(公元139年)卒。天文学、机械技术、地震学。

张衡出身于名门望族。其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。光武帝登基后张堪受荐拜官。曾被任为蜀郡太守随大
司马吴汉讨伐割据蜀郡的公孙述，立有大功。其后又领兵抗击匈奴有功，拜为渔
阳(今北京附近)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：“张君为政，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，很有文采。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)。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。以后又到了东汉首
都洛阳。在那儿，他进过当时的最高学府——太学，结识了一位青年学者崔瑗，
与他结为挚友。崔瑗是当时的经学家、天文学家贾逵的学生，也精通天文、历法、
数学等学问。和帝永元十二年(公元100年)张衡应南阳太守鲍德之请，作了他的
主簿，掌管文书工作。8年后鲍德调任京师，张衡即辞官居家。在南阳期间他致
力于探讨天文、阴阳、历算等学问，并反复研究西汉扬雄著的《太玄经》。他在
这些方面的名声引起了汉安帝的注意。永初五年(公元111年)张衡被征召进京，
拜为郎中。

元初元年(公元114年)迁尚书郎。次年，迁太史令。以后曾调任他职，但5年
后复为太史令。总计前后任此职达14年之久，张衡许多重大的科学研究工作都是
在这一阶段里完成的。顺帝阳嘉二年(公元133年)升为侍中。但不久受到宦官排
挤中伤，于永和元年(公元136年)调到京外，任河间王刘政的相。刘政是个骄横
奢侈、不守中央法典的人，地方许多豪强与他共为不法。张衡到任后严整法纪，
打击豪强，使得上下肃然。3年后，他向顺帝上表请求退休，但朝廷却征拜他为
尚书。此事颇有蹊跷，因尚书的官秩远低于侍中或相，他是否应征，史载不彰。
就在这一年(永和四年，即公元139年)他即告逝世。

张衡是一位具有多方面才能的科学家。他的成就涉及到天文学、地震学、机
械技术、数学乃至文学艺术等许多领域。

1．天文学

张衡在天文学方面有两项最重要的工作——著《灵宪》，作浑天仪。此外，
在历法方面也有所研究。

关于《灵宪》

《灵宪》是张衡有关天文学的一篇代表作，全面体现了张衡在天文学上的成
就和发展。原文被《后汉书·天文志》刘昭注所征引而传世。文中介绍的天文学
要点如下：

(1)宇宙的起源。《灵宪》认为，宇宙最初是一派无形无色的阴的精气，幽
清寂寞。这是一个很长的阶段，称为“溟滓”。这一阶段乃是道之根。从道根产
生道干，气也有了颜色。但是，“浑沌不分”，看不出任何形状，也量不出它的
运动速度。这种气叫做“太素”。这又是个很长的阶段，称为“庞鸿”。有了道
干以后，开始产生物体。这时，“元气剖判，刚柔始分，清浊异位，天成于外，
地定于内”。天地配合，产生万物。这一阶段叫做“太玄”，也就是道之实。
《灵宪》把宇宙演化三阶段称之为道根、道干、道实。在解释有浑沌不分的太素
气时引了《道德经》里的话：“有物混成，先天地生。”这些都说明了《灵宪》
的宇宙起源思想，其渊源是老子的道家哲学。《灵宪》的宇宙起源学说和《淮南
子·天文训》的思想十分相像，不过《淮南子》认为在气分清浊之后“清阳者薄
靡而为天，重浊者凝滞而为地”。天上地下，这是盖天说。而《灵宪》主张清气
所成的天在外，浊气所成的地在内，这是浑天说。

总之，张衡继承和发展了中国古代的思想传统认为宇宙并非生来就是如此，
而是有个产生和演化的过程。张衡所代表的思想传统与西方古代认为宇宙结构亘
古不变的思想传统大异其趣，却和现代宇宙演化学说的精神有所相通。

(2)关于宇宙的无限性。战国时代的《尸子》定义说，“上下四方曰宇，往
古来今曰宙”。宇就是空间，宙就是时间。中国的传统思想是把空间和时间联系
在一起的。这一点也和西方古代把二者看成是两个互相割裂的概念大不相同。但
是，中国和西方一样，在二者是有限还是无限的问题上历来也有争论。《庄子》
一书中就有宇宙在空间和时间上都是无限的说法。而西汉末年的扬雄却认为“阖
天为宇，辟宇为宙”，在空间上是有限的，在时间上是有起点的。张衡虽然长期
研究扬雄的《太玄经》，并受到扬雄较深的影响，但在宇宙的无限性上却不愿遵
循扬雄。《灵宪》认为人目所见的天地是大小有限的，但是，超出这个范围，人
们就“未之或知也。未之或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷”。宇
宙在空间上没有边界，在时间上没有起点。扬雄的思想和目前天文学界最负盛名
的大爆炸宇宙学说在终极本质上是相通的。而张衡的结论却和当代的辩证唯物主
义哲学相合。看来，宇宙有限无限的问题还得长期争论下去。

(3)关于天地的结构。《灵宪》把天描述成是恒星所在的地方，它是一个偏
心率极小的椭球：“八极之维，径二亿三万二千三百里。南北则短减千里，东西
则增广千里。通而度之，则是浑已。”天上有一个北极，枢星正好在这个位置上。
日、月、五星都绕它旋转。天还有个南极，是在地底下，人不可见。人目所见的
地表面是平的，正在天的中央，“自地至天，半于八极；则地之深亦如之”。可
见，张衡心目中的地是个半球。在地面上来说，如以8尺高的表在同一天正午测
量日影长度，则南北相距千里的两个地点所量得的表影长度相差1寸。

为什么把天地要设想成是个椭球结构？我们已无法了解，或许，一种可能是
囿于传统。早在《吕氏春秋·有始览》中就提到：“凡四海之内，东西二万八千
里，南北二万六千里”，东西比南北长了二千里。《淮南子·坠形训》中也引了
这两个数值。可见古人大概相当相信天、地的东西要比南北来得长。

地平说和“表影千里差1寸”的理论，过去人们曾以为是盖天说的内容。但
若据此即认为《灵宪》的天地结构模形是盖天说，那就不当了。浑天模型和盖天
模型最主要的不同在于：浑天的天是球状的，天可以转到地下去。天不仅有出于
地上的北极，还有隐于地下的南极。盖天的天则或像一个盖子笼罩着平地(近人
称之为第一次盖天说)，或者和地构成二片平行的曲面(近人称之为第二次盖天
说)。总之，天永远在地之上。天只有北极而不可能有南极。因此，从对天的结
构认识来看，《灵宪》只能划入浑天说而不能视之为盖天说。关于地的问题，必
须指出，历史上的浑盖之争，主要在于天而不在于地。直到唐代一行彻底否定了
日影千里差1寸的旧说之前，水平大地的观念还一直存在于浑天说中。就是在一
行之后，直到西方天文学传入之前，我国仍然未能建立起明确的球形大地的数理
模型。反倒是《灵宪》中的那种“天圆地平”说仍然占有重要地位。

(4)关于日、月的角直径。《灵宪》记载，日、月角直径为整个天周的“七
百三十六分之一”。化成现代通用角度单位即为29′21〃，[根据钱宝琮的研究，
认为《灵宪》的“(日、月)其径当天周七百三十六分之一，地广二百四十二分之
一”当校改为“(日、月)其径当天周七百三十分之一，地广二百三十二分之一”。
如此则日、月的角直径当为 29′35.3〃]。这和近代天文测量所得的日和月的平
均角直径值31′59〃和31′5〃相比，误差都只有2′左右。以二千年前的观测条
件而论，张衡测值可谓精确。

在张衡之前的《周髀算经》中也介绍过一个观测：用一根8尺高的竿子垂直
立于地面，每当太阳过子午线时量竿影长度。当影长正为6尺时，用一根8尺长、
孔径1寸的竹管观看太阳。《周髀算经》认为此时太阳视圆面正好充满竹管。由
此，《周髀算经》按照“千里差1寸”的比例关系，求得此时太阳距人目为10万
里，进而求得太阳的线直径为1250里。由于“千里差1寸”等基本出发点都是错
误的，因而《周髀算经》所得极为荒谬(太阳的线直径实际为139.1万公里)。就
观测本身而论，《周髀算经》的结果也是相当粗疏的。按竹管长8尺，孔径1寸计
算，太阳角直径为42′58〃。误差比《灵宪》所载大多了。

(5)关于月食原因。在张衡之前，人们已对日食的原因有所认识。西汉的刘
向就说过：“日蚀者，月往蔽之”(见《开元占经》卷九所引)。东汉王充在《论
衡·说日篇》中引述过别人的一种更明确的说法：“或说，日食者月掩之也。日
在上，月在下，障于日之形也。”而对于月食原因，则在张衡之前尚无明晰的解
释。大概正是针对这种状况，张衡在《灵宪》中就未及日食原因，而是专门论述
了月食的原因：“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。众星被耀，因水转光。当日之冲，光常不合者，蔽于地也，是谓■虚。
在星星微，月过则食。”

这段话中说到，月亮本身是不发光的，太阳光照到月亮上才产生光月。月亮
之所以出现有亏缺的部分，就是因为这一部分照不到日光。所以，当月和日正相
对时，就出现满月。当月向日靠近时，月亮亏缺就越来越大，终至完全不见。这
样一种月相理论，在《周髀算经》中已有大概：“日兆(按：通照)月，月光乃生，
故成明月。”西汉京房说得更为明确：“先师以为日似弹丸，月似镜体；或以为
月亦似弹丸，日照处则明，不照处则暗”(《开元占经》卷一引)。张衡的月相理
论和他们没有本质的差别，所突出的是张衡强调了月相与日、月相对位置的关系。
但这样一来人们自然要问，既然“当日则光盈”，那么何以有时候当日时会有月
食呢？对此，张衡回答说：“蔽于地也”，即大地挡住了日光，使日光照不到月
亮上去了。张衡把这块大地所产生的影子起个名字叫“■虚”。月亮进入■虚时
就发生月食。《灵宪》对月食原因的阐述是很科学的。

不过，再仔细思考一下■虚，人们又会提出问题。按照《灵宪》所说的天地
结构，地是其下部与天球相密合的半椭球。那么：(i)要使日、月能没入地平且
能在地下运动，日、月就只能是两个无厚的圆面，这就和上面说的月相理论相矛
盾。(ii)太阳没入地平后光线就会被地半球完全挡住，无论什么时候也不会投射
上月亮。这样，晚上的月亮应该总是看不见的，这也就根本谈不上月食的问题了。
要解释这两个矛盾，只能认为《灵宪》中的地有二层不同的含义。第一层含义是
相对天来说的地，那是个半椭球。第二层含义是相对日、月来说的，那是孤悬在
天球中央的一个较小的固体物。或者，可以把这二层含义统一起来说：孤悬在天
内的是一片陆地，此外的地则全是水，故能与天球下半相密合。这样理解之下，
则日、月仍可是个圆球；而日到水下之后日光仍能穿透水而照射到月亮上，只有
那块相对较小的陆地才能产生一块■虚。当然，在这样推测的时候还得再补充一
点，即应该认为在张衡看来，水是一种透明度较高的物质，所以深入地下之后的
日光仍能穿透厚厚的水层而射到月亮，产生皓然明月。

(6)关于五星的运动。《灵宪》中提出了4点极有价值的见解。第一，日、月、
五星并非是在天球球壳上，它们是在天地之间运行，距地的远近各有不同。第二，
这7个天体的运动速度也不同，离地近的速度快，离地远的速度就慢。第三，
《灵宪》用天的力量来说明行星之所以有留、逆、迟、速等运动变化现象(“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”)。第四，按照五星离地远近及其运行的快慢，可以将它们分成两类。
一类附于月，属阴，包括水星和金星。另一类附于日，属阳，包括火星、木星和
土星。

《灵宪》上述这4点都很有意思。其中第一点可以说基本上是正确的，虽然
实际情况要比这种概括复杂得多。第二点则与古希腊人的思想完全相合。而在中
国，则在张衡之前还没有人提起过，并且在他之后也未对此点给予重视，这就使
中国古代数理天文学的发展受到很大的局限。第三点虽然说得非常含混难解，而
且完全不正确，但它却显然是在寻求说明行星运动之所以有顺逆迟速的力学原因。
这种努力的本身值得在整个天文学史上大书一笔。1500多年之后，王锡阐在《五
星行度解》里提到了类似的思想，并进一步提出了天对日、月、五星有一种类似
磁石吸针的力量。王锡阐的思想的力学性就更明确了。虽然张衡、王锡阐的思想
都并不正确，但是行星和它们的卫星(月亮是地球的卫星，地球是一颗行星)的运
动，的确都是受到万有引力定律所支配的。因此，追究这些天体运动中的力学原
因无疑是一个正确的方向。在西方，对于这种力学原因的探讨在张衡之后的1000
多年里仍然是没有的。许多伟大的希腊天文学家都只有对日、月、五星的运动作
精细的运动学描述，而从未想到过解释其力学原因。力学原因的探讨要直到16世
纪科学革命开始之后才被提出来。第四点也很有意思。《灵宪》的行星分类正好
是太阳系中内行星与外行星的分类。当然，现在我们知道，所有的行星，包括地
球，都是绕太阳转的，而月亮则是绕地球转的。所以，“附于月”的说法当然是
错误的。之所以会有这样的错误，是因为张衡和其他古人一样，把月亮作为阴的
代表。不过，从金、水两内行星的运动来说，人目所见的鲜有和外行星有截然不
同的地方。那就是，外行星只能从晨出于东方开始一个会合周期。而内行星则在
一个会合周期不但可以晨出于东方，而且还可以像月亮一样，昏出于西方。正是
由于这种昏出于西方的相似性，《灵宪》才提出“附于月”的说法。

(7)关于星官。满天繁星，古人将它们组合成一个个星组，以便于对它们进
行辨认和观测。这些星组少则一星，多则数十星。这样的星组古人称之为星官。
由于各个天文学家的取舍、组合方法并不都相同，因此形成了许多家不同的星官
体系。直到张衡时代，流传于世的星官体系有以《史记·天官书》为代表的体系，
有石氏、甘氏、黄帝以及“海人之占”等等的体系。对这些各有特色的体系，张
衡作了一番比较、整理和汇总的工作，发展出了一整套收罗恒星最多的新体系。
《灵宪》记载，其中“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”。张衡的这一星官体系整理工作比(三国吴)天文学家
陈卓总结甘、石、巫咸三家星官的时代要早100多年，而且所包括的星官、星数
比陈卓要多得多(陈卓所总结的有283官1464星)，成就当然要比陈卓大。可惜张
衡星官体系已经失传，这是我国恒星观测史上的重大损失。

与恒星星官有关的一个问题是，《灵宪》中提出了星空里还存在一种“微星”
即很暗弱的星，其数有11520颗。这个数字并非严格得自实测，而是来自《易经》
中神秘的“万物之数”。数字当然是不正确的。但张衡认为有微星存在，且星数
比亮星多得多，这却是符合客观实际的。

(8)流星和陨星。天空中除了日、月、星(古称三光。星包括行星和恒星)这
些常见成员外，还不时见到流星之类的天体。《灵宪》认为“及其(按：指三光)
衰也，神歇精■，于是有陨星。然则奔星之所坠，至地则石矣”。这里，张衡继
承了前人“星坠至地则石也”(《史记·天官书》)的思想，对陨石的来源予以较
正确的解释。同时，张衡还探讨了陨星产

Answer 2

祖冲之,字文远,范阳郡遒县（今河北涞源）人。公元429年生于建康（今江苏南京）一个官宦人家,虽原籍北方，但几代祖先都在江南做官且通晓历法。祖父掌管土木工程建筑，父亲也学识渊博。他从小有机会接受家传科学知识，青年时代进入专门研究学术的华林学省学习研究。祖冲之曾作过州从事史，公府参军，县令，最高官至长水校尉，享受四品俸禄，公元500年去世。

祖冲之是中国古代一位伟大的数学家和天文学家，生平著作很多，内容也是多方面的。在数学方面的论著，不幸均已失传。在历代国内外的各种图书目录中，可以见到他所写的数学著作的书名有“缀术”6卷，“九章算术义注”9卷，“重差注”1卷。在天文历法方面，他编制成“大明历”，并为大明历写了“驳议”。在古代典籍的注释方面，祖冲之有“易义”、“老子义”、“庄子易”、“释论语”、“释孝经”等著作，但亦均失传。文学作品方面他著有“述异记”10卷，在“太平御览”等书中可以看到这部著作的片断。

从青年时起，祖冲之便对天文学和数学发生了兴趣。他把从上古时起直至他生活时代的各种文献、记录、资料，几乎全部搜罗来进行研究，并且亲自进行精密的测量和仔细的推算。正像他自己所说的那样，“亲量圭尺，躬察仪漏，目尽毫厘，心穷筹策”。他对刘歆、张衡、郑玄、阚译、王番、刘徽等科学家的工作进行了仔细研究，一一驳正了他们的错误，导出了许多极有价值的结果。准确到7位有效数学的园周率数值便是人所共知的例子。

园周率π的计算，标志着一个国家和民族的数学水平。中国古代也和世界上任何文化开发较早的国家和地区一样，人们最早使用的园周率是3。这一误差很大的数值一直沿用到汉代。入汉以后，对园周率的改进吸引了不少科学家的注意，都作了一些工作。最为重要的是魏晋时期的数学家刘徽，他用“割园术”计算出的园周率为3.14。

关于祖冲之在园周率方面的工作，其史料仅见于《隋书·律历志》中还记载说，祖冲之还给出了园周率的两个近似分数值：

密率：π=355/113，小数点后6位准确，
约率：π=22/7，小数点后2位准确。

在欧洲，1100多年后才算得355/113这一数值，被称为“安东尼兹率”。日本数学家三上义夫在1912年提出应称π=355/113为“祖率”。

关于祖冲之是如何算得如此精密的结果，没有任何史料流传下来，这是非常遗憾的。不过根据当时的情况判断，祖冲之用的仍是刘徽的“割园术”。果真如此的话，祖冲之需要计算出园内接正12288边形和正24576边形的面积，要进行加、减、乘、除、开方等运算达130次以上，每次运算都要精确到9位数字，可以想象，在当时用罗列算筹来计算，是需要何等的精心与超人的毅力。 关于球体体积的计算，是祖冲之及其儿子祖（日桓）在数学方面又一项了不起的成就。祖氏父子根据刘徽在“九章算术注”中担出的正确方法，求得了球体体积公式

球体积=4/3πγ3。

在导出球体积公式的过程中，祖氏父子总结出了所谓的“祖氏原理”。在西方这一原理被称为“卡瓦列里原理”，但它的发现者意大利数学家卡瓦列里（B．Cavalieri 1598～1647）比祖氏父子要晚1100多年。

祖冲之在天文历法方面的成就,大都包含在他所编制的大明历和为大明历所写的“驳议”中。祖冲之通过精密的观察测量，发现当时奉行的由前辈著名天文学家何承天所编制的元嘉历有不少错误，于是着手编制大明历，公元462年编成，时年只有33岁。祖冲之对历法的编制做出了很多创造性的贡献，大明历是这个时代一部最好的历法，但是却遭到皇旁宠臣的反对。直到祖冲之死后10年，由于他儿子祖（日桓）的坚决请求，经过实际天象的校验，大明历才得以正式颁行。
东汉时期，也就是距今约一千八百多年前(公元117年)，一台利用水力推动运转的大型天文仪器――“水运浑象”在东汉的京都洛阳制造成功。相隔二十年后(公元138年)，安置在京都洛阳的又一台仪器――“候风地动仪”，准确地报告了西方千里之外发生的地震。这标志着人类开始了用仪器记录研究地震的新纪元。

这两台著名仪器的发明者就是张衡——我国东汉时期伟大的科学家、文学家。张衡对中国古代的天文学、地震学和机械力学作出了杰出的贡献，传说他还制造过指南车、记里鼓车等，因其机械制造水平很高，被尊称为“木圣”。

张衡生平

张衡，字平子，章帝建初三年(公元78年)，诞生于南阳郡西鄂县石桥镇一个破落的官僚家庭(今河南省南阳市城北五十里石桥镇)。祖父张堪是地方官吏，曾任蜀郡太守和渔阳太守。张衡幼年时候，家境已经衰落，有时还要靠亲友的接济。正是这种贫困的生活使他能够接触到社会下层的劳动群众和一些生产、生活实际，从而给他后来的科学创造事业带来了积极的影响。

当时的南阳是经济和文化都很发达的地区，有“南都”之称。张衡在这样的环境熏陶下，加上他自幼刻苦好学，在青少年时代就已经为后来从事文学和科学事业打下了良好的基础。

由于家中的经卷典籍慢慢地不能满足张衡的求知欲望了，于是从十六岁开始，他便离乡游学，广结学者名流。他曾到汉朝故都长安一带，游览了当地的名胜古迹，考察了周围的山川形势、物产风俗、世态人情。后来他又到了当时的首都洛阳，就读于最高学府——太学。并成为学识比较渊博的学者。当时，地方上曾经推举他做“孝廉”，公府也多次招聘他去做官，但都被他拒绝了。

张衡自幼就对文学有特殊的爱好和研究。他的文学作品很多，风格也各不相同。有的形式短小，重在抒情，如《归田赋》。有的气势磅礴，广写景物，如《二京赋》；有的特色突出，独树一格，如《四愁诗》、《同声歌》等。

和帝永元十二年(公元100年)，二十三岁的张衡应邀回乡出任南阳太守鲍德的主簿，掌管文书工作。并在办理政务之余，潜心于文学创作。他以游学长安和洛阳的见闻作为素材，先后花了十年功夫，精心雕琢、反复修改，于安帝永初元年(公元107年)写成著名的《东京赋》和《西京赋》，总称为《二京赋》，为人们广为流传，他画的画也很出色。

后来，鲍德调任，张衡便辞职回家。掌握朝政的皇亲邓骘为了笼络士人，几次派人邀请张衡作他的幕僚，以增强自己这一派的势力。但张衡一方面厌恶外戚专权，一方面想专心钻研学问，都坚决地拒绝了。

在张衡三十四岁的时候，他的研究兴趣逐渐转到哲学和自然科学方面。他很喜爱扬雄的哲学著作《太玄经》。《太玄经》的内容涉及天文、历法、数学等方面，引起了他很大的兴趣。《太玄经》里的一些朴素的唯物主义观点也给了张衡以很大的启发。

安帝永初四年(公元111年)，张衡应征进京，先后任郎中、太史令、公车司马令等低、中级官职。其中担任太史令时间最长，前后达十四年之久。太史令是主持观测天象、编订历法、候望气象、调理钟律(计量和音律)等事务的官员。在他任职期间，对天文历算进行了精湛的研究，做出了重大的贡献。

汉朝时，关于天体运动和宇宙结构的学说已经出现了三种：盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说又称天圆地方说，认为天是圆的，像一把张开的伞，地是方的象一个棋盘；浑天说认为天地的形状像一个鸡蛋，天与地的关系就像蛋壳包着蛋黄；宣夜说认为天没有一定的形质，日、月、五星(金、木、水、火、土五大行星)等都飘浮在气体中。

张衡根据自己对天体运行规律的认识和实际观察，认真研究了这三种学说，认为浑天说比较符合观测的实际。他继承和发展了前人的浑天理论，大胆地对天象提出了许多新的见解。

张衡在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上，根据自己的浑天说，创制了一个比以前都精确、全面的多的“浑天仪”。创制了一个能够精确在表演浑天思想的“浑天仪”。

浑天仪是一个可以转动的空心铜球。铜球外表刻有二十八宿和其他一些恒星的位置；球体内有一根铁轴贯穿球心，轴的两端象征北极和南极。球体的外面装有几个铜圆圈，代表地平圈、子午圈、黄道圈、赤道圈，赤道和黄道上刻有二十四节气。凡是张衡当时知道的重要天文现象，都刻在了浑天仪上。

为了使“浑天仪”能自动转动，张衡又利用水力推动齿轮的原理，用滴壶滴出来的水力推动齿轮，带动空心铜球绕轴旋转。铜球转动一周的速度和地球自转的速度相等。这样，人们坐在屋子里，便能从浑天仪上看到天体运行的情况了。

从公元89年到140年，东汉都城洛阳和陇西一带，共出现过三十三次地震。特别是公元119年，洛阳和其他地区连续发生了两次大地震，促进了张衡加紧对于地震的研究。他终于在公元132年，发明并制造出了我国第一架测报地震的仪器——地动仪。

张衡制造的这台地动仪，相当灵敏准确。公元138年的一天，地动仪精确的测知距离洛阳一千多里的陇西发生地震，表明他的精密程度达到了相当高的水平。欧洲在1880年才制造出类似的地震仪，距张衡已经晚了一千七百多年。

在气象学方面，张衡还创造了一种测定风向的仪器——侯风仪，又叫相风铜鸟。是在一根五丈高的杆顶安放一只衔着花的铜鸟，可以随着风向转动。鸟头所对的方向就是风向。这个仪器和欧洲装在屋顶上的候风鸡相似，但是后风鸡是在十二世纪才出现的，比起张衡的候风仪晚了一千年。

张衡一生为我国的科学文化事业作出了卓越的贡献，是我国古代伟大的科学家之一。他谦虚谨慎、勤学不倦。“如川之逝，不舍昼夜”，几十年如同一日，在所从事的事业中表现出了一丝不苟、精益求精、不畏强权、勇于进取的研究风格。而他不慕名利的高尚品德更值得我们学习。

永和四年(公元139年)，张衡请求告老还乡不准，又被调到朝中做尚书，但只任职一年就与世长辞了，终年六十一岁。

《灵宪》

张衡一生所著的天文学著作，以《灵宪》最为著名。这是一部阐述天地日月星辰生成和它们的运动的天文理论著作，代表了张衡研究天文的成果。它总结了当时的天文知识，虽然其中也有一些错误，但还是提出了不少先进的科学思想和独到见解。

例如，在阐述浑天理论的时候，虽然仍旧保留着旧的地平概念，并且提出了“天球”的直径问题，但是张衡进一步明确提出在“天球”之外还是有空间的。他说：“过此而往者，未之或知也。未之或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷”。就是说，我们能够观测到的空间是有限的，观测不到的地方是无穷无尽，无始无终的宇宙。这段话明确地提出了宇宙在时间和空间上都是无穷无尽的思想，是十分可贵的。

张衡在《灵宪》中指出月亮本身并不发光，月光是反射的太阳光。他说“夫日譬犹水，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”(景就是影，魄指月亮亏缺的部分)。他生动形象地把太阳和月亮比做火和水，火能发光，水能反光，指出月光的产生是由于日光照射的缘故，有时看不到月光，是因为太阳光被遮住了。他这种见解在当时是十分新鲜的，也是正确的。

同时，张衡还进一步解释了月食发生的原因。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”时，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。他将地影的暗处叫做“暗虚”，月亮经过“暗虚”时就发生月食，精辟地阐述了月食的原理。至于“在星则星微”一句，说的是星星碰上“暗虚”就隐而不见了。

现在看来这种说法是不正确的。由于星星距地球极为遥远，又大都是发光的恒星，不象月球一样属于行星，因此没有任何一个星星会进入地球的影子之中而失去了光芒。这是张衡的不足之处。这也可以看出在当时的水平下，古人的研究不可能作到尽善尽美。今人也一样，做任何事情的时候都不可能将事情作的绝对正确，但一定要最大程度的正确反映客观现实。

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二千五百多颗，常明星一百二十四颗，叫得上名字的星约三百二十颗。这和近代天文学家观察的结果是相当接近的。

在张衡的另一部天文著作《浑天仪图注》里还测定出地球绕太阳一年所需的时间是“周天三百六十五度又四分度之一”，这和近代天文学家所测量的时间365天5小时48分46秒的数字十分接近，说明张衡对天文学的研究已经达到了比较高的水平。

Answer 3

同学你现在没事干啊