张衡的宇宙学

--东汉科学家张衡和他的天文学成就介绍(二)
魏国


【正见网2002年06月02日】

中国古代天文巨星中最璀璨的一颗是东汉时期伟大的天文学家张衡(78-139)。

他是宇宙结构理论中浑天说的代表人物。他认为天好象一个鸡蛋壳,地好比鸡蛋黄,天大地小;天地各乘气而立,载水而浮。他虽然认为天有一个硬壳,却并不认为硬壳是宇宙的边界,硬壳之外的宇宙在空间和时间上都是无限的。他在《灵宪》这篇著作中,一开头就力图解答天、地的起源和演化问题。他认为天地未分以前,混混沌沌;既分以后,轻者上升为天,重者凝结为地。天为阳气,地为阴气,二气互相作用,创造万物,由地溢出之气为星。他用“近天则迟,远天则速”,即用距离变化来解释行星运行的快慢。

张衡不但注意理论研究,而且注重实践,他曾亲自设计和制造了漏水转浑天仪、候风地动仪。浑天仪相当于现在的天球仪,原是西汉时耿寿昌发明的。张衡对它作了改進,用来作为浑天说的演示仪器。他用齿轮系统把浑象(见浑仪和浑象)和计时漏壶联系起来,漏壶滴水推动浑象均匀地旋转,一天刚好转一周。这样,人在屋子里看浑象,就可以知道哪颗星当时在什么位置上。候风地动仪制成于顺帝阳嘉元年(公元132年),是世界上第一架测验地震的仪器。他的“候风地动仪”和三国人物诸葛孔明的“木牛流马”是现今被公认的无法仿造出来的,并超越当时时代智慧的工具。

张衡还对许多具体的天象做了观察和分析。他统计出中原地区能看到的星数约2,500颗。他基本上掌握了月食的原理。他测出太阳和月亮的角直径是周天的1/736,即29′24″,同太阳和月亮的平均角直径31′59.″26和31′5.″2相差不多,可见张衡的测量是相当准确的。张衡认为,早晚和中午的太阳,其大小是一样的;看起来早晚大,中午小,只是一种光学作用。早晚观测者所处的环境比较暗,由暗视明就显得大,中午时天地同明,看天上的太阳就显得小。好比一团火,夜里看就大,白天看就小。

据《后汉书•张衡列传》记载,他共留下科学、哲学、文学方面的著作三十二篇,列传中全文收進去的有两篇,即《应闲赋》和《思玄赋》。这两篇赋确实反映了张衡的思想境界。前者表明他的为人和治学态度;后者则是一篇难得的人类到星际旅行的随想:“出紫宫之肃肃兮,集大微之阆阆。命王良掌策驷兮,埘高阁之锵锵。建罔车之幕幕兮,猎青林之芒芒。弯威弧之拨剌兮,射?(bo)冢之封狼。观壁垒于北落兮,伐河鼓之磅石良 。乘天潢之s??猓?≡坪褐?捞馈R姓幸 ⑸闾嵋缘突?-流兮,察二纪、五纬之绸缪啭皇。”(译文:我走出清幽幽的“紫微宫”,到达明亮宽敞的“太微垣”;让“王良”驱赶着“骏马”,从高高的“阁道”上跨越扬鞭!我编织了密密的“猎网”,巡守在“天苑”的森林里面;张开“巨弓”瞄着了,要射杀?冢山上的“恶狼”!我在“北落”那儿观察森严的“壁垒”,便把“河鼓”敲得冬冬直响;款款地登上了“天潢”之舟,在浩瀚的银河中游荡;站在“北斗”的末梢回过头来,看到日月正在不断地回旋。) (注:以上引号内的内容是古代天文星座。)

张衡的《思玄赋》显示出他元神离体后星际旅行的过程,不难看出这是他之所以知道地球是球体而非无限平面的原因。这也是他能提出符合宇宙结构的浑天说的原因所在。他走的是和现今实证科学完全不同的研究宇宙的方法。同时,我们不难看出,张衡的成就是与他的为人和治学态度紧密相关。

参考文献

《中国大百科全书(天文卷)》
《张衡年谱》

(英文版:http://www.pureinsight.org/node/1049

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