古代科学家张衡的故事及啊

数星星的孩子》
晚上,满天的星星像明珠一样闪亮.一个孩子坐在院子里,靠着奶奶,仰起头,对着夜空数星星.一颗,两颗,一直数到了几百颗.
奶奶笑着说：“傻孩子,又在数星星了.那么多星星,一闪一闪地乱动,眼都看花了,你能数得清吗?”
孩子说：“奶奶,我能数得清.星星是在动,可不是乱动.您看,这颗星星和那颗星星,总是离那么远.”
爷爷走过来,说：“孩子,你看得很仔细.天上的星星是在动,可是它们之间的距离是不变的.我们的祖先把它们分成一组一组的,还给
它们起了名字.”爷爷停了停,指着北边的天空,说：“你看,那七颗星连起来像一把勺子,叫北斗星.勺口对着的一颗亮星,就是北极星.北斗星总是绕着北极星转.”
爷爷说的话是真的吗?这孩子一夜没睡好,几次起来看星星.他看清楚了,北斗星果然绕着北极星慢慢地转动.
这个数星星的孩子叫张衡,是东汉人.他长大后刻苦钻研天文,成了著名的天文学家
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张衡（78～139）,字平子,是我国东汉时期著名的科学家、文学家,他的出生地在现在的河南省南阳县的石桥镇.他的祖父张堪做过太守,为官清廉.父亲早逝,因此张衡家里很贫穷.张衡从小就勤奋好学,加上天资聪颖,很早就闻名乡里.
据史书记载,他10岁时就“能五经贯六艺”,过目成诵.他兴趣很广泛,常常涉猎自然科学方面的读物,而且写得一手好辞赋.
一天,张衡从一本诗集里读到四句诗,描述了北斗星在各个季节傍晚时的变化：“斗柄指东,天下皆春；斗柄指南,天下皆夏；斗柄指西,天下皆秋；斗柄指北,天下皆冬.”他觉得这太有意思了.天上的繁星闪烁,有的像箕,有的像斗,有的像狗,又有的像熊,它们的运行义各有怎样的规律呢?这简直是太美妙了.于是张衡根据诗的内容又参考别的书籍画成了天象图,每夜只要是没有云彩,他就默默地对着天象图仔细观察着夜空.广漠的星空有多少难解之谜呀,他观察着、记录着、思考着,他的脑袋里装满了各式各样的问题,充满了五颜六色的幻想.后来,他终于确认那四句诗里描述得不够准确,事实上斗柄早春指东北,暮春却指东南.
少年时代对日月星辰的观察,激发了张衡努力探索天文奥秘的决心.后来他两度出任**专管天文的太史令,在这方面取得了辉煌的成就.据《辞海》所记：他首次正确解释月食是由月球进入地影而产生；观测和记录了中原地区能看到的2500颗星星,并且绘制了我国第一幅较完备的星图；他创制了世界上第一台候风地动仪；创造了指南车、自动记里鼓车和能飞行数里的木鸟.
渴求知识的张衡总是感到自己知识的不足,不满17岁时,他辞别父母独身一人到外地访师求学.在古都长安,他游览了当地的名胜古迹,考察了周围的山川形势、物产风俗和世态人情.在当时的京都洛阳,他结识了不少有学问的朋友,其中有一个叫崔瑗,精通天文、数学、历法,还是很有名气的书法家.张衡登门向他求教.正是由于他这种虚心好学的精神使得他在各方面获益匪浅.除了在天文学方面有杰出成就外,在地震学的研究上也是举世瞩目的,他创制的候风地动仪比欧洲相类似的仪器问世早1700多年.他还是东汉六大画家之一,他写的《二京赋》“精思博会,十年乃成”,为人们所津津乐道.
河南省南阳县的北面有张衡墓和平子读书台,墓碑上有郭沫若的题词：“如此全面发展之人物,在世界史上亦所罕见”.
张衡：字平子,世为南阳著姓.祖父堪,字君游,少治《梁丘易》,光武时,为蜀郡太守,拜骑都尉,后拜渔阳太守
,卒后妻子贫困.衡父无闻.我国著名的天文学家,文学家.发明了世界第一个地震测试仪器——地动仪.张衡在写作上,
也是个多面手.他一生中,结合他的科学研究、机仪制作、政治生涯、友朋往来,还写下许多文字,就目前存留于世的就有
20余篇,包括文、铭、诰、赞、书、上疏等形式；在天文学专著方面,有《灵宪》、《浑仪图注》、《漏水转浑天仪注》
、《玄图》和已经失传的《算罔论》.
前言：
“太素之前,幽清玄静,寂寞冥默,不可为象.厥中惟虚,厥外惟无,如是者永久焉.斯为之溟
滓,盖乃道之根也.道根既建,自无生有.太素始萌,萌而未兆,并气同色,浑沌不分.故《道德》
之言云：‘有物混成,先天地生’.其气体固未可得而形,其迟速固未可得而纪也.如是者又永久焉
.斯谓庞鸿,盖乃道之干也.道干既育,有物成体.于是元气剖判,刚柔始分,清浊异位,天成于外
,地定于内.天体于阳,故圆以动；地体于阴,故平以静.动以行施,静以化合,堙郁构精,时育庶
类,斯为太元,盖乃道之实也”.
—————张衡《灵宪》
张衡的成才之路：
东汉王朝是当时世界上的强国,政治、经济、文化都处于领先地位.发达繁荣的经济文化,安定
和平的政治局面,为张衡学习提供了一个良好的社会环境.
少年时代的张衡就天资聪明,态度谦虚,好学深思,奋发有为,求知欲旺盛,学习热情饱满.在
少年时代就熟读了《诗经》、《书经》、《易经》、《礼纪》、《春秋》等经典名著.在当时,只有
熟读了这些经书,才能做官.但张衡思想开阔,不受传统观念的束缚,对做官不感兴趣,相反,他对
文学却十分爱好,特别是对司马相如、扬雄等文学家的作品心向神往,苦心钻研,不但能深刻地理解
,而且能够背诵.这些作品强烈地震撼着张衡年轻的心灵,他希望自己将来也能成为他们那样的文学
家.同时他不满足于“闭门家中坐,苦读圣贤书”的生活了,他渴望出外游学,多接触实际,以充实
生活和开阔自己的眼界,寻求更多的知识.公元94年,19岁的张衡怀着远游的志愿,告别了亲人,
离开了生他养他的美丽故乡——南阳,踏上了游览名都大川,访师求友的旅途.张衡在往来于渭河流
域中,走遍了坦荡肥沃的渭河平原,观赏了巍峨青翠的终南山,奇险峻峭的华山,并且访民俗,问物
产,寻古迹,对西汉雄伟壮丽的都城建筑,市井布局用心考察.通过这次游览,他不但加深了对前人
文学作品的体会,而且积累了大量的文学素材,为他后来写成著名的《西京赋》奠定了坚实的基础.
张衡勤奋好学,品德优良,才华出众,得到了南阳郡守的察举,然而,在他看来,君子不担心自
己的官位不尊崇,却担心自己的品德不高尚；不为自己的俸禄不多而觉得羞愧,却为自己的见识不广
博为耻辱.所以,他学习不限于五经,对天文、地理、气象、文学无不兼学并览.正如崔瑗评价他为
：“一物不知实以为耻,闻一善言,不胜其喜”.这就是张衡,一个勤奋好学,不流习俗,具有远大
志向,以为社会贡献为己任的有志青年.
张衡在洛阳通过五、六年艰苦的学习生活,他的学业和文学创作水平逐渐提高,成了一位名符其
实的青年学者.他写了《定情赋》、《扇赋》、《七辩》等许多作品,并开始构思《二京赋》的创作
.可是,由于他的家境比较贫寒,无法在京师长期游学,不得不回到南阳应清官鲍德的邀请担任主簿
,因工作比较清闲,使他得以集中精力进行文学创作.凭着对故乡的挚爱,他还创作了富有激情的《
南都赋》,歌颂了故乡山河的壮丽,土地的肥沃,物产的丰饶.除此之外,他还写出了名著《二京赋
》即：《西京赋》、《东京赋》,还有很多诗、赋、文、书等.
从公元108年到111年,张衡一直住在自己的家乡,专心进修学业.经过了刻苦不懈的努力,在学
问的许多方面都有所收获.就在这期间,张衡开始精读扬雄的《太玄经》.《太玄经》是一部研究宇
宙现象的哲学著作,也谈到天文历算等方面的问题.特别是“浑天说”尤为吸引张衡.但由于写得比
较简略,使张衡有一种不满足的感觉,他准备在此基础上做进一步的研究.在研究《太玄经》的过程
中,张衡费了很大功夫,在精读的同时进行了详细的研究和分析,曾写出了《太玄经注解》,并绘制
了《太玄图》.《太玄经注解》和《太玄图》就是张衡读《太玄经》的心得.在这两部著作里,反映
了张衡的一些哲学思想.可惜这两部著作都没有流传下来.通过研究《太玄经》,张衡也接触到不少
我国古代历史上的唯物论、无神论的遗产.《太玄经》里的唯物主义因素启发了张衡向大自然中追求
真理的欲望.张衡在精读《太玄经》以后,就逐渐从文学创作转向哲学研究,特别对宇宙间最伟大的
自然现象规律,如天文、历法、数学等科学理论开始了学习.并且制造科学仪器,对天文现象等实行
详细地观察和长期地测量工作.
在研究《太玄经》的同时,张衡还对《墨经》产生了极大的兴趣.《墨经》是墨子弟子及其后学
概括发展墨子思想的一部著作.它记录总结了春秋战国时期关于手工业方面的许多知识,提出了古代
物理学和数学的许多概念和见解.书中不仅涉及到认识论、逻辑学、经济学等社会科学范畴的广阔内
容,还包含有时间、空间、物质结构、力学、光学和几何学等自然科学方面的多种知识,其中有些问
题阐述严密,说理透彻,具有十分重要的科学价值,在古典哲学和自然科学著作中是一部不可多得的
珍品.然而,墨家思想长期无人问津,墨家的科学成果更是受到冷遇.张衡能冲破儒家思想的束缚,
致力墨学研究,这在当时需要非凡的胆略.
张衡读古人书籍,善于采取其中精华,前能锐意前进,在科学研究上开辟新道路.这正是我们祖
国科学史上最伟大光荣的传统,值得后人借鉴学习.
张衡的思想：
（一）天体演化思想：
天地万物是怎样起源的,又是怎样发展的,这个问题是宇宙观的核心.“在人类的认识史中,从
来就有关于宇宙发展法则的两种见解,一种是形而上学的见解,一种是辩证法的见解,形成了互相对
立的两种宇宙观”.（《*选集》第一卷《矛盾论》）唯物辩证的宇宙观是对宇宙发展法则的正
确和科学的见解,唯心主义形而上学的宇宙观是对宇宙发展规律歪曲和颠倒的反映.
张衡所著的《元图》和《灵宪》是两部集中反映他的哲学宇宙观的重要著作.张衡在这两部著作
中,继承了春秋战国至汉代的唯物主义传统,提出了“太治”、“太”、“太素”、“元气”等哲学
范畴,以论述宇宙万物的起源.他说：“元者,无形之类,自然之根,作于太始,莫之与先”.所谓
“自然之根”,就是指天地万物的根源.这里,张衡明确地指出：天地万物最早的起源,既不是什么
上帝、神灵的旨意,也不是什么绝对的理论,而是“无形之类”的“元”,也就是太始.
在张衡看来,天地的生成可分为三个阶段.第一阶段称作“溟滓”,这就是早就存在的几何空间
.“厥中惟虚,厥外惟无”,整个空间一片沉寂,什么物质性的东西都没有.但是,存在着宇宙万物
变化发展的规律.有了这个基础,就能从无产生出有来.首先产生的是各种不同的物质性元气,互相
混合在一起,不断地运转,浑沌不分.这就是第二阶段,称作“庞鸿”.又经过很长的时间,这团元
气清浊逐渐分开,天在外面形成了,地在里面定下了.天地构合精气,生育出万物来.这个阶段称作
“太元”.于是,在天上形成了各种天体,地上产生了万物.张衡认为天地万物是从原始的浑沌未分
的元气发展而来的.元气是物质性的,其中包含不同质的阴气和阳气,自然现象的千差万别及相互影
响,体现了阴阳二气具有的不同物质性能及其相互作用.这是一种原始唯物主义的宇宙发生论和万物
生成说.张衡的这种从无到有从小到大的宇宙生成理论,不但符合物质世界的发展规律,而且也符
合物质不灭的先进定律,比起18世纪驰名世界的德国康德所创造的星云学说早了1600多年.
（二）无限宇宙思想：
“八极之维,经二亿三万二千三百里,……过此而往者,未知或知也.”
“宇之表无极,宙之端无穷”.
——————张衡《灵宪》
什么是“宇”?什么是“宙”?战国时期著名政治家商鞅的老师尸佼就下过一个严格的定义：“
四方上下曰宇,往古来今曰宙”.也就是说,宇指空间,宙指时间.关于宇宙是否有边界的问题,我
国自唐宋以后一直争论得很激烈.其中有一些人曾经发表过很有科学思想的精辟见解.但是,这些论
述大都只是从哲学上的推理,很少涉及到天文学的本身.张衡作为一位伟大的天文学家,他曾经从天
文学的角度论述了宇宙的无限性.在这个意义上说,要比仅从哲学概念上所作的推想更为深刻,所以
也就更有价值.的推想更为深刻,所以也就更有价值.
在张衡看来,天是有边界的.天究竟是什么形质的东西?在《灵宪》中虽然没有明确的说明,但
是可以推想得出来的.元气形成了天,其精气形成了日月众星.因此,除掉星体和元气之外,天上是
没有其他东西的.张衡所认为的天,只是相对位置固定不变的众恒星所构成的天穹.恒星之间并没有
什么固定的联系,更不是都固定在一个固体球壳上,众恒星所包围的天球,就是天的边界.日月五星
等巡行的天体,则在各自的轨道上在天球以内运动.天球的外面是没有天体的,究竟还存在什么东西
?这是不知道的,所以说“过此而往者,未知或知也”.这就是说,宇宙和天地并不是一回事,天地
是有大小的,宇宙则无边际,天地只是宇宙的一部分,天地之外的部分,仅仅是看不到而已.所以,
张衡又进一步补充说：“宇之表无极,宙之端无穷”.宇宙不但在空间上是无限的,而且在时间上也
是无穷的.这是一个十分卓越的见解,是十分光辉的科学辩证思想.张衡的宇宙无限思想同马克思主
义在宇宙问题上的认识是完全一致的.张衡认为的实际天球是虚空中分布着众多天体,它们可以*
运动,而在同一时代,西方人却没有这种区分.在西方,古希腊哲学家亚里士多德在公元前四世纪就
提出：真实的宇宙结构象是一个透明的大水晶球,星辰都镶嵌在这个水晶球上.这种认识为公元2世
纪时的托勒密所继承.张衡的无限宇宙思想,比水晶球认识要进步得多.
（三）政治思想：
“盖闻前哲首务,务于下学上达,佐国理民”.
“今公子苟好剿民以娱乐,忘民怨之为仇也；好殚物以穷宠,忽下叛而生忧也.”
“夫水所以载舟,亦所以覆舟,坚冰作于履霜,寻木起于蘖栽.”
“捷径邪至,我不忍以投步；干进苟容,我不忍以歙肩.”
张衡其人：
张衡所处的时代,是东汉从强盛渐趋衰落的时代.这期间,外戚与宦官争权夺利,又相互勾结,
他们各谋私利,竟相奢华,亲戚攀援,贿赂公行,诈伪丛生,政治十分昏乱.张衡在《二京赋》中写
道：“不穷乐以训俭,不殚物以昭仁”.“却走马以粪车,何惜马要袤与飞兔”,告诫统治者要爱惜
人民的物力财力,把用于游猎的马匹车辆还给农民拉粪种田,加强农业生产,以免酿成“下叛而生忧
”的祸患.张衡的《二京赋》,意在“讽谏”,比起班固的《两都赋》来,《二京赋》显得慷慨激昂
,喊出了愤恨*之声,充斥着严厉的警告之词：“今公子苟好剿民以偷乐,忘民怨之为仇也；好殚
物以穷宠,忽下叛而生忧也.”“夫水所以载舟,亦所以覆舟,坚冰作于履霜,寻木起于蘖栽.”意
思是：现在你们喜欢干那些*百姓的事,而自己寻欢作乐,忘记了老百姓早已对你们怨声载道!你
们喜欢把财物挥霍净而穷奢极欲,那是忘记了老百姓一旦*就要生大忧了.水,可以载船,也能够
掀翻船,坚硬的冰层起自薄霜,高大的树木始于细芽.警告统治者,如果过份地穷奢极欲,劳民伤财
,人民就会起来*,推翻他们的统治.
张衡他“不慕当世所居之官”,不交权贵显宦,所以官职“积年不徙.”面对一些闲言碎语和少
数人的挖苦,嘲弄,张衡写了一篇文章,题为《应间》,意思是回答诽谤.文章明确表达了自己的为
人和志向.他说：“君子不患位之不尊,而患德之不崇；不耻禄之不夥,而耻智之不博.”意思是君
子不忧虑地位不尊荣,忧虑的是德行不高尚；不以待遇低为羞耻,羞耻的是学识不渊博.张衡在《应
间》里也谈到自己的为人,确实令人敬仰.针对那些为了升官发财而不择手段,“怀丈夫之容,而袭
婢之态”的依势趋利者,十分蔑视和憎恶.张衡说：“捷径邪至,我不忍以投步；干进苟容,我不忍
以歙肩.”得“之不休,不获不吝.”意思是有些人把邪门歪道当成升官的捷径,我却不愿迈一步；
取悦权贵以求富贵的人,我绝不同他为伍.得的不是正道,我就是不得也不以为耻.这些话犹如江河
怒涛,激荡山河,充分显示出张衡那副科学家的铮铮铁骨,读后令人为之叹服.
在《思玄赋》的末尾,张衡写道：“天长地久岁不留,俟河之清祗怀忧……回志去曷来从玄諆,
获我所求夫何思!”意思是：天地是长久的,岁月却不停地流逝,要等到盛明时代的出现,那只能是
自怀忧愁……要排除那些不现实的想法,遵从我自己的既定目标,只要获得了我所渴求的东西,还需
要再想什么呢?张衡所渴求的只能是科学知识,而绝不是升官发财.从《思玄赋》里可以看出,张
衡像一朵荷花,出污泥而不染.他不媚权贵,光明磊落,藐视名利,看重科学；珍惜时光,自强不息
,把全部身心都献给了祖国的科学事业