张衡那个国家的人发明了什么(张衡是哪个国家的发明了什么)

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张衡是中国古代著名的科学家。张衡发明的地动仪早已失传，上世纪50年代试图复原的地动仪模型也没有成功，因此近年来受到一些人的质疑甚至否定。受此影响，中学历史教科书的正文中不再提及张衡。应该如何看待张衡和他的科学贡献？现在的历史教科书忽略他合适吗？

在世界科学史上的巨星中，东汉的张衡(平子，公元78-139年)是极其耀眼的一位。与托勒密、阿基米德等古希腊科学家相比，他在科学上的地位一点也不逊色。他的好友崔元评价他“品德高尚，文章通顺，数学差，制作有创意，技艺超群，才华横溢。”今天，郭沫若称赞他是“这样一个全面发展的人物，这在世界历史上也是少有的。”张衡对科学的贡献不仅在他的时代，而且超越了他的时代。

图一。张衡(78-139)，字，南阳人(来源:著名画家蒋)。

关于地震仪的争论

说到张衡，最有趣也最有争议的是他的《等风地动仪》。近年来，对张衡地动仪的无端怀疑，加上网络媒体对地动仪修复的各种不正确报道，导致张衡的名字从中学课本的文字中被删除。这是对张衡乃至中国古代科学的极大误解。

张衡的地动仪在《后汉书》中有明确记载。但总有一些学者对过去存疑，认为《史记》不可靠，甚至是伪造的。因为找不到地动仪，他们认为张衡一直没有造出来。这要么是“现代科学主义”的极端自负，要么是“历史虚无主义”的无知。

张衡地动仪“独柱”的关键部件是一根简单的柱子。人们往往认为这样敏感的柱子根本不可能竖立起来，即使竖立起来也会因为各种轻微的干扰而倒下，是“无序倒下”，从而得出张衡的地动仪不可能观测到地震的结论。这似乎符合常识，所以让人信以为真。但常识还是常识，不是科学。地动仪立柱上的科学实验不仅证明了立柱能站起来，而且不会倒，“立柱验证”是完全可行的。

88岁高龄的中国科学院南京天文仪器研究中心原天文仪器研究员、著名天文仪器专家胡宁生先生，自费制作模型，自己做实验，分析力学细节，证明了张衡地动仪的“柱模型”是科学可靠的，还原了张衡地动仪的科学原理。在“疑古”的今天，这样的研究成果并没有得到应有的重视。幸运的是，他的研究成果已于2020年发表在《中国科技史杂志》上。胡宁生先生用自己多年研究天文仪器的机械经验和认真科学的态度，证明了张衡的地动仪不是“神话”，而是历史上的科学真理。

图二。张衡地动仪复原示意图(图片来源:胡宁生)

张衡的地动仪不仅仅是一项技术发明，更是科学的思考、细致的观察和务实的科学应用。

首先，张衡认为地震是由地下殷琦产生的，而“气的运动”就是“风”，这也是张衡称其地动仪为“候风”的原因。

其次，张衡地动仪使用的动物形象是象征性的，即龙象征风，蟾蜍象征地下阴，但也是基于对地震现象的观察。我们知道，地震前，像蟾蜍这样生活在地下的动物往往会变得警觉，行为异常。张衡一定观察到了这些现象，这也是地动仪用蛤蟆承接铜丸的原因。今天对张衡的评价，有时会受到“后见之明”的影响，认为张衡对“候天”、“风角”的研究是“迷信”，但这是张衡时代的科学思维逻辑。张衡在研究“风角”时，明确反对“卜筮”等迷信，说明在张衡的思想中，理性探索与非理性迷信的界限是明确的。

最后，地震被认为是古代的一大灾难。在汉代董仲舒构建的“天人合一”理论中，类似地震这样的灾害自然应该受到重视，因为这是国家治理的一部分。根据后汉的记载，从公元96年到公元125年的30年间，发生了23次大地震。张衡地动仪的发明正好满足了当时的社会政治需求，从中可以看出张衡这样的科学家的社会责任感。

张衡的科学成就

秦汉时期是中国古代科学模式的形成时期。之前的具体科学经验，通过以阴阳五行学说为基础的世界观整合，摆脱了神话和巫术的束缚，成为理论与观察相结合的理性探索。张衡在天文学上的成就是汉代天文学发展的写照。

汉代以前的天文学历史可谓源远流长，但直到汉武帝时期，古代天文学才通过“从头改历”被赋予了“范式”，使天文历法成为宇宙的数字模型，不仅包括太阳、月亮、五星的运动计算，还包括人类社会历史变迁的研究。用司马迁的话来说，这是一个“究天人，通古今之变”的大学问。早期改历过程中的天文观测、宇宙论争论和理论建构，是张衡天文学创新发明的背景。

至于星星，司马迁说“唐都分为天”。他在《史记》中总结了汉代的星宿空，将星宿空描述为“天人相应”的体系，与古希腊的星座体系形成鲜明对比。

东汉的张衡无疑继承了这一传统。他在《陵县》中写道:“星生于地，炼于天，排错了位置，各有所属。在野，象事，朝官象事，民象事，所以备。”天上的星星是地球上事物的宣传，天和地本质上是对应的。张衡设置的星官制度是天书官之外的。天官书描写了80多位星官，800多位明星。灵仙说:“古今中外有24位官员是永远有智慧的，能说出名字的有320位，有2500颗星星那么大，但是海人的比例就没有救了。”所谓“海人占”，大概指的是中原看不见，南海看得见的南星。

图3。汉代星图(来源:西汉交通大学汉墓)

关于行星运动，太初历法(三种历法)根据对行星周期运动的观察建立了行星运动的计算模型。这三种历法将金星和水星与火星、火星和土星区分开来，并采用了不同的数值模型。张衡在《陵县》中进一步区分了这两种行星，认为前者依附于月球，后者依附于太阳，相当于现代天文学中“内陆行星”和“外来行星”的区分。张衡进一步认识到，行星运移的速度与其在天空中的高度(即距离地面的距离)有关，即所谓“近天迟，远天快”，这也是符合行星运动实际情况的科学结论。

张衡还提出了陵县月食成因的理论。他的月食说打破了以往“月照人间，食癞蛤蟆”的神话，采用了自然主义的阴阳学说来解释，提出了“黑暗虚空”说:“月明生于太阳，灵生于太阳，昼光盛，昼竭。星星在发光，因为水变成了光。一天的奔波，光线往往不一致，盖在地上。意思是暗虚。在星星里，月亮会吃。”即日食是由于太阳从地面遮挡形成的“黑暗”造成的。这是对日食原因的科学解释。

在天文宇宙论中，张衡是当时先进的“浑天说”的代表。宇宙论的争论始于西汉。西汉思想家杨雄经历了从支持“盖天”说到支持“浑天”说的思想转变，写出了著名的《八难遮天》，从天文观测和哲学思辨的角度指出了“盖天”说的不可靠性和优越性。至于昏天，他说:“还是问昏天吧。岳:倒营新鲜，似耿寿昌。”这表明，在早期改变历法时，从民间招募的天文学家罗已经使用浑天仪进行天文测量。张衡高度概括了浑天理论。他在《浑天仪注》中说“浑天如鸡，地如鸡黄”，形象地描述了浑天学说的模型，相当于现代天文学的天球。

神话和巫术也是古人认识世界的方式，也有一些类似于科学幻想的成分。秦汉时期，古代思维可以说经历了从神话到自然主义科学的转变。神话传说姚笛种了一种叫“Zigbee”的植物，第一天长出一片叶子，第二天长出一片叶子，直到长出十五片叶子，然后一天一片叶子落下，直到三十片。

图4。神话中的“之”字形(来源:汉画像石)

正是从这个神话中，张衡获得了灵感，创造了他所谓的“自动化日历”。根据同样的想法，他还创造了水运天象仪，开创了中国古代制作水运自动天文仪器的传统。这一传统在唐宋时期得到进一步发展，直到北宋的苏颂制作出集天文观测、演示、报时于一体的自动天文台，被李约瑟称为“世界上最早的天文钟”。张衡把神话般的想象变成了科学现实。

图5。张衡的水运象及其从历上的复原(来源:中国历史博物馆)

张衡在科学上取得了许多成就。比如数学，他研究过圆周率和一个球的体积，限于篇幅，这里就不赘述了。最后，张衡不仅是一位伟大的科学家，也是一位伟大的文学家和思想家。他的“四言诗”开创了中国古代“七言诗”的新风格。他的《二井赋》、《杜南赋》描写了山川河流、物产矿产、手工业农业、民俗风情等。以包容的方式，具有强烈的文化感染力；他的《思无邪诗》更是一部《星辰幻想曲空，将天上星辰的秩序与人类社会的秩序融为一体。没有博大的人文情怀，张衡不可能写出这样的诗和赋。而他的人文主义思想恰恰构成了他的科学思想的基础。“德满溢，文章飘于云端”，这是对张衡博大人文精神的恰如其分的评价。

张衡是中国古代科学的坐标。只有全面了解张衡，世界才能全面了解中国古代科学，才能从中获得科学原创的灵感。世界搞科研应该以张衡为榜样。

参考

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作者简介:孙肖春，中国科学院人文学院教授。

编辑:赵

资料来源:Guangming.com