張衡科技成就在世界的地位和影響

摘 要：張衡在地震學、天文學和機械制造等方面的卓越成就在世界科技發展史上具有突出的地位和深遠影響。

關鍵詞：張衡；科技成就；地動儀；渾天學說；木圣

世界文化名人、“科圣”張衡是我國漢代偉大的科學家、發明家。他對世界地震學、天文學及機械制造方面的卓著業績彪炳千秋。他在世界科技發展史上占有突出的地位，產生了深遠而廣泛的影響。

1 地動儀：地震測量的先驅

公元132年，張衡利用地震波的傳播和力學的慣性原理，制造出世界上第一臺測定地震方位的地動儀。據范曄《后漢書·張衡列傳》記載，公元138年，隴西（今甘肅省東南部）發生了地震，張衡的地動儀準確測出了距京師洛陽一千多里的地震。自此開始，人類歷史上出現了第一臺測量地震的科學儀器。它揭開了地震科學的新紀元。它表明，人類在同地震作斗爭的歷史上，中國天才學者張衡寫下了最光輝的一頁。正是在張衡奠定的堅實基礎上，當代地震科學家才得以成功預報多次地震。[1]

1976年英國《金融時報》載文稱：“地震預報的第一次實際應用是中國人進行的。因為早在公元130多年就出現了中國張衡地動儀——現代地動儀的先驅。”英國劍橋大學李約瑟教授在《中國科學技術史》第24章“地震學”中指出：“地震儀的鼻祖出在中國，這一點是無可置疑的。這是張衡卓越的貢獻。關于張衡，不少現代的西文地震學家，如米爾恩、西伯格、貝爾拉格等，都曾坦率地承認張衡在這一方面的巨大功績。”1703年，歐洲人德·拉·奧特弗耶根據振動時水銀從盤中溢出的原理制成現代地震儀。其制作原理和制造工藝，尚沒有張衡地動儀先進。1751年，英國學者比納試制成一架垂直擺的地震儀，其制作原理和張衡地動儀類似，但當時還不能投入實際觀察。至1879年，英國人埃文才制造成有實際效用的地震儀。1889年，德國學者伯希維茨用設在波茨坦的地震儀，第一次記錄到日本發生的地震，比張衡地動儀成功驗震晚了1750多年。1906年，德國人維歇爾研制一臺地震儀，它和張衡地動儀盡管外型有差異，但其內部構造和工作原理基本一致，都是應用處于不穩平衡的倒立擺結構和相對運動的原理，同為機械傳力方式。不難看出，當年維歇爾在研制該儀器時，在設計思路上可能受了張衡地動儀的啟迪，然而卻比張衡晚了1700多年。[2]

2 天文學：渾天學說和渾天儀

張衡在天文學方面的重要貢獻，是寫下了天文學著作《靈憲》。該書從哲學和科學的高度闡述了天地的生成和結構，解釋了日月星辰的本質和運行規律。他指出，天地萬物及其變化并不是由神創造和安排的，因此具有無神論的性質。張衡明確提出宇宙無限的科學概念，他認為“宇之表無極，宙之端無窮”，即宇宙在時間和空間上都是無限的。張衡第一次用科學的方法解釋了日月食形成的原因。

張衡通過卓越的科學實驗和理論研究，建立當時不但在中國，而且在世界范圍內也是具有先進意義的最系統、最完備的渾天學說的理論體系。他通過對天體運轉情況的觀測，得出一周天為三百六十五又四分之一度的結論，與近代所測地球繞太陽一周歷時365天5小時48分46秒的數值相差無幾。

西方和張衡同時代的天文學家是古希臘的托勒密。托勒密的“地球中心說”認為地球靜止不動，是運動的中心，太陽、月亮均圍繞地球旋轉。地球之外有九重天，上帝就住在第九層。托勒密學說給自然界蒙上了神秘色彩，為宗教利用這個學說打開了方便之門。張衡的天文學說和托勒密的宇宙理論相比要先進得多。張衡關于行星運動規律的認識，在世界天文學發展史上具有重要意義。他比近代德國天文學家開普勒著名的“行星運動三定律”要早1500多年。

張衡不但是渾天學說的集大成者，還依據此種理論于公元117年研制成功觀測天象的儀器——渾天儀。這是世界上第一臺用水推動的大型銅質天文儀器，其形狀是球形的，相當于現在的天球儀。此種精密的科學儀器提供了極精巧的觀察天象的工具，對世界天文學的研究產生很大的啟發和借鑒作用。

3 木圣：機械制造的高手

張衡在前人勞動生產成果的基礎上，刻苦鉆研，擷其精華，發明制造了指南車、記里鼓車、獨飛木雕、候風儀等精巧的器物。指南車是一種雙輪獨轅車，由馬拉動。車箱內采用一種能自動離合的齒輪系，車箱外殼上，置有一個木制仙人。無論車朝哪個方向轉彎，它的伸臂都指向南方。

張衡制造的記里鼓車也是利用齒輪的差動關系制成的。據晉代崔豹《古今注》記載：“記里車，車上為二層，皆有木人，行一里下層擊鼓，行十里上層擊鐲。”張衡的指南車和記里鼓車均已失傳，現在我國考古專家已經把兩種車復制成功，現存中國歷史博物館。它們的精密設計是機械制造技術的卓越成就。它所利用的齒輪差動原理，早于西方同類技術1800多年，受到西方學者高度評價，稱譽它是一切控制機械的藍本之一。在木制機械方面，張衡還發明了獨飛木雕。張衡于公元126年寫成的《應間》里說：“三輪可使自動，木雕猶能獨飛。”《后漢書·本傳》里記載：“張衡嘗作木鳥，假以羽翮，腹內施機，能飛數里。”張衡的機械飛行器不但是中國最早的飛行器，也是世界最早的飛行器。國外機械飛行器的最早記錄是公元1754年俄國的莫洛諾索夫用鐘表發條帶動螺旋槳推進器的試驗。但他只是天平盤中的試驗，未能實現空中飛翔。它比張衡制作的“獨飛木雕”晚了1500多年。

據魏晉人所著的《三輔黃圖》記載，張衡還發明一種氣象學的儀器——候風儀。這種銅質儀器遇風乃動，因此又稱“相風銅鳥”。它既能測量風向，又能測量風速，和西方國家屋頂上出現的候風雞相類似。西洋的候風雞到12世紀時始有記載，比張衡相風銅鳥的記載晚了1000年。[3]由于張衡在木制機械方面的輝煌成就，他同三國時期的馬鈞，一齊被后人稱為“木圣”，受到后人永久的尊崇。在數學方面，張衡在其數學專著《算罔論》中推算出圓周率的值為3.1416，這和今天所知的圓周率雖有距離，但比印度和阿拉伯數學家算出的同樣的數值分別早400年到600年，比歐洲人測算出的數值早1300多年。

張衡偉大的科學獻身精神，受到世界人民的景仰。早在上世紀五十年代，張衡就被列入世界文化名人。外國人把他同哥白尼、伽利略、牛頓、達爾文齊名并題。俄羅斯莫斯科大學門前10位世界科學家銅像中就有張衡。1970年，國際天文學聯合會命名月球上一座環形山為“張衡山”，1977年，國際天文學聯合會將太陽系中一顆編號為1802的行星，命名為“張衡星”。這是當今世界對建造世界文明的科學巨匠表示的最崇高的敬意。

參考文獻：

[1]劉永平.張衡地動儀在亞洲和世界的影響.

[2]唐兆華.維歇爾地震儀與候風地動儀.

[3]竺可楨.中國過去氣象學上的成就[J].科學大眾，1951（5）.影視藝術