张衡的浑天说和浑天仪

 宇宙构造究竟是怎么样的?这是一个长时期以来大家共同关心的问题。东汉时代,在这方面有三个主要派别,各代表一种学说,即:盖天说、浑天说和宣夜说。用今天的观点来看,这三种学说都不正确。当时,浑天说有其进步意义,而张衡(公元78—139 年)是浑天说的杰出代表。

  浑天说把天比做鸡蛋壳,把地比做蛋黄。尽管如此,张衡并不认为“鸡蛋壳”就是宇宙的边界。在其主要学术著作《灵宪》一书中,张衡作了进一步的说明:“宇之表无极,宙之端无穷”,意思是:宇宙在空间上是无限的,在时间上是无穷无尽的。这是一种很进步的观点。

  张衡很注重实践,他亲自设计、制造的浑天仪和候风地动仪,是两件杰出的仪器,并处于当时世界的领先地位。

  浑天仪相当于今天的天球仪,主要部分是一个大圆球,上面画有恒星以及天极、赤道、黄道等。浑天仪是浑天说的演示仪器,张衡用一套设计精巧的漏壶与浑天仪结合起来使用,让漏壶推动浑天仪转动。这样,在屋里观察浑天仪的转动和圆球上恒星的升落,就可以知道天空中天象的真实情况。张衡的另一篇重要学术著作《浑天仪图注》,既是浑天仪结构的详细说明书,又是浑天说的代表著作。

  候风地动仪实际是世界上第一架地震仪,它的灵敏度很高。公元138 年的一天,地动仪上八条龙中冲着西面的那条,突然张嘴吐出铜球,“哐铛”一声,铜球落在下面蹲着的蛤蟆嘴里。没过几天,从陇西(今甘肃西部)传来消息,就在龙吐铜球的那天,那里发生了地震。当时,京城洛阳谁都没有感觉到地震,地动仪却测出来了。

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候风地动仪

  对一些具体的天文现象,张衡也作了细致的观测和分析,得出了正确的结论。他指出月球本身不发光,是由于反射太阳光而发亮,才被我们看到。在这个基础上,他掌握了月食的原理,并作了详细而正确的阐述。

  他还测得太阳和月球的角直径是周天的1/736,即约29′24″。现在采用的太阳和月球的平均角直径值,分别是31′59″和31′5″,2000 年前,张衡的测量值分别是现今值的92%和95%,可以说是相当精确了。

  张衡在反图谶(chèn)的斗争中取得胜利,是我国天文历法史上的大事,有着重要意义。所谓“图谶”,指的是一些巫师、疑神弄鬼的人把历法和自然界的某些现象神秘化,作为预卜吉凶安危的手段和工具,来达到其不可告人的目的。在当时,有两大派别围绕历法问题进行激烈的斗争,一派认为当时使用的《四分历》不符合图谶的要求,应该废弃;另一派则认为《四分历》就是根据图谶要求编制的。张衡以自己的胆识和学问驳斥了两派的错误观点,认为历法的改革只有一条标准,就是应该根据天象和对它的观测结果来编制。

  张衡还进一步提出,应该禁止这类图谶的书在社会上泛滥,并且反对把图谶作为国家考试的内容。在图谶学说十分猖獗,而且与政治斗争联系在一起的情况下,张衡的这种主张和做法,没有点大无畏的精神是不行的。

  为了表达世界人民对这位伟大科学家的仰慕与敬重,月球背面有一座环形山,就是以张衡的名字命名的。环形山的月面坐标是:东经112°,北纬19°。